蜂窝构型ZTAp增强铁基复合材料磨损性能研究

作者：周凤颖; 杨能; 龚慧民; 冉登林; 胡纯; 范磊^*

来源：润滑与密封, 2022, 47(11): 40-46.

• 蜂窝构型
• ZTAp
• 铁基复合材料
• 模拟计算
• 磨损

作为煤矿开采中主要运煤装备，刮板输送机中板长期受到煤和矸石的磨损，造成装备损坏，降低设备使用寿命，影响煤矿开采效率。以ZTA颗粒(氧化锆增韧氧化铝颗粒，ZTAp)、铁基自熔合金粉末、高铬铸铁(HCCI)为原材料通过蜂窝预制体制备及浇铸工艺制备出蜂窝构型ZTAp增强铁基复合材料(ZTAp-HCCI复合材料)。采用扫描电子显微镜、X射线衍生仪、差热分析以及有限元理论模拟计算方法对ZTAp-HCCI复合材料组织形成过程进行研究，通过硬度实验、划伤实验及滑动磨损实验对材料耐磨性能进行表征。结果表明：ZTAp-HCCI复合材料中HCCI与ZTAp间未发生元素扩散，二者为机械结合；基体增强相为(Fe, Cr)7C3,在613℃时由Fe基体中固溶的C、Cr元素在晶界处形核析出。通过模拟计算表明，预制体在浇铸时为液相烧结，与HCCI形成冶金结合；通过划伤试验验证了ZTAp对于划痕的阻碍作用，同时证明HCCI对于ZTAp有良好的固定与承载作用。实验结果证明蜂窝构型ZTAp-HCCI复合材料耐磨性要远高于常用耐磨钢，其耐磨性能是铁基自熔合金的7倍。

• 单位
  中国矿业大学（北京）; 北京工业职业技术学院; 郑州煤矿机械集团股份有限公司; 摩擦学国家重点实验室; 清华大学