TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的制備及其摩擦磨損性能

付文超，肖志瑜，王小龍，張 文，吳苑標(biāo)

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TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的制備及其摩擦磨損性能

付文超，肖志瑜，王小龍，張 文，吳苑標(biāo)

(華南理工大學(xué)國(guó)家金屬材料近凈成形工程技術(shù)研究中心，廣州 510640)

采用高能球磨與熱壓相結(jié)合的方法制備含體積分?jǐn)?shù)30%TiC增強(qiáng)顆粒的30CrNi4Mo復(fù)合材料，觀察復(fù)合材料的顯微組織、顆粒分布情況，檢測(cè)復(fù)合材料的力學(xué)性能，并探討復(fù)合材料在不同狀態(tài)下的摩擦磨損行為。結(jié)果表明：50 MPa壓力下，1 100 ℃熱壓燒結(jié)獲得的復(fù)合材料中TiC顆粒較均勻地分布在基體中，與基體結(jié)合牢固，基體為珠光體、鐵素體以及少量殘余奧氏體；復(fù)合材料相對(duì)密度達(dá)97.6%，密度僅為6.83 g/cm3，抗拉強(qiáng)度達(dá)1 083 MPa，伸長(zhǎng)率為1.0%，硬度為53 HRC；高含量TiC顆粒的加入可極大提高TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的耐磨損性能，干摩擦和油摩擦條件下都表現(xiàn)出了優(yōu)異的耐磨損性能，且在高速高載荷下顯示了更為顯著的優(yōu)勢(shì)，200 N載荷下400 r/min干摩擦30 min，TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的質(zhì)量磨損量?jī)H為鑄態(tài)30CrNi4Mo材料的1/16左右；400 N載荷下200 r/min干摩擦30 min，TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的質(zhì)量磨損量?jī)H為30CrNi4Mo的1/10左右。干摩擦?xí)r載荷增加，TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的摩擦因數(shù)先上升后下降，隨滑動(dòng)速度增加，摩擦因數(shù)減小。干摩擦?xí)r，在不同載荷和滑動(dòng)速度下，TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料主要表現(xiàn)為輕微的磨粒磨損，顯示出良好的耐磨損性能。

熱壓；TiC顆粒；30CrNi4Mo；復(fù)合材料；摩擦磨損性能

隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，人們對(duì)材料綜合性能的要求越來(lái)越高，顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料不但具有金屬韌塑性好的特點(diǎn)，且具有陶瓷顆粒硬度高、剛度大的優(yōu)點(diǎn)，從而顯示出單一的金屬基體或陶瓷顆粒所不可比擬的優(yōu)異性能，如優(yōu)于基體材料的彈性模量，耐磨損性能以及強(qiáng)度等。鋼鐵材料存在熔點(diǎn)高、密度大、比強(qiáng)度小和制造工藝?yán)щy等問(wèn)題，過(guò)去對(duì)顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料的研究較少，但相對(duì)于鎂基、鋁基等輕金屬而言，鋼鐵材料具有更高的剛度、強(qiáng)度和韌性，同時(shí)有好的加工性能和焊接性能，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的輕金屬基復(fù)合材料成本高、耐磨性差的缺點(diǎn)[1?3]，因而當(dāng)前人們對(duì)顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料的研究及應(yīng)用越來(lái)越重視，特別是高磨損的工作場(chǎng)所，顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料顯示出了極大潛力，各種顆粒(TiC, WC,NbC,TiB2等)增強(qiáng)的工具鋼、高速鋼、不銹鋼等相繼被報(bào)道[4?8]。

碳化鈦(TiC)具有密度小、熔點(diǎn)高(3 150 ℃)、硬度高(2 859~3 200 HV)、抗氧化、耐磨損、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)異的物理化學(xué)性能，并且與鋼鐵基體之間具有良好的潤(rùn)濕性，因而可以作為鋼鐵基復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體[9]。PAGOUNIS[5]等人研究了A12O3，TiC，Cr2C3增強(qiáng)高鉻白口鑄鐵復(fù)合材料界面結(jié)合情況及力學(xué)性能，結(jié)果表明TiC與基體結(jié)合較好，可極大提高材料的耐磨損性能，同時(shí)對(duì)沖擊韌性影響較小。李小峰等[10]研究了TiC顆粒增強(qiáng)M2高速鋼的耐磨損性能，結(jié)果表明TiC的加入可極大提高基體的耐磨損性能，且TiC含量為10%時(shí)表現(xiàn)出最佳的耐磨損性能。AKHTAR 等[7]研究了TiC顆粒強(qiáng)化465不銹鋼的顯微組織、力學(xué)性能及微動(dòng)摩擦磨損性能，結(jié)果表明，復(fù)合材料具有優(yōu)良的耐磨損性能。

目前TiC顆粒增強(qiáng)的鋼鐵基復(fù)合材料的研究大部分集中在鑄造法上，粉末冶金法以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)也受到越來(lái)越多的關(guān)注，但獲得TiC顆粒增強(qiáng)的鋼鐵基復(fù)合材料強(qiáng)度不高，對(duì)其摩擦磨損行為也較少進(jìn)行系統(tǒng)的研究。本研究選用30CrNi4Mo作為基體材料，TiC顆粒作為增強(qiáng)相，采用高能球磨與熱壓相結(jié)合的方式制備高TiC含量(30%，體積分?jǐn)?shù))的顆粒增強(qiáng)30Cr- Ni4Mo基復(fù)合材料，并對(duì)顯微組織、物理力學(xué)及摩擦磨損性能進(jìn)行研究，并重點(diǎn)探討不同摩擦狀態(tài)下復(fù)合材料的摩擦磨損行為，以期獲得輕質(zhì)、高強(qiáng)度的耐磨鋼鐵基復(fù)合材料，為顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料的工業(yè)化應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料制備

用于制備復(fù)合材料的基體材料和增強(qiáng)顆粒分別為自制的霧化30CrNi4Mo粉末和市售TiC顆粒(<10 μm)。30CrNi4Mo粉末的成分如表1所列，其平均粒度為40 μm，圖1為此粉末的粒度分布圖，粉末的形貌則如圖2(a)所示；TiC顆粒形貌如圖2(b)所示。

表1 30CrNi4Mo粉末的化學(xué)成分

圖1 30CrNi4Mo粉末的粒度分布

按30%TiC的比例混合30CrNi4Mo粉末和TiC顆粒，在V型高效混料機(jī)內(nèi)混合2 h，然后在QM-2SP行星式球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行高能球磨，磨球?yàn)橹睆?~10 mm的不銹鋼球，球料比為8:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為226 r/min，使用高純氬氣作為保護(hù)氣，球磨時(shí)間為20 h。球磨后的復(fù)合粉末形貌如圖3所示，復(fù)合粉末經(jīng)球磨作用后變得極為細(xì)小。將球磨好的復(fù)合粉末置于真空熱壓燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1 100 ℃，壓力為50 MPa，保溫 1 h后隨爐冷卻。

1.2 性能測(cè)試

根據(jù)阿基米德原理測(cè)量復(fù)合材料密度，使用HR-150A型全洛氏硬度計(jì)測(cè)量材料硬度，用Leica金相顯微鏡觀察材料的顯微組織，在SANS CMT5105微機(jī)控制萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸性能測(cè)試，利用掃描電鏡(SEM)對(duì)TiC顆粒的分布和拉伸斷口進(jìn)行觀察。

復(fù)合材料的摩擦磨損性能測(cè)試在環(huán)-塊式M-2000型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，并與傳統(tǒng)鑄造30CrNi4Mo基體材料進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。試樣尺寸為10 mm×10 mm×3 mm，對(duì)磨環(huán)為GCr15材料，硬度為60~62 HRC。試驗(yàn)機(jī)的轉(zhuǎn)速分為低速和高速，分別為200 r/min和400 r/min，對(duì)應(yīng)的相對(duì)滑動(dòng)速度分別為0.49m/s和0.98m/s。在干摩擦條件下，載荷分別為50、100、200及400 N下低速摩擦磨損30 min，在200 N載荷下高速摩擦磨損實(shí)驗(yàn)30 min；在油摩擦條件下，每40 s滴一滴20#機(jī)油作為潤(rùn)滑劑，載荷為400 N，分別進(jìn)行高速和低速摩擦磨損實(shí)驗(yàn)30 min。實(shí)驗(yàn)前后均用超聲波對(duì)試樣清洗10 min。用精確度為0.1 mg的電子天平稱量實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量，計(jì)算試樣的質(zhì)量磨損量。

圖2 原料粉末形貌

圖3 TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合粉末形貌

2 結(jié)果與分析

2.1 TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的顯微組織

圖4為TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的顯微組織， 從圖4(a)可以看到細(xì)小的 TiC顆粒較均勻地分布在30CrNi4Mo基體上。圖4(b)為該復(fù)合材料的金相圖片，從圖中可以看到復(fù)合材料的基體組織主要為細(xì)小的珠光體、鐵素體以及少量的殘余奧氏體。

圖4 TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的顯微組織

2.2 復(fù)合材料物理力學(xué)性能

表2所列為TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料主要的物理力學(xué)性能。從表中可以看到大量TiC的加入降低了復(fù)合材料的絕對(duì)密度，使復(fù)合材料相對(duì)于鋼鐵材料具有輕質(zhì)的效果，同時(shí)復(fù)合材料具有較高的抗拉強(qiáng)度和 硬度。

圖5為TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的拉伸斷口形貌圖，從圖5(a)中可以看到在拉伸斷裂過(guò)程中，TiC顆粒呈3種狀態(tài)：沿基體斷裂路徑發(fā)生顆粒斷裂、二次斷裂和沿界面脫離。TiC顆粒的斷裂表明它與基體結(jié)合牢固，TiC顆粒的二次斷裂同時(shí)揭示了其脆性本質(zhì)，TiC顆粒斷裂是由于基體與增強(qiáng)顆粒變形不一致，在TiC顆粒周圍產(chǎn)生很強(qiáng)的應(yīng)力集中所致[11]。TiC顆粒與基體的界面分離主要是因?yàn)楦吆康腡iC顆粒阻礙了材料的致密化，導(dǎo)致部分TiC顆粒與基體結(jié)合薄弱，在拉伸變形時(shí)發(fā)生界面分離。從圖5(b)中可以看到TiC顆粒間的基體上存在一些細(xì)小的韌窩，表明基體為韌性斷裂，但大量TiC顆粒的加入限制了基體的塑性變形，這也是復(fù)合材料伸長(zhǎng)率較低的原因。

2.3 TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的摩擦磨損性能

2.3.1 干摩擦狀態(tài)

圖6為TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料與鑄造30CrNi4- Mo材料的質(zhì)量磨損量與載荷的關(guān)系。從圖中可以看到，隨載荷增加，鑄造30CrNi4Mo材料的質(zhì)量磨損量增加較大，特別是400 N高載荷下，鑄造30CrNi4Mo材料的質(zhì)量磨損量急劇上升，而復(fù)合材料的質(zhì)量磨損量隨載荷增加變化較小，表現(xiàn)出優(yōu)良的耐磨損性能。在400 N高載荷下，TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的質(zhì)量磨損量?jī)H為鑄造30CrNi4Mo材料的1/16，說(shuō)明TiCp/ 30CrNi4Mo復(fù)合材料在高載荷條件下顯示了優(yōu)異的耐磨損性能。TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料耐磨損性能的提高一方面是由于TiC顆粒的加入可提高材料的硬度，材料硬度越高，耐磨損性能越好[12]；另一方面是高硬度且耐磨的TiC顆粒與基體結(jié)合牢固，作為承載部分抵抗摩擦，阻止了基體的塑性變形[13]，因而使TiCp/ 30CrNi4Mo復(fù)合材料磨損速率減緩，質(zhì)量磨損量遠(yuǎn)小于鑄造30CrNi4Mo材料。同時(shí)觀察對(duì)磨環(huán)，發(fā)現(xiàn)TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的對(duì)磨環(huán)表面磨損更嚴(yán)重。

圖7為TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料與鑄造30CrNi4- Mo材料的摩擦因數(shù)與載荷間的關(guān)系。從圖可見(jiàn)兩種材料的摩擦因數(shù)隨載荷的增加變化趨勢(shì)不同，這是由兩者的磨損機(jī)理不同造成的。對(duì)鑄造30CrNi4Mo材料而言，隨載荷增加，摩擦加劇，表面溫度升高，氧化加劇，產(chǎn)生的氧化膜起到了潤(rùn)滑作用使得摩擦因數(shù)降低[14]，特別在400 N高載荷下，劇烈的摩擦產(chǎn)生大量氧化物形成較厚的氧化膜起到潤(rùn)滑作用，因而摩擦因數(shù)極低。對(duì)于TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料而言，高硬度的TiC顆粒突出于基體優(yōu)先與對(duì)磨環(huán)接觸，復(fù)合材料與對(duì)磨環(huán)的實(shí)際接觸面積較小，當(dāng)載荷增加時(shí)，磨面上的凹凸峰相互嚙合加劇，載荷的增速小于實(shí)際接觸面積的增速，導(dǎo)致摩擦阻力增加，摩擦因數(shù)呈上升趨勢(shì)，當(dāng)載荷增加到400 N時(shí)，摩擦?xí)r溫度較高，且復(fù)合材料對(duì)對(duì)磨環(huán)的磨損劇烈，在接觸表面產(chǎn)生的氧化物磨屑起到了一定的潤(rùn)滑作用，使摩擦因數(shù)略有下降。同時(shí)也可以看到，在低載荷時(shí)，TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的摩擦因數(shù)比鑄造30CrNi4Mo材料的摩擦因數(shù)低，這是因?yàn)楦哂捕鹊腡iC顆粒與對(duì)磨環(huán)直接接觸，接觸面積不大，摩擦阻力較小，因而摩擦因數(shù)較低；隨載荷增加，接觸面積增大，摩擦阻力變大，摩擦因數(shù)較高。

表2 TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的物理力學(xué)性能

圖5 TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的拉伸斷口形貌圖

圖6 TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料與30CrNi4Mo材料的質(zhì)量磨損量與載荷的關(guān)系

圖7 TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料與30CrNi4Mo材料的摩擦因數(shù)與載荷的關(guān)系

圖8為200N載荷下不同轉(zhuǎn)速摩擦?xí)rTiCp/30Cr- Ni4Mo復(fù)合材料與鑄造30CrNi4Mo材料的質(zhì)量磨損量。從圖中可以看到，隨轉(zhuǎn)速提高，TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的質(zhì)量磨損量略有增加，而鑄造30CrNi4Mo材料的質(zhì)量磨損量則急劇增加。這是由于400 r/min高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦功率提高，產(chǎn)生大量熱量，材料溫度升高發(fā)生軟化加劇了磨損；而在復(fù)合材料中，耐高溫性能優(yōu)異的TiC顆粒為主要的承載部分，因而質(zhì)量磨損量變化不大。200 r/min低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)復(fù)合材料的質(zhì)量磨損量為鑄造30CrNi4Mo材料的1/4，400 r/min高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的質(zhì)量磨損量?jī)H為鑄造30CrNi4Mo材料的1/10左右，這表明TiCp/30Cr- Ni4Mo復(fù)合材料在高速摩擦狀態(tài)下耐磨損性能更具優(yōu)勢(shì)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)隨轉(zhuǎn)速增加，鑄造30CrNi4Mo材料的摩擦因數(shù)由0.413降為0.324，而TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的也由0.533降為0.296，這是由于高速高溫下摩擦產(chǎn)生的氧化物起到了潤(rùn)滑作用。

圖8 不同轉(zhuǎn)速下TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料和30CrNi4Mo材料的質(zhì)量磨損量(200 N)

2.3.2 油摩擦狀態(tài)

實(shí)際工作中工件也常在油摩擦狀態(tài)下運(yùn)作，因而本文對(duì)TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的油摩擦行為進(jìn)行了研究，并與鑄造30CrNi4Mo材料進(jìn)行比較。圖9為400 N油摩擦和干摩擦?xí)r兩種材料質(zhì)量磨損量的比較，由圖可知，由于潤(rùn)滑油的存在兩種材料的質(zhì)量磨損量均大幅減少。這是因?yàn)闈?rùn)滑油的存在使試樣間保持有一層薄薄的油膜，改善了摩擦副之間的接觸狀態(tài)，同時(shí)吸收了摩擦過(guò)程產(chǎn)生的熱量，摩擦環(huán)境較穩(wěn) 定[15]。TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料在400 N低速油摩擦30 min時(shí)未出現(xiàn)明顯的磨損，質(zhì)量磨損量?jī)H為0.1mg左右，保持著穩(wěn)定的摩擦因數(shù)，僅為0.082；鑄造30CrNi4Mo材料的質(zhì)量磨損量相比于干摩擦也有很大減少，為3.4 mg，摩擦因數(shù)保持在0.101。400 N高速油摩擦30 min時(shí)，TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料出現(xiàn)了較明顯的磨損，質(zhì)量磨損量為0.5 mg，摩擦因數(shù)為0.130，30CrNi4Mo的質(zhì)量磨損量則為6.4 mg，摩擦因數(shù)為0.131，這可能是由于轉(zhuǎn)速較快，摩擦副之間的油膜較薄，起到的潤(rùn)滑效果較少，且摩擦產(chǎn)生了更多的熱量，摩擦較劇烈，因而使摩擦因數(shù)增大、質(zhì)量磨損量增加。

圖9 TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料和30CrNi4Mo材料在干摩擦與油摩擦條件下的質(zhì)量磨損量(400 N)

2.3.3 磨損形貌及機(jī)理分析

圖10為干摩擦狀態(tài)不同載荷下TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料和鑄造30CrNi4Mo材料的磨損表面微觀形貌。(a)~(d)為TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料，從圖中可以看到在不同載荷下復(fù)合材料的主要磨損形式為磨粒磨損，磨損表面平整，大量細(xì)小TiC顆粒裸露在表面起到了承載載荷的作用，阻止了基體材料的塑性變形，使得復(fù)合材料在低載荷下磨損表面僅有細(xì)小劃痕；隨載荷增加，磨損表面也僅出現(xiàn)輕微的磨粒磨損，表現(xiàn)出良好的耐磨損性能。(e)~(h)為鑄造30CrNi4Mo材料，從圖中可以看到，在低載荷下，材料的磨損形式為磨粒磨損，犁溝較細(xì)較淺；隨載荷不斷增加，塑性變形嚴(yán)重，磨粒磨損不斷加劇，犁溝變寬變深，并出現(xiàn)粘著磨損；在400 N載荷下，嚴(yán)重的粘著磨損和疲勞剝落是其磨損量大大增加的主要原因。

圖11為TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料摩擦磨損機(jī)理示意簡(jiǎn)圖。從圖中可以看到，在低載荷下，TiC顆粒與對(duì)磨環(huán)優(yōu)先接觸，基體未與對(duì)磨環(huán)直接接觸，在磨損過(guò)程中高耐磨的TiC顆粒作為承載部分保護(hù)基體，對(duì)磨環(huán)磨損產(chǎn)生的磨屑落在接觸面引起磨粒磨損，產(chǎn)生輕微擦傷。而在高載荷下，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的摩擦，TiC顆粒也出現(xiàn)了磨損，產(chǎn)生的硬質(zhì)磨屑對(duì)基體損害較大，同時(shí)對(duì)磨環(huán)產(chǎn)生了更多的磨屑，因而磨粒磨損加劇?？傊?，在高載荷和低載荷下TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料中高耐磨性的TiC顆粒對(duì)基體的保護(hù)作用使得其具有優(yōu)異的耐磨損性能。

圖10 干摩擦狀態(tài)和不同載荷下TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料(a)~(d)和30CrNi4Mo材料(e)~(h)的磨損表面形貌

圖11 TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料摩擦磨損機(jī)理簡(jiǎn)圖

3 結(jié)論

1) 50 MPa下，1 100 ℃熱壓燒結(jié)可獲得輕質(zhì)、高強(qiáng)、高耐磨性的TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料，密度僅為6.83 g/cm3，相對(duì)密度為97.6%，抗拉強(qiáng)度達(dá)1 083 MPa，伸長(zhǎng)率為1.0%，硬度為53 HRC。

2) 高含量TiC顆粒的加入可極大地提高TiCp/ 30CrNi4Mo復(fù)合材料的耐磨損性能，在高速高載干摩擦狀態(tài)和200 N載荷下400 r/min干摩擦30 min，TiCp/ 30CrNi4Mo復(fù)合材料的質(zhì)量磨損量?jī)H為30CrNi4Mo材料的1/16左右；400 N載荷下200 r/min干摩擦 30 min，TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料的質(zhì)量磨損量?jī)H為30CrNi4Mo材料的1/10左右。

3) TiCp/30CrNi4Mo復(fù)合材料中高耐磨的TiC顆粒對(duì)基體起保護(hù)作用，在不同載荷下的主要磨損形式均為輕微的磨粒磨損，而鑄造30CrNi4Mo材料在低載荷下表現(xiàn)為磨粒磨損，并且隨載荷增加，出現(xiàn)嚴(yán)重的粘著磨損。

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(編輯 高海燕)

Preparation and friction wear behavior of TiCp/30CrNi4Mo composites

FU Wen-chao, XIAO Zhi-yu, WANG Xiao-long, ZHANG Wen, WU Yuan-biao

(National Engineering Research Center of Near-net-shape Forming for Metallic Materials,South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

30CrNi4Mo composite with 30%TiC particles (volume precentage) was prepared by high energy ball milling and hot pressing (HP). Microstructure, particles distribution, mechanical properties and wear resistance of the composites were investigated. The results show that: the composites prepared by hot pressing have relatively uniform TiC particles distribution, the TiC particles has a firm bond with the matrix which is composed of pearlite, ferrite and a little residual austenite; the relative density, apparent density, tensile strength, elongation and hardness of the TiCp/30CrNi4Mo composites are 97.6%, 6.83 g/cm3, 1 083 MPa, 1.0% and 53 HRC, respectively. The TiCp/30CrNi4Mo composites possess excellent wear resistance due to high TiC content incorporation in the 30CrNi4Mo matrix under both dry friction and oil lubricated friction, especially under high load and high velocity; the mass loss of TiCp/30CrNi4Mo composites is only 1/16 of that of the cast 30CrNi4Mo after 30min dry friction test at high sliding velocity (400 r/min) under a load of 200 N and only 1/10 of that of the cast 30CrNi4Mo after 30 min dry friction test at low sliding velocity (200 r/min) under a load of 400 N. With increasing load, the friction coefficient of TiCp/30CrNi4Mo composites increases first and then decreases under dry friction, but decreases with increasing sliding velocity. As for dry friction, the wear mode of the TiCp/30CrNi4Mo composites keeps slight adhesive wear under different load and sliding velocity, showing favorable wear resiteance.

hot pressing (HP); TiC particulate; 30CrNi4Mo; composites; wear behavior

TF125.241

A

1673-0224(2015)4-576-08

中央高?；究蒲匈Y助項(xiàng)目(2014ZP0011)；廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2013B010403001)

2014-07-18；

2014-10-14

肖志瑜，教授，博士。電話：13922266121；E-mail: zhyxiao@scut.edu.cn