原位(in situ)颗粒增强金属基复合材料(MMCs)是当前研究的热点之一,并被认为是金属基复合材料(MMCs)发展的一个重要方向.TiC是具有高强度、高硬度的理想增强相,但是它与钢铁熔体的密度(分别为4.25g/cm<3>和7.87g/cm<3>)差较大,容易引起增强相在合金熔体中的上浮,产生偏聚,特别是铸件较大时,这种现象更加明显.可见,为了使增强相均匀分布于基体中,减少增强相与合金熔体的密度差是关键所在.该文的创新之处在于,考虑到重金属元素W(密度为19.3g/cm<3>)也是强碳化物形成元素,可用其部分代替TiC中的Ti形成(TiW)/C这种复合增强相,减小了第二相与基体合金的密度差,极大地改善了增强相分布的均匀性.论文工作首先研究了合金成分对(TiW)C/Fe复合材料显微组织的影响.实验结果表明,原位自生的(TiW)C相主要呈块状和棒状两种形态,随着合金成分的不同,还出现了花瓣状等更加复杂的形态.并且发现,块状相多具有一富Ti的黑芯,而其边缘W含量较高.物相分析表明,(TiW)C相具有TiC的结构,属于MC型相.经过对不同成分试样的显微组织分析、比较之后,确定10vol％体积增强相中(Ti<,0.5>W<,0.5>)C/Fe为理想的合金成分.研究了不同实验条件对10vol％(Ti<,0.5>W<,0.5>)C/Fe显微组织的影响.经分析得出:当熔炼温度较低时,所形成的增强颗粒数量少、尺寸大(黑芯大),并有大量的共晶组织.随着熔炼温度的提高,(TiW)C颗粒的数量多、尺寸小(黑芯小),共晶组织减少.因此,适当提高合金熔体的熔炼温度,有利于获得理想的复合材料组织.进一步研究了热处理对10vol％(Ti<,0.5>W<,0.5>)C/Fe显微组织及力学性能的影响.研究发现,(TiW)C在淬火及回火过程中,其大小、分布和形态都没有发生变化,说明其热力学稳定性好.显微硬度测定表明,淬火后硬度均比母合金高,且随淬火温度的提高硬度呈下降趋势.860℃水淬时硬度最高.基体与整体的硬度差别不大.由于碳化物的析出,回火后的硬度均比母合金低,且回火温度越高,硬度下降越大.