刘恩硕, 刘昊然, 李晨静, 王忠祥, 许哲峰, 柯雨蛟
Fe-TiB2复合材料具备高比强度、轻质、高热导率和耐磨损等特性,在热冲压模具材料领域具有广阔的应用前景。在Fe-TiB2复合材料体系中,Fe与TiB2之间的界面反应会损伤材料的力学性能,进而限制其在热冲压模具材料领域的应用。为此,本文采用了一种表面改性策略,即通过机械球磨涂覆技术在TiB2颗粒表面镀覆Ti层,以抑制Fe与TiB2之间的不良反应。通过对机械涂覆过程中混合时间、转速和Ti元素含量等关键参数进行优化,成功实现了对TiBx(x分别取值为1,1.2,1.5,1.8)与Fe粉末的界面特性的有效调控。结果表明,在1 050 ℃烧结条件下Ti涂层有效地包裹了TiB2,抑制了Fe与TiB2之间的界面反应,减少了脆性相Fe2B的形成,显著提升了复合材料的硬度。其中,Fe-TiB1.8复合材料在1 050 ℃烧结后的硬度值高达406.8HV。且经纳米压痕测试,其弹性模量为237.4 GPa,硬度为8.37 GPa。本研究不仅为制备不含Fe2B的Fe-TiB2复合材料提供了一种新颖且有效的方法,而且对开发其他存在界面反应挑战的热冲压模具材料具有重要的参考价值。