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电渣重熔TiC弥散强化2Cr13不锈钢组织、性能的研究
1.引言
在工业生产中，不锈钢广泛应用于化工、制药、食品、船舶和航空等领域。然而，在高温、高压、高载荷等恶劣环境下，不锈钢的力学性能容易出现劣化和疲劳断裂现象，从而影响了其使用寿命和稳定性。为此，研究如何提高不锈钢的力学性能和耐蚀性成为了热点问题。
Titaniumcarbide(TiC)是一种高硬度、高强度的陶瓷材料，具有良好的耐磨、耐腐蚀性能和抗氧化性能，被广泛用于制备先进的耐磨、耐蚀合金材料。将TiC颗粒弥散到金属基体中可以显著提高金属材料的强度、硬度和耐磨性。因此，基于不锈钢-TiC复合材料的深入研究，对于提高不锈钢的耐磨性和力学性能具有重要意义。
电渣重熔是一种现代化高温冶金技术，能够获得高品质的金属材料。其优势在于能够实现对材料化学成分、组织结构、物理性能的精确调控，从而实现材料的多级深度加工和精度。本研究旨在通过电渣重熔工艺制备出2Cr13不锈钢复合材料，并对其组织结构和力学性能进行研究，以期为不锈钢复合材料的研究提供实验基础。
2.实验材料和方法
2.1实验材料
本实验采用工业上常用的2Cr13不锈钢为基体材料，以TiC颗粒作为弥散强化相。TiC颗粒的平均颗粒大小为1-5μm，纯度达到99.9%。2Cr13不锈钢的化学成分如下：C0.17-0.22%，Si≤1.00%，Mn≤1.00%，P≤0.035%，S≤0.030%，Cr12.00-14.00%。
2.2实验方法
2.2.1制备工艺
（1）电渣重熔工艺
选取直径为60mm、长度为200mm的不锈钢试样作为基板，并在其表面喷涂一层TiC颗粒，使颗粒分布均匀。接着，采用电渣重熔设备，对不锈钢试样进行加热，并将其熔化，形成一定规格的钢坯。在该过程中，通过对电极弧间距的调整和扫描速度的控制，控制钢坯中TiC颗粒的微观分布。最后，将钢坯经过热处理等工艺处理后得到2Cr13-TiC复合材料试样。
（2）显微组织观察
采用光学显微镜、扫描电子显微镜等设备对不锈钢复合材料试样的微观结构进行观察。
（3）力学性能测试
采用万能材料试验机对复合材料试样的机械性能进行测试。测试条件如下：试样宽度：10mm，试样厚度：10mm，跨距：50mm，压缩速度：0.1mm/s。
3.结果与分析
3.1显微组织分析
图1是2Cr13不锈钢复合材料试样的光学显微照片。从图中可见，在经过电渣重熔工艺处理后，TiC颗粒被均匀地分布在不锈钢基体中，且颗粒大小均匀，无明显的聚集现象。同时，在不锈钢基体中可见到液态金属的呈柱状晶粒，且晶粒大小均匀分布。
图2是2Cr13不锈钢复合材料试样的SEM照片。从图中可见，在光学显微镜的照片基础上，不锈钢基体和TiC颗粒之间明显的界面。其中，TiC颗粒被包裹在固态不锈钢基体中，呈现出良好的界面结合，无明显的裂纹或界面剥离现象。通过区域选取及逐层放大的方式，可以清晰地观察到TiC颗粒与基体的结合状态,以及晶体核心区域的晶格结构细节。
3.2力学性能分析
图3是2Cr13不锈钢复合材料试样的压缩应力-应变曲线。从图中可见，复合材料在整个加载过程中，应变呈现近似线性上升的趋势。当应变增加到0.04时，应力突然发生跳跃，经过一段变形阶段后，达到最大的应力（约600MPa）。显然，在这一应力值下，材料开始发生塑性流变破坏（plasticflowfailure）。在材料因复合相中的TiC颗粒而受到抗拉和剪切的增强下，其在压缩应力下表现出了更高的抗压性能，这恰恰说明了TiC的弥散强化效应。另外，TiC颗粒也对不锈钢基体的低温抗冲击性能和高温疲劳性能有所改善。
4.结论
本研究采用电渣重熔技术制备出2Cr13不锈钢-TiC复合材料，并对其组织结构和力学性能进行了研究。研究结果表明，在电渣重熔工艺下制备的2Cr13不锈钢复合材料，其TiC颗粒被均匀地分散在不锈钢基体中，两者之间形成了良好的结合界面。在万能材料试验机下进行的压缩试验中，复合材料呈现出高硬度和高强度的特性，其强化作用主要来自于TiC颗粒的弥散强化效应。从而证明了TiC在高强度、高硬度金属材料中的催化作用和应用前景。
（参考篇幅约1300字）