TiC粒子具有高硬度、高熔点和高热力学稳定等特点，以TiC粒子作为增强相具有提高钢基体强度、耐高温和耐磨损等性能的潜力，近年来相关钢种的开发受到越来越多的关注。增强相颗粒与钢基体之间良好的润湿性是提高界面结合强度、防止颗粒在磨损过程中脱落的关键。因此，为了明确TiC粒子与钢基体之间的润湿程度，指导以TiC为增强相的耐磨钢的开发，采用高温座滴法观察钢液滴在TiC基片上的铺展行为，采用电子探针分析钢与TiC颗粒之间微区的元素分布，并结合热力学计算，探究高温下钢液与TiC之间界面润湿行为。结果表明，钢液与TiC之间的润湿性很好，在升温以及保温过程，钢样熔化后能通过TiC基片中的微孔快速渗入到基体内部，表现为钢样向下“坍塌”，直至钢样从观察窗口中完全消失。钢液进入TiC基片内部的同时，钢中氮元素向周围TiC相扩散。电镜分析表明钢液与TiC颗粒界面上没有产生新的相。TiC(TiN)与铁组成的二元相图表明，与TiN相比，TiC在钢液中有较大的溶解度，这解释了TiC-钢系统比TiN-钢系统润湿性好的原因。钢液与TiC颗粒之间的界面润湿性好且不发生化学反应，保证了TiC颗粒可作为增强相来提高钢的耐磨性能。为TiC颗粒与高钛钢之间的润湿性研究提供借鉴，为高钛耐磨钢成分的设计提供理论指导。

　　传统低合金耐磨钢耐磨性能的提高主要依靠马氏体硬度的增加，其硬度越高，钢的耐磨性越好，而钢基体硬度的提高会导致钢焊接性能和切削性能等加工性能的下降，从而制约其推广和应用。TiC粒子的显微硬度高达3 200HV，且具有较高的化学稳定性，与传统低合金耐磨钢相比，在钢中引入微米级别的TiC粒子能够实现钢基体硬度基本不增加的同时提高其耐磨性能。主要表现为，当钢产品处于磨损状态时，TiC粒子可以有效地起到破碎磨砺、钝化尖角、阻断磨痕的作用，同时TiC粒子的尺寸为微米级，对钢基体的强化作用较小，钢又可以保持良好的韧塑性。TiC粒子对钢耐磨性能的改善涉及两相的界面结合问题，而界面结合强度的高低又与界面润湿性息息相关。研究发现，良好的润湿性通常会在复合材料的界面处带来良好的黏结强度，在磨损发生时，高的界面结合强度可以有效防止颗粒在磨损过程中脱落，从而实现钢产品耐磨性能的大幅度提高。因此，TiC作为耐磨粒子增强钢基体耐磨性的前提是两者之间具有良好的润湿性能。陈墨耕等认为钼能显著改善TiC与中碳钢的润湿性，通过生成Mo2C并在TiC晶粒边缘形成TiC-Mo2C的不平衡固溶体，从而增强TiC与基体的结合强度。Kiparisov S S等在试验过程中发现，位于TiC基片上的高合金工具钢在1 130 ℃左右开始熔化，与此同时，钢滴在TiC基片上的接触角在1 230 ℃变为0。Alvaredo P等同样发现，在1 550 ℃的保温条件下液态铁与TiC基片的接触角急剧减小接近0，并指出接触角的变化与TiC在铁中的高溶解度密切相关。

　　目前，国内外关于钢和TiC之间界面润湿性研究的文献较少，对界面润湿现象的描述也较模糊，两者之间的高温润湿行为和界面微观机理有待深入研究。本文主要采用座滴法进行钢与TiC基片之间的高温润湿试验，并通过电子探针(EPMA)和热力学计算对界面特征进行观察和分析，以期为TiC增强钢基复合材料的设计、制备及应用提供一定的理论基础和试验依据。

　　(1)高温下，TiC在钢中具有较高的溶解度，溶解的TiC会降低钢的熔点，使钢在远低于其熔点的温度下开始熔化。

　　(2)在毛细管力的作用下，钢液沿TiC基片内部相互连通的孔隙呈扩散趋势不断渗透进入TiC基片内部，从而出现试验过程中钢样的向下塌陷现象，此过程只存在元素的扩散，无反应产物生成。

　　(3)钢液与TiC基片的润湿性极好，有利于钢和TiC粒子界面结合强度的增强和提高钢的耐磨性能。

　　7.【征稿通知】《连铸》2022年“连铸智能化技术与装备”专刊返回搜狐，查看更多