PTA原位合成含TiB-,2-金屬陶瓷涂層的冶金過程及組織控制.pdf

1、硼化物陶瓷中的TiB2陶瓷因具有極高的熔點、高的化學穩(wěn)定性、高的硬度和優(yōu)異的耐磨耐蝕性，已成為近年來金屬陶瓷研究的熱點之一。作為一種特異高溫性能的功能材料，TiB2的燒結(jié)與噴涂卻十分的困難，并且難以獲得大厚度(cm級)的、結(jié)合牢固的致密涂層。等離子熔覆具有設(shè)備簡單、熔覆效率高的特點，可用于制備大厚度的、致密的含TiB2金屬陶瓷涂層。 本文采用等離子弧堆焊設(shè)備，通過鈦合金和硼合金粉末之間的高溫冶金反應(yīng)，在堆焊過程中原位合成TiB2

2、金屬陶瓷涂層。利用金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、顯微硬度計等設(shè)備對各熔覆層的組織和性能進行研究。熱力學分析和動力學研究的結(jié)果表明，在等離子熔覆高溫金屬陶瓷涂層體系中，TiB2是最容易形成的，形成TiB2的反應(yīng)速率與熔覆層的溫度和鈦合金、硼合金粉末的濃度有密切的關(guān)系。該涂層的組織研究結(jié)果表明，熔覆層中的組織主要由TiB2晶須與Fe-B相組成，不同的粉末成分、焊接電流以及預涂層厚度對熔覆層的冶金過程有很大的影響。粉末成分的熔點越低、密

3、度越小，熔覆層的成型越困難。焊接電流越大，預涂層厚度越小，TiB2的生成越容易。采用等離子弧原位合成的方法，能夠通過多道熔覆工藝制備出含TiB2的大厚度梯度涂層，多道涂層的厚度可達4.5mm，涂層中TiB2組織主要以晶須的形式存在。沿熔合線到涂層的頂部方向，TiB2的數(shù)量逐漸增多，尺寸逐漸增大。覆層的硬度也呈梯度分布，與組織梯度變化遙相呼應(yīng)。研究結(jié)果表明，可以通過改變?nèi)鄹矊又蠦，Ti元素的質(zhì)量百分比，焊接電流的大小，梯度涂層的設(shè)計來控制