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等离子弧原位合成TiB_2金属陶瓷涂层的缺陷及组织控制

蔡丽娟  
【摘要】: 硼化物陶瓷中的TiB_2陶瓷因具有极高的熔点、高的化学稳定性、高的硬度和优异的耐磨耐蚀性,已成为近年来金属陶瓷研究的热点之一。作为一种特异高温性能的功能材料,TiB_2的烧结与喷涂却十分的困难,并且难以获得大厚度(mm级)的、结合牢固的致密涂层。等离子熔覆具有设备简单、熔敷效率高的特点,可用于制备大厚度的、致密的含TiB_2金属陶瓷涂层。 本文采用等离子弧堆焊设备,通过钛合金和硼合金粉末之间的高温冶金反应,在堆焊过程中原位合成TiB_2金属陶瓷涂层。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计等设备对各熔敷层的缺陷、组织和性能进行研究。确定了熔敷层的气孔、夹渣和裂纹的性质,并总结和分析了熔敷层稀释率、粉末粘结剂(水玻璃)用量和试件烘干温度等因素对熔敷层的气孔、夹渣和裂纹的影响,探讨了气孔、夹渣和裂纹等缺陷的形成机理,提出了降低熔敷层缺陷的一些措施。文中对原位合成TiB_2金属陶瓷熔敷层不同于其他熔池的凝固过程进行了分析,结果显示,TiB_2的高熔点和在熔敷层上部聚集的特点,使TiB_2涂层的上部早于熔敷层内部凝固,并对熔敷层缺陷的消除有不利影响。 本文进行了粉末组成对原位合TiB_2金属陶瓷涂层影响的研究,对不同的原料粉末熔敷的TiB_2金属陶瓷涂层的成型、组织和基本性能进行了分析,获得了较佳的粉末配方,并发现当熔敷层Ti或C过量时,熔敷层中会生成一定量的TiC。


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