第35卷第11期 2014年11月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.35No.11 November2014
热喷涂TiB，-Ni复合涂层组织结构和力学性能
祝弘滨"2，李辉'，栗卓新
（1北京工业大学材料学院，北京100124；2.北京矿冶研究总院，北京100160）
摘要：采用团聚烧结方法制备TiB2-Ni复合粉末喂料，并采用大气等离子喷涂和高速火焰喷涂两种喷涂方法制备了TB，-Ni涂层，比较分析了两种涂层的显微组织、物相组成、孔隙率、硬度和断裂韧性.结果表明，与等离子喷涂相比，高速火焰喷涂制备的TiB2-Ni涂层具有更高的致密度，TiB含量，硬度和断裂韧性。两种涂层中TiB，都没有发生明显的脱硼，氧化，但等离子喷涂过程中TiB2向金属相中发生了溶解生成了大量脆性NiTi;B.相，并降低了
涂层中TB，的含量这是涂层硬度和断裂韧性相对较低的主要原因：关键词：TiB2-Ni涂层；大气等离子喷涂；高速火焰喷涂；NizoTi;Be
中图分类号：TG174.44 0序言
文章编号：0253360X(2014)11004304
文献标识码：A：
涂层的研究仍然较少，涂层组织结构和力学性能变化与喷涂方法之间的联系仍未被揭示。一定程度上
金属陶瓷复合涂层是由高硬度的陶瓷相和高强
劲性的金属相复合而成：传统的热喷涂金属陶瓷涂层包括WC-Co，Cr,CNiCr等，它们被广泛用于飞机起落架，造纸辑等工程耐磨领域"．通常WC和 Cr;C2的硬度分别为2210和1720MPa[2」，因此 WC-Co涂层的硬度和耐磨性要高于Cr:C2-NiCr涂层，但在高于450℃的有氧环境下WC系列涂层性能退化]．为了获得力学性能和耐磨性能更优良的涂层来满足日益苛刻的表面防护需求，众多学者已经开始研究以化物，氮化物为陶瓷相的新型金属陶瓷涂层材料.TiB2具有硬度高（3650MPa）、密度小（4.52/cm）、抗氧化性能好（1673K以上才剧烈氧化）【4]等特点，被认为有望替代WCCrsG等用于金属陶瓷涂层，已有的研究报道TiB2基涂层具有比Cr：C2-NiCr涂层更好的耐磨性能[3]
目前.用于制备传统金属陶瓷涂层的喷涂技术主要是大气等离子喷涂（atmosphericplasmaspray， APS）和高速火焰喷涂（highvelocityoxygenfuel spray，HVOF）.其中，HVOF相对APS温度更低速度更快，会显著减少碳化物的氧化和脱碳反应；而 APS温度更高，通用性更好，颗粒熔化更充分"，在传统金属陶瓷涂层的喷涂研究中，喷涂方法往往对涂层组织结构和性能造成明显影响作为一种正在研究开发的金属陶瓷体系，热喷涂TB基金属陶资
收稿日期：2013-04-17
基金项目：北京市自然科学基金重点资助项目（2101003）
制约了TiB2基金属陶瓷涂层的深入研究选用镍作为TiB粘结相制备TiBz-Ni团聚烧结型热喷涂喂料，并采用APS和HVOF分别制备TiB2-Ni金属陶瓷涂层，比较两种涂层在组织结构和力学性能上的差异，以期揭示涂层组织和力学性能与喷涂方法之间联系，
1试验方法
1.1喷涂喂料制备
采用市售TiB，粉（2~6）和镍粉（2.2~2.8 μm）作为原料粉末，将质量配比为60:40的TiB粉和镍粉以50%（质量分数）固含量与一定量粘结剂和分散剂加人去离子水中球磨制成料浆，将料浆泵入GLP-5型离心式喷雾干燥机中得到团聚型粉末. 最后将团聚型粉末在氢气氛炉中进行1050C烧结热处理制成团聚烧结型60TiB2-40Ni热喷涂喂料，并分别筛选45~88μm和15~45μm的粉末用于ASP 和HVOF
1.2涂层制备
采用Metc9Mb等离子喷涂和GTV-GLC720型高速火焰喷涂设备分别制备60TiB2-40Ni涂层.喷涂前对不锈钢基体进行喷砂预处理及丙酮超声波清洗，以获得高活性粗糙表面，并对基体进行150℃预热：每种涂层喷涂300um厚.工艺参数如下
APS：氩气/氢气（SLPM）=40/10，电流550A，电压60V，喷距100mm，送粉率20~24g/min；