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本文采用钛、镍以及石墨为原料,将自蔓延高温合成(SHS)与超音速火焰喷涂技术相结合,制备出TiC-Ni金属陶瓷涂层。根据热力学原理计算了体系的反应生成热,计算结果表明体系中Ti与C的反应为主反应:通过热力学编程计算,得到了成分参数与工艺参数对粒子表面温度的影响规律、Ni含量对平衡相组成与绝热燃烧温度的影响规律、以及C/Ti比对平衡相组成的影响,从而为选择成分参数和工艺参数提供理论依据。
探讨了不同粉末制备工艺对涂层组织的影响,研究结果表明,团聚粉末满足发生SHS反应的热力学条件,可以发生自蔓延反应,得到了含有TiC的涂层;非团聚粉中各组元相互分散,涂层产物中存在大量TiO<,2>相和NiO相,但无TiC相存在。Ni-Ti-C系在反应超音速火焰喷涂过程中,Ti与C的放热反应是主要反应并且反应过程是逐步进行的,当喷距小于150mm时,反应体系处于孕育期,喷距为150~210mm之间,体系处于反应期,喷距大于210mm时,体系处于稳定期。成分参数中Ni会在喷涂过程中吸收多余反应热,减缓合成中粉末组分的氧化,并且起到粘结相金属的作用;粉末组分中C/Ti比增大,涂层孔洞会减少,显微硬度会增加,但总的来说,C/Ti比对涂层性能的影响并不很大;喷涂粉末粒度越大,原始粉末中含有的孔洞越多,这会使反应组元的接触程度降低,从而影响粉末的反应程度:适量Mo的添加,有助于提高涂层的耐冲蚀磨损性能。采用正交试验设计方法对粉末影响因素进行了优化,结果表明,各因素的重要性顺序为(主→次):粉末粒度→送粉量→合金元素Mo含量→制粉工艺,最佳方案为:粉末粒度250~300目,制粉工艺为团聚制粒,合金Mo含量6wt%,送粉量30g/min。喷涂工艺参数对涂层滑动磨损性能的影响主要表现在,适中的氧气流量、燃气流量有利于获得耐磨性较好的涂层,喷涂距离较小时,涂层的磨损失重量变化不明显,喷涂距离较大时,失重量较高。