【摘 要】
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本文采用反应等离子喷涂技术制备了不同Cr或Mo元素含量下的Ti-Si-C金属陶瓷复合涂层。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪等实验设备对涂层的表面形貌以及成分变化进行观察和表征,并通过硬度仪和摩擦磨损试验机等仪器检测涂层的力学性能。最终对不同比例下的金属陶瓷复合涂层进行性能对比与分析,得到综合性能较理想的成分比例,并探究了金属添加剂Cr和Mo元素对Ti-Si-C涂层的性能影响。对不同成分比例下复合涂
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.51872073）；
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本文采用反应等离子喷涂技术制备了不同Cr或Mo元素含量下的Ti-Si-C金属陶瓷复合涂层。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪等实验设备对涂层的表面形貌以及成分变化进行观察和表征,并通过硬度仪和摩擦磨损试验机等仪器检测涂层的力学性能。最终对不同比例下的金属陶瓷复合涂层进行性能对比与分析,得到综合性能较理想的成分比例,并探究了金属添加剂Cr和Mo元素对Ti-Si-C涂层的性能影响。对不同成分比例下复合涂层检测的试验结果表明:Ti-Si-C涂层由TiC,Ti3SiC2,Ti5Si3和残余石墨相组成。Cr或Mo元素添加后,涂层整体致密度提高。Ti-Si-C-Cr复合涂层中出现少量Si和Cr元素单质。随着Cr元素含量增加,Ti3SiC2成分比例相对增加。添加Mo元素后,涂层中除TiC,Ti3SiC2,Ti5Si3相之外,出现了Mo单质相和Mo5Si3相,而Ti3SiC2和Ti5Si3相的成分比例相对减少。复合涂层力学性能检测结果显示:Ti-Si-C涂层显微硬度为1200±145HV0.2。添加Cr元素后,复合涂层的硬度出现小幅下降趋势,在Cr含量为1.5摩尔时下降到1070±95 HV0.2。Mo元素添加后复合涂层硬度明显升高,其中Mo元素达到1.5摩尔时涂层的硬度达到最高为1400±162 HV0.2。两种金属陶瓷复合涂层的弹性模量分别在1.0Cr和1.0Mo处达到最大,为187 GPa和204 GPa。复合涂层的断裂韧性随着金属元素的添加均出现较大幅度提高。Ti-Si-C-Cr复合涂层在Cr元素含量为1.0摩尔时断裂韧性最大,达到2.654 MPa·m1/2。Ti-Si-C-Mo复合涂层同样在Mo元素含量为1.0摩尔时达到最大为3.35MPa·m1/2。随着金属元素含量的增加,涂层摩擦磨损后的磨损量先减少后增加。Cr元素为0.2摩尔时涂层的磨损量为0.7×10-3g,1.0Cr比例下涂层磨损量有小幅上升,为1.112×10-3g。1.0Mo涂层的磨损量最小为0.3×10-3g。Ti-Si-C-Cr和Ti-Si-C-Mo复合涂层的磨损都是粘着磨损、磨料磨损复合机制的磨损。
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