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二硼化锆由于其极强的耐高温、耐腐蚀性能,近年来一直是材料科学界研究的热点。但是作为一种特异的高温性能的功能材料,ZrB2涂层的制备却十分的困难,并且难以获得大厚度的致密涂层。由于等离子熔覆具有设备简单、熔覆效率高的特点,可用于制备大厚度的、致密的含ZrB2的金属陶瓷涂层。本文采用等离子弧堆焊设备,通过锆与硼合金粉末之间的高温冶金反应,用等离子弧堆焊的方法探索原位合成以ZrB2为骨架的大厚度陶瓷涂层的方法。实验中主要探索了两种方法,一是用硼铁与锆反应,发现制备的涂层与基体间虽然能达到冶金结合,但是生成的ZrB2很少。这显然不能满足我们的要求。因此,决定采用含硼量比较高的碳化硼为原料来制备含ZrB2的梯度涂层,通过XRD分析及用绝热法对涂层物质进行定量计算,发现生成的ZrB2含量比较多,并且形成了含ZrB2的梯度涂层。得到这种梯度涂层材料的使用性能大幅提高,因此用碳化硼和锆为原料制备含ZrB2的堆焊层比较好。同时发现涂层的组成物质除了ZrB2外还有FeB和C。本文对反应过程中可能发生的反应进行热力学的计算,为研究涂层原位合成制备过程的化学冶金过程提供理论依据。通过在图层中添加变质剂SiC来改变图层的组织收到比较好的效果。加入SiC可以有效地细化晶粒并且能够形成ZrB2-ZrC-SiC复相陶瓷,用这种方法得到的涂层中ZrB2的含量大幅提高,实验中没有发现FeB并且涂层中缺陷比较少。试验发现通过改变焊接过程中转移弧电流的大小和改变SiC的含量能够得到不同的复相陶瓷组织。本文通过对等离子弧堆焊条件下ZrB2陶瓷涂层的原位合成技术进行的探索实验以及对在实验中出现的问题的研究,已经初步形成了能够原位合成ZrB2大厚度涂层的方法,但是对涂层与基体的熔合不太好的问题目前还没找到解决的办法。