【摘 要】
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本文以石墨粉、碳化硅、钛粉为原料,首先在真空管式炉中采用保护气氛烧结使Ti-SiC得到初步复合,然后将烧结后的Ti-SiC与石墨混合,利用喷雾造粒技术制备了适用于等离子喷涂的团聚粉。将复合粉送入等离子焰流,借助等离子焰流的高温和Ti、SiC、石墨的自蔓延反应制备TiC-SiC复合涂层。本文系统的研究了烧结Ti-SiC粉不同比例（摩尔比）,粉末烧结温度对TiC-SiC复合涂层的物相及性能的影响,优化
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.51872073）；
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本文以石墨粉、碳化硅、钛粉为原料,首先在真空管式炉中采用保护气氛烧结使Ti-SiC得到初步复合,然后将烧结后的Ti-SiC与石墨混合,利用喷雾造粒技术制备了适用于等离子喷涂的团聚粉。将复合粉送入等离子焰流,借助等离子焰流的高温和Ti、SiC、石墨的自蔓延反应制备TiC-SiC复合涂层。本文系统的研究了烧结Ti-SiC粉不同比例（摩尔比）,粉末烧结温度对TiC-SiC复合涂层的物相及性能的影响,优化了复合粉的成分及烧结温度,通过XRD、扫描电镜等观察分析了复合粉及涂层的组织结构,并对所制备涂层的性能进行了研究。通过对不同比例Ti-SiC粉在不同温度烧结的XRD分析,可以发现粉末经烧结后,Ti-SiC复合粉中生成了Ti C、Ti5Si3、Ti3SiC2等新相。同一比例Ti-SiC复合粉,随烧结温度升高物相中Ti C、Ti5Si3、Ti3SiC2相峰值也升高,同时伴随Ti峰的消失、SiC峰的下降。表明原始粉在烧结过程中发生了Ti与SiC间的反应。采用烧结后的粉末制备了涂层,研究了复合涂层的组织结构。粉末烧结后制备的复合涂层具有典型的层状结构,层间结合界面良好,厚度为200-300μm,致密度较好。通过涂层XRD的分析发现,采用粉末烧结后制备的涂层中,均含有Ti C、Ti5Si3、Ti3SiC2相,并随烧结温度的升高涂层中Ti C相的含量增加。同一比例烧结粉末制备的复合涂层中,随烧结温度的升高制备涂层中Ti C、Ti5Si3、Ti3SiC2峰升高。较低温度烧结粉末制备涂层中未检测到SiC相的存在,1200℃烧结三种比例复合粉制备涂层中均存在Ti C、Ti5Si3、Ti3SiC2、SiC相。TiC-SiC复合涂层的孔隙率与力学性能研究结果显示:同一比例烧结粉末所制备的涂层,随粉末烧结温度升高所制备涂层的孔隙率、磨损量下降;显微硬度值、断裂韧性值依次升高。同一温度粉末烧结后所制备涂层,随Ti-SiC复合粉摩尔比例的升高所制备涂层的孔隙率与磨损量先变小后增大,硬度值与断裂韧性值的趋势为先升高后降低。因此烧结粉末摩尔比Ti:SiC=3:1.5,经1200℃烧结所制备的涂层性能优越。孔隙率为6.2%,硬度平均值为1534±133 HV0.2、断裂韧性值为3.6 MPa·m1/2,与粉末未烧结所制备涂层相比硬度提高33.1%,断裂韧性值提高100%;涂层磨损损失量为0.0030 g,通过分析涂层磨痕形貌发现,涂层的磨损机理为磨粒磨损、黏着磨损。
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