金属基复合材料综合了金属基体和增强相的优点，在航空航天、军工和汽车等工业领域具有十分广阔的应用前景。硼化物陶瓷中的TiB₂陶瓷具有高熔点、高化学稳定性、高硬度、高弹性模量、良好的相容性以及耐磨损等优异性能，广泛作为增强相应用于金属基复合材料中。然而，以往制备含TiB₂增强相金属基复合涂层的工艺具有很多的不足之处，例如涂层中增强相分布不均匀、涂层制备重复性差、难以获得大厚度涂层、难以保证涂层的良好成形以及制备工艺复杂成本高昂等，成为制约该金属基复合涂层应用的一大难题。本课题采用焊条电弧堆焊工艺探索原位合成制备含TiB₂陶瓷相的Fe基堆焊层。采用一定配比的Fe-Ti粉末和B₄C粉末的混合物作为药皮搓制成焊条，用于堆焊层的制备。综合制备得到的堆焊层的表面成形、组织和性能，认为这种制备工艺可以用来制备大厚度的、与基体结合牢固的含TiB₂陶瓷相的致密堆焊层。通过热力学计算分析可知，原位合成过程中是否能生成TiC增强相，取决于堆焊层中Ti/B₄C比值的大小。研究发现，当增大焊条药皮重量系数时，由于形成的堆焊层中高硬度的TiB₂相和Fe₂B相所占的比例增大，堆焊层的硬度增大。采用焊条电弧堆焊工艺能够制备6mm厚度左右的TiB₂/Fe堆焊层，堆焊层组织稳定且增强相分布均匀，制备工艺还具有重复性好和工艺简单成本低的优点，具有很好的应用前景。为了提高堆焊层的耐腐蚀性能，本课题探索焊条药皮中添加高碳铬铁对堆焊层的影响。研究发现，随着药皮中高碳铬铁的添加，堆焊层组织中的白色硼化物相逐渐增多，且堆焊层中的TiB₂增强相逐渐被TiC替代，直至TiB₂的消失，形成只含有TiC增强相的堆焊层。随着焊条药皮中高碳铬铁添加量的增加，堆焊层的硬度和耐腐蚀性能都逐渐提高。