氬弧熔覆原位合成金屬基複合材料塗層（簡體書）

《材料科學研究與工程技術系列：氬弧熔覆原位合成金屬基複合材料塗層》闡述了原位合成金屬基複合材料塗層的製備方法和研究現狀，重點介紹了氬弧熔覆原位合成TiC、TiC-T182、ZrC-ZrB2、Ti（CN）-TiB2和（ZrTi）C等增強金屬基複合材料塗層的製備方法，組織結構特徵，原位合成增強相顆粒的形成機理及長大特性，同時詳細分析了塗層摩擦磨損性能。
《材料科學研究與工程技術系列：氬弧熔覆原位合成金屬基複合材料塗層》可供材料專業的研究生、高年級本科生、科研院所的科研人員及工程技術人員閱讀參考。

《氬弧熔覆原位合成金屬基復合材料涂層》可供材料專業的研究生、高年級本科生、科研院所的科研人員及工程技術人員閱讀參考。

第1章緒論
1．1外加顆粒增強金屬基複合材料
1．1．1粉末冶金法
1．1．2鑄造法
1．1．3擴散焊接製備技術
1．1．4噴射法
1．2原位合成金屬基複合材料
1．2．1XD法
1．2．2VLS法
1．2．3自蔓延燃燒反應法（SHS）
1．2．4接觸反應法
1．2．5直接氧化法
1．3金屬基複合材料塗層的研究
1．3．1外加顆粒增強金屬基複合塗層研究
1．3．2原位合成金屬基複合塗層研究
1．4氬弧熔覆技術概況及研究現狀
1．4．1氬弧熔覆技術概況
1．4．2氬弧熔覆技術的國內外研究現狀

第2章試驗材料及方法
2．1試驗材料
2．1．1氬弧熔覆原位合成ZrC-ZrB2增強金屬基複合材料塗層所用材料
2．1．2氬弧熔覆原位合成TiC-TiB2增強金屬基複合材料塗層所用材料
2．1．3氬弧熔覆原位合成TiC增強金屬基複合材料塗層所用材料
2．1．4氬弧熔覆原位合成Ti（C，N）-T182增強金屬基複合材料塗層所用材料
2．1．5氬弧熔覆原位合成（ZrTi）C增強金屬基複合材料塗層所用材料
2．1．6氬弧熔覆原位合成TiB2-TiN增強金屬基複合材料塗層所用材料
2．1．7氬弧熔覆層製備工藝
2．2原位合成金屬基複合材料塗層的組織結構測試方法
2．2．1複合材料塗層的X射線物相分析
2．2．2複合材料塗層組織結構觀察分析
2．3原位合成金屬複合材料塗層的性能測試
2．3．1複合材料塗層顯微硬度測試
2．3．2複合材料塗層的摩擦磨損性能

第3章氬弧熔覆原位合成ZrC-ZrB2增強金屬基複合材料塗層
3．1引言
3．2熔覆工藝參數對熔覆層質量的影響
3．2．1預塗粉末厚度
3．2．2熔覆電流
3．2．3熔覆速度
3．3熔覆材料粉末組分對熔覆層質量的影響
3．3．1（Zr+B4C）含量對熔覆層顯微組織的影響
3．3．2（Zr+B4C）含量對熔覆層顯微硬度的影響
3．4原位合成ZrC-ZrB2增強金屬基複合材料塗層組織結構
3．4．1複合材料塗層組織
3．4．2複合材料塗層物相分析
3．4．3複合材料塗層中ZrC-ZrB2形成機理和長大特性
3．5原位合成ZrC-ZrB2增強金屬基複合材料塗層摩擦磨損性能

第4章氬弧熔覆原位合成TiC-TiB2增強金屬基複合塗層
4．1引言
4．2熔覆工藝參數對塗層質量的影響
4．2．1熔覆電流對塗層質量的影響
4．2．2預置層厚度對塗層質量的影響
4．2．3熔覆速度對塗層硬度的影響
4．3熔覆材料對塗層質量的影響
……
第5章氬弧熔覆原位合成TiC增強金屬基複合材料塗層
第6章氬弧熔覆原位合成Ti（C，N）-TiB2增強金屬基複合塗層
第7章氬弧熔覆原位合成（ZrTi）C增強金屬基複合材料塗層
第8章氬弧熔覆原位合成TiB2-TiN增強金屬基複合材料塗層
參考文獻
索引

1.4.2氬弧熔覆技術的國內外研究現狀
目前，國內外關于氬弧熔覆的研究較少，國外研究中多用于在鈦合金或不銹鋼表面制備、增強耐腐蝕涂層，如Soner Buytoz等在AISI4340不銹鋼表面利用氬弧熔覆技術獲得了WC增強的熔覆層。結果表明，熔覆層的微觀組織與熔覆參數有關，硬度為950～1 200 HV，磨損失重最小。S.Mridha在鈦合金表面用氬弧熔覆方法制備了Ti—A1金屬間化合物Ti3Al、TiAl增強的表面涂層，并對其微觀組織、力學性能及磨損性能進行了研究，熔覆層硬度超過了HV500。F.T.Cheng為增強抗腐蝕性能，在AISi316不銹鋼表面用TIG焊方法熔覆了Ni.Ti合金涂層。涂層顯微硬度約HV750，其腐蝕率比母材低9倍，比激光熔覆Ni—Cr—Si—B涂層還要低。
國內關于氬弧熔覆的研究多局限在鑄鐵表面重熔強化和低碳鋼表面熔覆自熔性合金粉末方面，有的研究用鎢極氬弧重熔焊接件的缺陷區域以獲得“熔修”效果，但是也有用氬弧熔覆技術制備了耐磨復合涂層，并取得了良好的效果。在鑄鐵表面進行重熔強化的實質是對鑄鐵表面進行高于Fe基體熔點的熱處理工藝，重熔后的鑄鐵表面增加了鑄鐵的白口組織，提高了重熔層的硬度和耐磨性能。如安希忠等用鎢極氬弧局部重熔強化法在鑄鐵表面形成了白口組織，通過調整電流強度、電弧移動速度等工藝參數，在一定范圍內改變了重熔層的深度和性能。重熔過程中添加了W、Mo、Cr、B、V等合金元素，進一步提高了重熔層的硬度和耐磨性。陳冰泉將含硼、碳的合金粉末熔凝在低碳鋼表面，所制得的強化層厚度為2.5～4.0 mm，硬度可達62～67 HRC，并有良好的抗粘著磨損和抗磨料磨損能力。
文獻把石墨粉末預涂在鈦合金表面上，利用氬弧熔覆技術成功制備出原位自生TiC增強的金屬基復合涂層。利用掃描電鏡、X射線衍射儀和能譜儀分析了熔覆涂層的顯微組織，探討了增強相TiC的生成機制；利用顯微硬度儀測試了復合涂層的顯微硬度并用磨損試驗機考察了其在室溫干滑動磨損條件下的耐磨性能。結果表明：氬弧熔覆涂層組織均勻致密，位自生TiC呈樹枝晶和細碎的條狀均勻地分布于整個涂層中；由TiC增強的復合涂層明顯地改善了鈦合金的表面硬度，平均硬度約為700 HV0.23，且沿層深方向呈梯度分布；涂層在室溫干滑動磨損條件下的耐磨性明顯優于基體，約為鈦合金的10.5倍。
以Ni粉、Si粉、WC粉為原料，采用氬弧熔覆技術，在Q235鋼表面制備出由WC、Ni3Si增強的Ni基耐磨復合涂層。利用XRD和SEM分析了氬弧熔覆層的相組成及顯微組織，并測試了氬弧熔覆層的顯微硬度和磨損性能。結果表明，熔覆區的組織是在Ni基體上均勻地分布著WC顆粒和Ni3Si枝晶，顯微硬度最高可達1 400 HV0.21；復合涂層中存在顆粒強化、細晶強化和固熔強化等多種強化作用，大幅度地提高了Q235鋼的耐磨性能。以Mo粉、Si粉、Ni粉為原料，采用氬弧熔覆技術在Q235鋼基材表面原位合成了MoNiSi／Ni3Si金屬硅化物復合涂層，分析和測試了涂層的顯微組織、顯微硬度和耐磨性。