D01:10.133741.isml00103x.2009.0B.29 第31卷第3期 北京科技大学学报 Vol.31 No.3 2009年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.2009 反应等离子喷涂制备原位TiC颗粒增强Fe基金属陶 瓷涂层 张守全2) 朱警雷)王海涛”黄继华)张华)赵兴科) 1)北京科技大学材料科学与工程学院。北京100832)厦门金鹭特种合金有限公司合金部.厦门361006 摘要以钛铁粉、铁粉和蔗糖（碳的前驱体）为原料，采用前驱体热分解复合技术制备了F一T一C系反应热喷涂粉末，并通 过普通等离子喷涂技术原位合成并沉积了TC/Fe金属陶瓷复合涂层.利用XRD、SEM和EDS研究了喷涂粉末和复合涂层 的相组成和显微结构。结果表明：前驱体热分解复合技术制备的F一T一C反应喷涂粉末粒径均匀，原料粉末颗粒间的结合强 度高：所制备的Ti/Fe复合涂层主要由不同含量TiC颗粒分布于金属Fe基体内部而形成的复合片层叠加而成：TiC颗粒大 致呈球形.粒径呈纳米级：TC理论质量分数53%的TiC/F金属陶瓷涂层的耐磨粒磨损性能较好，SRV磨损实验中涂层的磨 损面积为基体(45钢)的V25左右. 关键词复合涂层：金属陶瓷涂层：反应等离子喷涂；前驱体；蔗糖 分类号TB333:TG174443 TiC-reinforced Fe-base metal ceramic composite coatings fabricated by reactive plasma spraying ZHANG Shour-quan2,ZHU Jing-lei,WANG Hai-tao),HUANG Ji-hua,ZHANG Hua),ZHAO Xing-ke) 1)School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)Xiamen Golden Egret Special Alloy Co.Ltd..Xiamen 361006.China ABSTRACT A kind of FeTi-C composite powder for reactive spraying w as prepared with ferrotitanium and sucrose as raw materi- als.TiC/Fe composite coatings were synthesized and deposited by reactive plasma spray ing(RPS).XRD,SEM and EDS were em- ployed to analyze the composition and microstmucture of the composite powder and coatings.The wear resistanoe properties of the coatings were also tested.The esults show that the partides of Fe-T-C composite pow der for RPS are uniform without any impurity and the bonding strength among the raw material partides is strong.TiC/Fe composite coatings by RPS are composed of layers in which round TiC particles are dispersed within the Fe-alloy matrix.The size of round TiC partides is mostly less than 0.5m.The wearing capacity of TiC/Fe composite coatings with 53%TiC is 25 times that of the substrate (45 steel)in aSRV tester. KEY WORDS composite coatings cermet coating reactive plasma spray;precursor sucrose 金属陶瓷复合涂层在耐磨构件的制造和修复中 的涂层中陶瓷相TC分布不均匀，粒径较大，TC与 具有广泛用途，TC颗粒增强金属复合涂层是一种 基体金属润湿性差，结合界面易受污染川.在耐磨 具有广泛工业应用前景的金属陶瓷复合耐磨涂 实验中陶瓷硬质相TC容易剥落，降低涂层的耐磨 层.因为T汇具有低摩擦因数、高硬度、低密度 性能1 以及良好的高温稳定性，有希望逐渐取代传统的以 反应热喷涂是一种将自蔓延高温合成(SH$)与 WC和CgC2颗粒为增强相的复合涂层F10.在传 热喷涂技术相结合的技术10.它在原位合成陶瓷 统热喷涂技术中，陶瓷硬质相TC通常采用外加的 相TC的同时可以把TiC引入到金属基体中，具有 方式预制在喷涂原材料（粉末和丝材等）中，所制备 节约工序、TC/金属结合界面洁净等优点，能够改 收稿日期：200803-31 基金项目：焊接国家重点实验室开放资助项目：河南杰出人才创新基金资助项目(No.0421001000) 作者简介：张守全(1970一），男，博士研究生；黄继华(1961一)，男，教授.博士生导师，E-maik ihuahuang47@im.com反应等离子喷涂制备原位 TiC 颗粒增强 Fe 基金属陶 瓷涂层 张守全 1, 2) 朱警雷 1) 王海涛 1) 黄继华 1) 张 华 1) 赵兴科 1) 1) 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083 2) 厦门金鹭特种合金有限公司合金部, 厦门 361006 摘 要 以钛铁粉、铁粉和蔗糖( 碳的前驱体) 为原料, 采用前驱体热分解复合技术制备了 Fe-Ti-C 系反应热喷涂粉末, 并通 过普通等离子喷涂技术原位合成并沉积了 TiC/Fe 金属陶瓷复合涂层.利用 XRD、SEM 和 EDS 研究了喷涂粉末和复合涂层 的相组成和显微结构.结果表明:前驱体热分解复合技术制备的 Fe-Ti-C 反应喷涂粉末粒径均匀, 原料粉末颗粒间的结合强 度高;所制备的 TiC/ Fe 复合涂层主要由不同含量 TiC 颗粒分布于金属 Fe 基体内部而形成的复合片层叠加而成;TiC 颗粒大 致呈球形, 粒径呈纳米级;TiC 理论质量分数 53%的 TiC/ Fe 金属陶瓷涂层的耐磨粒磨损性能较好, SRV 磨损实验中涂层的磨 损面积为基体( 45 钢) 的 1/ 25 左右. 关键词 复合涂层;金属陶瓷涂层;反应等离子喷涂;前驱体;蔗糖 分类号 TB333 ;TG 174.443 TiC-reinforced Fe-base metal ceramic composite coatings fabricated by reactive plasma spraying ZHANG Shou-quan 1, 2) , ZHU Jing-lei 1) , WANG Hai-tao 1) , HUANG Ji-hua 1) , ZHANG Hua 1) , ZHAO Xing-ke 1) 1) School of Mat erials Science and Engineering, University of S cience and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) Xiamen Golden Egret S pecial Alloy Co .Ltd., Xiamen 361006, China ABSTRACT A kind of Fe-Ti-C composite powder for reactive spraying w as prepared with ferrotitanium and sucrose as raw materi￾als .TiC/Fe composite coating s were synthesized and deposited by reactive plasma spray ing ( RPS) .XRD, SEM and EDS w ere em￾ployed to analyze the composition and microstructure of the composite powder and co atings .The wear resistance properties of the coatings were also tested.The results show that the particles of Fe-Ti-C composite pow der fo r RPS are unifo rm w ithout any impurity and the bonding strength among the raw material particles is strong.TiC/Fe compo site coating s by RPS are composed of layers in w hich round TiC particles are dispersed within the Fe-alloy matrix .The size of round TiC particles is mostly less than 0.5μm .The w earing capacity of TiC/Fe composite coatings with 53% TiC is 25 times that of the substrate ( 45 steel) in a SRV tester . KEY WORDS composite coating s;cermet coating;reactive plasma spray ;precursor;sucrose 收稿日期:2008-03-31 基金项目:焊接国家重点实验室开放资助项目;河南杰出人才创新基金资助项目( No .0421001000) 作者简介:张守全( 1970—) , 男, 博士研究生;黄继华( 1961—) , 男, 教授, 博士生导师, E-mail:jihuahuang47@sina .com 金属陶瓷复合涂层在耐磨构件的制造和修复中 具有广泛用途, TiC 颗粒增强金属复合涂层是一种 具有广泛工业应用前景的金属陶瓷复合耐磨涂 层[ 1-4] .因为 TiC 具有低摩擦因数、高硬度、低密度 以及良好的高温稳定性, 有希望逐渐取代传统的以 WC 和C r3C2 颗粒为增强相的复合涂层[ 5-10] .在传 统热喷涂技术中, 陶瓷硬质相 TiC 通常采用外加的 方式预制在喷涂原材料( 粉末和丝材等) 中, 所制备 的涂层中陶瓷相 TiC 分布不均匀, 粒径较大, TiC 与 基体金属润湿性差, 结合界面易受污染[ 11] .在耐磨 实验中陶瓷硬质相 TiC 容易剥落, 降低涂层的耐磨 性能[ 12] . 反应热喷涂是一种将自蔓延高温合成( SHS) 与 热喷涂技术相结合的技术[ 10] .它在原位合成陶瓷 相 TiC 的同时可以把 TiC 引入到金属基体中, 具有 节约工序 、TiC/金属结合界面洁净等优点, 能够改 第 31 卷 第 3 期 2009 年 3 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.3 Mar.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.03.029