等離子弧堆焊條件下ZrB-,2-陶瓷涂層的原位合成技術的探索.pdf

1、二硼化鋯由于其極強的耐高溫、耐腐蝕性能，近年來一直是材料科學界研究的熱點。但是作為一種特異的高溫性能的功能材料，ZrB2涂層的制備卻十分的困難，并且難以獲得大厚度的致密涂層。由于等離子熔覆具有設備簡單、熔覆效率高的特點，可用于制備大厚度的、致密的含ZrB2的金屬陶瓷涂層。
　　 本文采用等離子弧堆焊設備，通過鋯與硼合金粉末之間的高溫冶金反應，用等離子弧堆焊的方法探索原位合成以ZrB2為骨架的大厚度陶瓷涂層的方法。實驗中主要探索了

2、兩種方法，一是用硼鐵與鋯反應，發(fā)現(xiàn)制備的涂層與基體間雖然能達到冶金結合，但是生成的ZrB2很少。這顯然不能滿足我們的要求。因此，決定采用含硼量比較高的碳化硼為原料來制備含ZrB2的梯度涂層，通過XRD分析及用絕熱法對涂層物質進行定量計算，發(fā)現(xiàn)生成的ZrB2含量比較多，并且形成了含ZrB2的梯度涂層。得到這種梯度涂層材料的使用性能大幅提高，因此用碳化硼和鋯為原料制備含ZrB2的堆焊層比較好。同時發(fā)現(xiàn)涂層的組成物質除了ZrB2外還有FeB和

3、C。本文對反應過程中可能發(fā)生的反應進行熱力學的計算，為研究涂層原位合成制備過程的化學冶金過程提供理論依據(jù)。通過在圖層中添加變質劑SiC來改變圖層的組織收到比較好的效果。加入SiC可以有效地細化晶粒并且能夠形成ZrB2-ZrC-SiC復相陶瓷，用這種方法得到的涂層中ZrB2的含量大幅提高，實驗中沒有發(fā)現(xiàn)FeB并且涂層中缺陷比較少。試驗發(fā)現(xiàn)通過改變焊接過程中轉移弧電流的大小和改變SiC的含量能夠得到不同的復相陶瓷組織。
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