一、碳化鈦介紹

碳化鈦（TiC）是一種自身存在金屬光澤的鐵灰色晶體，具有類似金屬的若干特性：如高的熔點、沸點和硬度，且硬度僅次于金剛石，導熱性和導電性也很好，在極低的溫度時還會表現出超導性。因此這種物質常被用于制造金屬陶瓷、硬質合金、耐熱合金、抗磨材料、高溫輻射材料以及其它高溫真空器件等。

二、碳化鈦基陶瓷金屬

碳化鈦陶瓷作為一種典型的過渡金屬碳化物，本身質脆，無法被直接用作工程構件，所以在復合材料中通常被作為增強相，更多的是被用作涂層在材料領域中得到應用和重視，例如碳化鈦基金屬陶瓷的出現。

碳化鈦基金屬陶瓷是一種由金屬或合金TiC陶瓷相所組成的非均質復合材料，兼有陶瓷的高強度、高硬度、耐磨損、耐高溫、抗氧化和化學穩定特性，以及金屬的韌性，可用來制造在還原性和惰性氣氛中使用的高溫熱電偶保護套和熔煉金屬的坩堝等。

三、碳化鈦基金屬陶瓷的制備工藝

碳化鈦基金屬陶瓷的合成制備工藝有多種，各有優劣勢，實際生產中可按照不同應用需求、價格因素等選擇適配工藝。

下面簡要介紹幾種：

①化學氣相沉積（CVD）

該法是借助空間氣相化學反應在基材表面上沉積固態薄膜涂層的工藝技術。因為這個方法整個反應都建立在熱力學的基礎上，所以CVD膜具有附著性和繞鍍性良好、膜層致密、膜基結合強度高等優點，滿足實現不僅限于TiC之外的例如TiN、TiCN、TiBN等單層及多元多層復合涂層。

此法的缺點在于工藝處理溫度偏高（一般在900~1200℃），高溫使得鋼基體會發生軟化，處理后還需重新真空淬火，工藝較為復雜，工件還易變形，造成基體材料抗彎強度下降；并且制備過程中會產生有害的廢氣、廢液，易造成工業污染，這與當今*家提倡的綠色工業相抵觸，由此也限制了此法的全面推廣與使用。

②物理氣相沉積（PVD）

該法是利用熱蒸發、濺射或輝光放電、弧光放電等物理過程，在基材表面沉積所需涂層的技術。包括蒸發鍍膜、濺射鍍膜和離子鍍膜技術。后兩者是目前較普遍采用的制備陶瓷涂層的PVD技術。

與CVD相比，此法屬于綠色薄膜制備技術，不存在環境污染問題，處理溫度也可降到600℃以下，減少對工件的熱影響，但隨著溫度的降低沉積的膜層結合強度也會低于CVD膜層。

PVD制備膜層通常存在殘余壓應力，容易因脆性開裂和剝落，再者又屬于視線性處理，附著性和繞鍍性差，處理過程中工件需轉動或擺動，所以增加了真空室的設計難度和無效鍍膜等問題。

③液相沉積

該法是一種濕化學制膜法，基本原理是通過溶液中離子之間的配位體置換，驅動金屬化合物的水解平衡移動，使金屬氧化物或氫氧化物沉積在基體上形成薄膜涂層。該法由于可在低溫/室溫條件下進行膜層沉積，所以制備過程中不需熱處理也不需昂貴的加工設備，操作簡單。

該法的劣勢在于：因實質上仍屬于水溶液中的反應，所以在沉積過程中存在溶液濃度反應前后不一致的情況，液相反應的影響因素也多，工業的穩定性不高。

④熱噴涂

該法是指通過火焰、電弧或等離子體等熱源，將某種線狀或粉末狀的材料加熱至熔化或半熔化狀態，并加速形成高速熔滴，噴向基體在其上形成涂層，可以對材料表面性能進行強化或再生，起到保護作用，且能對因磨損腐蝕或加工超差引起的零件尺寸減小進行恢復。該法包括等離子噴涂、電弧噴涂、火焰噴涂技術。

⑤原位合成法

原位合成法是材料中的第二相或復合材料中的增強相生成于材料的形成過程中，即不是在材料制備之前就有的，而是在材料制備過程中原位就地產生；由于第二相增強顆粒原位合成，界面沒有污染，第二相分布均勻可以避免傳統粉末冶金工藝和熔煉工藝所遇到的難題。隨著原位復合技術的發展，其應用已拓展到了金屬基和陶瓷基材料中。

⑥其他合成方法

除了以上幾種制備工藝外，還有原位合成法、熔鑄法、粉末冶金法、機械合金化法、熱噴涂、自蔓延高溫合成、高密度能量束涂覆、溶膠——凝膠法、液中放電的電火花表面強化等合成方法。實際工業生產應用中，對于碳化基金屬陶瓷復合材料制備方法的選用，可以根據自身條件和需要來確定。

四、碳化鈦基金屬陶瓷的應用

①切削金屬刀具：新型碳化鈦基金屬陶瓷是近年來發展較快的一種刀具材料，綜合性能高，在相同的切削條件下其耐磨性遠遠高于普通硬質合金。在高速切削時也比YT14、YT15硬質合金的耐磨性高5倍~8倍。目前碳化鈦基金屬陶瓷已制成各種刀片，用于孔的精鏜及“以車代磨”等精加工領域。

②航空航天工業：采用高溫燒結骨架熔滲工藝制備的TiC/Cu金屬陶瓷有較好抗燒蝕性能，具有作為火箭喉襯、護板用材料的潛力。

③其它：用SHS法離心鑄造合成的金屬基內襯陶瓷可作為抗腐蝕管道，用于石油或化工產物、半產物的運輸，也可作為抗磨管道用于礦山，選礦廠作礦漿運輸管道，還可用于多泥砂水的輸水管道。