金屬間化合物具有耐高溫、耐腐蝕、抗氧化能力強等一系列優(yōu)異性能, Ni3Al 還具有較高的加工硬化率。TiC陶瓷顆粒硬度高、穩(wěn)定性好。以TiC為增強體與金屬間化合物構成復合材料, 具有更好的耐磨、耐腐蝕性。而且TiC 與 Ni3Al 間潤濕接觸角較小, 具有良好的潤濕性。因此, TiC/Ni3Al 陶瓷-金屬間化合物復合結構是一種理想的鋼表面復合材料。

最近，江蘇大學采用鎢極氬弧焊熔覆技術, 在H13鋼表面原位合成金屬間化合物基復合涂層TiC/Ni3Al。他們以H13鋼為基體材料, 復合涂層的原材料為鎳粉、鈦粉、鋁粉、石墨粉。以鎢極氬弧焊作為熱源, 對涂覆的粉末層進行加熱熔融, 制得涂層。電焊參數(shù)為: 電流120 A;電壓12-16 V;熔覆速率9 mm/s;熔覆時采用工業(yè)純氬氣作為保護氣。檢測表明，所得到的涂層與鋼基體結合緊密, 沒有出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷, 呈現(xiàn)出良好的冶金結合。從鋼基體至復合涂層表面, 整個涂層可劃分為: 鋼基體→過渡區(qū)→細顆粒區(qū)→中間等軸顆粒區(qū)→表層樹枝狀顆粒區(qū)。復合涂層中部的顯微組織由黑色顆粒物和白色基體組成, 黑色顆粒物為TiC, 顆粒大小約為1~2 μm, 白色基體主要為Ni3Al 和少量的Fe，熔覆過程中有部分鋼基體熔化后進入了涂層。隨著體系中(Ti+C)含量的提高，產(chǎn)物中TiC顆粒的數(shù)目也增加, 且顆粒物的分布也越趨均勻。顯微硬度測試表明，從鋼基體到涂層表面，硬度值逐漸增大。隨著體系中(Ti+C)含量的提高，復合涂層的顯微硬度也相應增加。這是由于作為增強相的TiC的數(shù)量對涂層的硬度起著關鍵作用。TiC的密度比Ni3Al 的小, 因而在反應過程中生成的 TiC 顆粒在液相的涂層中有上浮的趨勢, 直到凝固過程中被快速移動的固液界面“捕捉”后才固定下來。這使得涂層表面的TiC顆粒數(shù)目比涂層下側的多。此外, 在涂層的另一側, 在熔覆過程中 H13 鋼基體表面發(fā)生部分熔化, 熔化后的鋼液與涂層之間相互滲透，所含的TiC 顆粒數(shù)目也相應減少。

對復合涂層的沖蝕性能與基體材料及其它鋼材料進行了對比試驗，結果表明，無論低角度還是高角度, 復合涂層都表現(xiàn)出優(yōu)越的抗沖蝕性能。對于復合涂層，當沖擊角度超過30°后材料沖蝕量的增幅較小, 并在45°后沖蝕量逐漸減小。這表明, 復合涂層在宏觀上呈現(xiàn)出一種塑性材料的沖蝕特性。在沖擊角度為15°、30°、45°、60°和90°時, 復合涂層比H13 鋼基體的沖蝕體積分別減小 78.6% 、49.7% 、34.5%、33%和 28.3%, 相比于 17-7 鋼, 其沖蝕體積分別減少34.4%、29%、46.9%、25.7%和14.3%。這說明TiC/Ni3Al復合涂層具有優(yōu)異的抗沖蝕性能。研究指出，在沖擊過程中, 沙粒在材料表面移動時，硬質顆粒TiC的抵制作用可有效降低沙粒的動能使其速度迅速減小從而使沙粒的切割運動難以繼續(xù)進行, 由此降低了沖蝕磨損量。另一方面，Ni3Al 具有較高的加工硬化率, 隨著砂粒的不斷沖擊而不斷強化, 使沙粒切割材料更加困難。