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Mo2FeB2三元硼化物金属陶瓷具有优异的耐磨和耐腐蚀性能,在模具制造和装备制造等领域有着广泛的应用前景,目前主要采用真空烧结技术制备。通过焊接冶金反应原位合成Mo2FeB2,不仅可以克服真空烧结工艺成本高、制造周期长、尺寸形状受限等缺点,而且还可灵活用于零件表面耐热耐磨耐蚀的改性。因此,研发Mo2FeB2三元硼化物堆焊材料,对于其推广应用具有重要意义。焊接冶金反应原位合成的Mo2FeB2金属陶瓷,其Mo2FeB2硬质相粗大,难以承受冲击载荷,耐磨性能差,本文通过系统研究TiC和稀土(RE)含量对Mo2FeB2硬质相形态(尺寸和形状)的影响规律,优化TiC和稀土的加入量,以期解决堆焊金属存在的这些问题。本文设计并制备了 TiC、RE(稀土)加入量不同的两个系列Mo2FeB2合金粉块,采用碳弧熔敷技术制备熔敷金属,通过X射线衍射、扫描电镜、电子探针、硬度计及磨损实验等方法,研究TiC和RE(稀土)含量对熔敷金属中Mo2FeB2硬质相形态、组织和耐磨性能的影响规律,并计算了熔池冶金过程中物相的形成条件和分析了熔池中的相变过程,通过对RE加入量与熔敷金属中硬质相尺寸相关性的统计学分析,探究稀土对Mo2FeB2硬质相的细化机理。加入 TiC 的 Mo2FeB2 熔敷金属主要由 Mo2FeB2、M3B2(M:Mo,Fe,Cr)、Fe-Cr、CrB、MoB、Fe2B以及TiC等物相组成,熔敷金属中出现了 TiC以及(Moo.72Ti0.28)C。研究发现,冶金过程中TiC作为结晶核心能够细化和改变Mo2FeB2硬质相形态。随着TiC加入量的增多,Mo2FeB2硬质相的数量明显增多,形状发生了明显改变,逐渐由蝴蝶状、大块状过渡到小型方块状。热力学计算表明,熔池在2400℃以上,液态金属中首先形成TiC、Fe2B和MoB;温度从2400℃降到1800℃,MoB、Fe2B继续形成并增多;在1800℃以上的熔池液态金属中,高温反应生成的MoB、Fe2B通过原位反应生成了 Mo2FeB2。当TiC加入量为0%、5%、10%和15%时,熔敷金属的平均显微硬度分别为992 HV、1035 HV、1018 HV和689 HV,约为Q235母材的3.8～5.8倍,呈现先增加后降低的趋势。TiC加入量为0%、5%、10%和15%时熔敷金属的磨损失重分别为5.2 mg、2.3 mg、2.8 mg和8.6 mg,熔敷金属的磨损性能均优于Q235母材,其中TiC加入量为5%的熔敷金属耐磨损性能是Q235母材的14.6倍,耐磨性最好。稀土元素作为表面活性元素,可降低表面张力,降低临界形核功半径,同时稀土元素吸附在晶粒生长的界面前沿,改变晶粒的表面能,易偏聚于晶界和相界,阻碍初生相的长大,起到细化晶粒的作用。加入稀土的Mo2FeB2熔敷金属中,Mo2FeB2硬质相的数量明显增多,与不加稀土的微观组织相比,大块状、蝴蝶状的白色硬质相消失,转而代替的是条状的Mo2FeB2硬质相,当稀土加入量为2%时,熔敷金属中Mo2FeB2硬质相分布比较均匀,且尺寸较小,其平均尺寸为4.78μm,是未加入稀土的1/3.44。稀土元素的添加,增加了硬质相Mo2FeB2的形成数量,使得添加稀土熔敷金属中硬质相的面积分数高达66%以上。稀土加入量为2%时,硬质相细化,其面积分数达到72.32%,比不加稀土的提高14.2%。稀土加入量为0%、2%、4%和8%时,熔敷金属的磨损失重分别为5.2 mg、2.4 mg、2.7 mg和3.6 mg,熔敷金属的耐磨性能均优于Q235母材,其中稀土加入量为2%时熔敷金属耐磨性能是Q235母材的14倍,耐磨性能最好。熔敷金属中加入适量的稀土 Y,细化组织,可以提高韧性,加入稀土的熔敷金属磨损形貌以粘着磨损为主。