本文采用等离子弧堆焊设备,通过钛合金和硼合金粉末之间的高温冶金反应,在堆焊过程中原位合成了TiB₂,在普通碳钢表面制备了含TiB₂的金属陶瓷层。这种一步性原位合成工艺所获得的熔敷层主要是TiB₂晶须与Fe及其硼、碳化合物组成,陶瓷层与基体间实现了冶金结合。通过对熔覆过程中线能量输入的多少来控制熔覆层稀释率的大小,进而控制熔池中所含Ti,B元素的含量及其堆焊过程中所原位合成的TiB₂的量。实验表明随着堆焊堆焊线能量输入的增加,熔覆层的稀释率不断增大,熔敷层中TiB₂变得粗大、长宽比减小。TiB₂在熔覆层深度方向上的分布也存在着差别,熔覆层中含有TiB₂相的区域宽度在随着稀释率的增大逐渐缩小,原位合成的TiB₂-金属陶瓷层具有合理的梯度结构,从基体到熔敷层表面之间有一明显的有一定宽度的硬度渐变区,越靠近上表面,熔敷层的硬度越高。由于熔敷层中加入了很高的碳含量致使原位合成后熔覆层中存在大量的石墨相,这对熔敷层的整体性能存在很大的影响,我们通过用B₂O₃和FeB来代替部分B4C表明用FeB代替B4C是可行的,在熔覆层中出现了一定数量的TiB₂.同时由于粉末配方中含碳量的减少,从而减少了熔覆层中石墨相的含量提高熔覆层的整体性能。