由于TiB2具有硬度高，1000℃以下抗氧化性能优良，不易于Fe基材料粘着等特点，近年来，热喷涂TiB2-M金属陶瓷复合涂层已被认为是替代传统Cr3C2-NiCr涂层应用于450℃~900℃高温耐磨场合的最佳候选涂层材料之一。但是，与WC-Co，Cr3C2-NiCr等传统金属陶瓷体系相比，至今国内外对TiB2-M金属陶瓷涂层的研究仍然较少。在TiB2-M复合热喷涂喂料粉末的制备、热喷涂TiB2-M涂层形成过程和组织结构特点、涂层组织结构与性能之间的关系等方面都缺乏深入的研究和认识，限制了TiB2-M金属陶瓷涂层的进一步开发和应用。本文采用Ni作为主要金属粘结相，结合团聚烧结粉末制备方法以及等离子喷涂技术制备了新型的TiB2-Ni金属陶瓷复合涂层，并较系统的研究了TiB2-Ni涂层的组织结构特征及其影响因素，评价了涂层力学性能和摩擦磨损性能，为高性能TiB2-M金属陶瓷涂层的制备和应用提供新的途径和科学依据。课题首先采用团聚烧结方法将细小的TiB2颗粒和Ni颗粒团聚到一起，并通过料浆成分、喷雾干燥参数和热处理工艺的优化获得了颗粒间团聚均匀致密，松装密度高，粒径适用于等离子喷涂的TiB2-Ni金属陶瓷复合粉末。料浆中适量分散剂的添加是TiB2和Ni团聚均匀致密，提高喷雾干燥粉末松装密度的首要条件，在此基础上，提高料浆固含量，降低喷雾干燥温度，可制备出实心结构的喷雾干燥粉末，并将粉末松装密度从1.02g/cm3提高至1.33g/cm3。最后，通过提高热处理温度使喷雾干燥粉末发生充分液相烧结可最终将粉末松装密度提高至1.79g/cm3。在保证粉末较致密的基础上，可通过雾化盘转速对粉末粒径进行控制，根据实验拟合结果，粉末粒径大致与雾化盘转速的0.74次方成反比。将雾化盘转速降低至10800r/min~9000r/min，可获得中值粒径为49.28μm~55.92μm，适用于等离子喷涂的TiB2-Ni粉末。在获得团聚烧结型TiB2-Ni粉末基础上，为了确保粉末在等离子喷涂过程中更好的熔化，从而成功制备出结构致密的TiB2-Ni涂层，对喷涂参数进行了优化。通过分析单个TiB2-Ni粉末在等离子射流中的传热过程以及简化等离子射流加热能力的描述方法，计算出了不同喷涂参数下粉末的熔化量。根据计算，粉末熔化量与涂层孔隙率有很好的线性关系。通过优化喷涂参数提高等离子射流对粉末的加热能力以及粉末的加热时间可提高粉末熔化量，获得致密结构的涂层。最终，在优化喷涂工艺条件下，涂层的孔隙率可控制在4.16%以下。在获得了致密结构TiB2-Ni金属陶瓷复合涂层的基础上，对涂层的组织和相结构进行了分析。发现由于喷涂过程中TiB2在粘结相中的熔解，涂层中出现了Ni20Ti3B6脆性相组织。为了降低其含量，对等离子喷涂工艺参数和喷涂粉末结构进行了优化。在综合考虑粉末的熔化量，保证涂层结构致密的基础上，通过控制等离子喷涂工艺参数降低粉末的过热程度可将涂层中Ni20Ti3B6从43.64%降至35.19%。在此基础上，进一步通过提高团聚烧结粉末致密程度或采用包覆型粉末增大TiB2颗粒尺寸降低TiB2的熔解，从而使涂层中Ni20Ti3B6含量分别降低至27.27%和19.57%。但粒径过大的TiB2颗粒会在沉积过程中发生飞溅，造成涂层中TiB2含量的降低。因此，相比于包覆型粉末，采用高致密度的TiB2-Ni团聚烧结型粉末制备的涂层组织结构更为均匀致密。对采用不同结构粉末和喷涂工艺参数所制备的涂层的硬度和断裂韧性进行了测试。结果表明，涂层中未熔粉末的存在会降低涂层层片间的内聚强度，从而劣化涂层的力学性能。而对于结构致密的涂层来说，涂层的硬度和断裂韧性明显取决于涂层中TiB2的含量和Ni20Ti3B6的含量。在优化的喷涂工艺参数下，采用高致密度的TiB2-Ni团聚烧结型粉末可获得兼具较高硬度和断裂韧性的TiB2-Ni涂层，涂层硬度高达1230kgf/mm2，断裂韧性为2.2MPa·m1/2。对采用不同结构粉末制备的涂层的摩擦磨损性能进行测试，并通过对涂层摩擦磨损机制的分析，发现TiB2在与Fe基材料的对磨过程中具有较好的减磨抗磨作用，涂层中较高的TiB2含量有利于降低TiB2-Ni涂层的摩擦系数和磨损量。TiB2-Ni涂层的摩擦磨损机制主要是疲劳状态下的脆性剥落以及剥落造成的三体磨损。采用TiB2颗粒尺寸小，结构致密的团聚烧结粉末制备TiB2-Ni涂层，可有效降低涂层中Ni20Ti3B6脆性组织的含量提高涂层抗脆性剥落的能力，并减缓剥落造成的三体磨损，从而使涂层的磨损量分别比结构疏松粉末和包覆型粉末制备的TiB2-Ni涂层降低了37.68%和26.98%。