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摘要
采用同轴送粉激光熔覆技术原位合成了碳化钛（TiC_x）增强钛基复合涂层。运用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计等表征与测试方法，同时结合第一性原理，研究了NiCr-Cr3C2添加量与复合涂层微观组织和显微硬度的内在关联性，探究了C/Ti原子比x对TiC_x力学性能以及热力学稳定性的影响规律。结果表明，复合涂层的微观组织主要由β-Ti型有序固溶体（基体相）和TiC_x（增强相）组成。NiCr-Cr_3C_2添加量对复合涂层中碳化钛的数量、尺度、形态特征具有显著影响，并且复合涂层上部和下部区域的碳化钛组织存在显著差异。TiC_x的C/Ti原子比与其形态具有高度相关性，复合涂层中TiC_x主要包括异形TiC0.2-0.4、树枝状TiC0.4-0.6、花瓣状TiC0.6-0.8以及类球状TiC0.8-1。此外，随着NiCr-Cr3C2添加量增加，复合涂层硬度显著提高，主要归因于更多TiC_x形成、TiC_x中C含量增加以及更加显著的固溶强化作用。基于第一性原理分析表明，随着C/Ti原子比x的增加，TiC_x体积模量、剪切模量、杨氏模量以及硬度显著提高，而泊松比逐渐减小。并且，随着TiC_x中C原子含量增加，其金属性减弱，脆性增加，但其晶体结构和热力学稳定性显著增加。
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