热喷涂技术及其应用

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论文题目：热喷涂技术及其应用

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热喷涂技术及其应用

一、热喷涂的定义

热喷涂是利用热源讲喷涂材料加热到熔化或半融化状态，用高速气流将其雾化并喷射到基体表面形成涂层的技术。热喷涂技术在普通材料的表面上，制造一个特殊的工作表面，使其达到：防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等一系多种功能，使其达到节约材料，节约能源的目的，我们把特殊的工作表面叫涂层，把制造涂层的工作方法叫热喷涂。

二、热喷涂基本原理

1.热喷涂的基本过程

①喷涂材料被加热到熔化或半融化状态

②喷涂材料的熔滴被雾化

③雾化或软化的微细颗粒喷射飞行

④微小颗粒撞击基体表面并形成涂层

2.涂层的结构

热喷涂涂层是由燃烧火焰或等离子热源将某种材料加热至熔化或热塑性状态，形成一簇高速的熔态粒子流(熔滴流)，熔滴依次撞击基体或已形成的涂层表面，经过粒子的横向流动扁平化、急速凝固冷却、不断堆积起来而形成的。

由于热喷涂涂层为典型的层状结构，所以涂层的性能具有方向性。在垂直和平行涂层为向上的性能有显著的差异。对涂层进行适当地处理和重熔，既可以使层状结构转变为均质结构，还可以消除层状中的氧化物夹杂和气孔。

3.涂层的结合方式

涂层的结合包括涂层与基体表面的结合和涂层内聚的结合。前者的结合强度称为结合力。后者的结合强度称为内聚力。

涂层的一般结合方式有三种：

①机械结合熔融态的粒子撞击基体表面并快速冷却凝固时，会因收缩而咬

住高低不平的基体部分，形成了机械结合。

②物理结合借助于分子（原子）之间的范德华力是喷涂层附着于基体表面的结合方式。

③冶金结合当熔融的微细颗粒高速撞击基体表面是时，涂层和基体界面出现扩散和合金化时的一种结合方式。

4.涂层的残余应力

一般情况下，热喷涂涂层存在着明显的残余应力。当熔融颗粒高速碰撞碰撞基体表面，在产生形变的同时快速冷却凝固，这时会在颗粒内部产生张应力，而在基体表面产生压应力。

三、热喷涂的分类和特点

⒈热喷涂的分类

热喷涂根据不同的标准有不同的分类：

①按喷涂材料的性质不同，热喷涂可分为金属喷涂、陶瓷喷涂、塑料喷涂等

②按喷涂材料的形状不同，热喷涂可分为粉末喷涂、丝材喷涂、棒材喷涂等

③按喷涂热源的性质不同，热喷涂可分为气体燃烧火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、激光喷涂等

表1 几种热喷涂技术的参数对比

喷涂方法火焰温

度℃粒子速度

m/s

结合强

度

N/mm2

气孔率

%

喷涂效

率Kg/h

相对成

本

火焰喷涂3000 30-180 8-12 10-30 2-6 1 爆炸喷涂3000 800-1200 >70 0.1-1 1 4 高速火焰喷

涂

2500-3100 500 70-110 <10 1-5 2-3 电弧喷涂4000-6000 250 15-25 10-20 10-25 2 等离子喷涂20000-300

00

200-800 50-80 <10 2-10 4

2.热喷涂的特点

设备轻便，可现场施工。工艺灵活、操作程序少。可快捷修复，减少加工时间。适应性强，一般不受工件尺寸大小及场地所限。、涂层厚度可以控制。除喷焊外，对基材加热温度较低，工件变形小，金相组织及性能变化也较小、适用各种基体材料的零部件、几乎可在所有的固体材料表面上制备各种防护性涂层和功能性涂层。

从热喷涂技术的原理及工艺过程分析，热喷涂技术具有以下一些特点：

①由于热源的温度范围很宽，因而可喷涂的涂层材料几乎包括所有固态工程材料，如金属，合金，陶瓷，金属陶瓷，塑料以及由它们组成的复合物等。而能赋予基体以各种功能（如耐磨，耐蚀，耐高温，抗氧化，绝缘，隔热，生物相容，红外吸收等）的表面。

②喷涂过程中基体表面受热的程度较小而且可以控制，因此可以在各种材料上进行喷涂（如金属，陶瓷，玻璃，布疋，纸张，塑料等），并且对基材的组织和性能几乎没有影响，工件变形也小。

③设备简单，操作灵活，既可对大型构件进行大面积喷涂，也可在指定的局部进行喷涂；既可在工厂室内进行喷涂也可在室外现场进行施工。

④喷涂操作的程序较少，施工时间较短，效率高，比较经济. 随着热喷涂应用要求的提高和领域的扩大，特别是喷涂技术本身的进步，如喷涂设备的日益高能和精良，涂层材料品种的逐渐增多，性能逐渐提高，热喷涂技术近十年来获得了飞速的发展，不但应用领域大为扩展，而且该技术已由早期的制备一般的防护涂层发展到制备各种功能涂层；由单个工件的维修发展到大批的产品制造；由单一的涂层制备发展到包括产品失效分析，表面预处理，涂层材料和设备的研制，选择，涂层系统设计和涂层后加工在内的喷涂系统工程；成为材料表面科学领域中一个十分活跃的学科。并且在现代工业中逐渐形成象铸，锻，焊和热处理那样的独立的材料加工技术。成为工业部门节约贵重材料，节约能源，提高产品质量，延长产品使用寿命，降低成本，提高工效的重要的工艺手段，在国民经济的各个领域内得到越来越广泛的应用。

四、热喷涂的工艺原理

1.火焰喷涂

火焰喷涂技术作为一种新的表面防护和表面强化工艺，在近2 0年里得到了迅速发展，已成为金属表面工程领域中一个十分活跃的分支。火焰喷涂是利用可燃性气体比如乙炔、丙烷与氧气燃烧的火焰作为热源，将喷涂材料加热到熔化或接近熔化状态，辅助性气体比如氮气或压缩空气将其喷射到基体表面形成涂层[4]。

火焰喷涂技术的基本特点是：

①一般金属、非金属基体均可喷涂，对基体的形状和尺寸通常也不受限制，但小孔目前尚不能喷涂；

②涂层材料广泛，金属、合金、陶瓷、复合材料均可为涂层材料，可使表面具有各种性能，如耐腐蚀、耐磨；耐高温、隔热等：

③涂层的多孔性组织有储油润滑和减摩性能，含有硬质相的喷涂层宏观硬度可达450HB，喷焊层可达65HRC；

④火焰喷涂对基体影响小，基体表面受热温度为200～250℃，整体温度约70℃～80℃，故基体变形小，材料组织不发生变化。

火焰喷涂技术的缺点：

①喷涂层与基体结合强度较低，不能承受交变载荷和冲击载荷；

②基体表面制备要求高；

③火焰喷涂工艺受多种条件影响，涂层质量尚无有效检测方法。

在超音速火焰喷涂的基础上，美国Verstak A和Baranovski V相继开发了HV AF Arc和AC-HV AF。HV AF-Arc是一种集常规电弧喷涂和超音速火焰喷涂的一种新技术，工作原理图如下。采用燃料和空气混合气燃烧产生的超音速气流雾化电弧熔化的粒子并对粒子进行加速，使熔融的高速粒子喷射到基体表面形成致密的涂层。通过控制燃料和空气的比例，使用过量的燃料可以防止粒子在飞行过程中被氧化，提高涂层的质量[5]。

图1 HV AF Arc工作原理示意图

AC—HV AF(Activated Combustion HV AF)喷枪由主燃烧室和次燃烧室组成。主燃烧室包括混合腔、反应燃烧室、内喷嘴以及送粉嘴构成；次燃烧室主要由外喷嘴、次级燃料和压缩空气组成。喷涂粉末被轴向送入到燃烧室和喷嘴中加热加速[5]。其工作原理如图2所示。

AC-HA VF是为制备高致密度、无氧化的金属和金属碳化物涂层而开发的，其显著特点是喷涂过程中粒子被加热但不熔化，而且喷涂粒子有很高的速度，制备的涂层有很强的耐磨性，低的残余应力以及较高的趁机效率。

图2 AC-HA VF示意图

2.电弧喷涂

电弧喷涂的概念及特点：

电弧喷涂是将两根被喷涂的丝或线状导电材料作自耗性电极，利用它们之间产生的电弧能量近熔化电极材料，用高速压缩空气雾化并将其喷射到基材上

的一种热喷涂方法[6]。

图3 电弧超音速喷涂的示意图

电弧喷涂以电弧为热源，因此要求喷涂的材料必须能导电，通常只能是金属材料。不导电的陶瓷材料就难于进行电弧喷涂，这是其应用上的最大局限性，但是电弧喷涂具有其突出的优点，归纳起来有如下几点：

①获得的涂层与基材的结合强度较高，一般为火焰喷涂涂层的1.5-2.5倍。这是因为熔粒温度高、喷涂粒子变形量大的原因。在某些情况下如在钢基材上进行电弧喷铝时还可在界面上产生微区扩散的冶金结合组织，使涂层结合强度大大提高。

②喷涂效率高。喷涂效率指单位时间喷涂的金属重量，它随电弧电流增大而增大电弧喷涂的效率可以比线材火焰喷涂的效率提高2-6倍。

③能量利用率高。等离子喷涂的能量利用率为4%-12%，火焰喷涂为5%-13%，而电弧喷涂高达57%-67%。

④经济效益好。与所有其它热喷涂方法相比，电弧喷涂的成本最低，其设备简单，投资费用不到等离子喷涂法的1/3。由于能量利用率高以及我国的电能要比氧和乙炔等原料便宜得多等原因，其操作成本可达到仅为火焰喷涂的1/10。

⑤容易实现自动化。

⑥安全。使用电和压缩空气，不用氧气、乙炔等易燃气体，其安全性大大提高。

电弧喷涂的应用：

①重大件的修复：轴类零件修复、造纸烘钢的修复、航天发动机的修复。航空发动机。过去一直用等离子喷涂法，现在，电弧喷涂已经打人航空这一热喷涂的主要市场并取得了巨大经济效益。

②耐磨涂层：如在铝制的圆形制动盘外喷涂铁基材料并注射石墨粉可获得耐磨的复合涂层。

③特殊功能涂层：例如电磁屏蔽涂层。在塑料机壳表面电弧喷Zn或Cu/Ni 能起到屏蔽效果，后一种抗电磁干挠效果极好且稳定，还能隔热、阻燃、耐磨、耐冲击力。

④填平和修补焊缝缺陷

美国TAFA公司和通用汽车公司合作开发了电弧喷涂在这方面的应用技术。美国福特公司应用这种技术每年节约了不少成本[6]。

3.等离子喷涂

等离子喷涂的概念及特点：

常规状态下原子是呈电中性的，气体在常温状态下也是不导电的，但是如果外界通过改变条件给予气体分子或原子分子以相当的能量时，就会造成电子脱离原子成为自由电子而带正电荷，这就是所谓的气体产生电离的现象，这也就是等离子喷涂的等离子体和等离子弧的产生原理。

等离子喷涂是一种材料表面强化和表面改性的技术，可以使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。等离子喷涂是通过等离子喷枪来实现的，喷枪的喷嘴和电极分别接电源的正极和负极，喷嘴和电极之间通入工作气体，借助高频火花引燃电弧，电弧将气体加热并产生电离，产生等离子弧，气体热膨胀由喷嘴喷出产生等离子流，送粉气管将粉末送人等离子射流中，被加热到熔融状态，在由等离子射流加速，以一定的速度喷射到经过预处理基体的表面上形成涂层。

等粒子喷涂技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种新型多用途的精密喷涂方法，它具有：

①超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂。

②喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高。

③由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。

图4 等离子喷涂的工作原理图

图5等离子设备图

等离子喷涂的新技术：

传统的等离子喷涂方法包括大气等离子喷涂、保护气体等离子喷涂、低压或真空等离子喷涂、水稳等离子喷涂等等，随着科技的发展和技术的日益完善，人们已研究出三阴极等离子喷涂、高能等离子喷涂、微弧等离子喷涂和悬浮等离子喷涂等新技术。下面简要介绍一下这几种新技术。

①三阴极等离子喷涂

喷枪由3个阴极和由几个被绝缘的环体串联组成的喷嘴组成，只有离阴极相对远的最后一个环体作为阳极工作。由于从3个阴极到同一个阳极产生的3个独立电弧的长度稳定不变，3束等离子射流在汇流腔内汇聚成一束主等离子流，形成空心管状射流从喷嘴喷出，从而产生了稳定的等离子喷射[7]。

图6 三阴极等离子喷涂示意图

三阴极等离子喷涂的特点是稳定性有明显改善，可以进行均质粉末加工，并有较高的沉积率和送粉率。

②高能等离子喷涂

高能等离子喷涂是为满足陶瓷材料对涂层密度和结合强度以及喷涂效率的更高需求而开发的一种高能、高速的等离子喷涂技术，其特点是在电弧电流与普通大气等离子喷涂相当的条件下，利用较高的工作电压(可达几百伏)提高功率，并采用更大的气体流量来提高射流的流速[8]。

图7 100HE高能等离子喷枪

③悬浮式送粉等离子喷涂

悬浮式送粉等离子喷涂是一种采用液料送粉方式，可直接喷涂纳米粉末且可以形成超薄纳米涂层的新型喷涂技术传统的非团聚喷涂粉末粒子半径必须大于10μm，涂层厚度一般大于125μm。悬浮等离子喷涂采用液料为介质，使用分散剂将粒子分散在液料中(液料一般为酒精)行成悬浮液，通过液料送粉器将悬浮液送入到等离子弧中，液料溶剂迅速蒸发，溶剂中的粉末被等离子弧加热熔化喷射到基体上形成涂层。这种方式克服了喷涂粒子半径的限制，不仅实现了非团聚的纳米粉末直接进行喷涂，而且可制备涂层厚度仅25μm 的超薄涂层[9]。

图8悬浮式送粉等离子喷涂示意图

④反应等离子喷涂

反应等离子喷涂是对真空等离子喷涂进一步改进的结果，该方法在真空等离子喷涂过程中，在喷嘴出口处的等离子射流中加入反应气体(如N2)，反应气体与加热中的喷涂颗粒相互作用，进而得到新的生成物。

例如，用这种方法可以获得TiN涂层，它是靠喷涂钛粉和注入N2反应后得到的，其工作原理如图所示。TiN具有高熔点、高硬度、耐磨、耐蚀等特点，并且还具有优良的导电性和超导性。

图9 反应等离子喷涂示意图

反应等离子喷涂制备TiN涂层克服了传统的物理或者化学气相沉积(PVD 及CVD)工艺制备TiN 涂层，存在沉积速率低、涂层厚度过薄的缺点，可制备纳米晶TiN涂层，涂层厚度可达500μm。

等离子喷涂的前、后处理：

Protal预处理：在常规的热喷涂工艺中基体需要去油和主要用金钢砂喷砂处理。Protal预处理工艺采用高能量激光束与基体表面相互作用，减少基体与熔融粒子碰撞前的氧化层和其它污染，仅10ns的短暂脉冲的使用，使基体表面第一批原子层烧蚀而获得无污染的表面，其工作原理如图所示。这种喷涂前预处理工艺可以在表面没有粗化处理的情况下，使涂层获得相对好的附着力[10]。

图10 Portal预处理

等离子喷涂后的处理：等离子喷涂后处理工艺的明显进步是采用激光重熔技术，利用等离子喷涂形成陶瓷涂层后，随即就对热态的喷涂陶瓷层进行激光等离子加热，其工作原理如图所示。由于等离子喷涂工艺特征决定了涂层呈层状结构，涂层内存在较高的孔隙率和亚稳相，金属/陶瓷界面上存在较大的残余应力且涂层结合强度不高，这些因素可能使涂层在使用过程中容易失稳，引起脱落失效。陶瓷涂层经激光重熔后可减少孔隙率、降低裂纹数、使陶瓷涂层中的亚稳相向稳

定相转变，提高涂层的表面硬度、耐磨性以及抗热震等性能[11]。

图11 激光重熔等离子喷涂示意图

五、热喷涂技术的发展前景

我国，热喷涂技术是一门新兴的材料保护技术，因其具有工艺灵活，施工方便，适应性强，生产效率高和涂层种类多样等特点，可用于零件的修复、材料表面的防护、以及赋予材料表面新的性能等，在材料加工和材料科学的地位变得非常重要。

数据表明：1976年美国国家标准局公布：1975年全国腐蚀损失700亿美元，相当于国民经济总产值4％，磨损断裂损失每年预计1400亿美元。英国：1971年仅不列颠岛磨损为13.65英磅。瑞士：1969年仅对二百万辆汽车统计，损失5亿克朗。我国：1981年腐蚀为100.150亿元人民币，1980年对十个大化工企业统计，腐蚀直接经济损失为3.97％。煤碳部每年磨损腐蚀为17亿元(其中磨损8亿元，腐蚀为9亿元)。冶金部1989年统计，由于磨损腐蚀所造成的损失，目前采用热喷涂技术挽回只占可节约值的6.9％[12]。

从上述数据看，继续广泛深入地推广应用热喷涂技术，有重大的潜在社会效益和相当可观的经济效益，推广应用该项技术意义重大。

参考文献：

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热喷涂技术资料

齐鲁工业大学|机械与汽车工程学院 热喷涂技术的研究综述 孙* （齐鲁工业大学机械与汽车工程学院 20130102****） 摘要： 本文介绍了热喷涂技术的由来，发展历程，工艺特点（热喷涂工艺的优缺点），基本概念，总结了热喷涂技术的应用状况，探讨了新工艺、新材料在热喷涂技术中的应用前景。 关键词：表面处理；热喷涂；热喷涂的优缺点；热喷涂的应用进展 前言： 高新技术的飞速发展对提高金属材料的性能、延长仪器设备中零部件的使用寿命提出了越来越高的要求。而这两个方面的要求又面临高性能结构材料成本逐年上升的问题。近年来，表面工程发展很快，尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展，为解决上述问题提供了一种新的方法。热喷涂技术是一种将涂层材料 (粉末或丝材 )送入某种热源 (电弧、燃烧火焰、等离子体等 )中熔化，并利用高速气流将其喷射到基体材料表面形成涂层的工艺。由于热喷涂技术可以喷涂各种金属及合金、陶瓷、塑料及非金属等大多数固态工程材料，所以能制成具备各种性能的功能涂层，并且施工灵活，适应性强，应用面广，经济效益突出，尤其对提高产品质量、延长产品寿命、改进产品结构、节约能源、节约贵重金属材料、提高工效、降低成本等方面都有重要作用。热喷涂涂层具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温和隔热等优良性能，并能对磨损、腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行修复，在航空航天、机械制造、石油化工等领域中得到了广泛的应用【1-3】。 热喷涂发展现状： 1、热喷涂技术的由来 热喷涂是指采用氧—乙炔焰、电弧、等离子弧、爆炸波等提供不同热源的喷涂装置，产生高温高压焰流或超音速焰流，将要制成涂层的材料如各种金属、陶

瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末的固态喷涂材料，瞬间加热到塑态或熔融态，高速喷涂到经过预处理（清洁粗糙）的零部件表面形成涂层的一种表面加工方法。我们把特殊的工作表面叫“涂层”，把制造涂层的工作方法叫“热喷涂”，它是采用各种热源进行喷涂和喷焊的总称。 热喷涂技术最早出现在 20世纪早期的瑞士，随后在前苏联、德国、日本、美国等国得到了不断的发展，各种热喷涂设备的研制、新的热喷涂材料的开发及新技术的应用，使热喷涂涂层质量不断得到提高并开拓了新的应用领域【4】。热喷涂技术在我国始于20世纪50年代，至70年代末形成气候。目前，无论在设备、材料、工艺、科研等方面都在迅速发展与提高，成为表面技术重要组成部分。 2、热喷涂技术的发展历程 在 1993年以前【5-6】介绍较多的是单一热喷涂的技术与方法，其中以火焰喷涂法最为常见。虽然该法(火焰温度可达 3000℃)，可熔化大多数金属，但由于陶瓷材料熔点太高而使该法受到限制。与现有的火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等技术相比，气体爆炸喷涂具有致密性好，孔隙率低，结合强度高等优点。但因爆炸法之粉料以直线束方式射向基体表面，对形状复杂和细小件内壁难以处理，并需专门隔音装置以对付约140分贝的爆炸声，且涂层与基体之结合强度也有待于提高。新近研制的超音速喷涂法利用喷枪(具有混合气体室，燃烧室及扩张嘴)在压力下点燃混合气体，通过扩张使燃烧继续，由此可产生超音速(1370m/s)和高温(2760℃)的气流，从而能喷涂金属陶瓷，例如WC-Co和WC-Cr-Ni等粉末材料，并无脱碳现象。与爆炸喷涂相比，由于火焰的超音速提高了粒子的速度，其所制得的涂层致密且高耐水性。加上热源温度低，限制了粉末粒子加热，从而有效地抑制了粉末中 WC的分解。实验得出，超音速法所形成的涂层较等离子及氧—乙炔火焰法形成的涂层性能优越，其耐蚀性能与硬质合金YT相当。并且涂层材料已从金属、合金、陶瓷进而扩大到塑料等非导电性材料【7】。 我国热喷涂技术是从五十年代开始的,当时由吴剑春和张关宝在上海组建了国内第一个专业化喷涂厂,研制氧乙炔焰丝喷及电喷装置，并对外开展金属喷涂业务。我国热喷涂技术起步较早，50年代就发展了丝材电弧喷涂；60年代某些军工部分开始研究等离子喷涂，等离子弧焰温度高、等离于喷涂颗粒飞行速度快，

热喷涂技术与应用论文

等离子喷涂技术的现状与展望 程越 机电院学号：2010235 摘要：综合分析了国内外等离子喷涂技术的现状, 着重阐述了今后的发展趋势, 并希望这一技术在我国的工业生产中发挥更大的作用。关键词：等离子喷涂实时诊断智能控制 1概述 随着现代科技和工业的发展, 对材料的性能提出了愈来愈高的要求, 不同的领域对材料的性能要求也有很大的差别, 即对于同一零部件的不同部位所要求的性能亦有所不同。因此, 寻求各种功能材料,甚至是智能材料已经成为当今世界的热门研究课题之一。 等离子喷涂技术是获得材料表面功能涂层的有效手段, 具有生产效率高、涂层质量好、喷涂的材料范围广、成本低等优点。因此, 近十几年来, 该技术的进步和生产应用发展很快, 现已广泛用于核能、航天航空、石化、机械等领域。 欧美国家从事等离子喷涂技术的研究工作较早, 现已形成大规模的开发、研制、生产基地。涌现出一批大型跨国公司, 如美国的Miller公司、METCO公司、瑞士的Castolin公司, 并分别开发了自己的系列产品, 不断加以改进。如METCO公司从最初的3M系统发展到了现在的10M 系统。最近又推出了计算机控制的等离子喷涂系统, 配有AR-2000 型6关节机器人, 可对不同部件进行编程, 制订不同的喷涂工艺, 具有菜单式软件驱动,可实时监测和记录等离子喷涂工艺参数, 并加以闭环控制。 日本虽然起步较晚, 但非常注重引进世界一流的设备和技术, 并加以发展。特别是近年来, 日本在等离子喷涂技术方面的研究异常深人, 大有后来居上之势。 在1992年第十三届国际热喷涂会议上, 共提交论文250多篇。其中美国110篇, 日本40篇, 德国24篇,中国12 篇, 其它多来自欧洲国家。在编人会议论文集的161篇文章中, 我国只有2 篇人选。由此可看出在一定程度上反映了各国的发展水平。 与先进国家相比, 我国在等离子喷涂技术研究上投入的人力、物力较少, 而又分散在多家研究机构。如武汉材料保护研究所、航天部625所、清华大学、华南理工大学、沈阳工业大学、北京矿冶研究总院和广州有色金属研究所。这样, 其研究能力就显得更加势单力薄。80年代初, 武汉材保所和航天部625所, 在METCO公司7M 系统的基础上, 分别研制出可控硅整流等离子喷涂系统, 可惜未能形成生产能力和继续发展。近年来, 我国对等离子喷涂技术的研究工作多集中在涂层性能及喷涂工艺方面。国内从事等离子喷涂设备生产的仅几家小厂, 技术力量薄弱, 尚不具备开发、研制能力, 所生产的机型落后, 技术水平低。 2等离子喷涂电源及改进 目前, 等离子喷涂技术正朝着高效、大功率方向发展。但现已商品化的等离子喷涂系统多采用传统的整流式电源, 不仅能耗高, 而且体大笨重, 不便于现场使用。作为世界一流的METCO公司所生产的等离子喷涂设备中, 其电源也是晶闸管整流式, 其整机重量930kg。体积为690mm（长）╳1230mm（宽）╳1220mm（高）。目前, 使等离子喷涂设备实现节能和小型化已成为一个重要的研究课题。 瑞士的castolin、公司最近率先推出了小型的晶体管式等离子喷涂电源, 其设计紧凑,

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国内外焊接技术的现状及其发展前景 在现代工业中,焊接技术已广泛用于航天、航空和船舶、海洋结构物及压力锅炉,化工容器、’机械制造等产品的建造。就船舶建造而言,焊接工时要占船体建造总工时的30～40％,由此可见,焊接作为一种加工工艺方法在制造业中的重要 作用。为了实现焊接产品或焊接结构生产的高效率、低，国内外都在大力开发创新新的焊接技术， 国内外焊接技术的新发展 一、电阻点焊 电阻点焊被认为是汽车车身制造中最重要的连接工艺。 二、激光技术和使用激光束加工材料 将激光束焊接与弧焊工艺相结合可以获得一种值得注意的焊接工艺：即CO2激光束与气体保护金属极电弧焊工艺相结合的工艺。采用该工艺，能对不同级别的钢材进行高效率的焊接。 三、等离子弧焊 一种新开发的用于等离子弧焊的焊矩系统，采用反极性电极和选用100~200A焊接电流可以经济有效地焊接铝制零件，焊接质量很好。 四、粉末等离子弧表面堆焊 通过表面堆焊，可以经济有效地制造具有不同特性的零部件。 五、焊接电源 六、机器人和系统 七、热喷涂技术 八、钎焊 九、微连接技术 十一、碳钢和低合金钢的焊接 在第十五届焊接和切割国际展览会上在保护气体方面，建议针对被焊材料和焊接要求的确定所需气体和精细调制的混合气体的发展趋势更加明显了。主要的研发特点是关注改善润湿性能、提高焊接速度和优化焊缝成形。 十二、细晶粒结构钢和高强度钢的焊接 国外新技术开发实例：1，肯倍Wise?焊接工艺软件 -- 更富成效的焊接解决方 案 全球知名的焊接解决方案提供商--芬兰肯倍公司（Kemppi Oy）推出全新智能焊接工艺软件Wise TM。该系列软件与肯倍最新FastMig Pulse与KempArc Pulse 焊接设备配套使用，可提供更多专业功能。 Wise TM系列软件产品可广泛应用于造船与海洋工程、汽车厂等各种焊接领域，

热喷涂材料：现状与未来

热喷涂材料：现状与未来 北京矿冶研究总院贾永昌 热喷涂材料是热喷涂技术的重要组成部分。它与热喷涂工艺及热喷涂设备共同构成热喷涂技术的主体。整个热喷涂技术的发展，实际上受设备与材料的进展而被推动与牵引的。 一、历史的回顾 迄今，热喷涂材料的发展大体跨分三个阶段。第一阶段是以金属和合金为主要成份的粉末和线材，主要包括铝、锌、铜、镍、钻和铁等金属及它们的合金。这些材料制成粉末，是通过破碎及混合等初级制粉方法生产的，而线材则是用拉拔工艺制作出一定线径的金属丝或合金丝。这些材料主要供火焰粉喷、线喷及电弧喷涂等工艺使用，涂层功能较单一，大体是防腐和耐磨损，应用面相对较小；第二阶段始于五十年代中期。人们发现，要解决工业设备中存在的大量磨损问题，十分有必要改进工艺，制取更耐磨的涂层。经过几年的努力，自熔合金问世并发展了火焰喷焊工艺，这就是著名的“硬面技术”。自熔合金是在Ni、Co和Fe基的金属中加入B、Si、Cr这些能形成低熔点共晶合金的元素及抗氧化元素，喷涂后再加热重熔，获得硬面涂层。这项技术在某种程度上是受焊接堆焊工艺的启发。由于这些涂层具有高硬度、高冶金结合及很好的抗氧化性，从而在耐磨及抗氧化性方面迈出了一大步。自熔合金的出现，对热喷涂技术起了巨大的推动作用。 这一阶段另一项技术突破是等离子喷涂设备的问世。等离子焰高达1万度，几乎可以喷涂一切材料。于是，人们打开了思路，先后发展了一系列的陶瓷材料和金属陶瓷材料。实际上，只有进入七十年代中期，1976年迈阿密第八届国际热喷涂会议之后，在航空工业迅速发展的需求与推动下，这些材料才真正找到了用武之地，相继出现了高性能、高技术的耐磨、耐高温、抗燃气腐蚀及隔热等表面工程涂层材料，使热喷涂技术开始从简易的维修车间步入宇航和飞机等高技术产业领域，并解决了大量令冶金工程师头痛的材料问题。不仅使那些担心采用这项技术会使飞机从天上掉下来的飞机设计师放下了心，而且自那时起，一架航空发动机有成百件以上的零件纳入了技术规范，必须采用热喷涂技术才得以达到设计师们的要求。第三阶段是以七十年代中期出现了一系列的复合粉和自粘一次喷徐粉末，直至八十年代夹芯焊丝作为电弧喷涂材料进入市场为主要标志。其特征是

热喷涂技术发展的主要方向

热喷涂技术经过近一个世纪的发展，从简单的工艺技术发展成为完整的工业体系，已成为先进制造技术的重要组成部分。在成长和发展过程中，由于专业和学科间的不断渗透、交叉、融合，技术日趋系统化、集成化，即发展成为集机械学、材料科学、热动力科学、高新技术和生物工程等专业为一体的新兴交叉学科，在制造业领域成为完整的工业体系。热喷涂技术的核心是优质、高效、低消耗的表面改性，达到赋予基体材料表面特殊功能的目的。技术的发展主要是新技术的发现、材料的创新、涂层质量控制软件体系、涂层制备基础理论研究和检测技术等诸方面。 1)近年来，随热喷涂技术的发展，新的工艺技术和新的应用领域不断地涌现。涂层质量很大程度上依赖于喷射熔滴的速度，提高热喷涂射流和喷涂粒子的速度已成为当前国际热喷涂技术发展的新趋势，相继出现了爆炸喷涂、高速活性燃气火焰喷涂(HV AF)、高速电弧喷涂、活性电弧喷涂、高速等离子喷涂、三阴极内送粉等离子喷涂、溶液等离子喷涂(SPS)、冷气动力喷涂(CGDS)等新技术。这些技术的共同特点是大幅度提高了喷涂粒子的飞行速度，降低了涂层孔隙率，提高了涂层结合强度。 高速等离子喷涂技术由于热源温度高、加热熔化效率高，可喷涂高熔点的陶瓷材料和超合金材料。与普通等离子喷涂比较，高速等离子喷涂的射流速度超过5马赫，喷涂粒子速度可达500m/s，使得涂层更加致密，硬度、韧性、结合强度更高。特别是制备高质量陶瓷涂层和金属陶瓷涂层，具有其他喷涂技术不可替代的优势。 三阴极内送粉等离子喷涂由三根平行的阴极将电弧一分为三，将喷涂粉末通过喷枪轴线与电弧同轴方向送入电弧，减少喷嘴局部过热的可能性，增加电弧稳定性和喷嘴使用寿命;延长粉末加热时间，提高了沉积速率和粉末材料利用率，沉积效率可高达90%，涂层质量均匀、致密、结合强度高。 溶液等离子喷涂是采用纳米先驱溶液或悬浮有纳米粒子的溶液为喷涂材料制备涂层的方法。有效地解决了纳米粉末材料输送的技术难题，扩展了涂层材料的应用领域，为纳米涂层制备、推动纳米涂层的实际应用提供了可能。 HV AF高速活性燃气喷涂，既具有高速火焰喷涂速度高的特点，又具有控制和改变环境条件的能力。活性燃烧气体使用丙烷、乙烯或MAPP气体，可产生还原性气氛;有最好的动能和热能匹配，喷涂粒子被加热到熔点以下，而粒子飞行速度高达800m/s，生产效率高，喷涂WC Co材料可达30kg/h;制备的金属合金和碳化物涂层含氧量非常低，涂层十分致密，可得到压应力或无应力涂层，是制备厚涂层最有效的方法之一。 高速活性电弧喷涂是在普通电弧喷涂的基础上，被电弧熔化的涂层材料被丙烷 空气燃烧所产生的高速气流雾化成细小微粒，并二次加速得到高速飞行的粒子束流，可有效地控制气流成氛得到还原环境，所得到的涂层含氧量低、涂层致密、孔隙率低、结合强度高。 冷气动力喷涂是由俄罗斯科学家在风洞试验中首次发现这一现象，根据这一现象发明了冷气动力喷涂技术。它是利用高压、温度在260～760℃热气流，将喷涂材料加速沉积到基体表面形成涂层的方法。超声速气体/粒子双相流、高压气流使粒径为1μm≤d≤50μm的粒子加速到450～1000m/s，在固态下形成孔隙率低、含氧量低、残余应力低的涂层，可完全保持喷涂材料原始成分。有文献表明：双相气流速度越大，粒子的沉积效率越高。现在美国和德国已研制成功成套冷气动力喷涂设备。 多种复合工艺技术已联合使用。高速火焰喷涂制备结合底层，有效地控制结合层的含氧量，等离子喷涂制备工作面层;等离子喷涂或火焰喷涂预置涂层，激光照射重熔制备完全致密的陶瓷涂层，达到改变涂层组织性能的目的。 2)新型工艺技术的发现与应用促进了新材料的发展。新型热障涂层材料，在氧化锆涂层上使用新成分和氧化锆复合，作为双层复合涂层;纳米涂层(纳米先驱溶液、纳米团聚体粉末)材料、功能复合涂层材料、生物功能涂层材料、金属间化合物涂层材料、微晶或非晶涂层材料等的

热喷涂技术的应用

热喷涂技术的应用 一、前言 电力工业是国民经济的基础产业，是实现现代化的物质基础。改革开放以来，为适应我国快速发展的国民经济的需求，电力工业也得到了飞速的发展。据统计，到1995年底，我国发电机设备装机容量已超过2亿千瓦，已经连续9年每年新增大、中、型机组超过1000万千瓦。近几年还达到1500万千瓦左右。“九?五”计划期间，我国将要新增加装机8300万千瓦，新增发电量4000亿千瓦时。到2000年，全国电力装机将达到2.9亿千瓦，年发电量达14000亿千瓦时，2010年全国电力装机更将达到5.5亿千瓦左右。 广东省一直处于我国改革开放的前沿，电力工业的发展更是令人瞩目，大亚湾核电站，从化抽水蓄能电站及为数不少的大、中型火电站如雨后春笋般相继矗立于南粤大地，保证了我省经济持续高速的动力需求，有力地推动了我省改革开放的进程。 然而，在电力工业中其中特别是火电厂，从锅炉、气轮机、电机的主机系统，到制粉、出灰等辅助部分，常常由于系统中的某一零件的局部磨损或高温腐蚀而失效，不但影响电厂的安全运行，而且为恢复运行、修复和更换已损坏的部件，不仅需要投入大量人力、物力、财力而且在修理和更换期间，必定影响发电，造成巨大的经济损失。 根据美国通行的电力系统性评价分析方法，设备提高性的经济效益包括三个方面的节约：①替代能源消耗；②备用能源费用；③修理费用。估算结果，美国火电站如能将可用系统提高0.05，则第①项每年可节约84亿美元，第②项相当于省装备用机组34000MW。美国电力研究所最新调查还表明，美国每年平均发生叶片事故40余起，平均每起的修理费用为20万美元，因每次事故停机引起的替代能源耗费为250万美元。10年间因叶片事故造成的直接损失为14亿美元。此外，除直接经济损失外，特别在普遍供电紧张的情况下，备用容量小，停机事故往往引起大面积停电，造成极大的社会影响，以某电厂300MW机组因11级围带飞脱造成停机和地区停电为例，停电40天，少发电约2.6亿度，电费直接损失约2600万元，当时该地区每度电产值约5元，则社会间接损失达1.3亿元，相比之下，几十万元抢修费只是一个零头了。据此，增加设备使用寿命，延长设备大修期间间隔，缩短检修时间，提高设备运行效能就成了电力部门经营管理的关键。 为解决电力系统腐蚀及磨损问题，长期以来，各国的科技工作者和产业界就针对性地进行了不懈的努力。如80年代初期，美国热喷涂技术专业公司（TAFA）与主要热喷涂锅炉应用者以及权威的合金制造者（International Nickel）联合组织力量，对以开发一种能对锅炉管道提供长期持续保护的材料和工艺为目标的工作进行了长期的研究，经过大量的实践证明热喷涂技术不失为一种解决电力工业中腐蚀、磨损的有效而经济的技术。多年来该技术已在美国、英国、日本等国获得了广泛的应用。随着热喷涂技术近年来在我国的推广应用，特别是该技术本身的不断完善和进步，因而逐渐地被人们所接受并开始受到应有的重视，在我国电力工业部门也逐渐得到了某些应用。 二、热喷涂技术简介 热喷涂技术是一种材料表面保护和强化的新技术，它是以气体、液体燃料以及电弧、等离子弧作热源，将金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料等粉末或丝材、棒材加热到熔化或半熔化状态，借助于火焰推力或压缩空气喷射而粘附到预先经过表面处理的工件表面形成涂层，赋予工件以耐磨、耐腐蚀、抗高温、耐氧化、隔热、绝缘等特性，以达到提高工件性能、延长设备使用寿命的一种技术。由于该技术工艺及涂层材料选择范围十分广泛，操作简便灵活，特别适合于现场施工和工件局部修复，因此，热喷涂技术不但是新设备预保护的有效方法，而且是现场维修有效而经济的手段。

全球热喷涂涂料市场规模分析及前景预测

全球热喷涂涂料市场规模分析及前景预测 2014 年全球热喷涂涂料市场规模大约为74.1 亿美元。不同应用领域需求的增加正在成为市场的关键驱动因素，尤其在汽车和航空领域。 对材料磨损和腐蚀的防护，有毒气体的低排放量，厚度以及抗静电性能等优势，使得热喷涂涂料的应用领域不断扩大，促进了市场的发展。在未来的7 年内，较小基材上的低附着力将会成为热喷涂涂料行业发展的挑战。 关键应用领域包括航空紧密零部件，汽车，医疗器械以及工业燃气轮机。将这些涂料用于生物医学和医疗器械上，能够有效提高器材的耐磨损性以及促进假肢和种植牙的生物相容性，从而促进经济的增长。 金属，陶瓷，金属化合物和聚合物是热喷涂涂料行业最流行的产品，被广泛用于基材的表面，使得材料在苛刻的操作条件下具有较长的使用寿命。同时热喷涂涂料还被用于生产高强度低合金度的液化石油气容器，有效防止应力腐蚀开裂。预计在未来的一段时间内，随着油气行业的发展，尤其北美和中东地区，将对涂料的需求产生积极的作用。应用范围的扩张，如工程涂料，耐磨损涂料，汽车，航空，生物医学，食品加工，电子产品，半导体和能源领域，将会进一步的促进需求量的增长。 为了符合严峻的环境标准，尤其在北美和欧洲地区，消费趋势从硬铬涂料转向热喷涂涂料，将会成为市场的一个主要驱动因素。未来7 年内，技术的更新升级，总成本的下降将会成为需求增长的另一个关键因素。 应用领域 航空是最大的应用领域，2014 年占全球份额的34.4%。各种各样的航空零部件需要能够承受800oC 以上高温的高强度耐磨损涂料。由于消费者可支配收入的不断增长，尤其在以中国和印度为主体的亚太地区，民用航空得

热喷涂技术应用论文

等离子喷涂技术的现状与展望 笑嘻嘻 机械11-3 学号：2011 摘要：综合分析了国内外等离子喷涂技术的现状, 着重阐述了今后的发展趋势, 并希望这一技术在我国的工业生产中发挥更大的作用。关键词：等离子喷涂实时诊断智能控制 1概述 随着现代科技和工业的发展, 对材料的性能提出了愈来愈高的要求, 不同的领域对材料的性能要求也有很大的差别, 即对于同一零部件的不同部位所要求的性能亦有所不同。因此, 寻求各种功能材料,甚至是智能材料已经成为当今世界的热门研究课题之一。 等离子喷涂技术是获得材料表面功能涂层的有效手段, 具有生产效率高、涂层质量好、喷涂的材料范围广、成本低等优点。因此, 近十几年来, 该技术的进步和生产应用发展很快, 现已广泛用于核能、航天航空、石化、机械等领域。 欧美国家从事等离子喷涂技术的研究工作较早, 现已形成大规模的开发、研制、生产基地。涌现出一批大型跨国公司, 如美国的Miller公司、METCO公司、瑞士的Castolin公司, 并分别开发了自己的系列产品, 不断加以改进。如METCO公司从最初的3M系统发展到了现在的10M 系统。最近又推出了计算机控制的等离子喷涂系统, 配有AR-2000 型6关节机器人, 可对不同部件进行编程, 制订不同的喷涂工艺, 具有菜单式软件驱动,可实时监测和记录等离子喷涂工艺参数, 并加以闭环控制。 日本虽然起步较晚, 但非常注重引进世界一流的设备和技术, 并加以发展。特别是近年来, 日本在等离子喷涂技术方面的研究异常深人, 大有后来居上之势。 在1992年第十三届国际热喷涂会议上, 共提交论文250多篇。其中美国110篇, 日本40篇, 德国24篇,中国12 篇, 其它多来自欧洲国家。在编人会议论文集的161篇文章中, 我国只有2 篇人选。由此可看出在一定程度上反映了各国的发展水平。 与先进国家相比, 我国在等离子喷涂技术研究上投入的人力、物力较少, 而又分散在多家研究机构。如武汉材料保护研究所、航天部625所、清华大学、华南理工大学、沈阳工业大学、北京矿冶研究总院和广州有色金属研究所。这样, 其研究能力就显得更加势单力薄。80年代初, 武汉材保所和航天部625所, 在METCO公司7M 系统的基础上, 分别研制出可 控硅整流等离子喷涂系统, 可惜未能形成生产能力和继续发展。近年来, 我国对等离子喷涂技术的研究工作多集中在涂层性能及喷涂工艺方面。国内从事等离子喷涂设备生产的仅几家小厂, 技术力量薄弱, 尚不具备开发、研制能力, 所生产的机型落后, 技术水平低。 2等离子喷涂电源及改进 目前, 等离子喷涂技术正朝着高效、大功率方向发展。但现已商品化的等离子喷涂系统多采用传统的整流式电源, 不仅能耗高, 而且体大笨重, 不便于现场使用。作为世界一流的METCO公司所生产的等离子喷涂设备中, 其电源也是晶闸管整流式, 其整机重量930kg。体积为690mm（长）╳1230mm（宽）╳1220mm（高）。目前, 使等离子喷涂设备实现节能和小型化已成为一个重要的研究课题。 瑞士的castolin、公司最近率先推出了小型的晶体管式等离子喷涂电源, 其设计紧凑,

热喷涂技术原理及其应用[1]

热喷涂技术原理及其应用 摘要：对于一些超薄零件，在其表面喷涂具有高强度、硬度较高耐磨性的陶瓷涂层，增加零件的耐磨性。热喷入技术是制备涂层的主要方法，目前正迅速应用到民用工业领域。本文主要介绍了热喷涂工艺的特点、喷涂方法的种类及其技术以及热喷涂技术的应用概况,并对热喷涂技术的发展方向给予了展望。关键字：表面工程热喷涂涂层火焰喷涂 1绪论 磨蚀和磨损是造成材料和零部件失效的主要原因。据有关资料介绍，发达国家每年由腐蚀和磨损所造成的损失约占国民经济总产值的4%～5%，而全世界每年生产的钢材约有1/10变成铁锈。我国每年由腐蚀和磨损造成的经济损失已达数亿人民币。 随着现代科学技术和现代工业发展，对各种设备零件的表面性能提出了更高的要求，特别是在一些特殊条件下工作的零件表面的耐磨性、耐蚀性及高温氧化性等。因此改善材料表面性能，不仅可以有效地延长零件的使用寿命、节约资源，更有利于社会的发展[1]。 表面工程是21世纪工业发展的关键技术之一，表面技术分为表面改性技术、薄膜技术和涂层技术三大类，而热喷涂技术是表面工程领域中十分重要的技术，约占表面工程技术的1/3，是国外50年代发展起来的一项机械零件修复和预保护的新技术。它可以使各种机械设备车辆的零部件使用寿命延长。使报废的零部件“起死回生”。从学科上讲，热喷涂技术是一个涉及金属学、高分子学、表面物理、表面化学、流体力学、传热学、等离子物理及计算机等学科的交叉边缘科学[2]。 热喷涂技术有两大突出特征:一是喷涂粉末的成分不受限制,可根据特殊要求予以选择；二是热喷涂过程中工件温度可保持在100-260℃,从而减少了变形氧化和相变等,使材料本身的性能不被破坏或损失，这些特征以及热喷涂涂层所具

浅谈纳米表面工程

浅谈纳米表面工程 【摘要】阐述了纳米表面工程的产生背景，特点，内涵和科学问题，介绍表面纳米化的基本原理与制备方法，，总结了纳米材料在热喷涂技术、电刷镀技术、涂装技术、粘结剂技术、纳米薄膜制备技术的应用和研究进展。 【关键词】纳米表面工程特点应用发展前景 About Nano Surface Engineering Wu xiaohui (Shandong University Chemical Engineering and Technology 20071102060) 【Abstract】Nano surface engineering explained the background, characteristics, content and scientific issues, described the basic principles of surface nano crystallization and preparation methods, summarizes the nano-materials in thermal spray technology, brush plating technology, coating technology, adhesive technology , nano-thin films technology and research progress. 【Key words】Nano surface engineering; Characteristics; Application; Prospects 随着科学技术的发展, 纳米技术和纳米材料得到了广泛的应用。在此基础上, 将纳米技术和纳米材料与传统表面工程进行有机的结合, 诞生了一个新的学科——纳米表面工程。2000 年, 徐滨士、欧忠文等首先提出了“纳米表面工程”的概念, 标志着表面工程进入新的发展阶段。 1. 纳米表面工程 纳米表面工程是以纳米材料和其它低维非平衡材料为基础, 通过特定的加

热喷涂技术的发展和应用

表面工程学（论文） 班级：材科101 学生姓名：宋俊伟 学号：201001524125 指导教师：汤峰

热喷涂技术的发展和应用 【摘要】主要介绍了热喷涂的基本方法、设备、材料和涂层特性；以及当前的发展动态和应用情况；并简要介绍了应用研究的前景。 【关键词】热喷涂加工技术、加工原理、应用现状、发展前景。 引言 热喷涂是一种迅速发展的表面强化新工艺新技术。它采用专用设备，利用各种热源将金属或非金属材料加热到熔化或半熔化状态，用高速气流将其吹成微小微粒并喷射到机件表面，形成覆盖涂层，以提高机件耐磨、耐蚀、耐热等性能。热喷涂技术最早出现在上世纪早期的瑞士，随后在苏联、德国、日本、美困等圉得到了不断的发展，各种热喷涂设备的研制，新的热喷涂材料的开发，新技术的不断应用，使热喷涂涂层质量得到了不断的提高，并不断开拓新的应用领域。目前，以火焰喷涂、超音速喷涂、电爆喷涂、电容放电喷涂、等离子喷涂为代表的热喷涂技术与设备，以及一系列喷涂喷焊粉末新材料，各种热喷涂技术趋于成熟，喷涂装置日益完善，不仅能喷金属、合金、陶瓷，还能喷涂塑料和复合材料。近几年来电子计算机在等离子喷涂系统中的应用，使热喷涂技术达到了相当完善的地步，不仅使应用范嗣大为扩展，而且使涂层质量有了质的飞跃。热喷涂技术不仅涉及到材料学、表面物理化学、流体力学、传热学、等离子物理等，还涉及到机械，计算机和新材料等学科，是一门交叉边缘学科。 1.热喷涂技术简介 热喷涂技术是通过某种热源将某些材料表面加热至熔融或半熔融状态，然后喷射到涂敷的基体表面，形成一层性能优于原来基体的涂层，从而使原工件具有更加优异的表面性能，或者是使工件获得一种或几种原来基体材料不具备的表面性能膜状组织。其喷涂温度、熔滴对基体表面的冲击速度及形成涂层的材料构成了喷涂技术的核心。温度和速度取决于不同的热源和设备。在一定的温度范围内，温度越高、速度越大，越有利于形成优异的涂层；喷涂材料的可选择性，是热喷涂技术的另一种优势，正是这三种要素，以及其他多项可控的影响因素，使热喷涂成为真正的具有叠加效果的独特技术，它可以设计出所需的多种多样的改性表面，从而在机械维修、航天和生物工程等高技术领域得到广泛应用。

镁合金在一些领域的巨大应用价值前景

镁合金在一些领域的巨大应用价值前景 【相关作者中文名】刘文龙; 王淑琴; 【相关作者单位】鹤壁市理工学校; 【相关文献出处】才智, Intelligence, 编辑部邮箱2011年27期期刊荣誉：ASPT来源刊 CJFD收录刊 【摘要等】<正>背景资料:镁是地壳中含量最丰富的元素之一,其丰度居第8位,约占地壳组成的2.5%,主要以白云石(碳酸镁钙)、菱镁矿存在,此外,海水中含镁约0.13%,可谓取之不尽。随着全球工业化进程的推进和资源大规模开发利用,各种金属资源如铝、铁等正逐渐减少甚至枯竭,需要寻求新的替代 【相关作者中文名】丁文江; 曾小勤; 【相关作者英文名】DING Wenjiang; ZENG Xiaoqin School of Materials Science and En gineering; Shanghai Jiao Tong University; Shanghai 200240; 【作者单位】上海交通大学材料科学与工程学院; 【相关文献出处】金属学报, Acta Metallurgica Sinica, 编辑部邮箱2010年11期 期刊荣誉：中文核心期刊要目总览 ASPT来源刊中国期刊方阵 CJFD收录刊 【关键词】镁; 【英文关键词】magnesium; 【摘要】经过50多年的发展,中国已经成为世界上最大的Mg原材料生产国.2000年,师昌绪等5位院士联合向国家科技部提出了加速我国Mg工业发展的建议,促成了科技部启动"十五"科技攻关重大专项"镁合金应用开发及产业化",拉开了我国大规模Mg材料研究和应用的序幕.经过10年的发展.我国在先进镁合金材料、表面处理技术和镁合金加工技术方面都取得了极大的进步,正在从Mg生产大国向Mg研发应用的强国迈进. 镁是一个年轻的金属，20 世纪才发展起来；其化学活性强，与氧的亲合力大，常用做还原剂，去置换钛、锆、铀、铍等金属。金属镁无磁性，且有良好的热消散性。镁的结构特性类似于铝，故具有轻金属的各种用途，可作为飞机、导弹的合金材料。但是，镁在汽油燃点可燃，这限制了它的应用。由于纯镁的机械强度低，所以主要使用铝镁合金，它轻而有一定的强度，是重要的结构材料，除用于飞机的机身、机翼、发动机零件、轮架外，以后将广泛用于制造汽车、火车。

热喷涂技术现状及其发展

热喷涂技术现状及其发展 林安川 摘要：近年来金属表面工程发展很快，尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展。热喷涂是一种用专用设备把某种固体材料熔化并加速喷射到机件表面上，形成特制薄层，以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的新兴材料表面科学技术。由于采用热喷涂技术，可以使基体材料在耐磨性、耐蚀性和绝缘性等方面的性能得到改善。因此热喷涂技术都得到了广泛的应用，并取得了良好的经济效益[1]。热喷涂成为金属表面科学领域中一个十分活跃的学科。本文介绍了热喷涂工艺的特点，喷涂方法的种类及其技术以及热喷涂技术的应用概况，并对热喷涂技术的发展方向给予了展望。 关键词：热喷涂涂层分类应用发展 Thermal spraying technology status and development L-in Anchuan abstract：Metal surface engineering develops very fast in recent years, Especially the thermal spraying technology was a great progress. Thermal spraying is a kind of melt a solid materials with special equipment and to accelerate the jet to the mechanism on the surface, forming special thin layer, in order to improve the parts such as corrosion resistance, abrasion resistance, high temperature resistant performance of the emerging science and technology, material surface. Due to using thermal spraying technology, can make the base material in terms of wear resistance, corrosion resistance, and insulation performance improving.Therefore the thermal spraying technology has been widely used, and achieved good economic benefits [1]. Thermal spraying metal in the field of surface science become a very active subject.Characteristics of thermal spraying technology was introduced in this paper, the types of spraying method and its general situation of the application technology and thermal spraying technology, and give the development direction of thermal spraying technology were discussed. Key word：The thermal spraying coating classification application development 1 概述 热喷涂是一种表面强化技术，是表面工程技术的重要组成部分，一直是我国重点推广的新技术项目。它是利用某种热源（如电弧、等离子弧或燃烧火焰等）将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。 这在高速气流的作用下使之雾化成微细熔滴或高温颗粒，以很高的飞行速度喷射到经过处理的工件表面，形成牢固的覆盖层，从而使工件表面获得不同硬度、耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、防微波辐射以及其他各种特殊物理化学性能。它可以在设备维修中修旧利废，使报废的零部件“起死回生”；也可以在新产品制造中进行强化和预保护，使其“益寿延年”。 喷涂粉末在整个热喷材料中占据十分重要的地位。热喷涂合金粉末包括镍基、铁基和钴基合金粉，按不同的涂层硬度，分别应用于机械零部件的修理和防护。 当前又面临高性能结构材料成本逐年上升的问题，为同时解决这两个方面的问题，近年来金属表面工程发展很快，尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展。热喷涂是一种用专用设备把某种固体材料熔化并加速喷射到机件表面上，形成特制薄层，以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的新兴材料表面科学技术[1，2]。由于采用热喷涂技术，可以使基体材料在耐磨

热喷涂表面技术的发展现状

热喷涂表面技术的发展 现状精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

研究生课程（论文类）试卷 2 015 /2 016 学年第 1学期 课程名称：材料表面工程 课程代码： 论文题目：热喷涂表面技术的发展现状 学生姓名： 专业﹑学号： 学院：材料科学与工程学院 课程（论文）成绩： 课程（论文）评分依据（必填）： （1）论文结构：满分50分 A．论文层次分明，内容组织有序，字数达标：40~50分； B．论文层次一般，内容组织一般，字数3500至4000：30~39分； C．论文层次不合理，内容

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【摘要】热喷涂技术拥有着巨大的发展优势，且被广泛应用在工程领域方面。综述了热喷涂技术的研究现状以及未来的发展趋势，主要介绍了超音速火焰喷涂技术、火焰喷涂技术、电弧喷涂技术、等离子喷涂技术、冷喷涂技术与超音速电弧喷涂技术等，并简述了这些技术的研究发展趋势与实际应用。 【关键词】热喷涂技术；研究现状；发展趋势 表面工程的概念是1983年由英国教授T．Bell首先提出的，经过二十多年的迅猛发展，表面工程已成为先进制造技术的重要组成部分，是21世纪工业发展的关键技术之一[1]。 1 绪论 热喷涂技术是利用某种热源使得喷涂材料受热呈现熔融或者是半熔融状态，再将其喷射到需要涂敷的基体表面，从而可以形成一层比原基体材料涂层性能优异的涂层，使得工件的表面性能更加优异，或是使得工件形成一种或多种原基体材料不具备的表面性能膜状组织结构。热喷涂涂层具有耐磨损、隔热以及耐高温等性能，并且能够实现对出现磨损、被腐蚀的零件以及因加工出现误差的零件进行必要的有效修复。热喷涂技术是表面工程的重要组成部分，在工业与科学技术快速发展的今天，喷涂技术在航空航天、石油化工以及机械制造等众多的领域中应用广泛。本文主要介绍了超音速火焰喷涂技术、火焰喷涂技术、电弧喷涂

热喷涂技术发展背景

腐蚀和磨损是造成材料和零部件失效的主要原因。据有关资料报介绍，发达国家每年由腐蚀和磨损所造成的经济损失约占国民经济总产值的4% ～5%，而全世界每年生产的钢材约有1/10变成铁锈。我国每年由腐蚀和磨损所造成的经济损失已达数千亿元人民币。材料是人类文明发展的物资基础，也是人类文明发展的重要标尺。现代工程对材料性能的要求往往是多重性的，有时甚至是矛盾的。许多工程结构部件，既要求很高的强韧性，同时要求具有很高的表面硬度和耐磨性(材料的强韧性和表面硬度是相矛盾的);既要求很高的高温强度，又要求具有良好的隔热性。飞机发动机燃烧室内壁要求材料具有良好的隔热性，外壁又要求良好的散热性，对工程材料的双重性要求越来越重要。这些材料的特殊性能要求往往是发生在材料工作的表面。表面工程技术领域最关键技术之一———喷涂技术就是在不改变基体材料性能的基础上，赋予材料或零部件表面特殊功能性能，达到提高综合性能的目的，是制备复合材料最有效工艺技术之一。 热喷涂技术的发展可以分为三个阶段：第一阶段是简单的热喷涂工艺;第二阶段是热喷涂技术;第三阶段是形成完整的热喷涂工业体系。 (1)第一阶段热喷涂工艺在1910年，瑞士工学博士M U S choop发明了世界上第一个金属喷涂装置———金属溶液式喷涂。它是将低熔点金属溶液注入到经过加热的压缩空气气流中，在压缩气流动力的作用下，使金属溶液雾化并加速喷射沉积到基体表面上形成涂层。 金属溶液热喷涂装置 1—压缩气体2—压力表3—加热管4—喷头5—坩埚6—喷嘴7—抽风管8—工件 这是世界上最早的热喷涂装置，虽然装置庞大、效率低，但包含了热喷涂技术的基本原理和喷涂过程，开创了热喷涂技术这一新领域。此后，Schoop致力于喷涂装置的改进，使喷涂材料加热与雾化破碎同时进行，于1912年研制成功线材火焰喷涂枪，使热喷涂工艺第一次得到实际应用，产生了线材火焰喷涂技术。 1913年Schoop提出了电弧喷涂枪的设计，并于1916年研制成实用型电弧喷涂枪，制备钢结构长效防腐涂层，将热喷涂技术真正用于生产实践。线材火焰喷涂和电弧喷涂作为主要的热喷涂方法，在20世纪30年代得到了发展。美国Metco金属喷涂公司成立后，相继研究出用空气涡轮送丝的E型系列喷枪和用电动机送丝的K型系列喷涂枪。用于钢铁结构件的喷锌、喷铝长效防护涂层。英国成功研制出Schoet粉末火焰喷枪，尔后Metco研制出Metco P 型粉末火焰喷涂枪。从此，世界各国各喷涂专业公司也相应研究开发了一系列粉末火焰喷涂枪，对热喷涂技术进行了大量的研究和应用推广，使得热喷涂技术有了长足的发展，并取得很大 的成绩。从20世纪20～30年代开始，热喷涂技术就大量地用于船舶、钢结构、水闸门等钢铁产品的长效防护。美、英、德、法、日等工业发达国家都制定了热喷涂相应的技术标准，许多数据都报导了在不同使用环境条件下，不同涂层材料体系和涂层厚度的防护涂层体系与防护涂层寿命指标的选择建议。美、英、德等国家从20世纪50年代开始，用了10～20年的时间大力推广该项技术。 (2)第二阶段热喷涂技术随着喷涂技术的发展，新的涂层材料不断地出现。20世纪50年代初，研制出自熔性合金粉末材料，随后出现了粉末火焰喷焊技术。自熔性合金粉末材料的研究成功，对热喷涂技术在工业领域内的应用起到了有力的推动作用。将热喷涂技术由原来的表面防护与修复，发展到机械零部件的表面强化，不仅用于废旧零件的修复，同时也用于新品零件的预保护强化涂层的制备，开创了热喷涂技术应用的新领域。 20世纪50年代末期，美国联合碳化物公司研制成功燃气重复爆炸喷涂技术，用于制备高质量碳化物涂层和氧化物陶瓷涂层，并首先应用到航空工业中。 燃气爆炸喷涂粒子速度高，可制备出十分优秀的碳化物金属陶瓷涂层，但温度较低，对制备

热喷涂表面技术的发展现状

研究生课程（论文类）试卷 2 015 /2 016 学年第1学期 课程名称：材料表面工程 课程代码：27000013 论文题目：热喷涂表面技术的发展现状 学生姓名： 专业﹑学号： 学院：材料科学与工程学院

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【摘要】热喷涂技术拥有着巨大的发展优势，且被广泛应用在工程领域方面。综述了热喷涂技术的研究现状以及未来的发展趋势，主要介绍了超音速火焰喷涂技术、火焰喷涂技术、电弧喷涂技术、等离子喷涂技术、冷喷涂技术与超音速电弧喷涂技术等，并简述了这些技术的研究发展趋势与实际应用。 【关键词】热喷涂技术；研究现状；发展趋势 表面工程的概念是1983年由英国教授T．Bell首先提出的，经过二十多年的迅猛发展，表面工程已成为先进制造技术的重要组成部分，是21世纪工业发展的关键技术之一[1]。 1 绪论 热喷涂技术是利用某种热源使得喷涂材料受热呈现熔融或者是半熔融状态，再将其喷射到需要涂敷的基体表面，从而可以形成一层比原基体材料涂层性能优异的涂层，使得工件的表面性能更加优异，或是使得工件形成一种或多种原基体材料不具备的表面性能膜状组织结构。热喷涂涂层具有耐磨损、隔热以及耐高温等性能，并且能够实现对出现磨损、被腐蚀的零件以及因加工出现误差的零件进行必要的有效修复。热喷涂技术是表面工程的重要组成部分，在工业与科学技术快速发展的今天，喷涂技术在航空航天、石油化工以及机械制造等众多的领域中应用广泛。本文主要介绍了超音速火焰喷涂技术、火焰喷涂技术、电弧喷涂技术、等离子喷涂技术、冷喷涂技术与超音速电弧喷涂技术等，并简述了这些技术的研究发展趋势与实际应用。 2 热喷涂技术 2.1 超音速火焰喷涂技术 2.1.1 火焰喷涂技术的发展 超音速火焰喷涂((HVOF)是在上个世纪80年代初期由普通的火焰喷涂技术发展而来的一种新型的喷涂技术。1982年在美国出现了第一代超音速火焰喷涂装置，随后超音速火焰喷涂技术得到了长足的发展[2]。 图1为两种超音速火焰喷枪(DJ-2700和JP-5000)的结构图，其中DJ-2700是Metco公司在推出Dia-mond Jet (DJ)标准型后投放市场的复合型超音速火焰喷枪，该喷枪以丙烷为燃料、氧气为助燃气体，燃烧部位气冷，其余部份水冷，不设热交换器，从而减少了热损失，而JP-5000型超音速火焰喷枪是TAFA公司推出的产品，该喷枪是以安全的航空煤油为燃料，吸人式送粉，热效率高，将氧气和液体燃料送进喷枪后部的燃烧室，并用火花塞点燃，粉末沿径向双孔加人到内喷嘴喉管后的过渡膨胀负压区，从而不需要高压送粉系统[3]。