表面等离子喷涂材料研究的现状及发展
马岳，段祝平，杨治星，吴承康
表面技术
在基体材料表面采用等离子喷涂工艺制备涂层，能够大幅度地提高材料的耐磨、抗蚀、抗氧化和热冲击性能，这种工艺广泛用于航空、航天和民用结构部件的处理。因而在工业生产中具有广阔的应用前景。多年来，本领域广大科研工作者及工程师集中了大量的人力、物力和财力对等离子喷涂涂层的制备工艺组织和性能进行了一系列的研究。取得了引人瞩目的成果。然而，随着科学技术的发展，对表面喷涂材料的性能要求也不断提高，同时要求涂层材料的制备工艺及设备也不断地改进，涂层材料的组织结构、性能及机理也在逐步深入地研究。本文旨在总结等离子喷涂工艺及材料现状的基础上，为适应科技发展的需要，提出存在的间题、解决的思路和发展的方向，以供参考。
摘要：综述了等离子喷涂材料的制备工艺、组织分析和性能测定的研究应用现状。指出了喷涂材料研究应用中仍然存在的问题，也是关键的问题.即涂层与基休的界面结合。针对上述问题.提出了若干的思路以供参考。
关键词:等离子喷涂；喷涂材料；研究现状；发展；热喷涂http://www.sunspraying.com/kepuyuandi/repentu/20120914/1347588345484.html
1改善涂层质量及性能的研究
获得高质量、高性能的涂层是涂层制备工艺研究的一个重要课题。普通等离子涂层的内在质量差、与基体的结合强度低，大大地限制了涂层材料的使用及发展。针对存在的问题.国内外进行了广泛的研究.解决的途径可以归纳为三条:
(l)调整喷涂过程的工艺参数及改进喷涂设备据文献报道:提高等离子喷涂过程中喷枪的功率，缩短喷涂距离，基体材料预热，采用气道型等离子喷涂工艺制备涂层等措施，能够提高喷涂离一子的熔化率.增加离子间和涂层离子一基体间的结合力.减少涂层中的裂纹及孔洞.提高涂层的硬度与内在和表面质量。
(2)涂层材料的选择及涂层的前、后处理文献提出:涂层材料的种类对其性能影响很大。在选择涂层材料时，应遵循:熔融态的涂层材料对基体具有润湿性;涂层与基体材料的品体结构匹配.减少界面残余应力和热失配程度;喷涂材料粒子具有热活化作用和高温物化稳定性的原则，具备了获得高质量涂层的必要条件。在喷涂前，对基体待喷涂表而进行喷砂、喷丸处理，增加其表面粗糙度、能够提高基体一涂层的结合强度。近来，人们又提出了涂层的后处理.包括:对涂层的机械加工和热处理、据悉涂层的激光重熔处理和HIP处理能够大幅度地改善涂层内在及表面的质量。
(3)形成梯度复合徐层
由于基体与涂层的材料的化学成分相差较大.使其组织结构和物化性能相差很大.喷涂过程中在基体-涂层的界面处就会由于温变和相变而产生较大的残余应力，降低界面的结合强度，使涂层材料过早失效。采用复合的多层涂层或梯度涂层.能使涂层的化学成分由基体平缓的呈梯度过渡到涂层的表面.减少基体与涂层间的成分差距，致使涂层的组织和物化性能也为连续过渡，避免了基体到涂层的组织、性能的突变，缓解了界面处的应力集中.改善了涂层界面的结合状况，提高了结合强度和涂层的表面硬度.大幅度地改善了涂层材料的性能。
2涂层的微观组织结构分析
通常材料的组织结构决定材料的力学性能.为深入研究涂层材料的使用性能，必须从其组织结构的分析入手。台湾国立大学对等离子涂层组织形貌进行了研究，见图1。普通等离子涂层中存在较多的孔洞、疏松、微裂纹、密度低，层间为薄弱环节，其相应硬度也低，通过分析也表明:等离子涂层与基体主要为机械结构。
略
4等离子喷涂材料的发展
在表面等离子喷涂材料中，涂层与基体的界面是一个很重要、也才渝手的间题，通常喷涂材料的整体强度主要决定于界面的结合强度，就目前的研究来看还没有从根本上解决界面结合的间题。以陶瓷涂层金属基体为例，陶瓷与基体的性能和组织相差都很大，两者结合必会形成明显的界面.该处物化性能和组织结构突变成为残余应力和缺陷的聚集处，材料承载时破坏发生在界面。解决这类间题的思路是:①研究新界面层材料.使其性能和组织结构既接近涂层又接近基体.加在基体与涂层间起过渡和搭桥的作用。②基体待喷表面改性处理.使其组织结构接近基体。③发展新工艺.在基体一涂层的界面处形成梯度分布，消除明显界面，使组织和性能呈连续的分布。总的目的是采取措施，提高界面的结合强度。
参考文献略
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