1.3 低温超音速火焰喷涂技术的提出与实现
自20世纪90年代以来，冷喷涂技术在世界范围得到了广泛的应用与很大的发展。冷喷涂技术利用电能将高压工作气体（通常是惰性气体）加热到需要温度，经拉伐尔喷嘴加速后形成高速气流，载气将粉末送入气流中，加速加热后喷向工件表面形成涂层。冷喷涂实际上是一种低温喷涂，喷涂粉末只达到软化状态，主要依靠很高的粒子速度，制备氧化物含量极小的涂层。实际工作过程中，载气温度都控制在373~873K。冷喷涂过程中，高速粒子撞击基体后，是形成涂层还是对基体产生喷丸或冲蚀作用，或是对基体产生穿孔效应，取决于粒子撞击基体前的速度。对特定的粉末，冷喷涂存在临界速度，当粒子速度达不到临界速度时，沉积将比较困难。对于Cu粒子，当粒子速度小于400m/s时，粒子沉积的效率基本上为0.
冷喷涂适合于有一定塑性的材料鄫的制备，如纯金属、合金、塑料以及复合材料等。特别是由于粒子加热温度低，基本无氧化，适用于对温度敏感（纳米、非晶等）、对氧化敏感（Cu/Ti等）和对相变敏感（金属陶瓷）材料的涂层制备。由于高速粒子碰撞时对基体或涂层表面有强烈的喷丸效应，涂层内一般处于压应力状态，因此由利于沉积厚涂层。而且，由于粉末没有经历明显的热过程，基本不发生组织结构的变化，未沉积的粒子，可以回收利用。为了获得高的粒子速度与沉积效率，要求粉末粒子粒度及其分布范围窄，一般为1~50µm.
冷喷涂与热喷涂的本质区别在于：热喷涂是粒子由于高温燃气的作用被软化甚至熔化，告诉撞击在基体上；而冷喷涂技术粒子的飞行过程中加温特征不明显，粒子的沉积取决于飞行速度和自身塑性。多功能超音速火焰喷涂技术实现了HVOF和HVAF两种功能，保证了高速基础上的温度大范围内可调，具有较低的下限温度。如在该设备上增加有效的降温装置，进一步降低气流温度可以实现冷喷涂技术。
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