超音速喷涂的工艺控制
超音速喷涂主要是依靠大幅度提高喷涂颗粒的速度来获得高质量的涂层， 即: 高的燃烧室压力→高的燃流速度→高的颗粒飞行速度→高的涂层质量。涂层性能与气流的速度和温度有关，但目前研究结论趋向于认为[ 3， 14 ]:粒子的速度或动能对涂层质量的贡献更大。由动量定理可知，粒子速度越高，动量越大，沉积时的冲量越大;粒子速度越高，粒子对基体的撞击作用越强，粒子变形越充分，使涂层中颗粒之间的连接更加紧密，从而减小了涂层孔隙率，增大了涂层的结合强度。因此，新一代超音速喷涂系统的设计都是将温度定位在某一区间内， 将速度的提高作为结构优化的主要目标函数。按照喷涂过程中粒子的加热形式可以分为热喷涂、温喷涂和冷喷涂三个区间。在HVO F 喷涂中可控工艺参数有: 喷嘴长度， 喷涂距离，江苏喷涂， 氧气流量及压力， 燃料流量及压力， 送粉气体流量及压力， 压缩空气压力， 冷却水流量， 喷枪移动距离。大多数喷枪采用圆筒型燃烧室， 压力为0. 4～0. 5M Pa， 主要由喷枪结构和燃料与空气流量比决定。燃烧火焰温度2 700～3 000℃， 焰流速度可达1 500m /s 以上， 粒子速度400～800 m / s。HVOF在喷涂金属陶瓷材料过程中能有效地抑制碳化物等硬质相的分解，搅拌杆喷涂，涂层质量优越，结合强度可高达70M Pa以上，孔隙率低，约为1%左右。
HVA F技术的特点就是将喷涂粉末加热到它们的熔点以下同时加速到700 m /s以上，在热退化影响低的前提下，形成致密、几乎不含氧化物的高质量涂层。其工艺特点是通过在高热气体中加入适量水，使粒子温度控制在800～1 500℃，从而使粒子温度填补了HVOF工艺到冷喷工艺中间的空白温度区，因此也可以称为温喷涂。其水流量可调，使粒子尽量不熔化，但比在冷喷条件下的延展好。超音速等离子喷涂中通过气体的旋流稳定作用与收缩作用得到稳定集聚的高热焓、超高速等离子体焰流，其弧压高达200～400 V ，电流400～500 A ，喷嘴喷射出的等离子射流温度达到2 500℃以上，焰流速度超过3 600 m ?s，喷涂颗粒速度可达500 m ?s以上。而且工艺参数可通过喷涂功率、工作电压、工作电流、主气(A r)、次气(N 2)的压力和流量、喷涂距离等加以控制。超音速等离子弧喷涂功率高，气流量大，速度极高，具有极高的喷涂效率，而且等离子弧不发散，热焓高，使涂层质量明显优于一般等离子涂，与炸喷涂和超音速火焰喷涂相近，而且非常适用于高熔点陶瓷材料的喷涂。超音速电弧喷涂与火焰喷涂相比，其特点是:热效率高，生产效率高，喷涂成本低，操作简单，易于现场操作。超音速电弧喷涂需要控制的工艺参数有:喷涂电压，喷涂电流，空气压力，燃气压力。相对传统电弧喷涂，由于超音速气流的雾化、加速作用，粒子细小、均匀而且速度高，从而提高了涂层的结合强度和内聚强度，并降低了涂层孔隙率;同时粒子在空中停留时间短，涂层氧化物含量低[ 18 ]。冷喷涂时，粒子始终保持固体状态并通过纯塑性变形聚合形成涂层。因此，叶片喷涂，粒子是形成涂层还是对基体产生喷丸或冲蚀作用，取决于粒子撞击前的速度。一般情况下，粒子喷涂速度以500 m ?s为界限，只有大于500 m /s才能形成喷涂层，如下图。因此，阀门喷涂，实现喷涂粒子的高速是冷喷涂技术的关键。在喷管的几何形状确定后，影响喷涂粒子飞行速度的主要因素有:工作气体种类、工作气体压力和预热温度及粒子的大小与密度等。
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超音速喷涂技术的新应用及展望
超音速喷涂已经成为热喷涂技术的主流发展方向， 目前在国外已经渗透到各种领域: 石油化工、机械、印刷、航空、冶金、电力、塑料等工业部门。特别是在高科技领域， 超音速喷涂的高质量涂层能满足航天、航空、原子能等尖端领域对材料的苛刻要求。美国已采用HVO F 逐步取代常规等离子喷涂修复飞机涡轮发动机部件， 既降低了成本， 又改善了涂层的耐磨蚀性能。固体颗粒磨蚀所造成的汽轮机中固定和旋转部件的磨损是水力、电力行业面临的一个耗资巨大的难题。 国外已有采用HVO F 和HEPJ 技术解决水力、电力行业过流部件磨蚀问题的广泛报道。HVAA 由于其成本低廉， 效益显著， 在国内防腐工程上已有较广泛地应用。
近年来， 超音速喷涂制备纳米结构涂层成为目前表面工程领域的一个研究热点。纳米结构材料作为涂层材料可望解决传统涂层材料提高涂层硬度要以牺牲其韧性为代价、造成脆性增加、结果导致涂层与基体的匹配性与结合性下降、涂层易开裂、硬质相易脱落等问题， 从而进一步提高涂层的综合使用性能。
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