超音速喷涂技术发展概况
超音速火焰喷涂包括超音速氧气火焰喷涂(HVO F: High Velocity O xy-Fuel) 和超音速空气火焰喷涂(HVA F: H igh Velocity A ir2Fuel) 两种。该技术及设备在上世纪80 年代初期首先由美国SKS 公司的B row n ing. J. A 公司研制成功， 至今已经历了3 个发展阶段[ 1 ]。一代的HVO F 喷涂系统以“JET 2KO TE”为代表， 第二代超音速火焰喷涂系统以1989出现的Top-Gun， D iamondJet 和CDS (Continuous Detonation Spray gun) 为代表，喷涂碳化钨， 第三代超音速火焰喷涂系统以JP25000 喷涂系统为代表。一、二代设备的功率偏小， 粒子速度偏低，喷涂碳化钨， 涂层的整体性能不够理想。第三代在设计上有了较大改进， 使粒子飞行速度大幅度提高，涂层质量显著改善。国内西安交通大学在这方面开展的研究较多[ 2 ]。
由于HVOF系统使用气体燃料和氧气助燃剂， 故生产成本很高。例如
JP25000， 典型工艺参数需氧气流量为0. 9438 m 3?m in， 每瓶氧气只能维持5～6 min[ 3 ]。为此， 美国、英国、日本等国又研了HVAF系统，使用压缩空气代替价格昂贵的纯氧气做助燃气体，且喷枪采用气冷方式。除了大幅度降低成本外，喷涂温度可以控制在较低范围内，是热喷涂技术上的一项革新[ 4 ]。沈阳工业大学、装甲兵工程学院均已研制成功了自己的HVAF系统[ 5 ]。超音速等离子喷涂技术采用非转移型等离子弧与高速气流混合时出现的“扩展弧”得到稳定聚集的超音速等离子焰流。它保留了普通空气等离子喷涂的优点，而且喷涂速度有显著提高。1986年美国B rowningEingeering公司推出了一台超音速等离子喷枪Plaz-Jet;随后
超音速等离子喷涂的发展主要集中在喷枪射流速度的提高和送粉方式的改良方面。我国已经研制成功了超音速等离子喷涂系统的核心部件——高效能超音速等离子喷枪(HEPJ: HighEff iciency P laz-Jet) [ 6 ]。
电弧喷涂技术具有设备简单、生产率高、能耗低等优点，因其适合我国国情而在我国得到了长足的发展。上世纪90年代以来，第二炮兵工程学院和装甲兵工程学院的科研人员成功研制出超音速电弧喷涂技术(HVA S: H igh Velocity A rc Spray) ， 粒子速度大大超过了普通电弧喷涂的水， 达到了385. 7 m ?s， 而且设备结构简单， 易于操作，热喷涂碳化钨， 与普通电弧喷工具有互换性，涂层结合强度和喷涂沉积效率明显提高[ 7 ]。美国U nique Coat 公司研制生产了SB50 型等超音速活性电弧喷涂设备。冷喷涂全名冷空气动力喷涂法(CGDS: Cold Gas Dynamic Spray) ， 是一种以高速(500～1 200 m /s) 小颗粒(1～50 ǖm) 气流撞击金属或绝缘基体表面， 在整个过程中粒子没有熔化，保持固体状态， 粒子发生纯塑性变形聚合形成涂层。冷喷涂于20 世纪80年代中期，在俄罗斯科学院理论及应用力学研究所最早开发，近年来受到广泛关注，并在俄国、美国、德国等国家得到了快速发展[ 8 ]。大连理工大学等单位也在进行该技术的研究，不过还处于机理研究和探索阶段[ 9 ]。
热喷涂涂层特点
热喷涂是将喷涂材料以高温高速喷涂到基体表面，依靠喷涂材料与基体表面的机械结合、半冶金结合和物理结合等方式形成涂层。
热喷涂材料按形状可分为线材和粉末，其中线材的喷涂设备简单，工艺因素影响小，涂层质量稳定；而粉末则不受成型工艺的限制，组元间可按任意比例调配，形成特殊的相组织从而实现某些特殊性能。
热喷涂材料一般具有以下特点：
①热稳定性好，能耐高温；
②使用性能好，可满足各类不同涂层的使用性能；
③润湿性好，涂层与基体的结合强度高，喷涂碳化钨价格，涂层平整；
④固态流动性好（粉末），可保证送料的均匀性；
⑤热膨胀系数合适，能防止喷涂后冷却过程中发生涂层龟裂。
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