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，喷涂碳化钨价格， 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， 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，超音速喷涂碳化钨， 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 ]。
热喷涂涂层设计和选择要符合通用原则
热喷涂涂层种类繁多，涂层的选择和设计不仅要符合通用原则，更要重视工件工作的介质、温度、受力、工件的材质、组织、尺寸以及涂层的结合强度、硬度等。
具体选择涂层时需要考虑以下因素：
①工艺方法的可能性；
②工作环境，包括承受的应力或冲击力。
工作温度、腐蚀介质和腐蚀环境、涂层与其它零件配合表面和连接表面的材料和润滑情况等；
③涂层性能要求，包括涂层的表面功能（如表面状态和表面光洁度等）、涂层的化学性能、结合强度、孔隙率、硬度、金相组织、耐磨性能等；
④基体材料的特征，喷涂碳化钨，包括基体材料的化学成分和性能、零件的尺寸和形状、喷涂部位的表面状态等；
⑤非复合或复合涂层的选择。
在喷涂中，基体的表面准备是热喷涂作业中非常重要的环节，涂层的结合质量直接与表面的清洁度粗糙度有关，热喷涂碳化钨的作用，必须根据基体材料的材质类型和表面涂层的要求、喷涂材料的特性来正确地制备表面。表面制备有两个目的，一是清洁基体表面，二是粗化表面以提高涂层和基体的粘结力。通常采用喷砂的方法可同时达到以上两个目的。
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