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1 热喷涂技术概述1

1.1 热喷涂技术的发展1

1.2 热喷涂材料工艺技术分类7

1.3 热喷涂科学技术的主要学术会议与刊物8

参考文献13

2 热喷涂科学技术基础15

2.1 喷涂粒子在气流中的加速和加热15

2.1.1 喷涂粒子在气流中的加速15

2.1.2 喷涂粒子在气流中的加热17

2.2 涂层的形成21

2.2.1 液滴垂直冲击固体表面连接贴片沉积的形成21

2.2.2 喷涂时的贴片形成过程的时间尺度22

2.2.3 贴片形貌22

2.2.4 基体温度对喷涂粒子在基体表面连接贴片和贴片间的结合（涂层致密度）的影响23

2.2.5 粉末粒径对热喷涂时喷射粒子贴片形貌的影响24

2.2.6 贴片摊敷程度的标识25

2.2.7 考虑熔化液滴的可压缩性25

2.2.8 贴片液滴的冷却凝固26

2.2.9 喷涂粒子的淬火应力26

2.3 热喷涂涂层与基体的结合机制27

2.4 热喷涂气体动力学基础28

2.4.1 局域声速28

2.4.2 绝热等熵过程29

2.4.3 滞止态30

2.4.4 压力波的传播及Mach数31

2.4.5 Laval喷管32

2.4.6 与热喷涂相关的流体力学数35

参考文献36

3 电弧喷涂40

3.1 概述40

3.2 电弧喷涂技术基础42

3.2.1 电弧42

3.2.2 电弧喷涂时金属丝极端部熔滴的脱离与雾化喷射－双丝电弧喷涂模型47

3.3 电弧喷涂设备59

3.3.1 电弧喷涂电源系统60

3.3.2 送丝系统62

3.3.3 电弧喷涂枪63

3.3.4 供气系统66

3.4 工艺参数的调整及其对涂层质量的影响67

3.4.1 电压－电流－送丝速度67

3.4.2 雾化喷射气的种类69

3.4.3 雾化喷射气的压力与流量69

3.4.4 喷涂距离70

3.4.5 喷涂材料对喷涂雾化熔滴粒子温度与速度的影响71

3.4.6 基体温度的影响73

3.5 电弧喷涂技术与设备的新发展73

3.5.1 高速电弧喷涂73

3.5.2 大功率电弧喷涂设备73

3.5.3 水下电弧喷涂75

3.5.4 不熔化极电弧喷涂75

3.5.5 内孔电弧喷涂75

3.6 电弧喷涂技术的应用76

3.6.1 防腐涂层76

3.6.2 耐磨涂层77

3.6.3 防滑涂层77

3.6.4 其他功能涂层77

参考文献78

4 火焰喷涂82

4.1 火焰喷涂使用的燃料与燃烧82

4.2 常规燃气－氧气火焰喷涂86

4.2.1 线材火焰喷涂88

4.2.2 棒材火焰喷涂90

4.2.3 粉末火焰喷涂90

4.2.4 自熔合金粉末火焰喷熔92

4.3 高速氧－燃料火焰喷涂94

4.3.1 HVOF喷涂设备系统96

4.3.2 HVOF喷涂枪炬97

4.3.3 温喷涂（两阶段HVOF）枪炬（Warm Spray（Two-Stage HVOF））104

4.3.4 线材HVOF喷涂106

4.3.5 内孔HVOF喷涂枪106

4.3.6 HVOF喷涂过程机制106

4.3.7 按燃料分类HVOF喷涂枪的结构特点、送粉位置及其参数与效率的比较116

4.3.8 HVOF喷涂的应用118

4.4 爆炸喷涂122

4.4.1 爆炸喷涂设备123

4.4.2 爆炸喷涂工艺原理127

4.4.3 爆炸喷涂涂层性能128

4.4.4 爆炸喷涂的应用133

参考文献135

5 等离子喷涂141

5.1 概述141

5.1.1 直流电弧等离子喷涂141

5.1.2 射频感应耦合等离子喷涂（Inductively coupled R.F.Plasma Spray）144

5.2 非转移弧直流等离子枪炬及等离子焰流的形成145

5.2.1 等离子枪炬各组成部分及其功能146

5.2.2 等离子焰流的形成158

5.3 等离子焰流的特性159

5.3.1 等离子枪炬内等离子焰流的物理特性159

5.3.2 湍流等离子163

5.3.3 直流电弧等离子喷涂所需使用的气体166

5.4 直流电弧等离子喷涂设备与工艺171

5.4.1 电源172

5.4.2 控制系统172

5.4.3 等离子喷涂枪炬173

5.4.4 高热焓等离子喷涂系统175

5.4.5 等离子喷涂工艺参数的选择177

5.5 大气下直流电弧等离子喷涂枪炬的改进180

5.5.1 多电极等离子喷涂枪181

5.5.2 串联等离子枪185

5.5.3 大功率内孔等离子喷涂枪186

5.5.4 气体隧道等离子喷涂186

5.6 层流等离子188

5.6.1 概述188

5.6.2 层流等离子的特性189

5.6.3 层流等离子的应用192

5.7 真空等离子喷涂和低压等离子喷涂193

5.7.1 概述193

5.7.2 低压仓内等离子焰流的物理学特性194

5.7.3 低压仓内喷涂用等离子枪炬的喷嘴196

5.7.4 低压仓内的等离子喷涂对涂层性能的影响197

5.7.5 低压仓内的等离子技术应用的拓展198

5.8 微束等离子喷涂199

5.9 电磁加速等离子喷涂200

5.9.1 概述200

5.9.2 电磁等离子动力电弧束流发生器的结构及原理201

5.9.3 电磁加速等离子喷涂的应用203

5.10 液稳等离子204

5.10.1 液稳等离子弧枪炬的结构及其工作原理204

5.10.2 液稳等离子弧枪内电弧稳定燃烧时电参数与蒸汽质量流速率的关系及其对等离子焰流特性的影响205

5.10.3 气－液复合稳定等离子喷涂枪炬208

5.11 感应耦合等离子209

5.11.1 概述209

5.11.2 感应耦合等离子体发生器系统及等离子炬结构210

5.11.3 感应耦合等离子发生器的工作原理、工作气体及焰流的特性211

5.11.4 超声速喷嘴对感应耦合等离子束流特性的影响213

5.11.5 感应耦合等离子设备系统215

5.11.6 感应耦合等离子的应用216

5.12 微波等离子218

5.13 等离子转移弧表面熔覆219

5.13.1 概述219

5.13.2 等离子转移弧熔覆设备220

5.13.3 等离子转移弧熔覆的分类与应用221

参考文献221

6 热喷涂材料232

6.1 热喷涂工艺对材料的一般要求232

6.2 热喷涂材料分类233

6.3 热喷涂用线材与棒材233

6.3.1 金属线材与棒材233

6.3.2 火焰喷涂用棒材242

6.4 热喷涂用粉末材料242

6.4.1 热喷涂用粉末的主要特征指标及其测试方法243

6.4.2 热喷涂用纯金属粉末251

6.4.3 自黏结合金粉和自黏结合打底过渡层合金粉254

6.4.4 自熔合金粉末260

6.4.5 热喷涂用高合金钢粉末和一些铁基合金粉273

6.4.6 热喷涂用Ni－基合金粉276

6.4.7 用于热喷涂的铜基合金粉280

6.4.8 用于热喷涂的铝基合金粉281

6.4.9 用于热喷涂的钴基合金粉281

6.4.10 用于热喷涂的碳化物金属陶瓷粉283

6.4.11 硼化物及硼化物金属陶瓷292

6.4.12 金属硅化物及硅化物合金293

6.4.13 金属氮化物及氮化物金属陶瓷294

6.4.14 其他热喷涂用金属陶瓷295

6.4.15 玻璃粉末296

6.4.16 喷涂用氧化物陶瓷296

6.4.17 间隙控制可磨密封涂层材料313

6.4.18 准晶合金316

7 热喷涂功能涂层材料、工艺、特性与应用326

7.1 热喷涂塑料涂层326

7.1.1 聚醚醚酮327

7.1.2 塑料与金属或陶瓷粉末复合涂层328

7.2 热障涂层329

7.2.1 概述329

7.2.2 结合打底层330

7.2.3 热障涂层系统的陶瓷面层333

7.2.4 热障涂层系统在高温长时工作的组织结构与性能变化334

7.2.5 热障涂层的介质氧化334

7.2.6 热障涂层系统的热生长氧化物（TGO）问题335

7.2.7 致密纵向微裂纹（DVC）法336

7.2.8 热障涂层的介质腐蚀336

7.2.9 热障涂层系统的技术进步337

7.3 生物医学功能涂层342

7.3.1 羟基磷灰石生物活性涂层342

7.3.2 有元素取代和掺杂的HA的涂层344

7.3.3 Nano－结构的影响345

7.3.4 TiO2涂层345

7.3.5 悬浮液等离子喷涂制备HA涂层345

7.3.6 HVOF喷涂生物功能涂层346

7.3.7 氧化锆及其改性涂层346

7.3.8 C/C复合材料基体上等离子喷涂HA涂层347

7.3.9 在医用聚合物基体表面喷涂HA涂层347

7.4 热喷涂技术用于制作固体氧化物燃料电池及其所需相关材料348

7.4.1 固体氧化物燃料电池的结构与工作原理350

7.4.2 用热喷涂材料工艺技术制作固体氧化物燃料电池的历史350

7.4.3 用热喷涂技术制作固体氧化物燃料电池使用的材料与工艺350

参考文献356

8 固态粒子喷涂——冷喷涂365

8.1 概述365

8.2 喷射固体粒子对基体表面的冲击、冷喷涂的临界速度与涂层形成机理367

8.2.1 喷射固体粒子冲击基体表面时的几种情况367

8.2.2 冷喷涂时喷射粒子在喷射过程中和冲击基体表面时的物理化学反应变化过程369

8.2.3 冷喷涂时的临界速度及其与材料特性的关系373

8.2.4 冷喷涂机理：涂层的形成和沉积效率375

8.2.5 冷喷涂弛豫（诱导）时间：基体表面被喷涂粒子的冲击活化379

8.3 工艺参数的影响379

8.3.1 工艺气体的影响379

8.3.2 工件移动速度的影响381

8.3.3 粉末粒径对冷喷涂临界速度的影响382

8.4 冷喷涂设备383

8.4.1 冷喷涂设备的组成383

8.4.2 冷喷涂枪的喷嘴383

8.4.3 高压冷喷涂和低压冷喷涂385

8.4.4 冷喷涂设备系统387

8.4.5 脉冲冷气动力喷涂387

8.5 冷喷涂应用388

8.5.1 用冷喷涂制作金属基复合材料（MMC）涂层389

8.5.2 金属－金属复合材料涂层390

8.5.3 制作纳米晶结构涂层390

8.5.4 在金属基体上喷涂陶瓷涂层391

8.5.5 内孔喷涂391

8.5.6 在电子工业领域的应用391

8.5.7 生物医学材料涂层392

参考文献393

术语索引399

后记406