该效应十分有利于变形粒子与基体表面形成微区冶金结合，从而提高粘结合底层与基体之间的结合强度。(2）具有抗氧化耐腐蚀能力。特别是作为陶瓷涂层的粘结底层，当在高温下工作时，环境中的氧气和腐蚀介质能够通过陶瓷涂层的孔隙侵入到粘结底层，这就要求粘结底层在高温下能形成致密的氧化物保护膜，以保护基体金属不被氧化和环境介质的腐蚀。(3）涂层表面具有合适的粗糙度，它不仅能为喷涂工作层提供良好的粗化表面，有利于提高工作层与粘结底层之间的结合强度，而且对工作层表面的粗糙度也有直接影响。(4）具有合适的热物理性能，特别是热膨胀系数、热导率等，比较好介于基体材料和工作层之间，以减小两者之间的热膨胀不匹配性，降低涂层内的热应力和体积应力，有利于提高涂层的使用寿命。鉴于粘结底层的重要性，在进行涂层设计时，应综合考虑基材热物理特性和具体工况条件谨慎选择。2.粘结底层材料选择方法在进行涂层设计时，针对粘结底层的选择，主要考虑以下两方面因素的影响。(1）粘结底层与基体材料的相容性。当基材为普通碳钢、合金钢、不锈钢、镍铬合金、铝、镁、钛、铌等材料时，可选用具有“自粘结”效应的喷涂粉末作为粘结底层材料，涂层十分致密，孔隙率低。
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当采用Ni-Al型粘结底层时，其使用寿命很短，大约只有两周时间，有时甚至出现“脱壳”现象；而当选用Mecto700（Ni20Cr10W9Mo4Cu1C1B1Fe）时，其使用寿命可长达。由表中所列的常用粘结底层特性可知，Ni-Al型粘结底层均不耐电解质溶液腐蚀，Ni-Cr(80/20)可耐多种化学介质腐蚀及气体腐蚀的能力，而Mo可耐多种强腐蚀介质腐蚀。一些金属涂层与所适应的环境介质如表所示。部分金属涂层及其适应的介质涂层材料钼钛镍合金不锈钢蒙乃尔合金哈氏合金铅铝、锌锡适用介质浓盐酸热的强氧化性溶液碱硝酸氢氟酸热盐酸稀硫酸大气、水蒸馏水有机酸热喷涂工艺选择为了获得满足零件使用要求的涂层，应结合零件使用工况条件及第3章中所述各种喷涂材料的成分、性能、工艺特性、涂层性能及适用的使用环境等综合考虑，确定合适的喷涂材料，谨慎选择热喷涂工艺。热喷涂工艺的选择原则如下：热喷涂工艺方法较多，但每一种方法都有其自身的优点和局限性，从不同的角度进行热喷涂工艺选择，会得出不同的结果。以高速火焰喷涂（简称HVOF）为例，当采用HVOF工艺喷涂金属、合金及金属陶瓷类材料时，可获得结合强度高（>70MPa）、致密度高（孔隙率<1%）、氧化物含量少的高质量涂层。
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化学和物理的蒸汽喷涂涂层需要很高的投资，很高的加工费用，并且只限于很薄的涂层和小元件。 在可以用于不受元件尺寸和涂层厚度限制、对元件进行喷涂的热喷涂方法中，火焰喷涂经常生成一种带有氧化物杂质的多孔涂层。 等离子喷涂，特别是如果在一个真空或大气室中进行，将会产生一层致密均匀的涂层，但其费用昂贵，因此在使用上受到了限制。 高速爆涂***可以在基体上喷涂致密的陶瓷涂层，但这样的设备、喂料粉末和加工过程都是非常昂贵的。
该技术的成熟和应用具有较大的推广价值。通过涂层可以使动车、高铁可动部件、飞机发动机叶片使用寿命**增加。新的研究结果发现了在喷涂金属涂层时使金属粒子粘附于材料表面的比较好手段，出人意料的是，对被喷涂的材料表面进行熔化不但不会有助于金属粒子的粘附，反而会起到适得其反的效果。我们可以通过两种手段将两块金属接合在一起，即将熔化两块金属的接合面或在这两种金属间使用另一种熔融的金属进行接合。在其凝固后，金属就被牢牢地接合在一起。但麻省理工学院的研究人员发现，在某些情况下，熔化对金属间的接合起着适得其反的阻碍效果。[分割线]这项一反常理的发现可能会对某些涂层工序的设计或3D打印造成巨大影响，因为两者都需要将材料持续地粘合在一起。这项研究由两位博士后MostafaHassani-Gangaraj和DavidVeysset，以及KeithNelson和ChristopherSchuh教授共同展开研究。Veysset开发了一款搭载高速相机的光学设备，该相机配有16个**的电荷耦合器件成像芯片，能在3纳秒内记录图像。这款相机拍摄速度非常快，能够以超音速的速度追踪记录被喷射到材料表面上的单个粒子，而这在之前是不可能做到的。
这种结构涂层在实际应用中所占的比例也较大，也是**常用的热喷涂涂层结构之一。两种涂层可采用同一种热喷涂工艺方法来完成，如采用单一工艺方法，如普通火焰、喷涂或等离子喷涂来分别喷涂两种涂层，也可采用不同的热喷涂方法来完成，如可采用电弧喷涂粘结底层，再采用等离子喷涂表面工作层；或先采用超音速火焰喷涂粘结底层，再采用等离子喷涂表面工作层，该组合是目前飞机发动机用热障涂层的典型工艺。3．多层结构多层结构是指涂层层数达三层或三层以上的涂层结构，在实际应用中并不常用，只在特殊工况条件下才采用。有的多层结构通过采用多种成分涂层来满足一种性能要求，例如，为了开发出能够满足柴油发动机用的长寿命厚热障涂层，Robert等采用了热膨胀系数非常接近的三层结合底层来降低涂层热应力，其涂层结构如图所示，各层涂层的热膨胀行为如右图所示。由于基体材料4140、NiCrAlY、FeCrAlY、FeCoNiCrAl和ZrO2-Y2O3之间膨胀系数属于逐渐变化的，从而可以大幅度减小ZrO2-Y2O3涂层与基体之间的热膨胀不匹配性，从而达到减小热应力、延长使用寿命的目的。多层结构示意图有的多层结构则具有多种功能，例如，为了***提高汽轮机用热障涂层的使用寿命和工作可靠性。
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冲刷腐蚀是由电化学腐蚀和机械冲刷过程所引起的材料加速破坏，由于腐蚀性物质存在时腐蚀和冲刷的联合作用所致。炼油厂、电厂、化工车间的一些阀、热交换器及各种旋转设备(叶轮、涡轮、泵等)极易发生冲蚀失效。图1为一个冲蚀失效的某核电站海水冷却泵叶轮(图中箭头所指为冲蚀较严重部位)，叶轮材料为0Cr18Ni9(304不锈钢)。图1.发生冲刷腐蚀失效的海水冷却泵叶轮用于抗冲蚀的材料应该同时具有优异的耐蚀性和耐磨性。早期的选材多集中于一些耐蚀性较优的材料，如不锈钢、铜合金等。但较高的成本和较低的抗冲刷性限制了这些材料作为抗冲蚀材料的应用。鉴于冲蚀多发生于零件的表面或局部部位，在低成本的材料表面喷涂不同类型的陶瓷或金属涂层是一种不错的选择。除了可利用这些高硬度的涂层提高其耐冲刷性外，涂层还具有易修复性。超音速火焰喷涂(HVOF)是20世纪80年代兴起的一种热喷涂技术，由于在喷涂时提高了熔滴射流速度并降低了颗粒的过热程度，所制备的涂层具有高硬度、孔隙率低、抗磨损性好等优点，多用来制备耐蚀、耐磨及耐蚀/耐磨合金涂层。HVOF制备的WC-Co-C涂层具有较高的抗冲刷性，但耐蚀性有待提高。
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