Leed等人提出在金属粘结层和热障涂层之间增加阻止氧扩散涂层，并在金属粘结层和阻止氧扩散涂层、热障涂层和阻止氧扩散涂层之间增加梯度过渡层，以阻碍氧扩散到金属粘结层，形成脆性的金属-陶瓷界面，4．梯度结构在热障涂层中，由于粘结层金属和氧化锆陶瓷的热膨胀系数差异较大，这种差异将导致涂层内应力过大，并且在热循环条件下常发生陶瓷涂层的早期破坏。为了减小内应力，提高涂层与基体的结合强度，材料科学家开始在常规热障涂层中引入功能梯度材料制备技术。日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三首先提出了FGM的概念，与此同时，中国学者袁润章等也提出了FGM的概念，并率先在国内开展了这方面的研究。FGM的设计思想是针对两种或两种以上性质不同的材料，通过连续改变其组成、组织、结构与孔隙等要素,使其内部界面消失，得到性能呈连续平稳变化的新型非均质复合材料。借助功能梯度材料的概念，使热障涂层结构梯度化，相应地，热膨胀系数将沿涂层厚度方向逐渐变化，从而缓和涂层制备过程中和热循环使用过程中产生的热应力。梯度功能材料为金属/陶瓷涂层材料无法解决的热应力缓和问题提供了一种有效的方法，这为热障涂层的应用带来了令人兴奋的前景。
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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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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。
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。
包括结合强度、硬度、厚度、孔隙多少及大小、耐磨性、耐蚀性、耐热性或其它性能等；第二，运用所掌握的热喷涂技术基础知识（包括喷涂材料、喷涂工艺、涂层性能等），进行经济技术可行性分析，以满足性能要求为基础，考虑涂层经济性，进而选择恰当的喷涂材料、设备及工艺方法；第三，编制合理的涂层制备工艺规范；***，提出严格的涂层质量检测与控制标准、零件包装运输条件等。现在，更为严格的要求甚至包括对喷涂原材料生产厂商提出***质量管理要求。所有上述内容构成一个完整的热喷涂涂层设计的全过程。需要特别指出的是，热喷涂涂层的性能虽然主要取决于喷涂材料的性能，但还明显受到所选定的喷涂设备和喷涂工艺的影响。同一种喷涂材料，当采用不同的喷涂设备、不同的喷涂工艺参数进行喷涂时，所得涂层的性能会存在很大差别。此外，涉及制备涂层的其它各个环节都会决定**终的涂层性能，如表面预处理、冷却措施、涂层加工等，因此，只有对制备涂层的各个过程进行***的质量控制，才可能获得性能满足要求的、质量稳定的涂层。零件工艺分析零件工况分析是热喷涂涂层设计的基础，要获得经济、***、高质量的涂层，首先必须对零部件的性能要求及工况条件进行准确分析。
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从电线的铝和铜到珠宝的金和银，银器和电子产品等，金属在我们的日常生活中被***使用。如今应用**广的金属之一是铁，或者更确切的说，是铁经过加工处理后所得的钢合金。钢铁已经成为**通用的产品之一，它被应用于家用电器，汽车仪表板，标志，建筑和桥梁。然而，钢铁和其他金属一样也容易受到腐蚀。[彩虹分割线]了解金属的腐蚀过程为了了解金属涂层是如何保护金属的，首先我们需要知道腐蚀是什么以及它是如何造成的。腐蚀是一种自然的电化学反应，这种反应将一种精炼的金属转换成更加稳定的化学状态。腐蚀的发生，必须有三个部件：◆1.正极（这种情况下，钢铁中的铁）◆2.负极（氧气）◆3.电解质溶液（比如空气中的水分）在腐蚀过程中，钢中的铁由于氧的存在而发生氧化反应，形成水合氧化铁（III），通常称为铁锈。和铝轻度腐蚀产生的致密防护膜不同，因为铁锈易碎，容易剥落，使得更多的金属暴露在大气中，导致进一步的腐蚀和降解。这种持续的腐蚀**终会导致材料厚度的损失，材料强度的降低，穿孔和使用寿命的缩短。两种常见的金属涂层类型金属涂层为钢材提供保护，这样就能够保证钢材在各种挑战性环境中的使用。
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