而且能赋予普通材料特殊的功能，诸如高温超导涂层、生物涂层、金刚石涂层、固体氧燃料电池（SOFCs）电极催化涂层等，因此，热喷涂技术必然会愈来愈引起人们的重视，并在各个工业领域获得越来越***的应用。但是，实际零部件因其材质、形状、大小及其应用环境、服役条件等存在很大差别，要想成功采用热喷涂涂层来解决所面临的技术问题，必须遵循特定的过程，其中，**重要的有以下五个关键过程。1．准确分析问题所在，明确涂层性能要求；2．合理进行涂层设计，包括正确选择喷涂材料、设备、工艺及遵循严格的涂层质量性能评价体系等；3．优化涂层制备工艺；4．严格控制涂层质量；5．涂层技术的经济可行性分析。涂层设计起着承上启下的作用，是采用热喷涂技术成功解决实际问题的基础，是所有环节中**重要的环节之一，在进行涂层设计时要考虑涂层所涉及到的各个环节，具有明显的系统特性。因此，为了获得满足使用性能要求的涂层，在进行喷涂前，必须进行周密、合理的涂层设计。热喷涂涂层设计的主要内容包括：***，根据零部件表面所处的工况条件或对已经发生表面失效的零部件的分析结果，确定零件表面涂层或表面涂层体系的技术要求。
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涂层材料氮化铬(CrN)氮化钛(TiN)碳氮化钛(TiCN)氮化铝钛+碳化钨碳膜硬度HV03000摩擦系数内应力处理温度(℃)50耐氧化温度(℃)0镀膜厚度(微米)1～6+1～41～4镀膜颜色银白色金黄色灰色灰黑色镀膜结构单层膜单层膜层膜层膜特点附着性、耐氧化、耐腐蚀应用范围***高硬度、耐磨耗、韧性良综合TiAlNWC/C两种特性确保加工品质应用范围适于切削铜类金属、型、膜具及零件较传统镀铬耐磨并防止塑料射、压铸粉末烧结等黏着沾粘现象产品特色高硬度(extremehardness)：3000~5000kg/mm耐腐蚀性佳(chemicalinertness)表面平滑(smoothsurface)：Ra<摩擦系数小(lowfrictioncoefficient)：~电绝缘性佳(highelectricalresistivity)低表面能(lowsurfaceenergy)膜致密度高(highdensity)热传导性佳(highthermalconductivity)生物相容性佳(biocompatibility)可透IR及可见光(transparentinIRandvisiblerange)能在低温下成长(lowtemperaturedeposition)：<100℃使用温度可达400℃在要求较低的摩擦系数而又不需佷高的硬度的场合,如冲压模具,由其是冲压有色金属的模具，如铜，铝等，酷R氮化铬(CrN)涂层是一种较为理想的选择。酷R涂层在摩擦磨损场合,比其它涂层更加坚韧耐用。
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耐磨涂层：影响发动机寿命的另一个因素是高温磨损，包括撞击磨损和微振磨损。喷涂或等离子喷涂碳化钨-钴、碳化铬-镍铬涂层相当为有效。涂覆后，零件的耐磨损寿命可延长7～100倍，已在大型运输机的发动机上范围广使用。 封严涂层：涂覆在发动机气流通道的间隙部分。涡轮的径向间隙每增大0.13毫米，发动机单位耗油量约增加0.5%；反之,减少0.25毫米,涡轮效率提高1%。另外，减少压气机的径向间隙还可以提高发动机的抗喘振能力，从而改善飞行安全性。常用的封严涂层要求硬度适中,既有强度又便于刮削。滑石粉涂层和镍-石墨涂层已获应用。正在研制中的氧化锆涂层能承受1300°C的高温。
零部件材料的性质和状态等内在因素也对零部件的失效有重要影响，因此，在具体分析时，要把零部件工况条件与零部件性能要求以及不同基体材料与不同工艺、不同喷涂材料与不同喷涂工艺所制造的零部件性能结合起来，才有可能设计出高质量的、合理的涂层。粘结底层材料选择当需要在金属基体上喷涂陶瓷涂层工作层时，由于陶瓷涂层材料在化学键、晶体结构和热物理性能等方面与金属材料存在相当大的差别，有必要先在金属基体上喷涂一层合金粘结底层，提高表面陶瓷涂层与基体金属之间结合强度的同时，还可以缓解两者之间热物理性能的差别。在基体尺寸形状或结构难于进行喷砂或粗化处理时，也推荐采用粘结底层。此外，对于工作层虽然为金属，但其热物理性能与基体金属相差较大，或两者的润湿性很差时，也推荐采用粘结底层。1.常用粘结底层材料的性能要求一般来讲，作为粘结底层喷涂材料应具有以下四方面的性能特点：(1）与基体表面结合强度高，甚至能产生微区冶金结合。特别是具有“自粘结”效应的Ni-Al型复合粉末，在热喷涂过程中，Ni与Al能发生化学反应，生成金属间化合物，并释放出大量热量，甚至这一反应过程能够持续到粉末碰撞到基体表面时仍在进行。
因此倍受世界各国材料界的重视。德国与美国继日本之后也开始大规模的研制，我国也将此研究列入了“863”计划，短短十几年中，迅速发展取得了令人瞩目的成就。航天、航空、飞机、卫星、运载火箭等需要耐超高温的热屏障材料，核反应堆、发动机用耐热材料、热遮蔽材料，使用FGM热障涂层后可大幅度提高热效率。国内已经对功能梯度热障涂层的抗热震性能进行了研究，王富耻等人对等离子喷涂方法制备的ZrO2-NiCrAl系梯度热障涂层在瞬态热负荷下的破坏机理进行了研究，指出：陶瓷面层除了冷却过程中的径向拉力超过陶瓷材料的强度导致涂层破坏的模式以外，在加热的过程中陶瓷层间界面出现大的轴向拉伸应力，**终可以导致涂层剥落。朱景川等人对ZrO2-Ni系梯度热障涂层的热冲击与热疲劳行为进行了研究，结果表明：ZrO2-Ni系梯度热障涂层的抗热冲击参数呈梯度分布，热冲击破坏符合热疲劳损伤机理，裂纹的准静态扩展为其控制因素；热疲劳裂纹在梯度层内以微孔聚集、连接方式萌生和扩展，而在梯度层间无横向贯穿裂纹，克服了传统涂层的热应力剥落问题。黄维刚对ZrO2-NiCoCrAlY系梯度热障涂层进行了研究，认为去应力退火可以进一步提高涂层的抗热冲击性能。
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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。
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