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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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。
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能***提高表面工作层与基体之间的结合强度。但要注意，该类粘结底层在酸性、碱性和中性盐的电解液中不耐腐蚀，不易在该类液态化学腐蚀条件下用作粘结底层。当基材为铜及铜合金时，应优先选用铝青铜作粘结底层，由于Cu和Al之间在热喷涂过程中也会发生放热反应，生成金属间化合物，因此，铝青铜在铜及铜合金表面具有一定的自粘结性，有利于提高涂层与基体之间的结合强度，且该涂层具有良好的抗热冲击性和抗氧化性。当基材为塑料及聚合物类基体时，为避免基材表面被高温粒子烧焦而出现“焦化”，从而影响工作层与塑料基体之间的结合，常常选择低熔点金属（如Zn、Al等）或塑料加不锈钢复合粉末作为粘结底层材料。塑料加不锈钢复合粉末是由塑料粉末和不锈钢粉末复合而成的粉末，主要用作塑料类基体上喷涂高熔点金属、陶瓷或金属陶瓷涂层时的粘结底层材料。其中的塑料组分质软，且流平性好，使涂层与基体塑料有良好的粘结强度，并使塑料基体的受热减至**小；而不锈钢组分则具有良好的耐化学腐蚀性能，可形成镶嵌在塑料涂层中的硬质颗粒，有利于形成粗糙表面，为喷涂工作层提供比较理想的“锚固”结构，此外，不锈钢组分还有利于把喷涂焰流的热量散开。
从而避免塑料基体产生局部过热或焦化，对提高粘结底层与基体的结合强度有利。当基材为石墨基体时，为防止石墨和钨在高温下发生反应生成碳化钨，引起石墨脆化，可喷涂钽作为粘结底层。此外，钽涂层与钢基体之间也能形成自粘结结合。值得注意的是，在热喷涂技术中，钼（Mo）也被作为一种具有自粘结效应的粘结底层来***使用。这是因为Mo在400℃下，会迅速发生氧化，生成具有挥发性的MoO3，产生急剧升华，裸露出的钼的熔滴对大多数金属及其合金的干净平滑表面有极好的润湿铺展性能，从而形成自粘结效应。除金属外，它还能够粘结在陶瓷、玻璃等非金属表面，但在铜及铜合金、镀铬表面、氮化表面和硅铁表面等除外。此外，具有优异的抗高温氧化性能和耐蚀性能的确NiCr合金，虽然不具有自粘结效应，但也是***使用的一种粘结底层材料。(2）粘结底层与工况条件。作为整个涂层的一部分，粘结底层的选用也必须满足工况使用要求。由于应用涉及的工况环境很多，也很复杂，下面*从工作温度和腐蚀环境两个方面进行阐述。1)工作温度。每一种粘结底层材料都有其适宜的工作温度范围，热喷涂技术中常用粘结底层材料的特性及比较高使用温度如表所示。
[彩虹分割线]研究结果表明当撞击粒子和被撞击表面同时保持固体状态且粒子像液体般“飞溅”于表面时，两者的接合效果比较好。Schuh认为这个新观测到的现象帮他们打开了新的思路，同时这一现象也存在于其他多种金属加工方法中。如今在接合不同金属时，他们所需做的是制造此类非液体状态的“飞溅”，因为固体状态的“飞溅”能够使金属粘合，而液体“飞溅”则不可以。Hassani-Gangaraj认为有了这种新的观测方式，他们就可以通过精确的测量数据来找到获得比较好接合效果所需的条件。这些研究结果可应用于发动机部件的涂层涂装，以便重复利用被磨损的部件，而不是将其丢弃。Schuh说“直接丢弃一台掘土机的旧发动机或将其熔化后重铸都会花费大量资金，但如果只是将它清洗干净，然后使用喷涂涂层的方式对表面进行翻新，就不会存在高昂的成本问题。”但这种经济的做法需要确保被喷涂的涂层具有牢固良好的粘附性。这项新发现除了能改善涂层的施用方式，还能帮助改进某些金属增材制造系统（如3D打印）的设计。对于涂层来说，**重要的是确保一层涂料材料牢固地附着在上一层材料上。采用热喷涂技术不仅能提高机器设备的耐磨损性、耐腐蚀性、耐侵蚀性、热稳定性和化学稳定性。
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太阳紫外线被认为是导致降解的**重要因素。通常认为金属涂层的光降解机理是自由基反应机理。自由基-产物自由基浓度通常是非常低的稳态值，因此基于分子遇到的机会，自由基和自由基更容易被遇到，因此上述反应不断进行。在金属涂层老化性能检测中，我们发现一些小分子，如酮，醇，酸等，这些小分子很容易被水冲走。由于组合物的不断损失，涂层收缩并且厚度减小，这容易导致涂层脆化和开裂。如果涂料含有颜料，涂料聚合物的损失将有效地增加涂料表面上颜料的体积浓度。结果，表面层相对脆，内层更有弹性，这使得涂层的表面层粉化并深裂。虽然光致自由基降解可以被认为是解释一些小分子量氧化物源，但是不可能分辨出分子中的哪种特定反应，导致产生的小分子量氧化物，例如过氧化物，乙醛和酮。二、金属涂层检测失效原因-水降解老化问题由于涂层在室外大气环境中受到阳光中紫外线的作用而降解，因此它也会受到来自不同通道的水的水降解反应。如果涂层中存在一组酯，醚，醇，胺等，则涂层更可能水解。拜恩工程师认为在树脂体系的固化位置容易发生水降解，导致涂层老化。对金属涂层检测后发现，使用三聚氰胺作为交联剂在老化过程中起着非常重要的作用。还发现在潮湿的环境中。
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