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   [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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   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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   该团队使用这台拍摄速度每秒可到达3亿帧的相机观察类似于向材料表面喷镀金属涂层的喷漆工序。虽然类似的喷漆工序在不同行业中被***使用，但到目前为止，它们的特征、特性都是由实际操作经验而被总结得出的，Schuh教授道出了其中的原因，“因为喷涂工序的进行速度太快了，我们无法对其进行观测，因此也无从得知究竟发生了什么，没人能看到粒子撞击到材料表面并粘着的瞬间，这使得研究人员一直在争论当金属粒子撞击材料表面时，它们是否会熔化材料表面。而这项新技术意味着研究人员可以观察到粒子的撞击和粘附瞬间并对其进行研究。”利用高速照相机所拍摄的新图像表明，在某些情况下，被喷涂的金属粒子确实会熔化材料表面，同时阻碍粒子的粘附。研究人员还发现，这些金属粒子发生反弹离开材料表面的时间要比表面完成凝固的时间短，这表明当粒子离开时，被喷射表面仍处于熔化状态。（此处应有哥虽然已经退出江湖,但是江湖上还有哥的传说表情包.jpg）当工程师发现涂层材料粘合性能不佳时，他们可能会通过增加喷射速度或提高温度的方式以增加材料表面熔化的几率。但这项新研究结果表明使材料表面熔化并不能提升粘合性，同时会造成适得其反的效果。

   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。

   金属涂层提供了两种主要的保护类型：屏蔽保护和特定情况下的电流保护。屏蔽保护当将诸如锌的金属涂层应用于钢材时会变干并且硬化，形成防止水分渗入的防渗屏障。这就消除了发生腐蚀所必需的一个必要组分——没有电解质（水分/水），氧化就不会发生，因此就不会生锈。屏障保护的另一个重要方面就是腐蚀膜保护，如前面所提到的，一些金属如铝与氧反应，在其表面会形成保护性氧化膜。它是有弹性的，并且牢固地附着在铝的表面，以防止水分渗入和进一步腐蚀。这就使铝成为金属板材的理想材料。锌常用于涂层结构钢，它会与空气中的氧气和水分发生反应并形成腐蚀产物，这种产物会形成一种保护底层钢材的防护层。暴露的活泼锌会与氧反应形成氧化锌，然后再与水反应形成氢氧化锌。当氢氧化锌与空气中的二氧化碳反应时，所得到的产物是碳酸锌。这些腐蚀膜产物，如在铝上形成的膜一样，对水的渗入具有抵抗性，并紧密附着在钢的表面上，使其不像铁上形成的腐蚀一样容易脱落。然而，锌是一种活性金属，它会随着时间的推移慢慢腐蚀和侵蚀。因此锌的降解速率仍然比钢铁要低几倍，并且它会***的延长其意图要保护的钢的使用寿命。电流保护金属涂层保护钢的第二种方法是，**涂层。
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   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。
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