1、项目简介

所谓热喷涂，是一种在普通金属或其它材料表面制备高性能的金属、陶瓷或两者复合的表面涂层技术。其特点是被喷涂材料在喷枪产生的高温、高速焰流中被迅速加热、熔化，喷射到基材表面形成涂层。传统的热喷涂工艺由于射流速度较低，涂层致密性和结合强度较差，制约了其在尖端技术和极端条件下的应用。随着科学技术的发展，近年来相继出现了爆炸喷涂、高速电弧喷涂、超音速火焰喷涂、“冷”气动力喷涂等新一代热喷涂技术，这些技术的共同特点是突破了粒子飞行的“声障”，把喷涂粒子的飞行速度提高到音速以上，从而显著提高了涂层的致密性和结合强度。由于涂层的质量和可靠性大幅提高，在当代高新材料领域的应用也得到迅速发展。

超音速等离子喷涂是把目前仍在广泛应用的普通（亚音速）等离子喷涂的粒子飞行速度提高到超音速以上。由于等离子体射流在热喷涂领域温度最高（约10000℃），技术复杂，科技含量高，可喷涂材料广泛，一直是热喷涂界热门研究领域，而超音速等离子喷涂则是当前的最新发展。

相对于前面所述的可燃气体的高速喷涂（爆炸、高速电弧、超音速火焰等），超音速等离子喷涂最主要的特色是可以制备高质量的陶瓷涂层。本项目则是基于国内最新研制成功的，具有国际领先水平的高效能超音速等离子喷涂技术（2003年获国家科技进步二等奖。该项目由我国表面工程学科著名的倡导者和领导者，北京装甲兵工程学院徐滨士院士亲自主持，西安交大为合作参加方）基础上，充分发挥超音速等离子喷涂技术优势（如喷涂 ZrO2、Al2O3等陶瓷材料的粒子飞行速度达到700~850m/s，是普通等离子喷涂的3倍，喷涂WC-Co、Cr3C2-NiCr等金属陶瓷涂层粒子速度达到400~550m/s，约为普通等离子喷涂的2倍），开发出了一系列国际先进的高性能、高质量的陶瓷涂层，如纳米 ZrO2、Al2O3系列涂层，氧化锆系列连续梯度功能热障涂层系统、高密度（孔隙率＜2%）、高结合强度（＞55MPa）的Al2O3-TiO2、Cr2O3陶瓷涂层，纳米WC-Co、Cr3C2-NiCr等金属陶瓷涂层，以及Ti-Al金属间化合物涂层等。

上述超音速等离子喷涂先进陶瓷或金属陶瓷涂层技术已成功地开发应用于航空、航天发动机关键热部件、大型透平机械、燃气轮机叶片、石化行业油改煤气化炉烧嘴罩、钛合金热挤压模等，并正在向高速火车、汽车、钢铁、造纸、印刷、纺织、电子、生物工程等新材料领域推广应用（如各种耐磨、减摩、自润滑、绝缘、辐射、屏蔽、生物材料等）。目前所制备的各类先进陶瓷涂层的综合性能指标均达到或超过国际先进水平，其成本仅为国外技术的2/3左右。

2.技术创新性和领先性

近年来与北京装甲兵工程学院合作，在西安交通大学建立了最新的超音速等离子喷涂技术研究开发平台，进行了以下几方面具有前沿性、创新性的应用基础研究，使得具有我国特色的超音速等离子喷涂技术的研究与应用开发走在世界前列：

结合研究和应用的需要，对现有超音速等离子喷涂系统（已获国防发明专利：011010770）进行了生产性中试和升级(80kw升级到100kw)改造。通过高效单阳极拉伐尔喷嘴、内送粉结构改进，优化等离子气体与电参数合理匹配，使喷枪热效率、射流热焓值大幅提高，并克服了普通等离子喷涂常出现的内送粉堵嘴难题，保证了系统在高功率（80kw以上）条件下长期稳定运行，为制备高性能陶瓷涂层奠定了设备基础；

开发了国内外独创的“双通道、双温区”超音速等离子喷涂的新工艺（国防发明专利受理号：200510117806.x），突破传统的普通等离子喷涂方法制备 TBCs系统存在的技术瓶颈，制备出了全新的梯度功能热障涂层系统。并针对目前热障涂层研究缺乏科学、高效的实验手段，研制出了自主创新的多功能材料热震试验机（国防发明专利受理号：200510117854.9），为深入研究热震实验条件下 TBCs系统的热震裂纹的萌生、扩展和演变的规律，研究涂层的抗高温氧化性能和稳定性，分析 TBCs系统的温度场和应力场，提供了有效的科学手段；

承担了2004~2006年度“空天飞行器的若干重大基础问题”国家自然科学基金重大研究计划中的面上项目“成分、结构连续分布大体积功能梯度材料研制与力学分析”（90305023），侧重开展了大体积梯度功能热障涂层的逆向设计、工艺优化和涂层性能试验与评价，开展了梯度功能热障涂层在大落差温度场中的热应力缓和、热疲劳和高温氧化行为的研究；

对超音速等离子喷涂制备目前喷涂界应用最广泛的WC-Co、Cr3C2-NiCr金属陶瓷涂层进行了系统的应用基础研究和涂层性能评价。与普通等离子（APS）和目前应用较多的超音速火焰（HVOF）喷涂方法制备WC-Co、Cr3C2-NiCr涂层进行了技术经济对比分析。结果表明超音速等离子喷涂制备的WC-Co涂层中WC的分解和失碳现象较普通等离子显著改善，与HVOF相当，而涂层的氧化程度明显低于HVOF。另一方面由于超音速等离子喷涂制备WC-Co涂层的沉积效率高，能耗低，综合喷涂成本下降，显示出良好的技术经济特色。

3.合作方式

（1）成套技术转让。提供最新超音速等离子喷涂系统一套，帮助设计建设超音速等离子喷涂制备先进陶瓷涂层喷涂生产线、辅助设备，喷涂车间建设改造等。培训生产与技术人员，提供目前成熟的的几种陶瓷涂层配方。今后可协助企业有偿开发新的涂层配方和应用领域；

（2）承接各类需制备陶瓷或金属陶瓷涂层的来料订单，根据厂方的技术要求，设计和优化涂层配方和工艺，保证按时、按质提交客户满意的各种陶瓷涂层制品。