熱噴涂涂層性能的最大潛能取決于熱噴涂材 料自身性能及其組織結(jié)構(gòu)特征，因此，具有不同 成分與結(jié)構(gòu)的噴涂材料的研發(fā)是制備滿足不同服 役應(yīng)用要求涂層的物質(zhì)基礎(chǔ)。影響涂層性能的粉 末參數(shù)主要有：成分、取決于制備方法的結(jié)構(gòu)與 形貌、粉末粒度。盡管適合于特殊環(huán)境的新型熱 噴涂材料不斷出現(xiàn)，但基于迄今的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用， 已經(jīng)形成了幾類(lèi)重要熱噴涂材料：金屬線材，Ni 基與 Co 基合金粉末，MCrAlY 粉末，硬質(zhì)金屬 粉末，金屬陶瓷硬質(zhì)合金粉末、陶瓷粉末、復(fù)合 粉末，自熔合金粉末等，國(guó)外廠商基本可以提供常規(guī)噴涂材料。

國(guó)內(nèi)粉末生產(chǎn)廠家由于生產(chǎn)工藝 水平的不斷提高，和粉末粒度管理水平的上升， 大部分常用金屬粉末與 Co 基 WC 硬質(zhì)合金粉末 的質(zhì)量明顯提高，基本可以替代進(jìn)口粉末。由于 涂層服役環(huán)境的復(fù)雜性，需要針對(duì)具體服役條件 通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)材料體系合金化進(jìn)行材料設(shè)計(jì)而發(fā)展 一些特殊粉末，如耐更高溫度的熱障涂層材料、 含氧量較低的小尺度金屬合金粉末（面向冷噴涂 與增材制造）、面向功能涂層制備的高純陶瓷粉末。 

冷噴涂經(jīng)過(guò)近 20 年的研究，已經(jīng)具備了應(yīng) 用的基礎(chǔ)，但是由于冷噴涂高效沉積對(duì)金屬粉末 具有特殊的要求，包括顆粒尺寸小，粒度范圍小、 且粉末含氧量低，而國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有適用于冷噴涂的 粒徑小于 50μm 的商用金屬粉末，特別是鈦合 金與鎳基高溫合金粉末。針對(duì)冷噴涂，需要開(kāi)發(fā) 的粉末包括高性能金屬陶瓷（如納米結(jié)構(gòu) WCCo）粉末的設(shè)計(jì)與制造、真空冷噴涂亞微米陶瓷 粉末的制造工藝、以及其他納米結(jié)構(gòu)與非晶結(jié)構(gòu) 粉末等。

其次，隨著液料熱噴涂與 PS-PVD 快速 發(fā)展，針對(duì)這類(lèi)方法所需要的液料與特殊結(jié)構(gòu)的 粉末的研究開(kāi)發(fā)也將是熱噴涂材料領(lǐng)域挑戰(zhàn)性的 問(wèn)題。 由于熱噴涂工藝的特點(diǎn)，涂層中存在一定量 的孔隙，而且沉積粒子之間僅存部分有限的結(jié) 合，使得涂層在承載力學(xué)載荷下服役時(shí)表現(xiàn)出使 用性能顯著低于同類(lèi)鑄態(tài)塊體，而且在腐蝕環(huán)境 下腐蝕介質(zhì)將通過(guò)孔隙達(dá)到涂層與基體界面發(fā)生 腐蝕，最終導(dǎo)致涂層過(guò)早失效。

針對(duì)這一特征， 在上世紀(jì) 50 年代研發(fā)了自熔合金涂層材料，使 得涂層經(jīng)過(guò)火焰重熔處理后可以獲得與鐵基合金 基體形成冶金結(jié)合的、致密的、具有優(yōu)異耐腐蝕 與耐磨損性能的 Ni 基、Fe 基與 Co 基涂層，滿 足許多重要場(chǎng)合的應(yīng)用。然而，重熔處理需要將 涂層加熱至超過(guò) 1000oC 的高溫，許多場(chǎng)合因不 允許加熱或變形、以及結(jié)構(gòu)尺寸問(wèn)題無(wú)法使涂層 通過(guò)重熔后應(yīng)用。Ni-Al 復(fù)合粉末具有基于其加 熱后的放熱反應(yīng)提升溫度可增強(qiáng)與基體冶金結(jié)合 的自粘結(jié)效應(yīng)，高熔點(diǎn) Mo 與 W 等粉末粒子在 完全熔化狀態(tài)下噴射向鐵基或鎳基合金基體表面上時(shí)，也因在鋪展過(guò)程中熔化基體表面而呈現(xiàn)冶 金粘結(jié)效應(yīng)。

因此，如何設(shè)計(jì)制備在噴涂粒子沉 積過(guò)程中即可形成冶金結(jié)合的具有自粘結(jié)效應(yīng)的 粉末、以及可制備沉積態(tài)下腐蝕介質(zhì)不滲透的致 密涂層用粉末，將是未來(lái)金屬粉末制造的挑戰(zhàn)之 一。近期西安交大發(fā)明了難熔金屬包覆鎳基或鐵 基粉末的復(fù)合粉末設(shè)計(jì)方法，通過(guò)等離子噴涂產(chǎn) 生超高溫熔滴，在隨后的碰撞鋪展過(guò)程中，引起 基體或同類(lèi)材料涂層表面的微熔而形成顯著的冶 金結(jié)合，實(shí)現(xiàn)粘結(jié)與自粘結(jié)效應(yīng)，采用氣罩等離 子噴涂制備了類(lèi)塊體致密的高結(jié)合強(qiáng)度合金涂層 [34,35]。這意味著通過(guò)材料設(shè)計(jì)并結(jié)合工藝控制， 有望實(shí)現(xiàn)迄今尚未突破的粒子間充分結(jié)合的致密 涂層的制備。

如何賦予粉末在大氣氣氛中具有自 去氧化物清潔效應(yīng)，制備純凈的金屬合金涂層， 是粉末設(shè)計(jì)與制備的另一挑戰(zhàn)性問(wèn)題。 熱障涂層系列材料的開(kāi)發(fā)面臨著巨大的機(jī) 遇。包括具有優(yōu)越耐腐蝕抗氧化性能、分別面向 LPPS、HVOF、冷噴涂的 MCrAlY 材料與 NiAl 基粉末，高純度具有抗燒結(jié)性能的 6-8wt%Y2O3 穩(wěn)定 ZrO2（8YSZ）粉末，面向下一代 TBC 的耐 高溫稀土氧化物陶瓷材料，如晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的稀 土氧化物L(fēng)a2Zr2O7、Gd2Zr2O7、摻雜改性YSZ等。 這一類(lèi)材料隨著兩機(jī)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，未來(lái)將產(chǎn)生 巨大需求。

除 YSZ 外，其他性能穩(wěn)定的熱障陶 瓷涂層材料，尚難以找到給國(guó)內(nèi)涂層制備單位供 應(yīng)用于生產(chǎn)的耐高溫陶瓷粉末，而國(guó)外供應(yīng)商目 前并不對(duì)國(guó)內(nèi)提供面向下一代TBC的涂層材料。 針對(duì)半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備需求，對(duì)高純 Y2O3 粉末需 求也將不斷增加。

針對(duì)面向燃?xì)廨啓C(jī)封嚴(yán)的高孔隙率涂層制 備，如圖 13 所示 [36]，為滿足壓氣機(jī)到高溫透平 不同溫域的運(yùn)行要求，需要一系列可磨耗封嚴(yán)涂 層材料。而如何結(jié)合適用于相應(yīng)材料的工藝控制 制備滿足可磨耗需求的孔隙率大于 50%、且滿足 耐沖刷與沖蝕要求的金屬合金與陶瓷涂層也將面 臨巨大的挑戰(zhàn)。 

開(kāi)發(fā)具有自粘結(jié)與環(huán)境自強(qiáng)化效應(yīng)的熱噴涂 智能涂層材料也將具有挑戰(zhàn)性。Al 包 Ni 盡管通 過(guò)金屬間化合物的生成焓可呈現(xiàn)一定的自粘結(jié)效應(yīng)，但其效果有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。針對(duì)服役環(huán)境， 開(kāi)發(fā)在對(duì)應(yīng)環(huán)境下具有環(huán)境服役條件強(qiáng)化效應(yīng)的 材料也將具有重要意義，如近年來(lái)的研究表明， 適用于高溫磨損的金屬間化合物材料、基于服役 環(huán)境可調(diào)控鈍化膜結(jié)構(gòu)的耐腐蝕智能涂層材料、 滿足寬溫域的自潤(rùn)滑減摩復(fù)合涂層材料、具有長(zhǎng) 效超疏水耐腐蝕耐結(jié)霜結(jié)冰涂層材料等的開(kāi)發(fā)， 將有助于進(jìn)一步拓展熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

熱噴涂加工服務(wù)為高附加價(jià)值的加工技術(shù)， 如圖 2 所示，取決于熱噴涂工藝技術(shù)水平的熱噴 涂加工產(chǎn)值接近整個(gè)熱噴涂市場(chǎng)的 77%，因此， 根據(jù)不同服役要求確立相應(yīng)的熱噴涂技術(shù)是推動(dòng) 熱噴涂技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。熱噴涂的應(yīng)用主要提供 耐磨損、耐腐蝕、耐高溫與隔熱等材料保護(hù)延壽 功能、與基于材料自身物理化學(xué)性能的功能，而 這些功能都是基于熱噴涂材料并結(jié)合特殊的組織 結(jié)構(gòu)特征實(shí)現(xiàn)的，以下以主要使用性能與領(lǐng)域分 別說(shuō)明技術(shù)現(xiàn)狀與面臨的主要問(wèn)題。

4.1 熱噴涂工藝技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題

 熱噴涂涂層是通過(guò)一定速度的半熔或完全熔 融粒子依次碰撞基體、通過(guò)沿表面橫向流動(dòng)變形 與快速冷卻凝固等基本過(guò)程在表面依次不斷堆積 而形成的。針對(duì)一定的材料，通過(guò)熱源加熱與加 速形成的粒子在碰撞基體前的基本參數(shù)有溫度、速度、顆粒尺寸與化學(xué)成分，這些參數(shù)的監(jiān)控 是確保涂層具有組織與性能一致性的基礎(chǔ)。為保 證涂層具有足夠的結(jié)合強(qiáng)度，首先需要進(jìn)行保持 基體表面清潔與一定粗糙度的預(yù)處理。

通常通過(guò) 噴砂粗化處理使涂層與基體間形成良好的機(jī)械結(jié) 合，為此，噴涂粒子通常碰撞在較高粗糙度的表 面，盡管較高速度的碰撞可提高鋪展熔融粒子的 變形能力而填充粗糙表面的低凹區(qū)域，但不完全 的填充以及遮擋效應(yīng)不可避免殘留一定的孔隙。 

而另一方面，粒子碰撞沉積的暫短過(guò)程中經(jīng)歷的 急速冷卻不能使液態(tài)熔融粒子與已凝固的粒子充 分潤(rùn)濕而在界面形成完全結(jié)合，層疊粒子間存在 大量未結(jié)合界面。涂層孔隙率取決于噴涂方法與 工藝參數(shù)，大幅度提高粒子速度可顯著降低涂層 的孔隙率，但粒子間化學(xué)或冶金結(jié)合通常有限， 對(duì)于等離子噴涂陶瓷涂層的系統(tǒng)研究表明，平均 結(jié)合率小于表觀粒子間面積的三分之一 [37]，而 試驗(yàn)與理論建模研究表明涂層的力學(xué)與熱學(xué)及電 學(xué)性能均受控于粒子層間的結(jié)合狀態(tài) [38]。因此， 基于涂層性能與界面結(jié)合之間關(guān)系反推其他類(lèi)傳 統(tǒng)工藝制備的熱噴涂涂層的粒子間結(jié)合率也與等 離子噴涂陶瓷涂層相當(dāng)。

熱噴涂涂層呈現(xiàn)與其他加工方法得到的材料 完全不同的上述層狀組織結(jié)構(gòu)特征，賦予了涂層 獨(dú)特的性能特征。由于基于孔隙結(jié)構(gòu)的調(diào)控可以 滿足各種苛刻的服役需求，可以認(rèn)為熱噴涂涂層 技術(shù)的有效應(yīng)用依賴(lài)于涂層孔隙缺陷的控制。如 界面結(jié)合有限的多孔層狀結(jié)構(gòu)特征賦予了陶瓷涂 層較低的熱導(dǎo)率與較高的熱應(yīng)變緩和能力，使得 等離子噴涂陶瓷作為熱障涂層得到了廣泛應(yīng)用， 又如在存在液態(tài)潤(rùn)滑劑的條件下一定量的孔隙因 可存儲(chǔ)潤(rùn)滑劑而具有減摩作用；作為人工骨植入 體表面涂層，增加孔隙率可改善人體骨的生長(zhǎng)特 性及人體組織與植入體的結(jié)合特性。

另一方面， 這一結(jié)構(gòu)特征又使得涂層表現(xiàn)出較低的力學(xué)性 能，如強(qiáng)度、彈性模量、斷裂韌性等均為鑄態(tài)塊 體的 1/10~1/3 水平，在需要承載較高載荷的應(yīng)用 場(chǎng)合（如高應(yīng)力磨損服役狀態(tài)），如何使涂層滿 足高性能服役要求成為確立工藝技術(shù)的挑戰(zhàn)。又 如，在耐腐蝕環(huán)境，腐蝕介質(zhì)將沿孔隙達(dá)到涂層/ 基體界面發(fā)生腐蝕而致使涂層脫落失去保護(hù)作 用，因此，耐腐蝕材料涂層在應(yīng)用時(shí)都需要進(jìn)行 必要的封孔處理，或進(jìn)行重熔處理，而另一方面， 如何在噴涂態(tài)即可達(dá)到腐蝕介質(zhì)不滲入的致密涂 層制備或結(jié)構(gòu)控制又是熱噴涂技術(shù)面臨的重要挑 戰(zhàn)。

 針對(duì)具有沉積粒子層間結(jié)合有限的多孔層狀 結(jié)構(gòu)特征，近期研究表明，通過(guò)工藝控制與材料 設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)碰撞陶瓷液態(tài)熔融粒子與已沉積粒子 之間的結(jié)合的控制 [39]，如圖 14 所示，針對(duì)一定 熔點(diǎn)的材料，根據(jù)圖 14 給出的臨界結(jié)合溫度， 當(dāng)在沉積溫度大于臨界溫度的條件下噴涂涂層 時(shí)，沉積的粒子層間將形成充分的結(jié)合，從而顯 著改善由粒子間結(jié)合控制的諸多涂層性能。為基 于這一結(jié)果改善粒子間結(jié)合，簡(jiǎn)單將基體預(yù)熱至 臨界溫度以上是一種簡(jiǎn)便的方法，但對(duì)于大工件 將難以實(shí)現(xiàn)，而采用合理的熱輸入快速加熱方法， 只要實(shí)現(xiàn)在熔融粒子束流達(dá)到基體表面前使表面 溫度，即沉積溫度達(dá)到臨界溫度，即可實(shí)現(xiàn)充分 結(jié)合的效應(yīng)，因此，針對(duì)熔點(diǎn)較高的陶瓷材料， 如何通過(guò)工藝方法的發(fā)展確保臨界條件的實(shí)現(xiàn)也 將是挑戰(zhàn)性技術(shù)問(wèn)題。

另一方面，依據(jù)圖 14 所 示結(jié)果，當(dāng)材料的熔點(diǎn)低于約 1500℃時(shí)，其臨 界溫度將降至室溫以下，這意味著可以在室溫噴 涂沉積粒子間充分結(jié)合的陶瓷涂層。采用熔點(diǎn)約 為 1370℃的鈦酸鉀制備的陶瓷涂層的斷裂面形 貌如圖 15 所示 [40]，因粒子間結(jié)合充分而呈現(xiàn)與 傳統(tǒng)陶瓷涂層的層狀結(jié)構(gòu)完全不同的特征，反而 與燒結(jié)致密陶瓷塊材相同，該結(jié)果對(duì)推動(dòng)陶瓷涂 層應(yīng)用的發(fā)展、拓展陶瓷涂層新的應(yīng)用領(lǐng)域具有 重要意義。 

因此，熱噴涂涂層技術(shù)應(yīng)用所面臨的關(guān)鍵問(wèn) 題是：針對(duì)特定的服役條件所要求的服役性能， 需要通過(guò)噴涂材料與方法的選擇，且通過(guò)工藝優(yōu) 化制備具有滿足服役要求的組織結(jié)構(gòu)與性能的涂 層。針對(duì)傳統(tǒng)熱噴涂應(yīng)用領(lǐng)域，主要面臨的問(wèn)題 包括進(jìn)一步提高涂層性能與長(zhǎng)壽命要求的挑戰(zhàn)， 其次，基于戰(zhàn)略材料短缺與價(jià)格上升以及調(diào)控政 策引起的低成本壓力的挑戰(zhàn)。以下將簡(jiǎn)述幾個(gè)典 型領(lǐng)域熱噴涂技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)。

4.2 主要涂層應(yīng)用領(lǐng)域與挑戰(zhàn)及機(jī)遇 

4.2.1 耐磨損涂層的現(xiàn)狀與機(jī)遇 

統(tǒng)計(jì)表明磨損與腐蝕造成的損失，在發(fā)達(dá)國(guó) 家約占該國(guó)家 GDP 的 3%-5%，而發(fā)展中國(guó)家則 高達(dá)至 10%，由此引起零部件在加工與生產(chǎn)中性 能下降、最終失效。熱噴涂技術(shù)一直作為有效減 磨與防腐蝕技術(shù)的最重要方法得到應(yīng)用。

作為耐磨涂層技術(shù)，從自熔合金涂層、Co 基 WC 硬質(zhì)合 金涂層到氧化物陶瓷涂層，都已獲得廣泛應(yīng)用。 然而應(yīng)該周知，除自熔合金以外，其他材料的噴 涂態(tài)涂層，其耐磨損性能都低于同成分的鑄造塊 體材料，而且涂層的耐磨損性能隨載荷的大小會(huì) 發(fā)生顯著的變化 [41]。如 HVOF 鎳青銅涂層的耐沖 蝕性能在小能量沖蝕下基本與鑄造塊體相當(dāng)，但 在高能量沖蝕下沖蝕速度則超過(guò)塊體的 3 倍 [42]。 

因此，研究開(kāi)發(fā)高性能耐磨涂層制備技術(shù)提升涂 層耐磨損性能的空間依然很大。由于熱噴涂涂層 具有與其他加工方法制備的材料完全不同的組織 結(jié)構(gòu)特征，如前所述呈現(xiàn)界面有限結(jié)合的多孔層 狀結(jié)構(gòu)，扁平粒子具有獨(dú)特的快速冷卻凝固而引 起的細(xì)晶組織，這使得在低應(yīng)力磨損條件下沉積 顆粒自身的特性影響涂層的耐磨性，而粒子之間 的結(jié)合狀態(tài)對(duì)涂層的磨損影響不大，但在高應(yīng)力 磨損條件下，磨損過(guò)程中因界面有限結(jié)合引起的 粒子整體脫落帶來(lái)的材料損失影響將隨應(yīng)力水平 的增加而嚴(yán)重。

然而，對(duì)于這一與塊體材料不同 的載荷磨損效應(yīng)問(wèn)題迄今并沒(méi)有得到重視，使得 耐磨涂層的設(shè)計(jì)與壽命預(yù)測(cè)缺乏系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。由 于涂層的耐磨損性是磨損方式、磨損服役條件、 涂層成分與組織、涂層性能及其交互作用的復(fù)雜 函數(shù)，特別是粒子脫落引起的增磨效應(yīng)，使得磨 損分析復(fù)雜化，眾多文獻(xiàn)報(bào)道的解釋甚至存在矛 盾 [43,44]。

針對(duì)熱噴涂耐磨涂層的研究得到一致認(rèn) 可的共識(shí)主要有以下幾個(gè)方面。 

1) 與鑄態(tài)塊體相比，涂層的耐磨損性表現(xiàn)出 更顯著的載荷依賴(lài)性，即在小載荷下耐磨性能表 現(xiàn)出類(lèi)似塊體的行為，而當(dāng)載荷超過(guò)某一值時(shí)， 由于受粒子界面結(jié)合的影響使磨損量顯著增加為 塊體的數(shù)倍。

 2) 噴涂中脫碳有限的 HVOF 致密 Co 基 WC 涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性能，在低應(yīng)力載荷下耐 磨損性能隨 WC 顆粒尺寸的減小而增加，但 WC 顆粒尺寸受粘結(jié)相熔化后的溶解脫碳的限制，難 以顯著減小，即使低溫的 HVAF 可使用的最小 WC 不小于 0.5μm，因此，納米 WC-Co 硬質(zhì)合 金涂層的潛力尚未通過(guò)熱噴涂發(fā)揮。高應(yīng)力載荷 下 WC 基涂層的磨損速度顯著高于同類(lèi)硬質(zhì)合金塊材，通過(guò)高溫?zé)崽幚碛狭Ｗ咏缑娣乐乖从谘?界面開(kāi)裂脫落可提高耐磨性，但脆性相的出現(xiàn)又 使得裂紋易沿粒子界面擴(kuò)展 [45,46]。 

3) 涂層耐沖蝕、微動(dòng)、疲勞磨損性能因受裂 紋沿粒子界面擴(kuò)展的影響通常顯著低于同類(lèi)鑄態(tài) 塊材，盡管沖蝕性能受沖蝕粒子入射角度的影響 顯著，陶瓷涂層表現(xiàn)出與塊體陶瓷類(lèi)似的角度依 賴(lài)性，但金屬涂層在高角度下的磨損速度顯著高 于塊體。 

4) 對(duì)于粘著磨損，摩擦磨損行為顯著受到潤(rùn) 滑材料的影響，包括存儲(chǔ)在涂層孔隙中的液體潤(rùn) 滑劑或作為涂層一部分的固體潤(rùn)滑劑。固體潤(rùn)滑 劑可以通過(guò)粉末加入，也可以通過(guò)噴涂中原位氧 化形成；不同的固體潤(rùn)滑劑存在一定的有效減摩 溫度范圍，因此，含多組元潤(rùn)滑劑的涂層才可呈 現(xiàn)出寬溫域的減摩效應(yīng) [47-49]。 

5) 除粘著磨損以外，其他磨損受涂層粒子界 面的影響顯著，因此，只有自熔合金涂層、激光 重熔涂層或高溫?zé)崽幚硗繉颖憩F(xiàn)出與塊體類(lèi)似的 磨損行為 [50]。 

考慮到熱噴涂耐磨涂層為重要的熱噴涂應(yīng)用 之一，又是提高高端機(jī)械裝備可靠性與延長(zhǎng)壽命 的重要的方法，而目前除自熔合金涂層外，噴涂 態(tài)涂層基本沒(méi)能完全發(fā)揮熱噴涂材料的潛力，其 潛能一般僅發(fā)揮出 1/10~1/3 的水平。因此，有必 要開(kāi)展基于材料設(shè)計(jì)與粒子加熱控制的涂層制備 規(guī)律與闡明涂層組織結(jié)構(gòu)、磨損條件與磨損效能 之間關(guān)系的基礎(chǔ)研究，解決主要關(guān)鍵挑戰(zhàn)性問(wèn)題。 

首先，對(duì)于不同的磨損機(jī)制，深入系統(tǒng)研究 磨損條件、磨損行為、涂層組織結(jié)構(gòu)與性能、磨 損速度之間的關(guān)系，建立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，不僅可 以合理解釋涂層的磨損行為，而且可有效實(shí)現(xiàn)基 于零部件使用壽命的涂層等壽命協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)。 針對(duì)低應(yīng)力磨損，納米結(jié)構(gòu)涂層，包括納米 結(jié)構(gòu)WC-Co涂層 [18]、陶瓷涂層[51]，具有巨大潛力， 冷噴涂與溫噴涂技術(shù)的發(fā)展為納米結(jié)構(gòu) WC 基高 性能涂層的制備提供了方法 [18,52]。如何真正通過(guò) 粉末材料設(shè)計(jì)與工藝開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)高性能納米結(jié)構(gòu) 硬質(zhì)合金涂層的高效低成本實(shí)用化制備仍然是挑 戰(zhàn)性的問(wèn)題。

具有自潤(rùn)滑修復(fù)能力的減摩涂層設(shè)計(jì)將賦予 涂層優(yōu)越的長(zhǎng)效耐磨損性能。針對(duì)寬溫域高溫自 潤(rùn)滑減摩涂層，通過(guò)添加石墨、hBN、 納米陶瓷 顆 粒（ 如 Cr2O3, TiO2）、MoS2、Ag、BaF2 以 及 CaF2 等材料制備復(fù)合涂層，有望調(diào)控涂層使其具 有寬溫域減摩效應(yīng) [47-49,53]。如何通過(guò)復(fù)合粉末的 設(shè)計(jì)制備耐磨與減摩優(yōu)越的涂層制備也需要從材 料設(shè)計(jì)到工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)的整體系統(tǒng)研究。 

4.2.2 耐腐蝕防護(hù)涂層技術(shù)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇 

耐腐蝕涂層制備是熱噴涂技術(shù)的另一類(lèi)重 要的應(yīng)用領(lǐng)域。涂層的耐腐蝕性能取決于涂層的 化學(xué)成分及其均勻性、涂層的組織結(jié)構(gòu)?；诓?料科學(xué)的發(fā)展，迄今已經(jīng)發(fā)展了面向不同服役環(huán) 境的耐腐蝕材料，典型的材料包括常溫環(huán)境的 Zn 基與 Al 基合金、鎳基自熔合金、NiCr 合金、 MCrAlY 合金，以及其他具有在特定環(huán)境下具有 優(yōu)越耐腐蝕性的金屬等。線材火焰噴涂或電弧噴 涂 Zn 基與 Al 基合金涂層并結(jié)合合適的封孔處理， 業(yè)已證明可以實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)效腐蝕防護(hù)。 

無(wú)論是基于犧牲陽(yáng)極保護(hù)、還是基于耐腐蝕 材料自身的陰極保護(hù)，作為耐腐蝕涂層都需要涂 層阻止腐蝕介質(zhì)通過(guò)涂層中的孔隙滲入涂層 / 基 體界面，因?yàn)榻缑娓g將導(dǎo)致涂層脫落而過(guò)早失 效。涂層的多孔結(jié)構(gòu)特征使得即使采用 HVOF 或 爆炸噴涂制備的表觀非常致密的涂層也不能阻止 腐蝕介質(zhì)長(zhǎng)期浸泡中的滲入，因此，通常需要對(duì) 長(zhǎng)效腐蝕防護(hù)熱噴涂涂層進(jìn)行合適的封孔封孔效果隨孔隙率與孔隙尺寸的減小而變差，因 此，開(kāi)發(fā)適合于不同溫度環(huán)境且對(duì)不同結(jié)構(gòu)孔隙 實(shí)現(xiàn)有效封閉的有機(jī)或無(wú)機(jī)封孔劑材料依然是熱 噴涂長(zhǎng)效耐腐蝕涂層應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)。 

另一方面，通過(guò)材料并結(jié)合工藝的開(kāi)發(fā)沉積 在噴涂態(tài)下不發(fā)生液態(tài)腐蝕介質(zhì)浸滲的致密涂層 也是該領(lǐng)域的另一大的挑戰(zhàn)。最近的研究表明， 通過(guò)原位噴丸冷噴涂工藝的發(fā)展，已經(jīng)可制備水 溶性腐蝕介質(zhì)難以滲入的合金涂層（圖 8）[23,24]， 這將為耐腐蝕涂層的制備提供方法。其次，通過(guò) 難熔金屬包覆結(jié)構(gòu)復(fù)合金屬粉末的設(shè)計(jì)，等離子 噴涂制備高結(jié)合強(qiáng)度的高韌性金屬合金涂層，再 通過(guò)后噴丸致密化處理，也有望制備腐蝕介質(zhì)浸滲的鎳基或鐵基合金涂層 [34,35]。

通過(guò)研究發(fā)展 噴涂態(tài)具有阻止液態(tài)腐蝕介質(zhì)浸滲能力的涂層制 備技術(shù)，將為許多化工容器的腐蝕防護(hù)提供方法， 拓展熱噴涂技術(shù)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，結(jié)合 化工領(lǐng)域與海洋裝備技術(shù)發(fā)展的要求，與腐蝕相 關(guān)的關(guān)鍵課題首先包括以 Al 合金、Ti 合金、NiCr 合金為材料，開(kāi)展可阻止液態(tài)介質(zhì)浸滲的噴涂態(tài) 致密涂層制備工藝基礎(chǔ)研究。 針對(duì)高溫腐蝕與氧化，Co 基或 Ni 基合金， 特別是 MCrAlY 合金具有優(yōu)異的性能，通過(guò) LPPS、HVOF 或冷噴涂減少制備中的材料氧化， 經(jīng)適當(dāng)?shù)母邷靥幚砑纯捎衔唇Y(jié)合界面而封閉涂 層中的貫通孔隙；即使不進(jìn)行熱處理，高溫服役 環(huán)境引起的擴(kuò)散也將產(chǎn)生服役原位強(qiáng)化效應(yīng)。

熱噴涂耐腐蝕陶瓷材料涂層由于陶瓷扁平粒子內(nèi)的 網(wǎng)狀裂紋與粒子間未結(jié)合界面構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)貫通 孔隙，不具備阻止腐蝕介質(zhì)滲透的能力，需要制 備致密的耐腐蝕粘結(jié)打底層確保涂層的有效應(yīng)用。 

近期的研究表明通過(guò)控制沉積溫度可以實(shí)現(xiàn)粒子 界面結(jié)合顯著改善的陶瓷涂層，有望為耐腐蝕陶 瓷涂層的制備提供方法。 智能耐腐蝕涂層材料與技術(shù)將是未來(lái)涂層開(kāi) 發(fā)的另一類(lèi)挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)熱噴涂涂層中不可避免存 在孔隙，除了發(fā)展基于封孔劑有效滲入而實(shí)現(xiàn)孔 隙封閉的封孔材料外，基于腐蝕產(chǎn)物主動(dòng)填充封 閉孔隙而阻止腐蝕的進(jìn)一步發(fā)生將是期待通過(guò)材 料開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的一種戰(zhàn)略 [54]。

其次，基于熱噴涂涂 層表面粗糙特征以及熱噴涂氣相沉積的微納階層 結(jié)構(gòu)，發(fā)展多功能超疏水熱噴涂涂層的研究近年 來(lái)受到關(guān)注 [55,56]，由于該類(lèi)涂層還具有自清潔、 抗結(jié)霜結(jié)冰等特性，基于超疏水涂層技術(shù)的發(fā)展， 通過(guò)阻止水溶性腐蝕液體的潤(rùn)濕浸入有望成為耐 腐蝕涂層制備的新策略，但如何設(shè)計(jì)制備即使發(fā) 生表面磨損也可維持長(zhǎng)效超疏水特性將是這類(lèi)涂 層獲得應(yīng)用的。

4.2.3 地面重型燃?xì)廨啓C(jī)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)涂層與挑戰(zhàn) 

如前所述北美與歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家中，地面重 型燃?xì)廨啓C(jī)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)涂層占據(jù)了熱噴涂應(yīng)用 的主要市場(chǎng)（~60%），而在我國(guó)由于迄今不具備 高性能燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)，因此，國(guó)內(nèi)基本不具備大規(guī)模應(yīng)用或經(jīng)過(guò)實(shí)踐考核的用于高性 能燃機(jī)的可靠熱噴涂實(shí)用技術(shù)。

然而，國(guó)內(nèi)許多 研究機(jī)構(gòu)近年來(lái)開(kāi)展了大量的具有重要指導(dǎo)意義 的基礎(chǔ)研究，積累了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，隨著發(fā)動(dòng) 機(jī)研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)全面實(shí)施的牽引，與該領(lǐng)域相關(guān)的高 溫合金涂層、隔熱熱障涂層、可磨耗封嚴(yán)涂層等 制備技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用將迎來(lái)巨大的機(jī)遇。

這將涉及以下幾個(gè)方面： 

1) 高可靠性與穩(wěn)定性的熱噴涂系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)， 包括大氣等離子噴涂（層狀陶瓷涂層制備）， LPPS 兼用的 PS-PVD 系統(tǒng)的發(fā)展（LPPS 制備 MCrAlY 涂層，PS-PVD 制備柱狀結(jié)構(gòu)涂層）， HVOF（低成本 MCrAlY 制備），冷噴涂（高性 能粘結(jié)層可控制備），SPS 或 SPPS（低成本柱狀 結(jié)構(gòu) TBC 制備）等，還包括噴涂過(guò)程檢測(cè)與監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)。 

2) 高性能?chē)娡坎牧系陌l(fā)展，包括適合于不同 工藝的高性能粘結(jié)層粉末材料、YSZ 基陶瓷粉末 材料、高溫下晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的耐高溫陶瓷粉末材 料，可磨耗封嚴(yán)系列材料以及其他相關(guān)材料，如 耐微動(dòng)磨損材料等。盡管為滿足具體特殊項(xiàng)目的 研究開(kāi)發(fā)任務(wù)，國(guó)內(nèi)已開(kāi)展了相關(guān)材料的開(kāi)發(fā)， 但商業(yè)化批量生產(chǎn)粉末企業(yè)有待發(fā)展。 

3) 涂層設(shè)計(jì)與制備工藝技術(shù)的發(fā)展與確立。 熱障涂層技術(shù)屬于高性能發(fā)動(dòng)機(jī)制造的關(guān)鍵技術(shù) 之一，國(guó)際上美國(guó)通用電氣、德國(guó)西門(mén)子、日本 三菱重工等公司都經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期積累發(fā)展了熱噴涂熱 障涂層技術(shù)，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。針對(duì)我國(guó)的現(xiàn)狀， 通過(guò)政產(chǎn)學(xué)研合作，研發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)熱障涂層與環(huán)境 障涂層、封嚴(yán)涂層制備技術(shù)，將為未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)制 造提供保障。關(guān)鍵技術(shù)包括：粘結(jié)層成分、組織、 氧化與腐蝕行為的控制技術(shù)，陶瓷涂層孔隙結(jié)構(gòu) 與高溫演變的控制，確保熱障涂層可靠穩(wěn)定性的 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，涂層服役過(guò)程行為監(jiān)測(cè)技術(shù)。為確立 可靠的涂層設(shè)計(jì)與制備及監(jiān)控技術(shù)，在迄今研究 的基礎(chǔ)上需要開(kāi)展深入系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究以提供確 立相關(guān)技術(shù)與規(guī)范所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4.2.4 交通運(yùn)輸及汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域 

我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)近 30 年來(lái)依賴(lài)于技術(shù)引進(jìn)與國(guó) 內(nèi)巨大市場(chǎng)得到了飛速發(fā)展，先進(jìn)的汽車(chē)制造工程無(wú)論是對(duì)創(chuàng)造高端就業(yè)機(jī)會(huì)，還是提高國(guó)家國(guó) 際競(jìng)爭(zhēng)力都具有重要的影響。熱噴涂技術(shù)已在眾 多汽車(chē)零部件中獲得應(yīng)用，如活塞環(huán)、氣缸、排 氣零部件、發(fā)電機(jī)罩、制動(dòng)盤(pán)等，如排氣管采用 線材火焰噴涂 Al 涂層。涂層的應(yīng)用可提高發(fā)動(dòng)機(jī) 效率 6%-10%，減少單位公里耗油約 5%[1]。隨著 汽車(chē)輕量化的進(jìn)程，鑄鋁硅合金或鎂合金氣缸的 應(yīng)用成為汽車(chē)發(fā)展的方向，而這類(lèi)氣缸則需要大 規(guī)模應(yīng)用熱噴涂等表面強(qiáng)化技術(shù)。

汽車(chē)工業(yè)的特 點(diǎn)是大規(guī)模自動(dòng)化批量生產(chǎn)高品質(zhì)的產(chǎn)品，因此， 為適應(yīng)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展，針對(duì)特定的零部件，研究 低成本制造高品質(zhì)產(chǎn)品的熱噴涂技術(shù)、并建立自 動(dòng)化批量生產(chǎn)系統(tǒng)將是熱噴涂技術(shù)在汽車(chē)制造領(lǐng) 域獲得應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)。另一方面，高鐵網(wǎng)絡(luò) 的發(fā)展迫切需要確立國(guó)產(chǎn)高性能熱噴涂絕緣軸承 技術(shù)，而致密陶瓷涂層技術(shù)的確立為推廣應(yīng)用等 離子噴涂絕緣軸承提供了可能。 

4.2.5 能源領(lǐng)域與能源轉(zhuǎn)換器件 

傳統(tǒng)火力發(fā)電依然是目前國(guó)內(nèi)供應(yīng)能源的主 要方式，除了風(fēng)機(jī)等耐磨損涂層制備外，面向鍋 爐四管的長(zhǎng)效耐高溫腐蝕與耐磨損涂層設(shè)計(jì)與制 備技術(shù)依然是需要發(fā)展的重要方向；高效循環(huán)流 化床燃煤鍋爐的推廣使用需要優(yōu)越耐沖蝕性涂層 技術(shù)；基于生活垃圾焚燒與生物質(zhì)燃料燃燒的發(fā) 電系統(tǒng)，因其高溫腐蝕環(huán)境的復(fù)雜性需要高性能 的耐多腐蝕介質(zhì)的熱噴涂涂層技術(shù)。

清潔的水電 系統(tǒng)中，需要發(fā)展葉片表面的耐沖蝕與空蝕保護(hù) 涂層。 可再生新能源技術(shù)與高效化石燃料轉(zhuǎn)化技術(shù) 將是解決人類(lèi)對(duì)不斷增長(zhǎng)的能源需求與化石燃料 枯竭及環(huán)境污染問(wèn)題的重要途徑。熱噴涂技術(shù)將 在新能源技術(shù)，如電解水制氫電極的制造 [57,58]、 熱電系統(tǒng)制造 [59]、固體氧化物燃料電池制造領(lǐng)域 [60] 具有潛在的廣闊的應(yīng)用前景。

在發(fā)展風(fēng)能、太 陽(yáng)能、核能等清潔能源的同時(shí)，儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展顯 得非常迫切，而通過(guò)電解水制氫可為這類(lèi)能源的 儲(chǔ)存提供解決方法。針對(duì)傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的金屬電極 材料，研究開(kāi)發(fā)新型高效低過(guò)電位的電極材料、 同時(shí)發(fā)展制備大面積（>1 m2）的高比表面積的金 屬電極，依然是需要開(kāi)發(fā)確立的技術(shù)?；跓釃?span style="margin:0px;padding:0px;outline:0px;max-width:100%;box-sizing:border-box;overflow-wrap:break-word !important;letter-spacing:0px;text-indent:0px;">涂工藝的特點(diǎn)，有望在金屬電極制備領(lǐng)域得到應(yīng) 用。 

熱電技術(shù)有望將電站余熱與汽車(chē)排氣管的余 熱轉(zhuǎn)化為電能有效利用。迄今的熱電材料可利用 的溫差有限，為充分利用余熱，通?？刹捎貌煌?的熱電材料通過(guò)疊層設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化 [58]。傳統(tǒng) 的粉末冶金方法制造熱電系統(tǒng)時(shí)需要長(zhǎng)時(shí)高溫?zé)?結(jié)，難以有效控制疊層界面結(jié)構(gòu)，因此，難以實(shí) 現(xiàn)高效器件的制造。基于熱噴涂技術(shù)可成形多層 疊層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，熱噴涂制造熱電系統(tǒng)具有巨大 潛力，因此，面向熱電系統(tǒng)制造技術(shù)的研究與開(kāi) 發(fā)也是熱噴涂領(lǐng)域具有重要意義的挑戰(zhàn)。 

固體氧化物電池（SOFC）與固體氧化物電解 池（SOEC）分別是將化石燃料或氫能高效轉(zhuǎn)化為 電能，或電能轉(zhuǎn)化為氫能的裝置。作為 SOFC，發(fā) 電效率超過(guò) 50%，與微型燃機(jī)制造聯(lián)合循環(huán)發(fā)電 系統(tǒng)，其效率可達(dá)到70%。熱噴涂技術(shù)基于其特點(diǎn)， 可以制備多孔陰極與陽(yáng)極及匯流極，又可以制備 一定致密度的電解質(zhì)與連接極，實(shí)現(xiàn) SOFC 系統(tǒng) 的集成制造 [61]，成為低成本制造 SOFC 的方法而 受到關(guān)注。面臨的基礎(chǔ)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵問(wèn) 題包括，分別面向電極與電解質(zhì)的涂層組織結(jié)構(gòu) 控制規(guī)律，針對(duì)電極涂層實(shí)現(xiàn)孔隙率與顆粒間結(jié) 合可控的制備技術(shù)，而針對(duì)電解質(zhì)與連接材料則 需要發(fā)展完全致密的陶瓷與合金涂層制備技術(shù)。 

同時(shí)，發(fā)展大面積的致密薄電解質(zhì)的制備技術(shù)對(duì) 于需要高能量密度的板塊結(jié)構(gòu) SOFC 的熱噴涂制 造也將是頗具挑戰(zhàn)性問(wèn)題。 固體氧化物電解池（SOEC）是解決高溫發(fā)電 系統(tǒng)如核能或再生能源系統(tǒng)在能源需求不足時(shí)將 多余電能以氫能存儲(chǔ)的能源轉(zhuǎn)換裝置。利用的工 作原理與 SOFC 相反，可采用與 SOFC 相同的技 術(shù)制造，區(qū)別在于 SOFC 中的陰極與陽(yáng)極分別為 SOEC 中的陽(yáng)極與陰極。 

4.2.6 其他功能涂層與器件的熱噴涂制造機(jī)遇

 除上述面向換能器件的熱噴涂技術(shù)應(yīng)用以外， 作為熱噴涂功能涂層，在電子與半導(dǎo)體制造領(lǐng)域， 醫(yī)療領(lǐng)域，各類(lèi)傳感器制造領(lǐng)域都存在巨大的潛 力。典型應(yīng)用涉及的材料包括：介電絕緣材料、 導(dǎo)電材料、電容器材料、導(dǎo)磁材料、超導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料、吸波材料、發(fā)光材料、光催化材料等。 基于這類(lèi)涂層材料具有的物理與化學(xué)性能發(fā)展高 性能低成本的器件制造技術(shù)，有利于節(jié)約資源， 拓展熱噴涂應(yīng)用領(lǐng)域。 

熱噴涂技術(shù)業(yè)已用于醫(yī)療植入體人工骨與人 工關(guān)節(jié)的制造，典型材料包括多孔純鈦與鈦合金、 羥基磷灰石（HA）涂層。真空等離子噴涂孔隙率 約 30% 且孔隙尺寸達(dá)到 0.05mm 的厚度約 1mm 的多孔純鈦或 Ti6Al4V 鈦合金涂層，顆粒之間結(jié) 合良好，不與骨及生物組織發(fā)生反應(yīng)，但為骨生 長(zhǎng)提供了良好物理結(jié)合的基體。

LPPS 噴涂 HA 涂 層基于其良好的結(jié)晶性，制備于人工骨表面可促 進(jìn)骨自身的生長(zhǎng) [62]。隨著我國(guó)老齡化進(jìn)程引起的 一系列軟組織損傷、以及伴隨著生活水平提高而 對(duì)生活質(zhì)量要求的提高，人工骨以及人工齒的移 植需求將大幅度增加，由此將提升熱噴涂應(yīng)用在 植入體的市場(chǎng)用量。 鋁合金電熱炊具的應(yīng)用推動(dòng)著熱噴涂鐵基導(dǎo) 磁合金涂層應(yīng)用技術(shù)的開(kāi)發(fā)。各種電磁爐的低成 本制造將推動(dòng)熱噴涂制備鐵基合金導(dǎo)磁涂層在電 炊具中的應(yīng)用?；跓釃娡客繉颖砻娲植谔攸c(diǎn)而 發(fā)展的具有長(zhǎng)效不沾效應(yīng)的炊具制造也將進(jìn)一步 拓展硬質(zhì)涂層如鐵基合金涂層或陶瓷涂層的應(yīng)用。 

增材制造技術(shù)作為未來(lái)滿足個(gè)性化設(shè)計(jì)與制 造、或航天航空特殊結(jié)構(gòu)件制造需求的低成本方 法，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。上世紀(jì) 70 年代真空等 離子噴涂就已用于制造難熔金屬結(jié)構(gòu)件，電弧噴 涂也用于大型模具原型的快速制造，冷噴涂也可 用以制造薄壁金屬結(jié)構(gòu)件。熱噴涂的單件生產(chǎn)屬 性符合增材制造的個(gè)性化設(shè)計(jì)與制造特點(diǎn)。

針對(duì) 熱噴涂 / 冷噴涂增材制造，面臨的挑戰(zhàn)性關(guān)鍵問(wèn) 題包括：基于基礎(chǔ)研究建立噴涂粒子沉積特性規(guī) 律及數(shù)據(jù)庫(kù)，為沉積體尺寸形狀控制提供依據(jù)； 無(wú)支撐體構(gòu)件的噴涂沉積方法；噴涂態(tài)涂層成分 與組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略；構(gòu)件后熱處理組織與性能 優(yōu)化。

                             結(jié)論 

熱噴涂技術(shù)經(jīng)歷了約百年的發(fā)展，已形成了 包括設(shè)備、材料、制備工藝的系列技術(shù)體系，建立了設(shè)備、材料、涂層檢測(cè)等系列標(biāo)準(zhǔn)，主要以 賦予材料耐磨損、耐腐蝕、耐高溫隔熱等性能而 對(duì)不同苛刻服役環(huán)境的材料實(shí)施保護(hù)以實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng) 使用壽命的目的，廣泛用于航天航空、機(jī)械制造、 鋼鐵冶金、造紙、紡織、石油化工、汽車(chē)、能源、 醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。 

國(guó)內(nèi)關(guān)鍵涂層的制備一般采用進(jìn)口等離子噴 涂、超音速火焰噴涂系統(tǒng)，因此，培育可生產(chǎn)性 能穩(wěn)定可靠的噴涂設(shè)備以及噴涂過(guò)程監(jiān)控設(shè)備的 民族企業(yè)依然任重道遠(yuǎn)。 隨材料成本的降低，國(guó)內(nèi)熱噴涂材料生產(chǎn) 廠商對(duì)粉末成分與粒度控制技術(shù)的開(kāi)發(fā)與提高， 已具備了與國(guó)外廠商的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，典型的耐磨 WC-Co 基硬質(zhì)合金粉末基本可不依賴(lài)于進(jìn)口。但 高純度與高質(zhì)量涂層制備使用的粉末對(duì)國(guó)外廠商 的依賴(lài)度依然很大，滿足新型 PS-PVD、冷噴涂 等方法要求的粉末、電絕緣、耐等離子刻蝕、高 離子電導(dǎo)等高純粉末有待國(guó)內(nèi)廠商開(kāi)發(fā)。 我國(guó)的熱噴涂研究學(xué)術(shù)產(chǎn)出已經(jīng)成為“世界 大國(guó)”，而相對(duì)于 GDP，市場(chǎng)產(chǎn)出僅為發(fā)達(dá)國(guó)家 的 1/3~1/2。

歐美熱噴涂市場(chǎng)中高性能燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī) 制造中的應(yīng)用占約 60%，因我國(guó)不具備高性能高 溫燃?xì)廨啓C(jī)制造技術(shù)，使得這部分市場(chǎng)屬于待開(kāi) 發(fā)領(lǐng)域，為此，市場(chǎng)發(fā)展空間巨大。伴隨汽車(chē)輕 量化的鋁合金等輕質(zhì)金屬缸體的應(yīng)用為熱噴涂耐 磨缸體加工提供了應(yīng)用領(lǐng)域，高鐵的推廣也迫切 需要國(guó)產(chǎn)高性能熱噴涂絕緣軸承技術(shù)。除了傳統(tǒng) 保護(hù)涂層外，可再生新能源技術(shù)的發(fā)展、資源節(jié) 約型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與發(fā)展、國(guó)民生活水平提升所伴隨 的高質(zhì)量生活對(duì)人工植入體及高品質(zhì)生活用品的 開(kāi)發(fā)需要等，也將成為熱噴涂制備功能涂層的潛 在需求。再制造與增材制造技術(shù)帶來(lái)的機(jī)遇，也 將進(jìn)一步推動(dòng)熱噴涂技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。

隨著我 國(guó)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，GDP 總量的不斷增加， 熱噴涂未來(lái)市場(chǎng)有望增加至目前的 3-5 倍，具有 巨大的發(fā)展空間。 熱噴涂涂層的服役性能依賴(lài)于涂層組織中的 孔隙結(jié)構(gòu)，如何根據(jù)服役需求靈活地制備從孔隙 率超過(guò) 50% 到接近零的完全致密涂層，成為熱噴 涂技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，另一方面，多孔結(jié)構(gòu)涂層應(yīng)用中所具有的不可修復(fù)特征使工藝一致性控制尤 為重要，因此，滿足按需設(shè)計(jì)與制備將成為未來(lái) 發(fā)揮熱噴涂涂層材料性能潛力與涂層結(jié)構(gòu)的重要 方向。

文章來(lái)自于： CTSA熱噴涂技術(shù)平臺(tái)