摩擦磨损造成的能量和物质损失均源自材料表面，因此，各类表面工程技术已成为提高零构件材料减摩、耐磨性能的重要方法，其中最常见的应用便是耐磨涂层。市场上制备材料表面涂层的方法较多，包括热喷涂、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、电镀等，热喷涂技术是应用最广泛的表面工程技术之—，在航空发动机、重型燃气轮机等高端装备的科研和生产中有着不可替代的作用。

减摩耐磨涂层是热喷涂技术的重要应用领域，以航空发动机为例，机匣气路封严涂层、级间篦齿耐磨涂层、叶片榫头抗微动涂层、叶尖耐磨涂层、叶片阻尼台耐磨涂层等均采用热喷涂技术制备。因此，国内外研究人员对热喷涂技术及其在减摩耐磨涂层中的应用开发十分重视。

热喷涂涂层在航空发动机上的应用

什么是热喷涂？

热喷涂技术是利用热源将粉末、丝材、棒材等原材料加热到熔融、半熔融或塑性软化状态，同时通过高速气流将其加速喷射撞击到经过预处理的工件表面，形成具有特定功能的涂层。与其他表面工程技术相比，

热喷涂技术易于实现以高沉积速率完成大面积涂层的生产

，且喷涂过程可借助机器人实现自动化，有利于保证批量生产中涂层的生产效率和质量稳定。

热喷涂技术原理

热喷涂技术的局限性小，对零件基材状态、预处理没有过高的要求，而且喷涂原料范围广，

涵盖金属、合金、陶瓷、金属-陶瓷、高分子材料等

。因此，热喷涂技术在航空航天、石油化工、电子电气、汽车、医疗、海洋、矿业等领域得到了越来越多的应用。

常见热喷涂材料及应用

影响热喷涂涂层性能的主要因素是

原料在喷涂焰流中的熔融状态（温度）

和

飞行速度（微粒的动能）

。在大气等离子喷涂之后出现的各种热喷涂技术，无一不是

通过提高微粒温度或速度

来获得性能优异的涂层。此外，由于等离子喷涂、爆炸喷涂等技术无法使用纳米粉体进料，在制备纳米结构涂层时只能通过造粒将其制为微米级粉体用于喷涂，喷涂工艺和涂层性能均受到限制。因此，研究人员还开发了悬浮液等离子喷涂(SSPS)，以便获得特定组织的纳米结构涂层。

几种常见热喷涂技术在耐磨涂层应用中的差异

1.大气等离子喷涂

大气等离子喷涂(APS)是应用最早、最广的一种热喷涂技术，整个喷涂过程在大气环境下进行。APS通常利用Ar、N

2

和He作为工作介质，其核心部件是等离子喷枪，工作原理是在阳极和阴极之间通入上述工作气体作为介质，使其电离并产生等离子弧，通过等离子弧的作用进一步将喷涂材料加热至熔融或半熔融状态后进行喷涂。

大气等离子喷涂

APS制备的涂层因

具有较高的结合强度

等特点而成为摩擦学界研究的热点，具有较高的温度，但其喷涂过程中微粒的飞行速度较低（约300m/s），导致微粒在焰流中易出现氧化、分解或过热等问题，难以满足较高的工况要求。因此，研究人员在其基础上研究出微粒飞行速度更高的超音速等离子喷涂。

2.超音速等离子喷涂

超音速等离子喷涂(SPS)技术是利用等离子弧与高速气流混合时出现的“扩展弧”可以得到稳定聚集的超音速....