毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

1.课题背景及前景

众所周知,除少数贵金属外，金属材料会与周围介质发生化学反应和电化学反应而遭受腐蚀。此外，金属表面受各种机械作用而引起的磨损也极为严重。大量的金属构件因腐蚀和磨损而失效,造成极大的浪费和损失，也严重影响着机械设备的使用寿命。

据一些工业发达国家统计，每年钢材因腐蚀和磨损而造成的损失约占钢材总产量的10 %， 损失金额约占国民经济总产值的2 - 4 %。如果将因金属腐蚀和磨损而造成的停工、停产和相应引起的工伤、失火、爆炸事故等损失统计在内的话，其数值更加惊人^[1]。因此，发展金属表面防护和强化技术，是各国普遍关心的重大课题。

随着尖端科学和现代工业的发展，各工业部门越来越多地要求机械设备能在高参数(高温、高压、高速度和高度自动化)和恶劣的工况条件(如严重的磨损和腐蚀)下长期稳定的运行。因此，对材料的性能也提出更高要求。采用高性能的高级材料制造整体设备及零件以获得表面防护和强化的效果，显然是不经济的，有时甚至是不可能的。所以，研究和发展材料的表面处理技术就具有重大的技术和经济意义。而表面处理技术也在这种需求的推动下获得了飞速的发展和提高^[1][2]。

热喷涂技术是表面防护和强化的技术之一，是表面工程中一门重要的学科。所谓热喷涂,就是利用某种热源,如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面，与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术^[2]。近年来，热喷涂技术在国民经济建设中所发挥的重大作用，越来越引起人们重视。它作为表面技术一个重要组成部分，在我国国家六五至九五连续四个五年计划重点推广应用中取得了显著成绩，获得了重大经济效益。目前，无论在设备、材料、工艺、科研等方面都在迅速发展与提高。从2006年10月在宁波举行的第十五届全国热喷涂技术经验交流会上国内外专家的专题报告以及宣读的论文中可以看出，我国热喷涂技术近期发展的概况及特点是：设备方面（喷枪）向高能、高速度方向发展；材料方面向系列化、标准化、商品化方向发展，以保证多功能高质量涂层的需要；工艺方面向机械化、自动化方向发展^[3]。

2.超音速喷涂技术原理

现有设备中,热源有火焰、等离子、电弧等几种,工作气体(或工作液体)也有所不同,但均采用Laval喷嘴或等截面喷嘴两种方式获得超音速。如超音速火焰喷涂是利用可燃气(如氢气、丙烷或丙烯)或液体燃料(如航空煤油)等与氧气混合,在燃烧室点燃,剧烈膨胀的气体受喷嘴的约束形成超音速高温火焰流,粉末沿燃烧室轴心由惰性气体(如氮气)送入，受到加热与加速而喷出^[4]。超音速等离子喷涂是借助氩气和氮气通过Laval喷嘴产生扩展型等离子弧，再利用扩展弧来加热气体得到超音速等离子射流同时有效地加温加热喷涂粉末。超音速电弧喷涂则是利用丙烷等燃气与压缩空气燃烧产生焰流，并且燃气被调节成过量，使焰流具有一定的还原性^[5]。冷喷涂技术基于加压的预热气流、渐缩放的喷嘴和加压的粉末送料器，产生细的高度聚焦的喷涂气流；气体压力越高，粒子速度越大。焰流是否达到超音速可通过观察火焰中是否存在马赫锥来判断。当焰流达到超音速时，焰流的速度可以达到2～5马赫。将粉末沿轴向或径向送进焰流中，即可实现喷涂^[6]。

3.超音速喷涂工艺流程

超音速喷涂工艺过程如下：工件表面预处理 →工件预热→喷涂→涂层后处理