等离子喷涂技术手册

　　本书对等离子喷涂工艺原理及涂层基本特征进行了介绍，对特征形成机理进行了分析。书中汇集了等离子喷涂工艺的应用实例，对航空发动机制造、生物医学及纺织等领域等离子喷涂涂层进行了详细分析，重点展示了等离子喷涂技术的**研究成果，包括纳米涂层、材料表面改性、生物涂层、防腐耐磨涂层等，并且对粉体特征、涂层模拟计算等方面的研究成果进行了总结。本书可作为从事等离子喷涂的工程技术人员、科研人员及高等院校师生的参考用书。

　　（美）Frank Shiner（弗兰克？？夏纳），是等离子喷涂技术领域知名学者，研究范围包括纳米涂层、材料表面改性、生物涂层、防腐耐磨涂层等喷涂技术，有较多研究成果，并发表影响力的论文多篇，担任IEEE、ICASSP、ITST、ICSPS等国际知名期刊编委，主编了《Plasma Spray Technology Handbook》一书。马壮，北京理工大学材料学院教授，博士生导师。国防科技重点实验室副主任，材料学院副院长，表面工程学科方向责任教授，入选军委科技委卓越青年人才、教育部新世纪优秀人才，毁伤与防护材料国防科技创新团队奖核心成员。主要研究方向是材料表面工程、高能量率防护涂层和陶瓷金属复合材料。主持军委科技委领域创新项目、装发预研、国防基础科研重点项目等，针对装备对高能量率防护材料的需求，研制出满足不同服役环境的超高温热防护涂层、高能激光防护涂层材料和轻质陶瓷金属复合材料并成功应用，为装备研制进度和服役安全性、突防能力提供了关键材料技术。获国家技术发明二等奖1项，国防科技创新团队奖1项，国防技术发明二等奖2项。申请发明专利60余件，已获授权40件，发表论文SCI检索80余篇。兼任中国表面工程协会热喷涂分会理事、国防创新基地战略联盟常务理事、中国兵工学会伪装隐身专委会委员、北京机械工程学会理事、材料分会副秘书长，中国硅酸盐学会溶胶凝胶分会理事、《热喷涂技术》编委。

第一部分 等离子喷涂技术在防腐耐磨领域的应用
第1章 等离子喷涂制备防腐耐磨涂层技术与应用\t2
1．1 引言\t2
1．2 热喷涂技术\t4
1．2．1 热喷涂工艺原理\t5
1．2．2 涂层形成机理\t10
1．2．3 涂层封孔及后处理\t12
1．3 涂层腐蚀方式与机理\t14
1．4 耐高温腐蚀涂层的应用\t15
1．4．1 陆地与海洋环境下的应用\t15
1．4．2 中低温涂层\t19
1．4．3 高温涂层\t23
1．4．4 腐蚀磨损防护涂层\t32
1．5 结论\t34
参考文献\t35
第2章 等离子喷涂MCrAlY涂层的静态氧化行为\t43
2．1 引言\t43
2．2 材料与试验\t44
2．3 结果与讨论\t46
2．3．1 涂层形貌及含氧量\t46
2．3．2 粉末颗粒粒径尺寸分布对涂层孔隙率的影响\t49
2．3．3 热处理时间对涂层孔隙率的影响\t53
2．3．4 热氧化时间对涂层表面粗糙度和TGO的影响\t55
2．3．5 涂层成分对氧化行为的影响\t59
2．4 结论\t63
2．5 致谢\t64
参考文献\t64
第3章 粉末参数对涂层性能的影响\t67
3．1 引言\t67
3．2 粉末颗粒的制备\t69
3．2．1 湿法包覆粉末颗粒\t69
3．2．2 自蔓延高温合成SHS\t69
3．2．3 等离子体球化粉末颗粒\t69
3．2．4 雾化工艺\t70
3．2．5 机械合金化\t70
3．2．6 反应等离子喷涂\t70
3．2．7 熔炼/烧结-破碎粉末\t71
3．2．8 团聚粉末\t71
3．2．9 其他技术\t71
3．2．10 机械融合\t71
3．2．11 应用实例\t72
3．3 等离子喷涂工艺参数\t78
3．3．1 等离子射流的产生\t78
3．3．2 粒子内部对流运动\t78
3．3．3 飞行颗粒化学反应：氧化和/或分解\t79
3．3．4 涂层结构\t81
3．4 结论\t84
3．5 致谢\t84
参考文献\t85
第4章 等离子喷涂涂层的实验结果的统计学\t90
4．1 引言\t90
4．2 Taguchi试验设计\t93
4．3 人工神经网络分析\t95
4．3．1 神经网络模型的开发与实现（涂层侵蚀率）\t95
4．3．2 ANN对涂层侵蚀率的预测\t97
4．3．3 神经网络模型的开发与实现（针对涂层结合强度）\t99
4．3．4 ANN预测涂层的黏附强度\t100
4．4 讨论\t101
4．5 结论\t102
参考文献\t103
第二部分 等离子喷涂技术在生物及医疗领域的应用
第5章 水热自愈合与中间强化层对等离子喷涂羟基磷灰石涂层结合
强度的影响\t106
5．1 引言\t106
5．2 试验过程\t110
5．3 热处理HA涂层的微观结构演变及生物响应\t111
5．4 热处理过程中影响结晶的因素\t115
5．5 增强黏结层对复合HA涂层黏结强度的影响\t117
5．6 用统计技术评价失效行为\t120
5．7 结论\t122
5．8 致谢\t123
参考文献\t123
第6章 钛合金基体表面等离子喷涂制备生物涂层的晶体学及力学
性能研究\t131
6．1 引言\t131
6．2 带生物陶瓷涂层的钛基植入体\t131
6．3 等离子喷涂生物陶瓷涂层\t132
6．4 等离子喷涂生物陶瓷涂层工艺条件、微结构形成和涂层
性能之间的关系\t134
6．5 等离子喷涂生物陶瓷涂层的晶体结构和力学性能的分析方法\t136
6．5．1 光学金相显微镜和扫描电子显微镜\t136
6．5．2 X射线粉末衍射表征的相组成和晶体学参数\t138
6．5．3 孔隙率表征\t143
6．5．4 基体与等离子喷涂涂层之间的拉伸结合强度\t144
6．5．5 基于密度泛函理论（DFT）的结构和力学性能数值方法\t145
6．6 结论\t146
6．7 致谢\t147
参考文献\t147
第三部分 等离子喷涂纳米涂层
第7章 固相法合成热喷涂用先进纳米材料\t155
7．1 引言\t155
7．2 固相合成热喷涂粉体材料\t155
7．3 先进材料及其热喷涂层\t157
7．3．1 金属间化合物\t158
7．3．2 金属间化合物/陶瓷复合材料和纳米复合材料\t165
7．3．3 非晶纳米材料\t171
7．4 结论\t179
参考文献\t179
第8章 溶液等离子喷涂或悬浊液等离子喷涂制备纳米涂层\t185
8．1 引言\t185
8．2 用于悬浮液或溶液喷涂的等离子喷枪\t187
8．2．1 传统的直流等离子喷枪\t187
8．2．2 其他类型直流等离子喷枪\t189
8．2．3 感应等离子喷枪\t190
8．3 等离子射流与液体的相互作用\t191
8．3．1 测量与建模\t191
8．3．2 液体注入\t192
8．4 悬浮液和溶液的制备\t199
8．4．1 悬浮液的制备\t199
8．4．2 溶液的制备\t200
8．5 采用悬浮液和溶液制备的涂层\t201
8．5．1 纳米或亚微米颗粒飞行特征\t201
8．5．2 感应耦合射频等离子喷涂\t204
8．5．3 直流等离子喷涂\t206
8．6 纳米结构涂层表征\t214
8．7 应用领域\t216
8．8 结论\t218
8．9 专用术语\t219
参考文献\t220
第9章 大气等离子喷涂诱发接枝聚合制备阻燃丝\t227
9．1 引言\t227
9．2 试验设计\t228
9．2．1 丝绸\t228
9．2．2 等离子系统\t228
9．2．3 电子温度\t230
9．2．4 丝绸的处理\t232
9．2．5 阻燃复合接枝\t236
9．2．6 测试\t236
9．2．7 丝绸结构的分子动力学（MD）模拟\t240
9．3 结论\t242
9．4 致谢\t243
参考文献\t243
后记\t247