主动学习 (AL) 框架在热喷涂中的首次使用可提高飞行中颗粒特征的预测精度。通过贝叶斯优化成功实施 AL 框架的好处在于，首先，减少了基于实验设计、流程图和沉积第一阶段分析的实验方法，以提高高速氧燃料 (HVOF) 羟基磷灰石 (HAp) 的生物相容性 ) 涂层在此介绍。使用间隔距离 (SOD)、燃料氧比 (F/O) 和送粉速率 (PFR) 进行三个因素 (23) 的两水平设计。 研究了这些实验因素对涂层形成第一阶段的影响，以研究颗粒撞击基材之前和之后的物理状态。这项研究允许选择最合适的沉积参数组合，以获得具有最佳结晶度（>45%）、Ca/P比（约1.67）、相含量（>HAp的95%）的HAp涂层，从而保证涂层的机械性能 稳定性和生物相容性。研究了涂层在模拟体液（SBF）和细胞培养物（hFOB）中的行为，以分别分析磷灰石层的形成和提取物对人成骨细胞的细胞毒性。结果表明，F/O […]
高速纯氧燃烧（HVOF）技术已被广泛用于沉积金属陶瓷、金属和合金涂层。然而，高温和氧化火焰喷涂会导致喷涂颗粒在喷涂过程中发生氧化和分解，从而对喷涂涂层的相组成、微观结构、性能和表现产生重大影响。本文使用了燃烧室压力高达 3.0 兆帕的高压 HVOF 系统，该系统具有火焰温度低、速度高的特点，用于沉积 316L 不锈钢涂层。使用 DPV-2000 系统测量了粒子速度。结果发现，燃烧室压力越高，粒子速度越快。研究了氧气/燃料比和喷射距离对 316L 不锈钢的沉积效率、涂层微观结构和显微硬度的影响。结果表明，氧气/燃料比对粒子的熔化状态有显著影响。因此，在燃烧室压力为 3.0 兆帕时，通过调整氧气/燃料比，可获得由半熔融或固态颗粒组成的致密 316L 不锈钢涂层。在实验中，优化喷涂条件下的沉积效率高达 90%。作为 JP-5000 的典型传统 HVOF 系统，还进行了与 […]
以碳化铬为基材的热喷涂涂层广泛用于高温磨损应用（典型温度范围为 540 至 900 °C）。在这些温度下的极端环境中，有几种现象会使涂层降解、氧化并改变其微观结构，从而影响其磨损性能。虽然可以很容易地想到，高温暴露后的 Cr3C2-NiCr 涂层微观结构演变将取决于喷涂时的微观结构和喷涂参数，但这方面的研究却很少。本研究旨在更好地了解喷涂参数对高温操作后碳化铬涂层微观结构和高温滑动磨损性能的影响。通过 X 射线衍射和扫描电子显微镜，对两种形态的 Cr3C2-NiCr 粉末在飞行中颗粒温度和速度值窗口下产生的不同涂层的微观结构进行了表征。在 800 °C 下进行了滑动磨损，磨损行为与喷涂参数和涂层微观结构相关。此外，还测量了滑动磨损前后涂层的维氏硬度（300 gf）。 论文链接 (英文) 关键词：碳化铬、高温磨损、HVOF、显微结构、滑动磨损测试、喷雾参数 原文发表于《热喷涂技术期刊》（2012 年 […]
从 1973 年麦克弗森（McPherson）在热喷涂传统氧化铝涂层（使用数十微米大小的喷涂颗粒）中发现纳米级特征的开创性工作，到最近旨在利用纳米级原料颗粒制造纳米结构涂层的最先进工作，热喷涂界与纳米级特征和原料的关系已有 30 多年的历史。 无论是原料的开发（特别是通过低温研磨，以及能够制造亚微米级或纳米级涂层结构的工艺，例如由纳米级颗粒制成的微米级团聚体作为原料），还是热喷涂工艺（例如悬浮和液体前驱体热喷涂技术）的出现，都是出于制造性能更强涂层的需要。这些技术产生了两种不同类型的涂层：一种是具有所谓双峰结构的涂层，纳米级区域嵌入微米级区域，其喷涂工艺与传统涂层类似；另一种是通过悬浮或溶液喷涂实现的亚微米级或纳米结构涂层。与悬浮喷涂相比，溶液前驱体喷涂使用分子混合的前驱体作为液体，避免了制备粉末的单独加工路线，可以合成各种氧化物粉末和涂层。这些涂层可用于各种应用，从改进的隔热层和耐磨表面到固体氧化物燃料电池系统的稀薄固体电解质，等等。 与此同时，与传统的热喷涂工艺相比，这些工艺对参数变化更为敏感，因此操作更为复杂。建模活动、诊断工具和策略的演变以及实验进展的独特结合，使得该领域取得了进展，开发出了多种涂层结构，在许多情况下都表现出独特的性能。本文详细介绍了几个实例。本文将陆续介绍以下几个方面：(i) 用于制造此类涂层的两种喷涂技术：热等离子体和 HVOF；(ii) 为飞行中诊断微米级颗粒和液体与热气流相互作用而开发的传感器；(iii) 三种喷涂工艺：使用纳米级颗粒的微米级团聚体进行传统喷涂、悬浮喷涂和溶液喷涂；(iv) 这些材料的特殊结构带来的新问题，特别是这些涂层的表征；(v) 潜在的工业应用。 要取得进一步的进展，需要科学界和工业界开展新的研发活动，以解决、了解和控制复杂的机理，特别是在考虑悬浮和液体前驱体热喷涂技术时，热流-液滴或液流的相互作用。仍需努力开发新的测量设备，以诊断平均直径低于 2 微米的飞行中液滴或颗粒，并验证对液体-热气相互作用的假设。 此外，还需要努力进一步开发一些适用于此类纳米结构涂层特性的表征协议，因为一些通常用于热喷涂涂层的现有 “传统 “协议已不再适用，特别是在处理空隙网络结构时，因为许多涂层特性都是从空隙网络结构中衍生出来的。 论文链接 […]
在热障涂层（TBC）系统中，氧化环境中形成的尖晶石和氧化镍被认为不利于 TBC 在高温条件下的耐久性。本研究表明，在带有 Co-32Ni-21Cr-8Al-0.5Y（重量百分比）结合层的空气等离子喷涂（APS）TBC 中，低压氧气环境中的预氧化处理可通过促进陶瓷面层/结合层界面上 Al2O3 层的形成来抑制有害氧化物的形成。热长性氧化物（TGO）层的形成通常表现出类似高温蠕变的三阶段生长现象。预氧化处理可降低生长速度，延长稳态生长阶段，从而提高耐久性。TBC 中的裂纹扩展是通过陶瓷表层中预先存在的不连续性的开裂和生长进行的，并得到与 TGO 相关的裂纹成核和生长的辅助。热循环过程中的裂纹扩展似乎受 TGO 生长的控制，最大裂纹长度与 TGO 厚度一般呈幂律关系。 论文链接 (英文) 关键词: TBC；CoNiCrAlY；预氧化；热循环；TGO 生长；裂纹扩展 最初发表于《表面与涂层技术》（第 […]
纳米结构的二氧化钛原料粉末通过高速富氧燃料（HVOF）喷涂沉积在 Ti-6Al-4V 基底上。利用飞行中粒子诊断技术，采用了不同的粒子温度和速度，以揭示它们对涂层微观结构和机械性能的影响。在加工条件（即飞行中粒子的温度和速度）和由此产生的涂层微观结构特征和性能（如相组成、维氏显微硬度和阿尔门条的偏转（残余应力））之间，观察到一系列线性关系。与文献中的其他陶瓷热喷涂涂层相比，该涂层具有较高的粘结强度。这项研究提供了通过 HVOF 喷射加工纳米结构陶瓷粉末的不同层次的信息，为 HVOF 喷射纳米结构二氧化钛涂层在生物医学领域和其他需要卓越机械性能的学科中的开发和应用提供了可能性。 论文链接 (英文) 关键字：热喷涂、高速全氧燃烧（HVOF）、飞行中粒子诊断、纳米二氧化钛（TiO2）、微观结构、结合强度 最初发表于《材料加工技术期刊》（第 198 卷，第 1-3 期，2008 年 3 月 3 日，第 […]
空气等离子喷涂传统氧化铝-钛（Al2O3-13wt.%TiO2）涂层多年来一直用于热喷涂行业的抗磨损应用，主要应用于造纸、印刷和纺织行业。本研究提出了一种替代传统空气等离子喷涂传统铝二氧化钛的方法，即采用高速纯氧燃料（HVOF）喷涂纳米结构二氧化钛（TiO2）。分析并比较了这两种涂层的微观结构、孔隙率、硬度（HV 300 g）、抗裂纹扩展能力、磨损行为（ASTM G65）和磨损疤痕特征。与空气等离子喷涂的传统氧化铝-二氧化钛涂层相比，HVOF 喷涂的纳米结构二氧化钛涂层几乎没有孔隙，并表现出更高的耐磨性。纳米结构涂层中的纳米区起到了阻裂作用，增强了涂层的韧性。通过比较两种涂层的磨损疤痕（通过扫描电子显微镜、体视显微镜和粗糙度测量），可以观察到 HVOF 喷涂的纳米结构二氧化钛涂层的磨损疤痕非常光滑，表明其具有塑性变形特征，而空气等离子喷涂的氧化铝-二氧化钛涂层的磨损疤痕则非常粗糙和断裂。这表明纳米结构涂层具有更好的可加工性。 论文链接 (英文) 关键词：耐磨性、空气等离子喷涂、传统氧化铝-二氧化钛、高速纯氧燃烧、纳米结构二氧化钛 最初发表于《热喷涂技术期刊》（2005 年 9 月，第 14 卷，第 397-404 页，2005 年） 作者：R. […]
通过等离子喷涂沉积的先进涂层被广泛应用于各种工业领域。 喷涂涂层通常用于工业领域，保护零件免受恶劣工作条件的影响，或生产具有特定功能的表面。其应用遍及许多工业领域，如航空航天、汽车、能源生产和生物医学植入等。 涂层是通过连续沉积熔融或部分熔融颗粒而形成的，这些颗粒在接触基材后会变平并固化，形成薄片。涂层的特性与这些薄片的特性密切相关，而薄片的特性又取决于喷涂时的颗粒特性和基底温度。因此，开发用于监测和控制这些喷涂参数的诊断工具将有助于提供必要的信息，以研究涂层形成过程，优化涂层性能，并最终控制生产中的喷涂过程。 本文回顾了应用于监测等离子喷涂颗粒的光学诊断技术的一些最新发展。 本文第一部分介绍了两种不同的飞行中粒子测量传感技术。首先，介绍了单个粒子的时间分辨诊断技术。该技术用于研究与等离子体波动相关的粒子特性的不稳定性。其次，介绍了一种适用于工业生产环境的技术，用于测量粒子喷射的集合特性。论文的第二部分介绍了利用光学系统研究基底温度对冲击平面基底的喷射颗粒的扁平化和凝固的影响。本文的最后一部分介绍了在严格控制等离子体喷射粒子的温度和速度的基础上优化纳米结构涂层的方法。 论文链接 (英文) 关键词：粒子诊断、等离子喷涂、光学传感器、粒子扁平化、纳米结构涂层 最初发表于《纯应用化学》，第 77 卷，第 2 期，第 443-462 页，2005 年 作者：C. Moreau, J.-F. Bisson, […]
通过高速富氧燃料（HVOF）对纳米结构和传统二氧化钛（TiO2）原料粉末进行了热喷涂。分析并比较了这两种涂层的微观结构、孔隙率、维氏硬度、抗裂纹扩展能力、粘结强度（ASTM C633）、磨损行为（ASTM G65）和磨损疤痕特征。在热喷涂过程中，由纳米结构原料制成的涂层呈现出双峰微观结构，其中包含完全熔融颗粒的区域（传统基体）和嵌入半熔融颗粒的区域（纳米结构区）。与传统涂层相比，双峰涂层还具有更高的结合强度和耐磨性。通过比较两种涂层的磨损疤痕（通过扫描电子显微镜和粗糙度测量）可以发现，在相同的磨蚀条件下，双峰涂层的磨损疤痕比传统涂层更光滑，塑性变形区域更多。结论是，双峰涂层延展性的增强是由其较高的韧性造成的。结果表明，随机分布在双峰涂层微观结构中的纳米结构区起到了阻止裂纹产生的作用，从而增强了韧性，提高了临界切割深度，使其具有比传统涂层更宽的塑性变形范围。这项工作提供了证据，证明双峰涂层延展性的增强是一种与纳米结构相关的特性，而不是由任何其他微结构假象造成的。 论文链接 (英文) 关键词：热喷涂，热喷涂，钛（TiO2），纳米结构，延展性，耐磨性，粘合强度 最初发表于《材料科学与工程：A》（第 395 卷，第 1-2 期，2005 年 3 月 25 日，第 269-280 页） 作者：R.S. Lima、B.R. […]
