现代表面工程与技术概述
02-现代表面工程学导论-- 表面基本理论
表面吸附现象： 比较大的表面能有剩余吸引力，必然有通过原子迁 移或吸附外来物质以调整结构向低能态演变的趋势， 以晶态物质、表面有众多微孔和巨大表面积以及活 性大的物质尤甚。 表面化学特性： 处于界面上的原子其原子结构与内部的也存在区别， 表面原子周围的电子无论是能量或是空间分布都不 同于内部原子，这就在很大程度上决定了材料表面 的化学特性。
一层约20个分子层厚的氧化膜。
（5） 固体表面的润湿 润湿现象与机理 定义：液体在固体表面上 铺展的现象。 亲水物质、疏水物质： 润湿角：θ
润湿程度的定义：
机理： 润湿与否取决于液体分子间相互吸引力(内聚力)和液一固分子间吸 引力(粘附力)的相对大小。若液一固粘附力较大，则液体在固体表面 铺展，呈润湿；若液体内聚力占优势则不铺展，呈不润湿。
润湿理论在各种工程技术尤其是表面工程技术中应 用很广泛。 增强润湿程度： 表面活性物质－减小润湿角 表面适度粗化－增大铺展系数 中间层 成分优化…… 降低润湿程度： 表面惰性物质－增大润湿角 表面平滑－减小铺展系数 不粘涂层：炊具、洁具、防腐蚀等 成分优化……
第二章思考题
1.为什么会造成表面原子的重组？
机械结合界面
2.1.6 表面晶体结构
晶体表面具有低晶面指数的平台、一定密度的单分子 或原子高度的台阶、单分子或原子尺度的扭折以及表面吸 附的单原子及表面空位等。
除了台阶、扭折和吸附原子外，实际表面上还存在大量各 种类型的缺陷．如原子空位、位错露头和晶界痕迹等物理 缺陷、材料组分和杂质原子偏析等化学缺陷。它们对于固 体材料的表面状态和表面形成过程都有影响。
贝尔比层具有较高的耐磨耐蚀性，但也会感生出位 错、层错等缺陷而影响器件的性能。
残余应力： 材料经加工，就会存在着各种残余应力，对性能发
表面工程技术及其应用
2) 德国大众从1941年开始再制造，到2004年已再制造发动机 748万台，变速器240万台。
3) 以色列将一台价值200万美元废旧波音747客机再制造成货机 后，售价达到8000万美元。
表面工程技术的发展
1. 传统的表面工程技术：表面热处理、表面渗碳及油漆技术。
1) 秦兵马俑宝剑表面是采用铬盐氧化工艺处理；“唐三彩”及 “景泰蓝”的处理工艺。
2) 高分子涂装技术：50年代油性涂料、天然树脂涂料→合成树 脂→水系涂料。
3) 传统的表面淬火：火焰加热→高频加热→激光束、电子束淬 火。
广州电视塔
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表面工程技术的应用—铁路交通
和谐号高速列车
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表面工程技术的应用—钻井平台
深水半潜式钻井平台COSLINNOVATOR(2011.10)
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表面工程技术的应用—舰船
辽宁舰航母
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表面工程技术的应用—舰船
辽宁舰航母
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表面工程技术在船舶机械零件中的应用
表面工程技术在柴油机气阀中的应用。 表面工程技术在曲轴等轴类零件中的应用。 表面工程技术在柴油机气缸盖阀座中的应用。 表面工程技术在尾轴耐磨衬套中的应用。 表面工程技术在柴油机燃烧室中的应用。 表面工程技术在船舶钢构件防腐中的应用。 表面工程技术在巴氏合金薄壁轴瓦中的应用。 表面工程技术在船舶其它机械零件中的应用。
2. 表面工程的学科体内容： 表面工程基础理论； 表面工程技术及复合表面技术； 表面加工技术； 表面质量检测与控制； 表面工程技术设计等。 3. 表面工程基础理论：表面失效分析、表面摩擦与磨损、表面腐蚀与
表面工程学科体系
（7）表面工程促进(cùjìn)了机械维修创新-再制造
1984年美国“技术评论”提倡旧品翻新或再生并称为“重新制 造”， 2005年美国再制造产值已超过1000亿美元，100万人 就业。
德国大众从1941年开始再制造，到2004年已再制造发动机748万 台，变速器240万台。
再制造成本节约50%，节能60%，节材70%。 再制造目前已在我国得到了广泛的重视。2009年11月，工业与信
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二.表面工程技术(jìshù)的目的及其意义 1.表面工程技术(jìshù)的 目的
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表2-1：表面(biǎomiàn)工程有关的表
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2.表面工程技术(jìshù)的 意（义1）满足社会生产及人民生活的需要
表面工程技术应用在钟表、手饰、灯具、餐具、 家具及仿古建筑等方面。
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几种常见的金属表面处理(chǔlǐ)技 术
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2. 现代(xiàndài)表面工程的发 展历程
—1983 年英国T. Bell(英国伯明翰大学教授)在伯明翰 大学建立沃福森表面工程研究所
— Surface Engineering（1984） — 1985年，英国第一届表面工程国际会议 — 1986年，国际热处理与表面工程联合会 — 1987年，英国第二届国际会议 — 1987年12月在北京成立表面工程研究所，徐滨士
电刷镀方面，研究出摩擦电喷镀及复合 电刷镀技术
高能束应用方面，发展了激光或电子束 表面淬火、表面熔覆等技术
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2.发展(fāzhǎn)复合表面工程技术
单一的表面工程技术，由于(yóuyú)其固有的局限性，不能 满足日益苛刻工况条件的要求，通过最佳协同效应获得了 1+1>2 的效果，解决了一系列高新技术发展中特殊的工程技 术难题
现代表面工程技术第二部分堆焊
• 铬镍奥氏体不锈钢在核容器、化工容器、管道制造中获得广 泛应用。C、Si、B等元素 含量较高的铬镍不锈钢堆焊材料 主要用于阀门密封面的堆焊；Crl9Nil9Mn6型铬镍奥氏体堆 • 焊材料和铁素体含量高的Cr29Ni型堆焊材料耐气蚀性好， 可用于水轮机过流部件耐气蚀堆 焊，由于具有好的耐热和 耐高温冲击能力，也可用于热冲压、热挤压工具的堆焊。 • 高铬马氏体不锈钢堆焊材料耐热性好，热强度高，耐腐 蚀性也较好，主要用于中温 (300℃ ～ 600℃)耐粘着磨损 面的堆焊，如中温中压阀门密封面的堆焊，含碳和钼的Crl3 型 堆焊材料具有较高的耐磨性和一定的抗冲击能力，用于 连铸机的导辊、拉矫辊的堆焊。
• 药芯焊丝MAG堆焊时，焊丝直径一般为3.2mm， C02气保护，气流量大于20L／min，焊丝焊前在 200℃-300℃烘1h-2h。一般A-450焊丝预热温度 >200℃，A-600焊丝预热温度>250℃。堆焊工艺 参数为：I=300A-500A，U=26V～30V，直流反 接。焊后冷却速度不宜过快，必要时进行350℃焊 后热处理。 • 自保护药芯焊丝堆焊时，焊丝直径一般为 3.2mm，焊丝伸出长30mm～50mm,焊丝焊前在 200℃-300℃烘1h～2h。堆焊工艺参数为： I=300A-500A，U=26V～30V，工件焊前预热 200℃～250℃。
• 这类钢常用堆焊方法是焊条电弧焊。焊前需 根据工件大小和母材成分在200℃ ～ 600℃ 范围内预热。例如，在补焊裂损或磨损的高 速钢刀具时，局部预热200℃～240℃即可。 补焊后空冷，再刃磨加工到所需尺寸。最后 进行三次540℃回火，每次保温1h，然后即 可使用。补焊大件时，焊前工件应退火。堆 焊前工件预热400℃ ～ 600℃以上，层间温 度应不低于预热温度，焊后炉中缓冷，最后 按高速钢热处理工艺进行处理。再如，在局 部堆焊修复模具时，应视模具钢不同预热 300℃～500℃，堆焊后进行回火。对于堆 焊厚度较大的裂损部位可先用Crl9Ni8Mn7 焊条堆焊一层缓冲层，以减少裂纹倾向。
表面工程技术的研究进展
表面工程技术的研究进展表面工程技术是指通过一系列的物理、化学、机械或电子等手段，改变物体表面性质的工艺技术。
在现代工业生产和科研中，表面工程技术已经成为一个不可或缺的研究领域。
本文将围绕表面工程技术的研究进展展开讨论。
第一部分：基础技术作为表面工程技术的基础，涂层技术首先受到了广泛的关注和研究。
传统的涂层技术主要包括电化学沉积、物理气相沉积、化学气相沉积等。
但是传统涂层技术在一些方面的性能还有待提升，例如生产效率、质量控制等方面。
因此，新型涂层技术应运而生。
其中，离子注入、离子氮化等高能物理技术使涂层能够在表面形成硬度高、抗腐蚀、耐磨、高温、低摩擦等性能的薄膜，从而提高涂层的性能和适应性。
这些技术成功地实现了从微米到纳米级薄膜的控制和制备。
第二部分：应用领域表面工程技术的应用领域十分广泛，例如材料科学、机械工程、电子信息、生命科学等多个领域。
其中，在材料科学领域，人们利用表面工程技术成功地开发出了许多新型高性能材料，例如具有高导电性、高压电、高温度等性能的钛合金、镍基合金等。
这些新型材料的应用，显著提高了产品的性能和质量，也满足了不同领域对材料性能的需求。
在电子信息领域，表面工程技术也得到了广泛的应用。
例如，人们可以利用表面工程技术制备出高纯度单晶硅、氮化铝、氧化铝等材料，这些材料在集成电路中的应用，使得电子器件的性能得到了显著的提高。
此外，表面工程技术的应用也推动了透明导电膜、太阳能电池等领域的研究和发展。
第三部分：前沿技术当前，表面工程技术的研究正朝着更为前沿、更为复杂的方向发展。
其中，超材料、亚波长光学器件、仿生材料等前沿技术受到了科学家们的广泛关注。
这些研究不但能够为工业生产带来新的突破，也能为人类科学技术的进一步发展带来更多的可能性。
四、结论总体来看，表面工程技术在生产、科研中的应用十分广泛，也为不同领域的发展提供了丰富的可能和丰硕的成果。
同时，随着新一代材料的研究和发展，表面工程技术的研究也在不断推进，未来必将带来更多的惊喜和可能。
现代表面工程技术的应用领域探索
现代表面工程技术的应用领域探索现代表面工程技术是一门涵盖了多个学科的领域，它涉及到材料科学、化学工程、物理学等多个领域，旨在改善材料表面的性能和功能。
在各个领域的应用中，现代表面工程技术能够提供许多新的解决方案和创新的设计。
首先，现代表面工程技术在航空航天领域有着广泛的应用。
航空器需要经受极端的工作环境，如高温、高压、辐射等。
现代表面工程技术可以用于开发高温耐热涂层，提高航空器材料的抗氧化性能、耐磨性和防腐蚀性能，从而延长其使用寿命。
例如，钨合金被广泛应用于火箭喷嘴和探测器的制造中，钢基高温合金在发动机和燃气轮机中使用。
其次，现代表面工程技术在能源领域也有着重要的应用。
提高能源利用效率和降低能源消耗是当今社会面临的重要挑战。
现代表面工程技术可以开发高效的光伏电池、太阳能集热器和催化剂，用于能源收集和转化过程中。
例如，染料敏化太阳能电池利用表面工程技术制备的纳米材料来提高光电转换效率。
此外，热障涂层和摩擦副涂层可以提高热电站和工业设备的热效率，减少能源浪费。
再次，现代表面工程技术在医疗领域也有广泛的应用。
医疗器械和生物材料需要与人体组织相容，并具有良好的生物相容性和抗菌性能。
现代表面工程技术可以改善医疗器械的摩擦和磨损性能，减少对人体组织的刺激。
例如，钛合金表面的生物陶瓷涂层可以增加假体和骨骼之间的接触面积，提高骨接合力。
此外，生物可降解材料和纳米生物传感器也可以通过表面工程技术制备，用于医学诊断和治疗。
此外，现代表面工程技术在电子和信息技术领域也有着重要的应用。
电子器件的性能和功能往往受到材料表面的限制。
现代表面工程技术可以制备具有特定电学、光学和磁学性能的材料，用于电子器件、显示屏和传感器的制造。
例如，表面工程技术可以通过微纳米加工和薄膜沉积，制备高精度的电路和功能纳米结构。
此外，表面工程技术还可以开发光学涂层、导电薄膜和电子陶瓷材料，用于光电器件、传感器和通信设备。
总之，现代表面工程技术的应用领域非常广泛，涉及到航空航天、能源、医疗和电子等多个领域。
先进表面工程技术
先进表面工程技术 发展前沿概述
先进表面工程技术
• 先进表面工程技术是当代材料科技、真空科技与 高科技的交叉领域和发展前沿，成为现代高新技 术领域和先进制造业的重要前沿之一，在高性能 防护涂层和功能薄膜方面应用广泛。 • 先进表面工程的发展趋势、工艺过程及其新进展 与当代科技架构的关系以及先进表面工程技术的 产业化。 • 在先进表面工程技术中采用远离平衡态镀膜技术、 等离子体技术、激光技术、纳米技术等均取得了 良好的应用效果。
6.3 特种薄膜材料的合成
• 经过了80～90年代的努力，气相生长金刚石始终 未能实现真正的产业化，其主要问题在于一直未 能兼顾产品质量高、生产速率高和生产成本低的 产业化基本要求。 • 类金刚石(DLC)膜，却因为人们在其氢含量、sp3 键含量以及与薄膜性能关系等三方面进行了系统 深入的研究，揭示了新苗头。 • 四方非晶碳(ta-Carbon)膜的研究有可能在不远的 将来，在力学性能、功能特性、产业化等方面都 取得新突破。
三大前沿是当代科技的 战略发展方向
• 首先，信息、生物和纳米科技已成为高新 技术产业的密集源头， • 其中生物产业和信息产业已进入高速增长 期。
三大前沿领域和高新技术产业的发 展，将为新经济造就其物质基础
• 三大前沿和当代高科技产业的一个引人注 目特点是，其民用产品正在占有越来越大 的份额，这意味着世界和平具有了越来越 强的经济基础，形成了与50～60年代尖端 技术鲜明的对比。另一方面，高新技术产 业和传统产业的改造提升，为三大前沿及 高新技术领域，提供了前所未有的巨大发 展空间。积、液相化学刻蚀等“湿法技术”直到80 年代初仍是集成电路微细加工技术的主流工艺， • 而到了90年代，随着集成电路特征尺寸接近和进 入纳米范围，气相沉积、等离子体刻蚀、载能束 刻蚀等“干法技术”逐渐地，又是不可逆转地变 成了微细加工技术的主流工艺。 • 作为整个信息技术领域需要的配套，发展了一大 批高性能高效率低成本的微／纳米加工技术。 • 薄膜技术和刻蚀技术从整体上构成了当代微细加 工技术的主体，并提供了向纳米加工进军的扎实 可靠途径。
现代表面技术教学资料
现代表面技术J I A N G S U U N I V E R S I T Y 论文题目：表面工程技术的发展及作用学院：材料科学与工程学院班级：复合材料1202学号：3120706027姓名：李芳表面工程技术的发展及应用摘要：表面工程技术是20世纪80年代世界十项关键技术之一。
简要回顾了表面工程的发展历程，概述了热喷涂技术、激光表面工程技术、堆焊表面工程技术及其它表面工程技术的特点、应用范围、研究现状和发展中存在的问题。
表面工程技术在国民经济和社会发展中的作用以及未来面临的问题。
关键词：表面工程技术，发展，作用，展望0.引言世界上任何物体都有表面，无论生活用品、生产设备、航空航天装置、军事装备、高科技器件等都离不开表面。
高耸云空的电视塔表面、浸入海水的钻探机械表面、埋入地下的各种管道表面，都必须进行表面预防腐蚀保护；破土开山的挖掘机铲斗表面必须进行防磨损强化处理；录音机磁带表面；因为有了钴—磷或钴镍磁性镀层，才能反复奏出美妙的音乐；氟树脂涂于锅体内表面而成为不粘锅；飞机因为表面有吸收雷达波的涂层而能隐身；计算机更离不开大量薄膜、涂层等表面工程技术的支撑。
表面工程形成一门独立的学科虽然只是近20年的事，但其发展之快、涉及范围之广、对人们生产生活影响之大是当初大多数人所始料未及的。
以1983年表面工程的概念被首次提出、1986 年国际热处理联合会更名为国际热处理与表面工程联合会、1987年中国机械工程学会表面工程研究所成立、1988 年《表面工程》杂志创刊为标志，表面工程在我国迅速发展，表面工程已经发展成为横跨材料学、摩擦学、物理学、化学界面力学和表面力学、材料失效与防护、金属热处理学、焊接学、腐蚀与防护学、光电子学等学科的边缘性、综合性、复合型学科。
表面工程具有学科的综合性，手段的多样性广泛的功能性，潜在的创新性、环境的保护性，很强的实用性和巨大的增效性，因而受到各行各业的重视。
其产生的经济效益更是令人瞩目。
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现代表面工程与技术Modern Surface Engineering and Technology什么是表面工程？表面工程是将材料的表面与基体一起作为一个系统进行设计，利用各种表面技术，使材料的表面获得材料本身没有而又希望具有的性能的系统工程。
第一章表面技术概论表面技术是直接与各种表面现象或过程相关的，能为人类造福或被人们利用的技术----宽广的技术领域。
一、使用表面技术的目的1、提高材料抵御环境作用能力。
2、赋予材料表面功能特性。
3、实施特定的表面加工来制造构件、零部件和元器件。
途径：表面涂覆：各种涂层技术（电镀、化学镀、热渗镀、热喷涂、堆焊、化学转化膜、涂装、气相沉积、包箔、贴片）。
表面改性：喷丸强化、表面热处理、化学热处理、激光表面处理、电子束表面处理。
二、表面技术的分类1、按作用原理(1)原子沉积电镀、化学镀、物理、化学气相沉积(2)颗粒沉积热喷涂、搪瓷涂敷(3)整体覆盖包箔、贴片(4)表面改性2、按使用方法(1)电化学法电镀、电化学氧化（阳极氧化）(2)化学法化学转化膜、化学镀(3)真空法物理、化学气相沉积、离子注入(4)热加工法热浸镀、热喷涂、化学热处理、堆焊(5)其它方法涂装、机械镀、激光表面处理三、表面技术的应用1、广泛性和重要性(1)广泛性➢内容广➢基材广➢种类多遍及各行业，用于构件、零部件、元器件，效益巨大(2)重要性•改善耐腐蚀、磨损、氧化、疲劳断裂、辐照损伤•提高产品长期运行可靠性、稳定性•满足特殊要求（必不可少或唯一途径）•生产各种新材料、新器件（在制备临界温度超导膜、金刚石膜、纳米多层膜、纳米粉末、纳米晶体材料、多孔硅中起关键作用；又是许多光学、微电子、磁性、化学、生物等功能器件研究和生产的基础）2、在结构材料及构件和零部件上的应用表面技术作用：防护、耐磨、强化、修复、装饰3、在功能材料和元器件上的应用制造装备中具独特功能的核心部件。
表面技术可制备或改进一系列功能材料及元器件物理特性：•光学反射镜材料，防眩零件•热学散热材料，耐热涂层，吸热材料•电学表面导电玻璃，绝缘涂层•磁学磁记录介质，电磁屏蔽材料，磁泡材料化学特性：分离膜材料4、在人类适应、保护和优化环境方面的应用(1)净化大气原料、燃料→CO2、NO2、SO2措施：回收、分解方法：制备触媒载体（钯炭、铂炭、钌炭、铑炭）(2)净化水质制备膜材料，处理污水、化学提纯、水质软化、海水淡化(3)抗菌灭菌TiO2（粉状、粒状、薄膜状）可将污染物分解•当光照射半导体化合物时，并非任何波长的光都能被吸收和产生激发作用，只有能量E满足式(1)的光量子才能发挥作用。
•光子波长h-普朗克常数，4.138×10-15 eV·s；c-真空中光速，2.998×1017 nm/s锐钛型TiO2的Eg = 3.2eV•在TiO2粒子表面上，有还原作用；产生氧化作用。
在界面处的还原作用：继续发生反应：在界面处的氧化作用：是强还原剂，可还原重金属离子：（还原重金属离子为低价或零价）是强氧化剂，可氧化降解有机物：TiO2光催化材料的特性：➢光催化活性高（吸收紫外光性能强；禁带和导带之间的能隙大，光生电子和空穴的还原性和氧化性强）➢化学性质稳定,对生物无毒➢在可见光区无吸收，可制成白色块料或透明薄膜光催化剂的纳米尺寸效应：•量子效应当半导体粒径是纳米尺寸时，导带和价带间的能隙变宽，光生空穴和电子的能量增加，氧化还原能力增强•表面积效应随着粒子尺寸减小到纳米级，光催化剂的比表面积大大增加，对底物的吸附能力增强•载流子扩散效应粒径越小，光生电子从晶体内扩散到表面的时间越短，电子和空穴的复合几率减小，光催化效率提高纳米TiO2光催化剂的制备：纳米TiO2光催化剂的应用：◆环保方面的应用•有机污染物的处理•无机污染物的处理•室内环境净化◆卫生保健方面的应用•灭杀细菌和病毒活性超氧离子自由基和羟基自由基HO•能穿透细菌的细胞壁，进入菌体，从而有效杀灭细菌。
研究的范围包括TiO2光催化对细菌、病毒、真菌、藻类和癌细胞等的作用。
•抗菌材料涂有TiO2纳米膜的抗菌瓷砖和卫生陶瓷用于医院、食品加工等场所含纳米TiO2材料的假牙新型的含纳米TiO2粉末的牙齿漂白剂◆防结雾和自清洁涂层◆光催化化学合成纳米TiO2光催化技术的不足：•光致电子和空穴对的转移速度慢，复合率高，导致光催化量子效率低•只能用紫外光活化，太阳光利用率低提高TiO2光催化性能的主要途径：➢贵金属沉积➢离子掺杂今后研究重点：•对纳米TiO2催化剂进行修饰，研制复合纳米TiO2催化剂，提高催化活性•加强采用自然光源和光催化剂固定技术的研究•设计新型光催化反应器，提高光催化效率(4)生物医学•医用涂层：•方法：气相沉积、等离子喷涂•例：金属上涂生物陶瓷---人造骨、人造牙(5)优化环境调光、调温的“智慧窗”方法：涂覆、镀膜5、在研究和生产新型材料中的应用例1：立方氮化硼例2：超微颗粒材料四、表面技术的发展例1：表面涂覆技术的发展➢涂料涂装：古老、重要➢热喷涂：例2：表面强化技术的发展•表面热处理、化学热处理：战国，钢淬火•喷丸强化：20世纪20年代出现，汽车工业→60年代后航空工业•20世纪60年代，激光、电子束新热源五、思考题1、材料表面工程技术为什么能得到社会的重视获得迅速发展？2、表面工程技术的目的和作用是什么？3、纳米TiO2光催化剂的应用及提高TiO2光催化性能的主要途径有哪些？第二章热喷涂一、概述二、热喷涂过程及涂层性质1、定义：采用各种热源（氧-乙炔焰、电弧、等离子弧、爆炸波）使粉状或丝状固体材料（金属、陶瓷、金属-陶瓷复合材料、塑料）加热到熔融或半熔融状态，通过高速气流使其雾化，然后高速喷射、沉积到经过预处理（清洁粗糙）的工件表面形成涂层。
2、喷涂层形成过程(1)喷涂过程(2)涂层形成过程◆由不断飞向基体表面的粒子撞击基体或涂层表面堆积而成即，粒子的碰撞→变形→冷凝收缩➢两粒子撞击时间间隔0.1s左右➢隔0.1s 第二层薄片形成，逐渐成层状结构(3)粒子流的特点①粒子的飞行速度与喷涂方法、喷涂材料的密度和形状、粒子的尺寸、飞行距离等有关。
飞行速度的大小影响粒子与基体表面碰撞时转换能量的大小、粒子的变形程度以及结合强度。
②粒子的温度若不考虑粒子与基体碰撞时动能转换为热能所引起的粒子自身温度的升高，那么粒子到达基体时的温度为其熔点。
③喷涂粒子的最小尺寸在一定的喷涂条件下，粒子的尺寸存在着最小的临界尺寸。
粒子质量越小，则其轨迹偏离初始流速直线方向就越多。
3、(1)涂层的成分喷涂材料的成分涂层的成分与粒子和喷涂气氛之间的化学反应有关(2)涂层结构⏹层状结构（变形粒子互相交错呈波浪式堆叠），性能具有方向性⏹孔隙或空洞（孔隙率1-15％），伴有氧化物夹杂4、涂层结合机理包括涂层与基体的结合、涂层内部的结合(1)涂层与基体的结合①机械结合⏹抛锚效应：粒子碰撞、变成扁平状并随基体表面的凹凸不平而起伏，这些覆盖并紧贴基体表面的液态薄片，在冷却凝固时收缩咬住凸出点而形成机械结合。
②物理结合➢范德华力的作用③冶金结合➢金属间化合物或固溶体(2)涂层间的结合➢机械结合为主，物理结合、冶金结合等也起一定作用。
5、涂层应力⏹冷却凝固时伴随着收缩，颗粒内部产生张应力，基体表面产生压应力。
⏹厚度达一定值，涂层内的张应力超过涂层与基体的结合强度或涂层自身的结合强度，涂层破坏。
⏹薄涂层耐用（最佳厚度不超过0.5mm）。
6、热喷涂分类及特点特点：①涂层材料取材范围广金属、合金、陶瓷、塑料、尼龙、复合材料等②可用于各种基体金属、陶瓷、玻璃、石膏、布、纸、木材等固体③可使基体保持较低温度、基材变形小30~200℃、不变形④工艺灵活可10mm内孔，也可大型构件；可大面积，也可局部；保护性气氛，也可现场作业⑤工效高、操作程序少、速度快每小时几公斤~几十公斤⑥涂层厚度可调范围大几十微米~几毫米⑦可得到特殊的表面性能耐磨、抗氧化、耐热、导电、绝缘⑧成本低、经济效益显著缺点：①结合强度低；②材料利用率低；③热效率低；④均匀性差；⑤孔隙率高。
三、热喷涂工艺方法1、火焰喷涂（Flame Spray）(1)线材火焰喷涂(Wire Flame Spray)丝材火焰喷涂的装置示意图(2)粉末火焰喷涂(Powder Flame Spray)粉末火焰喷涂的装置图⏹金属粉 ⏹ 合金粉 ⏹ 碳化物粉 ⏹ 陶瓷粉⏹ 金属陶瓷粉 ⏹ 复合粉⏹ “自熔”合金粉（含B 、Si ）⏹ 火焰喷涂优势：设备投资少，操作容易，设备可携带到现场施工，无电力要求。
（喷涂纯钼涂层的最好选择）⏹ 缺点：涂层氧含量较高，孔隙较多，结合强度偏低，质量不高。
最常用的火焰喷涂涂层材料及应用2、 电弧喷涂(Arc Spray)在两根金属丝之间产生电弧，因电弧产生的热使金属丝逐渐熔化，熔化部分被压缩空气气流喷向基体表面而形成涂层。
➢ 电弧温度：5000-6000℃ ➢ 优点（相对火焰喷涂）： ➢ 含热量更大 ➢ 粒子速度更快➢应用：大型金属构件，成本低，一次性投资少，使用方便。
适合大面积长效防腐锌、铝涂层。
3、 等离子喷涂（Plasma Spray ）•利用等离子焰流作热源，将喷涂材料加热到熔融或高塑性状态，在高速结合强度高1.5~2.0倍，喷涂效率高等离子焰流引导下高速撞击工件表面，并沉积在经过粗糙处理的工件表面形成很薄的涂层。
⏹等离子焰温度10000℃以上，可喷涂几乎所有固态材料，金属和合金、陶瓷、非金属矿物及复合粉末等。
⏹等离子焰流速度1000m/s以上，粉粒180-600m/s，涂层致密性和结合强度比火焰喷涂及电弧喷涂高。
等离子气体的选择：⏹氮和氢是双原子气体，形成等离子体时有分解反应，在一定温度下其等离子体比由氩、氦等单原子气体的等离子体能量更高，所以廉价的氮气是等离子喷涂主要工作气体。
⏹而氩气最易形成等离子体，对喷枪损耗较小，因此常用来引发等离子体。
氩气起弧后再加入氢、氦或氮等提高等离子体能量，或转用氮气喷涂。
氢和氦则主要作辅助气体，以改变等离子体的能量结构。
氢还可作喷涂中的防氧化剂。
原理：等离子喷涂的特点及应用：•焰流温度高（最大优势），喷涂材料适应面广，特适合高熔点材料；•涂层密度达理论密度的85~98%，真空喷涂可达95~99.5%；•结合强度高（35~70MPa），涂层质量优于火焰喷涂。
应用：耐磨涂层、固体自润滑涂层、耐蚀涂层、抗高温氧化、抗高温气流冲刷涂层、导电涂层、绝缘涂层、磁性涂层4、爆炸喷涂（Detonation Spray）•将粉末注入喷枪的同时，引入氧-乙炔混合气体，将混合气体点火燃烧，造成气体膨胀而爆炸，释放出热能和冲击波。
热能使粉末熔融，冲击波使熔融粉末高速（约500-700）m/s射向工件表面，形成高结合强度和高致密度的涂层。