超音速噴涂的定義、優(yōu)勢及應(yīng)用領(lǐng)域

來源：發(fā)布時間：2025-08-26

一、超音速噴涂的定義

超音速噴涂（High-Velocity Oxygen Fuel, 簡稱 HVOF）是一種熱噴涂工藝。其原理是利用火箭發(fā)動機(jī)的燃燒室或噴管結(jié)構(gòu)，將燃?xì)猓ㄈ绫椤⒈錃獾龋┡c氧氣在高壓下劇烈燃燒，產(chǎn)生高達(dá)3000°C的高溫、高壓燃?xì)饬鳌＿@股燃?xì)饬魍ㄟ^特殊的拉瓦爾（Laval）噴嘴時，產(chǎn)生熱阻塞效應(yīng)，被加速至超過音速（通常可達(dá) Mach 2-5）。噴涂材料（金屬或陶瓷粉末）被送入此超音速焰流中，被迅速加熱、加速，并以極高的動能（速度可達(dá)800m/s以上）撞擊工件表面。顆粒在撞擊瞬間發(fā)生劇烈的塑性變形，與基體以及先期沉積的涂層形成極強(qiáng)的機(jī)械結(jié)合與冶金結(jié)合，冷卻形成一層極其致密、結(jié)合強(qiáng)度高、氧化物含量低的高性能涂層。

二、超音速噴涂的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)等離子噴涂或電弧噴涂相比，超音速噴涂的優(yōu)勢有以下幾點：

1、非常致密：顆粒的高動能使其“夯實的瓷實”，涂層孔隙率可低至<1%，宛如整體鍛件，極大阻隔了腐蝕介質(zhì)的滲透路徑。

2、結(jié)合牢固：極高的顆粒動能產(chǎn)生了類似“冷焊”的效應(yīng)，涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度可超過100MPa，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝，極大避免了剝落風(fēng)險。

3、性能保全：顆粒在焰流中停留時間極短，避免了過熱氧化和相變，完美保留了原始材料的設(shè)計性能，如碳化鎢的硬度與韌性。

4、壓應(yīng)力優(yōu)勢：形成的涂層通常為壓應(yīng)力狀態(tài)，這不僅有利于結(jié)合，更提高了涂層在疲勞載荷下的壽命。

三、超音速噴涂的應(yīng)用領(lǐng)域

超音速噴涂技術(shù)可適用于以下領(lǐng)域：

1、航空航天：為發(fā)動機(jī)渦輪葉片、壓氣機(jī)軸、起落架等關(guān)鍵部件噴涂耐磨、耐高溫、抗氧化的碳化鎢或MCrAlY涂層，保障飛行安全。

2、能源動力：修復(fù)并強(qiáng)化水輪機(jī)葉片、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，在火力發(fā)電廠為鍋爐“四管”噴涂防腐涂層，大幅延長設(shè)備壽命。

3、冶金制造：為連鑄輥、沉沒輥、扎輥等高溫高速運轉(zhuǎn)部件提供超耐磨耐蝕保護(hù)，應(yīng)對極端惡劣工況。

4、石油化工：在閥門、泵軸、鉆探工具上噴涂碳化鎢涂層，抵御苛刻的磨蝕和化學(xué)腐蝕。

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