等離子噴塗技術手冊（簡體書）

本書對等離子噴塗工藝原理及塗層基本特徵進行了介紹，對特徵形成機理進行了分析。書中匯集了等離子噴塗工藝的應用實例，對航空發動機製造、生物醫學及紡織等領域等離子噴塗塗層進行了詳細分析，重點展示了等離子噴塗技術的**研究成果，包括納米塗層、材料表面改性、生物塗層、防腐耐磨塗層等，並且對粉體特徵、塗層模擬計算等方面的研究成果進行了總結。本書可作為從事等離子噴塗的工程技術人員、科研人員及高等院校師生的參考用書。

（美）Frank Shiner（弗蘭克・夏納），是等離子噴塗技術領域知名學者，研究範圍包括納米塗層、材料表面改性、生物塗層、防腐耐磨塗層等噴塗技術，有較多研究成果，並發表影響力的論文多篇，擔任IEEE、ICASSP、ITST、ICSPS等國際知名期刊編委，主編了《Plasma Spray Technology Handbook》一書。
馬壯，北京理工大學材料學院教授，博士生導師。國防科技重點實驗室副主任，材料學院副院長，表面工程學科方向責任教授，入選軍委科技委卓越青年人才、教育部新世紀優秀人才，毀傷與防護材料國防科技創新團隊獎核心成員。主要研究方向是材料表面工程、高能量率防護塗層和陶瓷金屬復合材料。主持軍委科技委領域創新項目、裝發預研、國防基礎科研重點項目等，針對裝備對高能量率防護材料的需求，研制出滿足不同服役環境的超高溫熱防護塗層、高能激光防護塗層材料和輕質陶瓷金屬復合材料並成功應用，為裝備研制進度和服役安全性、突防能力提供了關鍵材料技術。獲國家技術發明二等獎1項，國防科技創新團隊獎1項，國防技術發明二等獎2項。申請發明專利60余件，已獲授權40件，發表論文SCI檢索80余篇。兼任中國表面工程協會熱噴塗分會理事、國防創新基地戰略聯盟常務理事、中國兵工學會偽裝隱身專委會委員、北京機械工程學會理事、材料分會副秘書長，中國硅酸鹽學會溶膠凝膠分會理事、《熱噴塗技術》編委。

第一部分 等離子噴塗技術在防腐耐磨領域的應用
第1章 等離子噴塗制備防腐耐磨塗層技術與應用 2
1．1 引言 2
1．2 熱噴塗技術 4
1．2．1 熱噴塗工藝原理 5
1．2．2 塗層形成機理 10
1．2．3 塗層封孔及後處理 12
1．3 塗層腐蝕方式與機理 14
1．4 耐高溫腐蝕塗層的應用 15
1．4．1 陸地與海洋環境下的應用 15
1．4．2 中低溫塗層 19
1．4．3 高溫塗層 23
1．4．4 腐蝕磨損防護塗層 32
1．5 結論 34
參考文獻 35
第2章 等離子噴塗MCrAlY塗層的靜態氧化行為 43
2．1 引言 43
2．2 材料與試驗 44
2．3 結果與討論 46
2．3．1 塗層形貌及含氧量 46
2．3．2 粉末顆粒粒徑尺寸分布對塗層孔隙率的影響 49
2．3．3 熱處理時間對塗層孔隙率的影響 53
2．3．4 熱氧化時間對塗層表面粗糙度和TGO的影響 55
2．3．5 塗層成分對氧化行為的影響 59
2．4 結論 63
2．5 致謝 64
參考文獻 64
第3章 粉末參數對塗層性能的影響 67
3．1 引言 67
3．2 粉末顆粒的制備 69
3．2．1 濕法包覆粉末顆粒 69
3．2．2 自蔓延高溫合成SHS 69
3．2．3 等離子體球化粉末顆粒 69
3．2．4 霧化工藝 70
3．2．5 機械合金化 70
3．2．6 反應等離子噴塗 70
3．2．7 熔煉/燒結-破碎粉末 71
3．2．8 團聚粉末 71
3．2．9 其他技術 71
3．2．10 機械融合 71
3．2．11 應用實例 72
3．3 等離子噴塗工藝參數 78
3．3．1 等離子射流的產生 78
3．3．2 粒子內部對流運動 78
3．3．3 飛行顆粒化學反應：氧化和/或分解 79
3．3．4 塗層結構 81
3．4 結論 84
3．5 致謝 84
參考文獻 85
第4章 等離子噴塗塗層的實驗結果的統計學 90
4．1 引言 90
4．2 Taguchi試驗設計 93
4．3 人工神經網絡分析 95
4．3．1 神經網絡模型的開發與實現（塗層侵蝕率） 95
4．3．2 ANN對塗層侵蝕率的預測 97
4．3．3 神經網絡模型的開發與實現（針對塗層結合強度） 99
4．3．4 ANN預測塗層的黏附強度 100
4．4 討論 101
4．5 結論 102
參考文獻 103
第二部分 等離子噴塗技術在生物及醫療領域的應用
第5章 水熱自愈合與中間強化層對等離子噴塗羥基磷灰石塗層結合
強度的影響 106
5．1 引言 106
5．2 試驗過程 110
5．3 熱處理HA塗層的微觀結構演變及生物響應 111
5．4 熱處理過程中影響結晶的因素 115
5．5 增強黏結層對復合HA塗層黏結強度的影響 117
5．6 用統計技術評價失效行為 120
5．7 結論 122
5．8 致謝 123
參考文獻 123
第6章 鈦合金基體表面等離子噴塗制備生物塗層的晶體學及力學
性能研究 131
6．1 引言 131
6．2 帶生物陶瓷塗層的鈦基植入體 131
6．3 等離子噴塗生物陶瓷塗層 132
6．4 等離子噴塗生物陶瓷塗層工藝條件、微結構形成和塗層
性能之間的關係 134
6．5 等離子噴塗生物陶瓷塗層的晶體結構和力學性能的分析方法 136
6．5．1 光學金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡 136
6．5．2 X射線粉末衍射表征的相組成和晶體學參數 138
6．5．3 孔隙率表征 143
6．5．4 基體與等離子噴塗塗層之間的拉伸結合強度 144
6．5．5 基於密度泛函理論（DFT）的結構和力學性能數值方法 145
6．6 結論 146
6．7 致謝 147
參考文獻 147
第三部分 等離子噴塗納米塗層
第7章 固相法合成熱噴塗用先進納米材料 155
7．1 引言 155
7．2 固相合成熱噴塗粉體材料 155
7．3 先進材料及其熱噴塗層 157
7．3．1 金屬間化合物 158
7．3．2 金屬間化合物/陶瓷復合材料和納米復合材料 165
7．3．3 非晶納米材料 171
7．4 結論 179
參考文獻 179
第8章 溶液等離子噴塗或懸濁液等離子噴塗制備納米塗層 185
8．1 引言 185
8．2 用於懸浮液或溶液噴塗的等離子噴槍 187
8．2．1 傳統的直流等離子噴槍 187
8．2．2 其他類型直流等離子噴槍 189
8．2．3 感應等離子噴槍 190
8．3 等離子射流與液體的相互作用 191
8．3．1 測量與建模 191
8．3．2 液體注入 192
8．4 懸浮液和溶液的制備 199
8．4．1 懸浮液的制備 199
8．4．2 溶液的制備 200
8．5 採用懸浮液和溶液制備的塗層 201
8．5．1 納米或亞微米顆粒飛行特徵 201
8．5．2 感應耦合射頻等離子噴塗 204
8．5．3 直流等離子噴塗 206
8．6 納米結構塗層表征 214
8．7 應用領域 216
8．8 結論 218
8．9 專用術語 219
參考文獻 220
第9章 大氣等離子噴塗誘發接枝聚合制備阻燃絲 227
9．1 引言 227
9．2 試驗設計 228
9．2．1 絲綢 228
9．2．2 等離子系統 228
9．2．3 電子溫度 230
9．2．4 絲綢的處理 232
9．2．5 阻燃復合接枝 236
9．2．6 測試 236
9．2．7 絲綢結構的分子動力學（MD）模擬 240
9．3 結論 242
9．4 致謝 243
參考文獻 243
後記 247