等离子喷涂成形技术的研究现状和应用进展

随着现代经济和国防工业的发展，各种形状复

杂的高硬度、高熔点金属和陶瓷材料制品不断涌现。就目前技术水平而言，这些高熔点材料构件很难通过传统的方法制备。材料科学的发展迫切需要新的成形与加工手段跟进，近年来，等离子喷涂成形技术（PSF ）因其喷射温度高、速度快、易于实现短流程精密近净成形的特点而得到迅速发展[1]。目前，已经发展成为一门包括粉末制备、芯模制造、等离子喷涂沉积、脱模和后续处理等工序的综合工程技术[2]。

本文介绍了PSF 技术的原理，综述了喷涂粉末、芯模、喷涂过程和后处理几方面的国内外研究现状，并叙述了PSF 在制备薄壁零部件、快速模具和特征材料方面的应用。

1等离子喷涂成形的研究

等离子喷涂[3]是以非转移型等离子弧为热源，喷涂材料为粉末的热喷涂方法。等离子喷涂成形是一种采用等离子喷涂技术在芯模上喷射沉积制备构件的近净成形工艺。等离子喷涂成形的原理和等离子喷涂制备涂层一样，必须通过等离子喷枪来实现。喷枪[4]的喷嘴和电极之间通入工作气体，借助高频火花引燃电弧；电弧将气体加热并使之电离，产生等

离子弧，气体热膨胀喷出高速等离子射流；送粉器将粉末从喷嘴内或外送入等离子射流中，被加热到熔融或半熔融状态，并被等离子射流加速，以一定速度沉积到经预处理的芯模表面形成与芯模形状相对应的具有特殊性能的材料（如图1）。目前的研究主要集中在粉末制备、芯模制备、喷涂过程、脱模和后续处理等方面。

图1等离子喷涂成形（PSF ）

Fig.1Plasma spray forming （PSF ）（a ）—PSF 过程；（b ）—PSF 原理

DOI ：10.3969/j.issn.１００9－062２.2015.03.010

等离子喷涂成形技术的研究现状和应用进展

徐玄1，顾进跃1，顾伟华1，王跃明2，熊

翔2，解路2

（1.深圳市威勒达科技开发有限公司，广东深圳518048；2.中南大学粉末冶金国家重点实验室，湖南长沙410083）

摘

要：等离子喷涂成形（PSF ）由于热源温度高、焰流速度快，非常适合高熔点高硬度材料的近净成形，近年来得到

广泛关注和发展。文章综述了PSF 技术中的喷涂粉末制备、芯模制备和处理、喷涂过程和后处理四个方面的研究现状，详细介绍了PSF 技术在制备薄壁零部件、快速模具和某些特征材料方面的应用进展。在PSF 研究领域，各国更多地注重应用研究，在其基础理论方面有所欠缺，还没有形成一套公认的理论体系；后续研究应在进一步分析粉末熔融、飞行和撞击各阶段的现象和数据基础上，深入探究喷涂过程的物理本质，综合考虑制粉、芯模和后处理等工序，以求建立一套喷涂参数-制件性能关系理论，用以指导PSF 实践。

关键词：等离子喷涂成形（PSF ）；喷涂粉末；制备；芯模；处理中图分类号：TF123；TG146.4

文献标识码：A

第30卷第3期２０15年6月

Ｖｏｌ．30，Ｎｏ．3

Jun.２０15

ＣｈｉｎａＴｕｎｇｓｔｅｎＩｎｄｕｓｔｒｙ收稿日期：2014-07-28

资助项目：深圳市战略新兴产业发展专项资金项目（CXZZ20140505140344968）作者简介：徐玄（1986-），男，湖南长沙人，工程师，主要从事粉末冶金、等离子喷涂、3D 打印材料和工艺研究。

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