1 热喷涂技术概述
热喷涂技术是为了改善复合材料基体材料表面性质的一种技术， 它是通过某种热源将喷涂材料升温至熔融或半熔状态，并利用高速气流将其喷射到基体材料的表面，形成喷涂层的一种金属表面加工方法。
常用的几种热喷涂方法是：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂及爆炸喷涂等，近年来，人们研究了一些更为先进的喷涂技术（如激光喷涂、冷空气动力喷涂、反应火焰喷涂等），使得喷涂技术不断的发展，人们认识材料的行为也更加丰富、材料的性能也逐步提高。
热喷涂技术是在上世纪初才被瑞士科学家 Scheep 所发明，经过了百年的发展，其应用领域已经非常广泛。 人们常利用热热喷涂技术提高材料抵御外界环境作用能力（耐腐蚀性、耐磨损性、耐高温性、耐氧化性等），甚至赋予材料表面某种特殊的性能（光、电、磁、热等），使得材料更为出色、更为适当的为其整体结构服役。
近年来， 通过热喷涂技术改变材料表面摩擦磨损方面的研究已经成为科学研究的热点问题，随着此类研究高质量、精细化的发展， 热喷涂技术已经成为一种构件表面抗摩擦性能提高的重要手段。
2 摩擦磨损概述
摩擦是自然界里普遍存在的一种现象。 只要有相对运动或相对运动趋势，就一定会产生摩擦。 如果没有摩擦，人类将无法行走，行驶中的车辆也无法停止等等，可见我们的生活和生产都是和摩擦现象息息相关的， 使得我们的生活得以正常持续下去，同时也为我们提供了许多便利。 然而人们极为不乐意看到或者接受的是摩擦现象的不利结果，即摩擦磨损。 我们知道材料失效有三种形式：断裂、磨损、腐蚀，其中无论是在工业生产领域还是日常生活之间，最为常见的便是磨损损害，这还造成了能源的损失， 甚至是现场的事故及事故带来的经济财产和人身安全的不可挽回。有资料数据显示，有 60%以上的磨具失效都是由于磨损引起的。 最近几年来美、英等国均对各自国家产生摩擦的状况的进行调差， 他们得出了由于材料磨损失效所造成的损失每年大约有上千亿美元这样的结论，同时研究表明， 如果降低磨损可能回来的经济利益大约占各国国民生产总值的 2%以上。 据我国有关部门统计， 仅冶金、矿山、农机、煤炭、电力和建材这几个领域的钢材用量由于摩擦磨损致使设备备用构件就达 100 万 t，不仅带来了废弃构件的大量浪费，也造成了国家巨大的经济损失。
因此，对结构材料的摩擦磨损机理进行研究，分析失效的原因、研究并提出安全有效的防治技术，不仅可以加深对摩擦学的研究、丰富摩擦学的理论，更可以推动材料科学技术的发展，引领新材料研发的高端科学，并带来实际的经济、科学效益。
摩擦学是研究相对运动及相对运动趋势时， 接触表面产生摩擦行为的科学。 摩擦学不仅单纯的研究这类接触表面之间的摩擦、润滑和磨损，也研究这三者之间的相互关系及其发展与应用：包括设计和计算、润滑材料和润滑方法，摩擦材料和接触面之间的状态，摩擦故障的诊断、检测和预警等。 磨损是由于相对运动的接触之间以及与抵抗环境作用而引起材料的失效形式。 不同材料、不同接触之间的相互作用会导致不同的磨损失效类型。 影响表面磨损的原因主要是材料表面性能及粗糙度、材料表面材质及物质组成、接触面表面的润滑等。
而在实际科学研究或工程应用中， 根据磨损的特征将其分为五大类：磨粒磨损（abrasivewear），粘着磨损（adhesionwear），表面疲劳磨损（surfaeefatiguewear），腐蚀磨损（eorrosivewear），微动磨损（frettingwear）。
3 热喷涂对材料涂层摩擦性能的影响
3.1 影响研究
组织结构决定性能是自然界的客观规律，任何材料的性能都是由其内部的微观组织结构决定的。 摩擦磨损性能也是如此。 涂层的材料组分、结构及其分布、微观结构、孔隙率及残余应力等决定着热喷涂涂层的摩擦磨损性能，而喷涂方法、喷涂工艺、喷涂材料及涂层处理等方面又决定着涂层的基本性能。
天津工业大学的唐英等人对专门应用于激光熔覆的镍基合金粉末做了研究， 探讨了自熔性合金粉末的冶炼工艺及熔覆层的硬度及摩擦磨损性能，研究表明：最终制得的激光熔覆层没有明显的氧化现象，组织致密，低倍观察未发现裂纹和气孔，硬度是 HRC58-62。 熔覆层在 MLS-23 型湿砂橡胶轮式磨损试验机上进行摩擦实验， 结果表明该合金涂覆层有优良的耐磨性能。
清华大学摩擦实验室的 Wanghui 等研究了添加 WC 的镍基合金粉末，并对其激光熔覆层的摩擦性能进行了研究，结果显示，WC 硬质相增加了涂层的耐磨粒磨损性能，耐磨性能最好的是 Ni 基合金和 60%WC 混合，且经过激光重熔处理的涂层， 主要因为激光重熔处理生成均匀、 致密且耐磨性能好的Ni-Cr-B-Si 基体， 硬质相和基体的结合强度的提高阻碍了磨损过程中硬质相从基体的剥落， 限制了磨粒磨损过程中的显微切削，提高了耐磨粒磨损性能。
兰州理工学粉末冶金厂对自主开发的铁镍稀土合金粉末进行了喷熔层制备， 并对其喷熔层的工艺性和摩擦磨损性能进行了探讨，研究表明由于稀土的加入，使涂覆层组织细化且均匀， 由高强韧性 Ni-Fe 基固溶体及其弥散分布的大量硬质相构成， 且稀土是含 Cr 和 Ni 的大量硬质相形成空间网络结构，提高了涂覆层耐磨粒磨损性能。
3.2 机理研究
涂层的摩擦特性和磨损机理的研究主要在摩擦磨损机理和失效原因以及工况改变下的摩擦磨损机理变化两方面。涂层由于摩擦作用，涂层组织在工作中会发生改变。 潘传增研究的 Co-Cr-W 涂层的微动磨损开始阶段以粘着磨损为主，过渡阶段以氧化磨损为主，稳定阶段以疲劳磨损为主。刘红斌等人研究的 WC-18Co 涂层开始阶段以粘着磨损；稳定阶段以疲劳脱层和脆性开裂剥落为主。 Gui Manchang 等人研究的 Al-6Cu-Mn 喷涂涂层在干滑动摩擦情况下，在不同的载荷和速度情况下，涂层的磨损速率和磨损形式是不同的。
Edrisy A 等研究的低碳钢等离子涂层，在低速高载时磨损速率较大，而在高速高载情况下，磨损速率降低，主要是由于在高速高载情况下，涂层会产生氧化摩擦层，从而提高抗磨损能力。
通过图层摩擦磨损机理的研究， 涂层在摩擦磨损应用中失效的原因主要有以下几方面： ①喷涂材料及涂层的硬度不高，在磨损中快速磨损失效；②涂层中含有氧化物或未熔化的喷涂颗粒使得涂层孔隙率增加及孔隙增大， 使得涂层在摩擦时容易产生裂纹，导致涂层失效；③涂层的残余应力较大，使涂层容易产生裂纹及剥层脱落而失效； ④喷涂材料与基体材料的亲和性差，使得涂层与基体的结合强度不高，使得涂层剥落而失效；⑤喷涂材料像陶瓷类材料韧性差，在磨损容易产生脆裂，从而导致涂层失效。
4 结 论
根据热喷涂技术在摩擦磨损领域应用的研究成果， 为改善涂层摩擦磨损的性能可采取以下措施： ①采用新的喷涂技术及优化喷涂工艺参数减少涂层的氧化物及未熔化杂质，提高涂层的致密性。 ②对涂层进行处理，或者喷涂技术与其他技术相结合， 如对涂层进行热处理等改善涂层的结构组织及残余应力等，提高与基体的结合强度。 ③对涂层进行结构设计，如喷涂过渡涂层、梯度涂层结构、反应生成涂层等提高涂层的结合强度。 ④进行材料的复合使用及新材料，选用性能可以互补的材料复合使用，以提高涂层的各种性能。 ⑤利用涂层的磨损机理及形式不同及涂层性能相互之间的影响， 选择涂层合适使用的工况，提高涂层的使用性能。
参考文献略
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