工作原理:
超音速火焰喷涂又称作高速氧燃料喷涂（High Velocity Oxygen Fuel）。超音速火焰喷涂是将气态或液态燃料与高压氧气混合后在特定的燃烧室或喷嘴中燃烧，产生的高温、高速的燃烧焰流被用来喷涂。由于燃烧火焰的速度是音速的数倍，目视可见焰流中明亮的“马赫节”，因而一般都称HVOF为超音速火焰喷涂。超音速火焰喷涂是在20世纪80年代研发成功的，并由美国司太立涂层公司首先推出商品化的Jet Kote HVOF喷涂系统。随后采用不同燃料和不同构造的HVOF喷枪不断出现，如Top-Gun、HV-2000、DJ及JP5000等等。与常规火焰喷涂不同的是超音速火焰喷涂采用特殊设计的燃烧室和喷嘴，驱动大流量的燃气并用高压氧气助燃，从而获得了极高速度的燃烧焰流。采用气态燃料的喷枪，其燃烧压力一般为25～60PSI，火焰速度为2～4倍音速。为了获得更高的速度和燃烧压力，普莱克斯表面技术公司开发出了以航空煤油为燃料的JP5000和JP8000超音速火焰喷涂装备，又称作高压超音速火焰喷涂（HP-HVOF），其燃烧压力可达150PSI，火焰速度近7倍音速。
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设备组成
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燃料/燃气的供给系统。此系统应满足超音速喷枪对燃料/燃气在压力和流量上的要求。
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助燃气体-氧气的供给系统－采用大流量高压氧气，保证助燃气体的供给。
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喷枪。喷枪是超音速火焰喷涂中最关键的装备。喷枪一般由燃烧室、枪筒、喷嘴、冷却系统、燃料进口、氧气进口、送粉口、火花塞以及不同的管路等组成。不同的系统其喷枪结构也不同。
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送粉器。用以向喷枪内输送粉末材料。
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控制系统。控制系统应能控制超音速火焰喷涂所有参数，包括喷枪功率，氧气和燃料的流量，送粉量和载粉气体流量以及冷却水的温度和流量。一般控制系统可预先设定喷涂参数，工作中系统能控制设备按设定的参数运行。控制系统还设有自动点火和自动熄火程序以保证设备的操作安全。现在先进的控制系统还具备闭环控制功能，除了对气体的质量流量和送粉器的送粉量进行闭环控制外，还能在喷枪上检测燃烧室的压力，自动反馈并闭环控制相关参数以确保燃烧室压力不变。
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水冷系统。用于对喷枪枪体进行冷却。它由水箱、制冷机、循环水泵、以及各种阀门和测温仪表组成。
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主要特点：
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燃气速度非常高，一般是音速的2倍以上，有的可达7倍音速。
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喷涂粉末的速度也非常高，最高的可达1000米/秒。
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涂层高度致密，结合强度高，气孔率能小于1%，结合强度可大于70MPa。
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涂层材料氧化程度低，失碳少，因而涂层硬度高。
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粉末颗粒在高速焰流中获得了极大的动能，对基材和已沉积颗粒的撞击效果显著，而且沉积颗料中只有一小部分粒子存在液/固相凝固和收缩过程，绝大多数为固相变形，涂层中生成有利于提高涂层可靠性的压应力。
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涂层厚度可大于12.7mm（1/2″）。
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高速的撞击和强烈的变形使材料的晶格产生畸变，增加了材料的活性，从而增加了与相邻的颗粒或基体材料生成物理结合的可能，涂层的可靠性极高。
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喷后涂层的表面光洁。
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先进技术表征
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先进的超音速火焰喷涂设备应该具有以下这些特征的一部分或全部。
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喷枪燃烧室压力高。这是因为：燃烧高压力＝气体高速度＝粒子高速度＝涂层高质量。
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燃烧气体的速度高，粉末颗粒的速度也要高。
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采用液态燃料。由于HVOF工作时需要消耗大量的燃料。大量易燃易爆气体的储存、运输和使用都存在诸多不安全因素。而液态燃料较易为安全，管理、运输的成本也低，200升航空煤油的燃烧热与600立方米的氢气的燃烧热相当。
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控制系统应能：对气体实施质量流量控制，送粉速率能精确控制，能闭环控制喷枪燃烧室的压力。
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喷枪的生产效率高。
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