Основные направления исследований в области технологии термического напыления в университетах
Университетские исследования сосредоточены на «инновациях в области материалов, исследовании эксплуатационных характеристик, модернизации оборудования и междисциплинарной интеграции» технологии термического напыления, что позволяет преодолеть технические барьеры и обеспечить теоретическую и техническую поддержку для промышленного применения.
I. Разработка новых материалов покрытий: преодоление границ производительности
Разработка материалов покрытий, адаптированных к конкретным условиям, с упором на «многокомпонентные композиты» и «функциональную адаптацию», является одним из основных направлений исследований в университетах.
Многокомпонентные композитные покрытия: сочетание материалов с различными свойствами, таких как металлы, керамика и полимеры, посредством термического напыления для получения новых покрытий с «многофункциональной синергией». Например, металлокерамические композитные покрытия могут одновременно обладать прочностью металлов и износостойкостью керамики, адаптируясь к сложным условиям эксплуатации.
Функционально-ориентированные покрытия: Разработка материалов для конкретных отраслевых потребностей, таких как высокопроводящие покрытия для электронных устройств, антибликовые/отражающие покрытия для оптических приборов и биоактивные покрытия для биомедицины, с достижением точных характеристик за счет контроля состава материала.
II. Исследования эксплуатационных свойств материалов: создание теоретической базы
Использование технологии термического напыления для создания «платформы для исследования эксплуатационных свойств» с целью глубокого изучения характеристик покрытий в различных средах, что обеспечивает информационную поддержку для приложений.
Специализированные исследования эксплуатационных свойств
Износостойкость: На поверхности механических деталей наносятся износостойкие покрытия высокой твердости. Для оптимизации противоизносных составов изучается взаимосвязь между твердостью покрытия, микроструктурой и скоростью износа.
Коррозионная стойкость: Антикоррозионные покрытия, такие как керамика и цинк-алюминий, наносятся на металлические поверхности методом напыления. Моделирование коррозионных сред, таких как морская и химическая промышленность (например, погружение в морскую воду), позволяет проанализировать защитный механизм и срок службы покрытий с точки зрения коррозионной стойкости для предоставления технических рекомендаций для морского машиностроения и других областей.
Биосовместимость: Биоактивные покрытия, такие как гидроксиапатит, наносятся методом напыления на поверхности металлических имплантатов. Изучается взаимодействие покрытия с тканями человека (например, интеграция с костной тканью) для повышения безопасности и эффективности имплантатов.
Теплоизоляционные характеристики: Для термического оборудования, такого как авиационные двигатели, изучается процесс термического напыления керамических материалов, таких как стабилизированный оксидом иттрия диоксид циркония, для оптимизации микроструктуры покрытия, улучшения теплоизоляционных характеристик и стойкости к тепловому удару, а также для повышения тепловой эффективности оборудования.
Проводящие и оптические характеристики: Изготавливаются проводящие покрытия на основе металла/углерода и изучается их электромагнитное экранирование. Разрабатываются оптические функциональные покрытия, анализируется влияние параметров процесса на антибликовые и отражающие характеристики для оказания технической поддержки в области электроники и оптики.
III. Инновации в оборудовании и процессах: расширение основных технологических возможностей
Для повышения точности и эффективности технологии термического напыления применяется двухсторонний подход: «модернизация оборудования» и «оптимизация параметров».
Независимые НИОКР оборудования: университетские команды самостоятельно проектируют и совершенствуют оборудование для термического напыления, например, разрабатывают новое оборудование для плазменного напыления. Увеличение скорости и температуры напыляемых частиц улучшает плотность и прочность сцепления покрытия, расширяя область применения этой технологии.
Оптимизация параметров процесса: с помощью современного оборудования для обнаружения, такого как сканирующая электронная микроскопия и рентгеновская дифракция, систематически изучается влияние таких параметров, как мощность распыления, расход газа и расстояние распыления, на микроструктуру покрытия (например, размер зерна, пористость). Создание модели зависимости «параметры процесса – характеристики покрытия» обеспечивает точное руководство процессом для промышленного производства, позволяя избежать затрат, связанных с пробами и ошибками.
IV. Междисциплинарная интеграция: расширение сфер применения
Сочетание технологии термического напыления с другими дисциплинами позволяет решать междисциплинарные практические задачи, демонстрируя прикладную ценность исследований.
Интеграция с машиностроением: Основное внимание уделяется восстановлению механических деталей, проводятся исследования применения термического напыления для ремонта изношенных и корродированных деталей. Оптимизация процессов ремонта позволяет восстановить размеры и эксплуатационные характеристики деталей, что позволяет перерабатывать ресурсы и снижать производственные затраты.
Интеграция с наукой об окружающей среде: разработка термических покрытий с каталитическими свойствами, нанесение каталитических материалов на поверхность носителя и изучение их эффективности в отношении загрязняющих веществ, содержащихся в отходящих газах и сточных водах, позволит создать новые технологические средства для контроля загрязнения окружающей среды и внесет вклад в экологическую защиту.
