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第1章　绪论1

1.1　等离子喷涂的原理及特点1

1.2　等离子喷涂技术最新进展2

1.2.1　等离子喷涂电源的最新进展3

1.2.2　等离子喷枪的最新进展3

1.3　等离子喷涂技术的发展趋势10

1.3.1　等离子喷涂技术的发展方向10

1.3.2　数值模拟在等离子喷涂中的应用研究11

1.3.3　等离子喷涂涂层应用研究12

1.3.4　涂层性能检测与分析研究13

1.4　多功能微弧等离子喷涂技术的提出14

参考文献14

第2章　多功能微弧等离子喷涂逆变电源系统设计19

2.1　微弧等离子喷涂电源特性设计19

2.1.1　等离子喷涂电源外特性要求19

2.1.2　等离子喷涂电源调节特性要求20

2.1.3　等离子喷涂电源动特性要求21

2.2　多功能微弧等离子喷涂逆变电源方案21

2.2.1 多功能微弧等离子喷涂逆变电源设计思想21

2.2.2　多功能微弧等离子喷涂逆变电源总体设计方案22

2.3　多功能微弧等离子喷涂逆变电源主电路设计23

2.3.1　输入整流滤波电路设计23

2.3.2　新型软开关谐振逆变电路设计24

2.3.3　主电路参数的选择与计算30

2.3.4　输出整流滤波电路设计33

2.4　多功能微弧等离子喷涂逆变器控制模式35

2.4.1　多功能微弧等离子喷涂逆变电源控制模式研究35

2.4.2　驱动电路设计38

2.4.3　多功能微弧等离子喷涂逆变电源数字化控制研究39

2.5　多功能微弧等离子喷涂逆变电源效率43

参考文献45

第3章 多功能微弧等离子喷枪的设计与实现46

3.1　低温等离子体物理过程与传输特性分析46

3.1.1　低温等离子体物理过程分析46

3.1.2　低温直流等离子弧传输模型研究48

3.1.3　等离子弧的压缩效应51

3.2　多功能微弧等离子喷枪的设计54

3.2.1　喷枪设计要求54

3.2.2　喷枪设计方案55

3.3　微弧等离子喷枪送粉与进气方式设计55

3.3.1　传统等离子喷涂送粉方式分析55

3.3.2　微弧等离子喷涂送粉方式设计57

3.3.3　微弧等离子喷涂进气方式设计58

3.4　微弧等离子喷枪喷嘴的设计与优化59

3.4.1　喷嘴的主要结构形式与几何参数59

3.4.2　拉瓦尔喷嘴特征参数计算61

3.4.3　拉瓦尔喷嘴型面设计62

3.4.4　基于MATLAB的微弧等离子喷涂超音速喷嘴设计64

3.5　喷枪冷却系统设计65

3.5.1　喷枪冷却系统设计方案65

3.5.2　微弧等离子喷枪冷却过程的数学建模与仿真66

3.5.3　喷枪冷却的参数计算70

3.6　多功能微弧等离子喷枪电弧特性与热效率71

3.6.1 电弧的伏安特性71

3.6.2　喷枪热效率分析72

参考文献74

第4章　微弧等离子喷涂射流与粒子特性76

4.1　微弧等离子喷涂射流的特性77

4.1.1　喷枪出口处基本参量的确定77

4.1.2　数学模型79

4.1.3　结果与分析83

4.2　微弧等离子喷涂粒子特性87

4.2.1　基本假设87

4.2.2　微弧等离子喷涂粒子运动模型87

4.2.3　微弧等离子喷涂粒子加热模型88

4.2.4　材料选择与几何模型89

4.2.5　结果与分析89

4.3　微弧等离子喷涂Al2O3粒子温度、速度测试92

4.3.1　测试设备与原理92

4.3.2　实验方法与测试结果93

4.3.3　结果分析94

参考文献95

第5章　多功能微弧等离子喷涂复合热障涂层97

5.1　实验材料与方法97

5.1.1　实验材料97

5.1.2　实验方法101

5.2　空心莫来石隔热涂层的制备与性能102

5.2.1　涂层制备102

5.2.2　涂层的组织形貌与结合强度103

5.2.3　涂层的隔温性能105

5.2.4　涂层的抗热震性能106

5.3　莫来石与金属复合热障涂层的制备108

5.3.1　涂层制备109

5.3.2　涂层的组织形貌和结合强度110

5.3.3　涂层的隔热性能113

5.3.4　涂层的抗热震性能115

5.3.5　涂层热震过程的裂纹扩展117

5.4　纳米ZrO2／莫来石与金属复合热障涂层的制备119

5.4.1　涂层制备119

5.4.2　涂层的组织形貌和结合强度120

5.4.3　涂层的隔热性能125

5.4.4　涂层的抗热震性能131

5.4.5　涂层热震过程的裂纹扩展131

5.5　莫来石基梯度热障涂层的制备135

5.5.1　复合梯度热障涂层的制备135

5.5.2　涂层的微观组织和结合强度136

5.5.3　涂层的隔热性能137

5.5.4　涂层的抗热震性能138

参考文献139

第6章　吸波涂层的制备与性能研究142

6.1　吸波材料及其制备技术142

6.1.1　吸波材料研究进展142

6.1.2　吸波涂层制备技术144

6.1.3　纳米颗粒喂料制备和涂层性能测试145

6.2　吸波粉末的表征152

6.3　涂层吸波性能的表征154

6.3.1　复合粉末的电磁参数155

6.3.2　复合粉末的反射率模拟156

6.3.3　复合涂层的电磁波反射率158

6.3.4　复合涂层的高温反射率162

6.4　涂层理论厚度和实际厚度的关系164

6.5　涂层结合强度166

6.6　涂层面密度168

参考文献169

第7章　微弧等离子表面淬火硬化层性能研究172

7.1　试验材料与方法172

7.1.1　试验材料172

7.1.2　实验方法173

7.1.3　工艺参数的确定173

7.2　淬火硬化层组织结构174

7.2.1　淬火硬化层宏观形貌特征174

7.2.2　淬火硬化层显微组织分析175

7.2.3　淬火工艺参数对硬化带尺寸的影响178

7.3　淬火硬化层显微硬度特性研究184

7.3.1　硬度分布特征184

7.3.2　淬火工艺对硬化层硬度的影响184

7.4　淬火硬化层磨损特性191

7.4.1　磨损实验结果191

7.4.2　磨损形式分析192

7.4.3　磨损层表面形貌特征193

7.4.4　磨损机理的探讨195

7.5　基于遗传神经网络的淬火工艺参数优化197

7.5.1 遗传神经网络训练方法（GA-BP算法）的实现198

7.5.2　实验结果建模与仿真198

7.5.3　基于遗传算法（GA）的工艺参数优化202

参考文献206