山东
6月30日，由中国粉体网主办的“2026高端热喷涂材料制备与应用技术大会”在江苏无锡锡州花园酒店成功召开。会议期间，中国粉体网邀请到了多位业内专家、学者，优秀企业家代表做客“对话”栏目，围绕金属、陶瓷基热喷涂材料制备技术、国产化应用进展与行业绿色升级前景展开访谈交流。本期我们邀请的是山东理工大学朱建副教授。
中国粉体网：朱教授，能否简单介绍一些您目前的研究方向，在热喷涂方面主要研究布局与代表性成果有哪些？
朱教授：我目前的研究方向主要是增材制造与再制造技术及其新材料开发，以及相关领域的数值模拟仿真。在热喷涂领域，目前主要是研究超音速火焰喷涂这个方向，主要以HVAF技术为主。具体是两个方面：一方面是在铝、镁轻合金上喷涂超硬超耐蚀的涂层；另一方面是用在装备上的，比如像刹车盘，以及传统的连铸连轧产线上的结晶器铜板的修复和再制造。目前我们团队现有七名硕士生，两名博士生，我们在热喷涂领域已经主持省部级以上科研项目5项，横向课题3项，发表SCI论文20余篇，培养硕士研究生10余人。
中国粉体网：朱教授，不同粒径的碳化钨颗粒在热喷涂过程中的熔化行为有何差异？这种差异如何影响最终的涂层组织结构？
朱教授：首先我来介绍一下为什么会造成这种差异。微米级和纳米级的碳化钨的尺寸不同，可以造成很多方面的不一致。一方面是它们的比表面积不同，细粒径的碳化钨在受热后更容易熔化，粗粒径的碳化钨可能仅仅是表面熔化，而不是完全熔化。另一方面是粗粒径碳化钨颗粒金属陶瓷中的金属粘结相因为充分熔化，促使粗粒径碳化钨金属陶瓷经热喷涂后致密度反而超过细粒径碳化钨金属陶瓷涂层。
这些差异就会造成纳米级碳化钨虽致密性高但易形成孔隙，但是经过HVAF喷涂后，涂层所表现出的组织结构与粉末是完全相反的，就是粗粉做出来的反而致密度要更高，这主要是因为微米级碳化钨的颗粒大、动力更强，冲击作用更大，所以喷出之后，它的孔隙会比较小。而纳米级碳化钨粉体，它的塑性或者是韧性更差一些，所以在喷涂后特别容易形成小孔影响其性能。
中国粉体网：那在您的研究发现，在600℃高温摩擦环境下，微米碳化钨涂层的磨损率反而较纳米碳化钨涂层更低。为什么会出现这种现象？
朱教授：这又是另外一个问题了，出现这种情况可能是因为微米级和纳米级的碳化钨，它们的粘结相界面结构不同，尤其是纳米级碳化钨，它的比表面积大，活性更强，它与钴铬之间的连接强度很高。而微米级碳化钨，它的颗粒更大，它与钴铬之间的连接会出现一些缺陷。另一方面，在高温下，它们的氧化行为也不一样，主要是在高温下，纳米级的碳化钨更容易形成致密的氧化层，比如钨钴氧化物。而微米级碳化钨，它的粘结相的块体比较大，其中的铬容易氧化形成Cr2O3，这种氧化物不是很致密，相比于钨钴氧化物，它的耐高温性要更差。所以，纳米碳化钨金属陶瓷热喷涂层的高温抗磨性能更好。
中国粉体网：那么在实际服役条件下，您觉得我们该怎么根据工况温度区间去匹配碳化钨的粒径方案？
朱教授：主要是看使用场景和成本，如果使用场景要求苛刻，也不在意成本的情况下，我们就选用纳米级碳化钨粉末，因为它的性能更好，但成本也更高，涂层性能更稳定。如果是对成本把控比较严，并且对性能要求没有那么严苛，对高温性能要求不是特别高，只是在室温下，那就用粗粉比较合适。
中国粉体网：面对纳米碳化钨面临脱碳、成本、长时稳定性这些老问题。您怎么看下一步的技术突破口？
朱教授：我认为下一步的技术突破可以从三个方面来开展。第一是新型粉体材料的开发。比如针对脱碳问题，我们可以采用包覆技术，可以用高熔点材料，例如钼材料来对整个颗粒进行包覆；第二是开发新型热喷涂工艺，比如将人工智能与热喷涂技术结合，开展喷涂过程的实时监测，实时工艺参数调节以调控热输入，从而避免脱碳。第三可以开发新型的陶瓷材料体系，成本方面，可用碳化钛等低成本陶瓷部分替代或完全替代碳化钨；长时稳定性方面，可开发新型高熵合金或多主元粘结相，提高抗氧化能力及高温耐磨性。
中国粉体网：好的，感谢朱教授的分享，谢谢！
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