中国粉体网讯  氧化铝陶瓷涂层因其高硬度、耐高温、耐腐蚀、电绝缘等优异性能，已成为航空航天、石油化工、机械电子等领域极端工况下不可或缺的表面防护材料，尤其是随着高端装备向高载、高速、高温方向发展，对氧化铝涂层的综合性能提出了更高要求。

作为涂层材料，在粉末选择方面尽量选择较小尺寸的粉末，能够获得更致密的氧化铝涂层，但为了将粉末更好地输送，粉末不能选得特别小，如小于10μm，可能会造成喷枪堵塞。在选择粒径分布范围时，一般来说，粒径范围小的粉末往往能制备致密度大的涂层，粒径范围大的粉末往往制备的涂层致密度小。在选择粉体形貌方面，颗粒形状规则、流动性好的球形氧化铝粉体，能在喷涂过程中均匀铺展，形成致密且表面光滑的涂层结构，孔隙率较少，涂层的防护性能优异，在实际工况中，应优先选用流动性好、松装密度高的球形或近球形粉末。

目前可用于制备尺寸和形貌均一的高品质球形氧化铝粉体的工艺中，热等离子体技术因制备的粉体具有球形、均匀、致密、尺寸可控等优异性质而占据着明显优势地位。

等离子体是除固、液、气外物质存在的第四种状态，它是由电子、阳离子和中性的粒子构成的整体呈电中性的集合体。根据等离子体中重粒子温度的高低可以将等离子体分为热等离子体和冷等离子体两大类。

中重离子的温度可达3×10³至3×10⁴K，基本达到了局部热力学平衡状态。此类等离子体具有较高的能量密度，可以用于材料的合成、球化、致密化以及保护性涂层的沉积等。

热等离子体制备的球形Al₂O₃

球化是利用热等离子体温度高、能量密度大等特点，将形状不规则的原料粉体迅速加热而熔化或气化，然后在极高的温度梯度下迅速冷却固化或沉积，最终得到球形粉体颗粒。热等离子体球化可以有效地改善被处理粉体的物理和化学特性，是一种高效和经济的处理粉体材料的方法，主要表现在以下几个方面：

第一，制备球形颗粒。粉体在热等离子体弧中经高温熔融和快速冷却，球形的熔融液滴得以保留下来，从而制得球形颗粒；

第二，提高粉体致密性。粉体在球化处理过程中可以消除孔隙，得到致密材料；

第三，提高粉体纯度。粉体颗粒在高温热等离子体弧和可调可控的反应气氛中熔融，一些易挥发的杂质或者能和气氛发生反应的物质可以脱离体系，从而提高原材料的纯度。

作为热等离子体技术制备粉体材料的资深专家，中国科学院过程工程研究所的袁方利研究员经过长期的经验积累，已经参与研发了多种具有特色的特种粉体制备技术。2026年9月17日，中国粉体网将在山东淄博举办“第三届全国高纯氧化铝粉体制备技术及应用交流大会”。届时，来自中国科学院过程工程研究所袁方利研究员将带来题为《热等离子体高温瞬态烧结制备喷涂用球形氧化铝》的报告，报告中将介绍其采用铝粉热等离子体氧化制备高纯超细球形氧化铝，无需分散剂和粘结剂，即可在水相中形成高固含量浆料并喷雾造粒得到致密团聚体；再经等离子体瞬态烧结调控致密度与活性，最终获得性能优良的氧化铝涂层。

报告人简介：

袁方利，1996年在中国科学院等离子体所获博士学位，现为中国科学院过程工程研究所研究员，中国科学院大学岗位教授，博士生导师。围绕特种粉体材料，以高频热等离子体技术为核心，突破了热等离子体粉体性能调控的技术瓶颈，发展了热等离子体制备粉体技术，形成了特色的热等离子体制备粉体技术，建立了热等离子体制备粉体平台。围绕粉体球形化，开展了热等离子体熔融球化技术研发，形成了球化工艺与设备一体化的定制解决策略；实现了纳米球形氧化铝、氧化硅、氧化钛和球形难熔金属粉及纳米金属粉体等的宏量制备；开展了硼化物和碳化物等超高温陶瓷粉体研制，实现了超高温陶瓷粉体的批量化制备。发表SCI论文100多篇，获得授权发明专利10多项，参与3本等离子体制备粉体材料相关专著编写；获得北京市科学技术奖二等奖（2010年和2023年）、中国石油和化学工业科学技术奖三等奖（2011年）、中国颗粒学会-赢创颗粒学创新奖（2016年）、河北省科学技术进步奖三等奖（2021年），河南省科学技术进步奖三等奖（2021年）和获河南省科学技术进步奖二等奖（2024年）。

来源：

白柳杨等：高频感应热等离子体在微细球形粉体材料制备中的应用

袁方利等：高频热等离子体制备特种粉体研究进展

（中国粉体网编辑整理/空青）

注：图片非商业用途，存在侵权告知删除