等离子喷涂技术是一种能够制备具有耐磨、防腐、抗高温、防氧化等功能的表面涂层的热喷涂技术。其具有喷涂材料选择范围广、成本低,制备涂层质量好、生产效率高等优点,成为国内外研究学者长期关注的研究热点之一,拥有广阔的研究前景。但在喷涂过程中,可发生因温度分布不均匀产生的热应力导致工件产生变形、涂层出现裂纹的情况。单一从工艺实验的角度无法解决温度动态变化过程中对涂层性能的影响,而采用数值模拟的仿真与工艺实验的验证来完成对温度影响涂层性能的研究,可以更加精确、直观、简单的得到研究结果,是一种可行的实验方案。本文针对等离子喷涂过程的温度场分布和应力应变的变化规律进行了数值模拟,并结合实验验证对影响涂层质量的工艺参数进行了优化。(1)本文介绍等离子喷涂原理与特点,综述了等离子喷涂模拟技术的成形工艺研究和喷涂材料研究现状,分析了影响等离子喷涂涂层质量的工艺参数。(2)针对实际平面喷涂成形过程特点,确定了解决喷涂过程中非线性热传导问题及热耦合应力场的方法;根据实际涂层成型过程,利用生死单元技术用ANSYS软件的APDL参数化语言建立了喷涂仿真模型并实现了高斯光源模型的建立以及热源的动态加载。分析了不同工艺参数下喷涂平面为长方形的单道单层的复合陶瓷层(80%TiO2+20%Al2O3)温度场分布情况,同时也对单道多层陶瓷层的喷涂进行了分析,得到了单道多层的温度场分布情况。并通过实验对单层涂层选取特定点进行了温度实验数据的采集与模拟数据对比,完成了对影响涂层质量工艺参数修正优化。(3)基于温度场的分析结果,通过间接耦合法对同向和往复喷涂过程中的涂层热应力分布、变形进行分析。得到了喷涂单道单层和多层陶瓷层的热应力分布对涂层质量影响的规律、涂层整体总位移变化情况以及特定路径上的位移变化,对以后的进一步工艺实验研究提供指导参考作用。