热喷涂技术是一项重要而复杂的表面处理技术,可以强化、改性、修复机械零部件表面,赋予表面新的功能,被广泛应用于航空航天、武器装备等领域。但热喷涂技术仍存在着涂层孔隙率高、结构缺陷多、基体与涂层结合强度低等问题,严重影响了涂层的性能,限制了热喷涂技术的应用。因此,通过热喷涂工艺参数调控,建立涂层化学性能、微观结构和功能间的关系,获取特定的结构和性能尤为重要。但是,受到一些条件限制,实验观察和检测技术无法在原子尺度上对热喷涂界面结合进行连续表征。然而,通过分子动力学方法在原子尺度上对金属间热喷涂性能进行研究,不仅能够获得原子的速度、位置和能量等信息,而且可以对每个原子的运动状态和轨迹进行跟踪,直观观察微观组织演化,分析界面结合机制。为此,本文基于分子动力学,研究了不同工艺参数、表面结构对热喷涂过程中团簇展平、基体结构及结合强度的影响,弥补了试验方法的不足,阐述了热喷涂涂层的形成机理。主要工作包括以下几个方面:1.研究了纳米尺度下不同尺寸的Ni团簇达熔点及熔融态的温度。详细阐述了纳米热喷涂过程,通过CNA分析喷涂基体初期,冲击力至基体原子晶格无序,被挤压基体原子呈“山”型,随后因基体原子本身的弹性恢复及晶格重构修复基体;对喷涂过程原子轨迹进行观察,原子团簇外层扩散过程所受阻碍小,原子具有良好的流动性。同时,分析了团簇展平比并建立了涂层拉伸检测模型,对热喷涂效果进行了评价。2.对比研究了不同工艺参数（喷涂速度、团簇尺寸、团簇温度、喷涂角度）对Fe基体上Ni团簇热喷涂的影响,分析了团簇的形貌、基底的亚表面损伤、基体/团簇的结合强度等;探讨了临界喷涂速度机制、团簇尺寸、温度及入射角度的影响规律,表明各种工艺参数之间的影响并不是相互独立的,而是需要综合考虑以上各种的影响。3.建立粗糙基体表面,对比分析表面结构对热喷涂性能的影响。阐明了柱状粗糙表面和光滑表面两种结构在团簇展平、基体缺陷演化、应力分布、涂层与基体结合机制及结合强度的影响;阐释了粗糙界面与涂层结合强度提高的机理及喷涂过程的力学性能。