电爆喷涂是基于对电爆炸现象的研究认识,发展出的一种材料表面改性、维修及制造的新方法。它利用储能电容脉冲放电产生的高密度电流对喷涂材料进行阻性加热,使之液化、膨胀最终发生爆炸,产生的高温高速粒子随冲击波喷射到待喷涂基材表面形成涂层。其瞬间高功率脉冲加热喷涂材料的方式,使喷涂过程中的能量输出易于控制,可选用不同熔点的导电材料进行喷涂。是一种极具工程应用价值的喷涂技术。但从目前的研究来看,电爆涂层的质量以及喷涂效率均无法满足实际生产要求,该方法仍处于实验室研究阶段。为此,本研究致力于将电爆喷涂方法向实际应用不断推进,提出了约束电爆喷涂的新方法,并开发了能对不同形式喷涂材料（丝、粉、箔）进行高效喷涂的多功能约束电爆喷涂装置。利用该装置对约束电爆喷涂过程中所涉及的主要科学问题进行了系统研究。首先,揭示了约束电爆喷涂粒子的约束调控机制,这是约束电爆喷涂方法的核心内容。采用在约束腔内开槽的方式,实现对喷涂粒子的约束调控,通过改变约束腔的约束参数（约束结构、约束深度和约束宽度）以及电爆能量密度（57¹52J/mm³）进行系列喷涂实验。发现在选用的敞开式、收敛式和垂直式三种约束腔中,仅在垂直式约束腔内可得到高质量涂层;当约束深度为喷涂材料直径的100倍时仍可保证涂层的均匀致密;当约束宽度从6mm减小至2mm,涂层的均匀性不断改善,厚度也逐渐增加。分析认为喷涂材料阻性加热所导致的“热膨胀效应”和沿面击穿电弧伴生的“压力效应”及其后续在约束腔内的发展变化,主导着约束腔对于喷涂粒子的约束调控,进而影响喷涂粒子的沉积行为及最终涂层的形成。其次,对影响喷涂粒子形成的喷涂材料能量沉积特性进行了分析讨论。分别研究了丝导体和粉末导体的能量沉积特性及模式。对于丝电爆而言,在相同丝径下,初始电压越高材料沉积的能量越多;在相同电压下,当丝径超过能量沉积极限丝径值后能量沉积出现下降。无论丝导体为难熔的Mo丝或易熔的Al丝,可通过改变初始电压和丝径的方式,控制材料在欧姆加热过程中的熔化、气化状态,调节能量沉积模式达到慢电爆模式,得到的涂层最为均匀致密。对于粉末电爆而言,研究发现存在两种能量沉积模式:平滑震荡模式和突变模式。在平滑震荡模式下,无法形成高质量涂层,而在突变模式下涂层最为均匀致密。可通过同时提高充电电压和减小粒径的途径,控制粉末体系电阻的演变特性以达到抑制旁路电流过早形成的目的,实现粉末能量沉积模式由平滑震荡式向突变式转变,进而改善涂层质量。再次,通过自行设计的喷涂粒子收集装置和喷涂粒子飞行特征测试系统,对喷涂粒子形成后的喷射飞行特性（尺寸分布、温度、速度、空间分布规律以及入射角度）及其沉积行为进行测试分析。结果表明:约束电爆喷涂是一类高温、高速的喷涂方法。在初始电压10kV下,喷涂粒子到达基体时的瞬时速度>2000m/s,粒子的外表面温度>700℃,且随初始电压的增加喷涂粒子的温度速度不断升高,所得到涂层与基体的结合方式多为冶金结合。并发现喷涂粒子的尺寸分布对其飞行轨迹有着显著的影响,粒子尺寸分布均匀,飞行轨迹统一是获得理想涂层的关键。在对曲面基体的喷涂中,当喷涂距离为10mm,初始电压10kV时,喷涂粒子可形成涂层的最小入射角为19°,沉积效率最高可超过50%。基于以上对约束电爆喷涂粒子形成、发展过程的认识,分别对难熔Ta10W和易熔Ni60A涂层的形貌、物相结构、沉积效率及厚度以及涂层结合强度进行表征分析。结果表明:Ta10W涂层由Ta,Ta₂N,和FeTaO₄三种晶体相组成,平均晶粒尺度约为90nm;Ni60A涂层中既存在晶体相又有非晶体相,主要由FeNi和SiO₂组成,平均晶粒尺度约为86nm。选择合理的能量密度,喷涂粒子将会对基体材料产生一定程度的破坏侵切,使基体元素出现在涂层表面,形成完全冶金结合界面。两种涂层的沉积效率随能量密度的提高,均呈现先增大后减小的变化趋势,Ta10W涂层的最大沉积效率为53%、Ni60A为47%。两种涂层整体结合强度优异,有成为结构涂层的潜力。最后,为将约束电爆喷涂方法向实际应用不断推进,结合对约束电爆喷涂方法及机理的研究认识,设计开发了一套管内壁约束电爆喷涂设备样机。实现了对长约1m,直径最小为50mm的管件内壁进行高效、稳定的涂层制备。