钛具有比强度高和耐腐蚀性优异等特点，在国民经济的各个领域都有广泛的应用，但钛的制备成本较高，限制了其推广应用。采用低温超音速火焰喷涂的方法可以避免钛在喷涂过程中的氧化，同时涂层具有很高的致密度。通过研究探索钛粒子在低温超音速火焰射流中的沉积规律与涂层性能之间的联系，为指导大气环境下喷涂钛涂层提供参考依据。本文采用低温超音速火焰喷涂设备在316L不锈钢基体表面收集钛粒子和制备钛涂层，通过OM、SEM、XRD和EDS等方法对扁平粒子形貌和涂层性能进行表征，探讨了粒子的扁平化行为和氧化行为对涂层性能的影响，并采用非线性有限元显示动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟了粒子撞击基体的过程，取得了以下成果：（1）低温超音速火焰喷涂过程中，颗粒主要以固态形式沉积到基体表面，粒子由原始球形变成扁平状，在粒子边缘处有明显的金属射流出现。粒子的扁平化程度随喷距的增加呈先增加后降低的趋势，当喷距为150mm时，粒子的扁平化程度达到最高；燃烧室压力越高，粒子的扁平化程度越高。基体材料硬度和基体表面粗糙度对粒子的变形有较大的影响，基体材料的硬度越高，粒子的变形程度越大；基体表面越粗糙，粒子的变形越不规则，粒子边缘的射流越明显。粒子的氧化程度随喷涂距离的增加而增加；燃烧室压力越大，粒子的氧含量越低。（2）钛涂层表面粗糙度和孔隙率随喷距的增加呈现先增加后降低的趋势，当喷距为150mm时，涂层的表面粗糙度和孔隙率达到最低；燃烧室压力越大，涂层的表面粗糙度和孔隙率越低。低温超音速火焰喷涂钛涂层没有发生明显的氧化，在喷距小于170mm时，涂层中的氧含量以沉积过程中的氧化为主，而当喷距超过170mm时，涂层中的氧含量以飞行过程中的氧化为主；随燃烧室压力的增大，涂层的氧含量降低。（3）随着粒子初始速度和温度的增加，粒子的扁平率和压缩率逐渐增大，越有利于粒子与基体之间的结合。随着基体硬度的增加，钛粒子的变形越来越剧烈，基体的变形越来越小，粒子嵌入基体的深度越来越浅。基体预热温度的升高，粒子撞击基体表面形成的凹坑深度逐渐增加。