高端装备制造业的快速发展，对火箭发动机喷管、半导体刻蚀腔体等细长深腔石墨关键构件的高温服役性能提出了严苛要求。针对石墨基体在高温氧化与等离子刻蚀环境下易发生烧蚀与碳污染的问题，在表面制备氧化钇（Y₂O₃）和莫来石（3Al₂O₃·2SiO₂）陶瓷防护涂层是提升其服役寿命的有效方案。传统湍流等离子喷涂技术易卷吸空气导致粉末氧化与涂层缺陷，而现有内置喷枪式内孔喷涂技术难以适应深径比大于5:1的复杂内腔均匀涂覆需求，且对受限空间内层流射流演化、多相颗粒传输与界面沉积的耦合机制尚不明确。为此，本文采用光学发射光谱（OES）双谱线法与计算流体力学-离散相模型（CFD-DPM）多物理场耦合模拟相结合的研究方法，系统揭示了深腔约束下Ar-N₂层流等离子射流的传输特性、粉末颗粒行为及其沉积动力学规律。研究测得等离子射流核心电子温度在10200 K至11450 K之间，并验证了其满足局部热力学平衡条件；阐明了射流核心区流速达1200 m/s、温度超过11000 K，并在深腔曲率引导下沿轴向平缓衰减的规律，该约束效应使内壁涂层厚度波动控制在8%以内。研究发现，在给定的低速高温工况下，莫来石颗粒因其相对较低的熔点、优异的高温稳定性及完全熔融后的良好铺展性，其沉积效率比易处于“半熔”状态并伴随高温升华的氧化钇颗粒高出约20%。本研究构建的深腔内壁涂层全周期沉积物理模型，明晰了工艺参数、流场特性与涂层结构的定量映射关系，为细长深腔石墨构件的涂层材料选型、工艺优化与性能精准调控提供了关键理论依据。
 

层流等离子喷涂；光学发射光谱诊断；计算流体力学；离散相模型；粒子沉积动力学