Пла́зменные техноло́гии, технологические процессы, основанные на использовании низкотемпературной плазмы, генерируемой дуговыми или высокочастотными плазмотронами. Применяются для проведения различных металлургических процессов (Плазменная металлургия) и термической обработки – сварки, резки, наплавки металлических материалов, а также удаления (травления) приповерхностных слоёв твёрдых тел или их упрочнения (путём их ионного легирования или модифицирования) и др.

Процессы плазменных технологий осуществляются при температуре плазмы (1–2)·10⁴ К и характеризуются большим диапазоном регулирования мощности (до 150 кВт) и возможностью сосредоточения потока плазмы на обрабатываемом изделии. Процессы могут выполняться при нормальном (атмосферном) или повышенном давлении либо в вакууме. Эффекты от применения плазменных технологий достигаются как тепловым, так и механическим действием компонентов плазмы (бомбардировкой изделия частицами плазмы, движущимися с очень высокой скоростью, – т. н. скоростной напор плазменного потока). Удельная мощность, передаваемая поверхности материала плазменной дугой, достигает 10⁵–10⁶ Вт/см², в случае плазменной струи она составляет 10³–10⁴ Вт/см². Тепловой поток, если это необходимо, может быть рассредоточен, обеспечивая «мягкий» равномерный нагрев поверхности, что используется при наплавке и нанесении покрытий.

Для сварки металлов применяют одновременное воздействие дугового разряда и плазменной струи, что позволяет глубоко проникать в металл. Такая сварка отличается высокой производительностью и, вследствие большой стабильности действия дуги, хорошим качеством; позволяет сваривать достаточно толстый металл (10–15 мм) без специальной разделки кромок. Маломощная плазменная дуга на токах 0,1–40 А удобна для сварки тонких листов (0,05 мм) при изготовлении мембран, сильфонов, теплообменников из тантала (Ta), титана (Ti), молибдена (Mo), вольфрама (W), алюминия (Al).

Резка металлов осуществляется при одновременном воздействии плазменной струи и дугового разряда между анодом (разрезаемым металлом) и катодом плазмотрона. Плазменная струя [аргон (Ar), азот (N₂), водород (H₂), аммиак (NH₃) и их смеси] формируется и стабилизируется в канале анода при нагреве дуговым разрядом. Для интенсификации резки металлов используется химически активная плазма. Например, при резке воздушной плазмой кислород (О₂), окисляя металл, даёт дополнительный энергетический вклад в процесс резки. Плазменной дугой режут нержавеющие и хромоникелевые стали, медь (Cu), алюминий и другие металлы и сплавы, не поддающиеся кислородной резке. Неэлектропроводные материалы (бетоны, гранит, тонколистовые органические материалы) обрабатывают плазменной струёй.

Для нанесения покрытий материал (тугоплавкие металлы, оксиды, карбиды, силициды, бориды и др.) вводят в виде проволоки, порошка или суспензии в плазменную струю, в которой он плавится, распыляется и в виде мелких частиц с высокой скоростью наносится на поверхность изделия (подложку). Высокие скорости напыляемых частиц (до 700 м/с) определяют формирование на подложке покрытия в виде дисков малой толщины (2–10 мкм) и их высокую скорость охлаждения – до 10⁸ К/с. В зависимости от напыляемого материала в покрытии формируется аморфная или наноструктура с высокой микротвёрдостью. При раздельном затвердевании напыляемых частиц на подложке возможно конструирование макроструктуры покрытия, в том числе создание трёхмерных капиллярно-пористых покрытий (пористость определяет низкий кажущийся модуль упругости покрытия, что обеспечивает высокую термостойкость теплозащитных покрытий). Повышение температуры подложки существенно увеличивает когезию и адгезию покрытий. Основная область применения плазменного напыления – формирование теплозащитных оксидных покрытий с пористостью до 20 % или плотных покрытий с трещинами, перпендикулярными подложке. Плазменное напыление также успешно используется для получения волокнистых композиционных материалов с алюминиевой, титановой и интерметаллидной матрицами.

Травление с использованием компонентов газоразрядной плазмы применяют для удаления вещества с поверхности (например, обрабатываемой детали). Плазменное травление иногда называют «сухим» в отличие от классического «мокрого», связанного с применением жидких травителей. Преимуществом плазменного травления перед жидким (помимо существенно меньшего потребления реагентов) является возможность прецизионной размерной обработки изделий и полной автоматизации процесса.

Плазменные технологии применяются также для получения порошков со сферической формой частиц, применяемых в порошковой металлургии. В плазменную струю вводят материал, частицы которого, расплавляясь, приобретают под действием сил поверхностного натяжения сферическую форму. Размер частиц может регулироваться в пределах от нескольких микрометров до 1 мм. Более мелкие (ультрадисперсные) порошки с размерами частиц 10 нм и выше получают испарением исходного материала в плазме и последующей его конденсацией.