普通等离子射流温度很高，但速度相对偏低，美国从20世纪80年代中期率先投入超音速等离子喷涂研究。美国Browning公司在1986年推出了试验验证型高速等离子喷涂装置（PlazJet），90年代中期美国TAFA公司将Browning公司的PlazJet商业化，并进一步加大了喷涂功率。为了保证PlazJet具有足够高的热焓值和射流速度，采用了提高弧流功率和增大气体流量的措施。弧电压可高达200～400伏，电流400～700安，焰流速度超过3000米每秒，气体流量达到21米³每小时。PlazJet喷枪的最大功率（270千瓦）比普通高能等离子喷涂（80千瓦）提高了3～4倍，大幅提高了喷射粒子的速度（可达400～600米每秒）和动能，涂层质量明显优于常规速度（200～300米每秒）的等离子喷涂层。但是这种设计思路能量和气体消耗大、能量转换率低、粉末利用率（采用外送粉方式）低，造成喷涂成本很高。

在中国，装甲兵工程学院徐滨士、王海军等人在多年普通等离子喷涂技术研究和应用的基础上自主创新，于2000年研制出具有国际先进水平的高效能超音速等离子喷涂系统（HEPJet），该系统主要包括高效能超音速等离子喷涂枪，高能量（120千瓦）、高电压（220伏）逆变式等离子喷涂电源，喷涂过程自动控制和故障自动监测控制柜、送粉器和制冷机，使中国具备了独立设计和生产超音速等离子喷涂成套设备的能力。HEPJet的射流速度高（4～6马赫），喷涂粒子飞行速度可达800米每秒；涂层质量高，结合强度可达70兆帕，孔隙率低于1%，喷涂高性能WC-Co金属陶瓷涂层硬度可达HV0.31 400以上，结合强度72兆帕，孔隙率低于0.5%（与超音速火焰JP-5000喷涂层相当）；能量利用率、材料沉积效率高；气体消耗少（最大6米³每小时）。其核心部件高效能、低功率、小气体流量超音速等离子喷枪采用拉伐尔喷嘴型面的单阳极结构，压缩孔道长度缩短，对电弧初始段的机械压缩增强，迫使阳极斑点前移来拉长电弧（弧压可达200伏），由于提前对电弧区段的加速，提高了喷枪热效率，获得了高焓值超音速射流，并应用了内送粉结构，有效降低了能耗。在涂层质量相当的情况下，HEPJet的价格和运行成本仅为美国TAFA公司PlazJet的1/3，HEPJet是目前唯一实现大规模产业应用的中国产超音速等离子喷涂系统。

与普通等离子喷涂相比，超音速等离子喷涂的突出优势是射流热焓高、速度高且集中稳定。超音速等离子喷涂既具备等离子喷涂的高热焓（焰流中心温度可达15000～33000开）的特点，又兼有超音速喷涂的高速（速度可达4～6马赫）特点，还具有与低压等离子喷涂类似的射流拘束度和刚性好（等离子射流被有效压缩）等特点。因此，喷涂粉末颗粒在射流中停留时间短但可充分熔化，克服了粉末颗粒氧化、烧损的缺点，等离子射束长、能量密度高，熔滴粒子撞击基体时的动量大，熔滴铺展充分，扁平度好，孔隙率低，结合强度高，粉末沉积效率高，涂层综合指标均可显著提升。

超音速等离子喷涂技术具有材料范围广、涂层质量好、生产效率高等优点，能制备出性能优异的耐磨、耐蚀、热障等涂层，已成为武器装备和工业生产设备中重要部件表面强化防护和绿色再制造的关键技术。