主气流温度对高压冷喷涂粉末速度和温度的影响

目的研究高压冷喷涂中,送粉气流在室温时主气流温度对冷喷涂粒子速度和温度的影响。方法利用计算流体力学软件FLUENT对冷喷涂流场进行数值模拟,分析不同送粉压差、不同喷管喉部直径的情况下,主气流温度对气体流场、粉末速度和温度的影响状况。结果送粉压差为0.1 MPa且喷管喉部直径为2 mm时,进入喷管的送粉气流流量占总气流流量的比值超过50%,此时提升主气流温度对冷喷涂粒子撞击速度和温度的提升幅度十分有限。在不改变送粉气流流量的情况下,增加喷管喉部直径可有效削弱送粉气流对粒子加速的不利影响。结论考虑送粉气流时,主气流温度对冷喷涂粉末沉积效果较弱,为了提高冷喷涂粉末沉积效率应保证顺利送粉的前提下尽可能地减小送粉气流流量,并且在设计喷管时应适当增加喷管喉部直径。     

超音速等离子喷涂参数对粒子速度温度的影响

采用高效能超音速等离子喷涂系统,选用纯Al2O3粉末,研究了电功率、电流、电压、气体流量、送粉量对飞行粒子速度和温度的影响.研究结果表明:Al2O3粒子的温度、速度随功率的增大分别呈持续上升与先增大后下降的趋势;在相同功率时,电流对粒子速度、温度的影响大于电压的影响;加大主气流量,粒子速度和温度均先增大后减小;增大送粉量,粒子速度先增大后减小,而粒子温度则一直减小.最后结合涂层的形貌、孔隙率、显微硬度,优化出最佳的喷涂参数.     

水冷双气道激光成形侧向送粉喷嘴特性研究

采用水冷双气道激光成形侧向送粉喷嘴研究出粉口离熔池工作高度、外部雾化气流对粉末利用率和熔池中心氧含量的影响,载粉气流量与熔池中心氧含量关系及外部雾化气流对熔池中心氧含量的影响,外部雾化气流对CH化合物包覆304不锈钢激光成形试样氧化夹渣与力学性能的影响。结果表明,随出粉口离熔池中心高度的增加,粉末利用率逐渐降低,氧含量逐渐增大;仅有载粉气流量1～12 L/min时,氧含量为3. 92%～5. 48%;当载粉气流量1～12 L/min、外部雾化气流1～5 L/min时,氧含量为1. 40%～2. 68%;激光成形试样内部夹渣明显减少且表面呈金属光泽,其抗拉强度、断后伸长率比单气道送粉喷嘴制备的试样分别提高7. 8%和23. 1%。     

斜面激光熔覆粉末流场及光粉耦合机理研究

目的 扩展增材制造在斜面复杂零部件修复领域的应用,弥补倾斜熔覆过程中粉末流动行为研究的空缺。方法 采用RSM进行模拟方案设计与数据处理,通过拟合输入参数与输出之间的数学模型,探究送粉电压、气流量、基体倾斜角度对倾斜基体上粉末浓度和粉斑直径的影响规律。结合数值模拟和试验研究对光粉耦合机理进行分析,探究光粉平衡关系对涂层形貌的影响机理。结果 粉末颗粒速度随气流量的增加而增大;倾斜基体上最大粉末浓度随气流量的增大而降低,随送粉电压的增大而增高;倾斜基体上的粉斑直径随基体倾斜角度和气流量的增大而增大。以倾斜基体上的粉末浓度最大、倾斜基体上的粉斑直径最小为优化目标,0°、10°、20°、30°倾斜基体上最大粉末浓度模拟值与预测值的误差分别为4.34%、3.61%、5.82%、13.15%,基体上粉斑直径模拟值与预测值的误差分别为2.95%、3.22%、3.57%、4.10%,说明该模型对倾斜基体上最大粉末浓度及粉斑直径的预测精度较高。结论 气流量对粉末颗粒速度影响显著,送粉电压、气流量对基体上最大粉末浓度的影响显著,倾斜角度、倾斜角度与气流量的交互项对倾斜基体上的粉斑直径影响显著。研究结果为激光...     

激光同轴送粉增材制造粉末束流关键特征表征与分析

粉末束流焦距和焦点位置处的粉末颗粒的空间分布是粉末束流的两个关键特征,对激光同轴送粉增材制造工艺特性影响较大. 利用高速摄像拍摄粉末束流的宏观形貌,以图像灰度处理技术为基础,建立了粉末束流焦距和焦点位置处粉末颗粒空间浓度分布表征方法,提出利用有效粉斑直径定量分析粉末束流的汇聚性,系统研究了载气流量、同轴保护气流量、送粉速率等主要工艺参数对粉末束流关键特征的影响规律. 结果表明,工艺参数的改变几乎不影响粉末束流焦点位置处粉末颗粒呈高斯分布这一规律;载气流量增加,粉末束流焦距变小,有效粉斑直径变大,粉末束流汇聚性变差;同轴保护气流量增加,粉末束流焦距变长,有效粉斑直径基本不变;送粉速率提高,粉末束流的焦距和有效粉斑直径变化均不大.     

送粉位置对等离子喷涂YSZ粒子熔化状态的影响

研究了等离子喷枪采用3个送粉位置时距离喷嘴90mm处YSZ粒子的熔化状态(包括粒子温度及速度、粒子粒度分布、粒子撞击基体后的扁平形貌),其中送粉位置1和2为枪外送粉,送粉孔轴线距离喷嘴端面分别为9mm和3.5mm,送粉位置3为枪内送粉,送粉孔轴线距离喷嘴端面5mm。结果表明,送粉位置沿等离子射流逆流方向移动时(分别对应送粉位置1、2和3),粒子熔化效果明显增强,粒子扁平化程度提高;涂层中未熔颗粒和孔隙百分比由33.25%减小至10.13%,涂层结合强度由16.25MPa增加至37.25MPa,涂层表面剥落20%时经历的热震次数由35次增加至130次;采用送粉位置3时,喷涂功率33.60kW,低于其他送粉位置的电弧功率(46.75kW),实现了低功率制备高性能YSZ涂层。     

HA粉末粒径对微束等离子喷涂扁平粒子形貌及涂层微结构的影响

目的研究粉末粒径对微束等离子喷涂羟基磷灰石(HA)扁平粒子形貌和涂层的微观组织结构的影响。方法选取三组不同粒径范围(25～38μm、38～45μm、45～63μm)HA球形粉末,采用微束等离子喷涂方法在经镜面抛光的Ti-6Al-4V基体上收集扁平粒子,在经过喷砂处理的Ti-6Al-4V基体上沉积HA涂层。利用冷场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪,对扁平粒子形貌,以及涂层的形貌、相组成和择优取向进行分析。通过激光共聚焦显微镜(LSCM)观察扁平粒子的三维相貌,并对比分析扁平粒子的差异。结果微束等离子喷涂过程中,可形成几种典型形貌特征的扁平粒子,一是中间区域较厚,边缘位置较薄的扁球形;二是中间区域较薄,边缘位置较厚的圆盘状,该种扁平粒子相比于扁球形,其厚度较薄,直径较大;三是边缘位置存在"指状"溅射的圆盘状,其厚度与圆盘状扁平粒子厚度相当,但其直径范围较大。HA涂层的结晶度随着粉末粒径的减小而减小,HA的分解和非晶化逐渐增强,涂层的择优取向强度减弱,涂层中柱状晶比例减少。结论微束等离子喷涂过程中,粉末粒径对扁平粒子形貌和涂层相结构有显著影响。随着粒径的增加,扁平粒子由扁球形转变为边缘有少量"指状"溅射的圆盘状。粒径较小的HA粉末在等离子焰流中的熔化程度较高,导致涂层中分解相和非晶相含量增多,择优取向程度减小。     

WC-17Co 粉末尺寸对粒子飞行状态与涂层性能的影响分析

目的 提高碳化钨涂层的性能.方法 运用Fluent软件进行超音速火焰喷涂焰流的仿真模拟,得出喷涂距离-焰流速度、喷涂距离-焰流温度曲线.采用粒子飞行监测仪对三组不同粒度(粒子平均直径分别为21.72、32.92、42.56 μm)WC-17Co粉末在超音速火焰喷涂过程中的飞行状态进行监测,并得出喷涂距离-速度、喷涂距离-温度曲线,揭示喷涂过程中焰流速度、温度对粒子速度和温度的影响.通过扫描电镜观察分析不同粒度WC-17Co粉末撞击镍718合金基体后的扁平化程度,测量不同粒度WC-17Co涂层的孔隙率,比较涂层致密度的差异,同时采用压痕法测量涂层的硬度.结果 WC-17Co粒子飞行速度和温度随喷涂距离的增加呈先增大后减小的趋势,且粒子飞行速度和温度随粉末粒径的增大而减小,根据粉末粒径的不同,其速度峰值在690～810 m/s之间变化,温度峰值在1890～2050℃之间变化.直径越小的粒子撞击基体后的扁平率越高,扁平率在1.94～2.35之间.WC-17Co涂层的孔隙率随粒子直径的增大而升高,涂层的硬度与孔隙率成反比,涂层努氏硬度在1072～1284HK之间.结论 超音速火焰喷涂过程中,碳化钨粉末的飞行速度和温度呈先增大后减小的趋势,且飞行速度和温度与粒子直径大小成反比.碳化钨涂层的致密度与硬度随粒子直径的增大而减小.     

激光辐照下粉末颗粒物态变化特征

激光与粉末颗粒交互作用后粉末颗粒的物态是目前制约激光同轴送粉加工工艺持续提升的核心要素之一.利用背影增效瞬态影像高速摄影方法清晰获取了激光辐照下粉末颗粒状态随时间变化规律,构建出了激光作用下粉末颗粒飞行过程的动力学模型,对光粉作用区内不同物态特征粒子的演化规律进行了系统研究.结果表明,光粉交互作用区约70%的粉末粒子受到激光辐照,强激光辐照下粒子表面瞬间气化产生高温等离子体形成的反冲作用力是改变粉末粒子运动轨迹和运动速度的原因;激光辐照下粒子运动加速度与“慧尾”长度之间存在映射关系,“慧尾”长度越长,粒子运动加速度越大;粉末粒子的亮度信息在统计学规律上可以定性表征激光辐照下粉末粒子的物态.     

等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的工艺研究

采用SprayWatch-2i粒子测速仪测定等离子喷涂时粒子的飞行速度及温度,确定最佳喷涂电流和电压参数,改变送粉方式和送粉速率制备Al2O3涂层.研究所制备涂层的孔隙率、显微硬度、耐磨性及结合强度,研究结果指出：影响Al2O3涂层质量的主要工艺参数为喷涂功率、送粉方式和送粉速率,等离子喷涂10～40μmAl2O3粉末制备Al2O3陶瓷涂层的最佳工艺参数为电流600 A、电压60 V、枪内送粉、送粉速率10.25 g/rmin.     

直流氢电弧蒸发法制备金属纳米Ni粉和Cu粉的研究

采用自行设计的直流氢电弧等离子体蒸发设备，通过正交试验，系统研究了H2／Ar、电流和压力对纳米Ni粉和Cu粉制备产率、结构及粒度的影响。发现：（1）该设备能够制备出纳米级的Ni粉和Cu粉，且产率有了很大的提高，Ni粉最大产率提高了24倍，Cu粉的最大产率提高了203．7倍；（2）各因素对两种粉体制备产率影响的显著性顺序为：φ（H2）／φ（Ar）-电流-压力；对Ni粉平均粒径影响的显著性顺序为：φ（H2）／φ（Ar）-压力-电流；对Cu粉平均粒径影响的显著性顺序则为：压力-φ（H2）/φ（Ar）-电流；（3）所制备的纳米Ni粉和Cu粉为多晶型；Ni粉的平均粒径在20-65nm范围内；Cu粉平均粒径为23-141nm；制备的Ni粉中不含杂质，纯净度很高，但是Cu粉中含有一定量的CuO杂质；（4）设备内腔的冷却环境对控制极大粒度粉体的生成和粉体粒度分布具有重要影响。     

Thirty Years of Energy-Dispersive Powder Diffraction

Energy-dispersive powder diffraction (EDPD) has now been in routine use for over thirty years. During that time it has been applied to a wide range of academic and industrial problems. The advent of image plate and charged coupled device (CCD) area detectors has enabled the use of monochromatic radiation for many of the applications traditionally reserved for EDPD. Here the basic principles and major applications of EDPD are reviewed, the impact of image plate and CCD detectors is assessed and the possible future roles for EDPD is explored.     

激光熔覆载气式同轴送粉喷嘴关键参数的探究

以激光熔覆载气式同轴送粉喷嘴为研究对象,建立了三通道激光熔覆喷嘴的三维模型,运用计算流体动力学理论对激光熔覆送粉喷头关键参数进行了数值分析,基于商用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对送粉通道不同倾角和送粉口不同直径条件下的粉末流场情况进行了数值模拟。分析与计算结果表明,在其他参数一定的条件下,选样送粉通道倾角角度70°和送粉口直径1.5 mm时,有利于改善激光熔覆效果,为CFD技术在流体机械分析中的应用提供了参考。     

FAAS法测定钛粉中微量钙

研究了直接利用空气－乙炔火焰原子吸收法测定钛中钙。利用锶盐作干扰抑制剂，在不分离钛基体的情况下直接测定钛中微量钙，测定最低含量为０．０５％。多次测定样品回收率在８８％～１０８％之间，相对标准偏差为３．４％。灵敏度比仅使用氧屏蔽时提高了２倍多，且方法简便快速，可适用于钛及某些钛合金中钙的测定。     

低温固化粉末涂料的研制

为了研究制造低温固化环氧粉末涂料,使粉末涂料涂装温度下降,使其能在热敏材料表面涂装.对合成树脂、固化剂、颜料、填料、助剂的选择进行了讨论,用试验筛选配方组成.确定了低温固化环氧粉末涂料配方,确定了工艺路线,并对其性能进行了分析检测.结果表明:低温固化环氧粉末涂料,固化温度可降至110℃.使粉末涂装在热敏材料表面涂装成为可能.     

粉末冶金技术在电动工具行业中的应用与实施

考察了粉末冶金技术在电动工具中的实施状况,并对常用零件和遇到的相关问题进行了探讨,对今后的研究方向进行了展望。     

浅谈中速磨制粉

叙述了中速磨的结构、工艺特点和将其用于高炉喷煤制粉的有关情况。     

Microstructure Development during Extrusion of Mechanically Alloyed Powder

ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｕｒｉｎｇＥｘｔｒｕｓｉｏｎｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙＡｌｌｏｙｅｄＰｏｗｄｅｒＳｈａＷｅｉ（沙维）（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｈｅＱｕｅｅｎ’ｓＵｎｉｖｅｒｓｉ...     

基于金属粉末支撑的堆焊成形铺粉系统研究

设计了一种基于金属粉末支撑的GMAW堆焊成形方法,针对自行研制的金属堆焊成形设备,介绍了其铺粉原理和系统组成。开发了该设备的硬件系统和软件系统,对铺粉系统的控制方式以及软件系统的分层算法进行了分析,然后对设备的铺粉精度进行了试验验证,为基于金属粉末支撑的堆焊成形工艺研究提供了依据。     

高能束粉末堆焊技术

堆焊是现代材料加工与制造业中一种重要的制造和维修方法.近年来,高能束粉末堆焊技术凭借其特有的优势得到了迅速的发展.高能束粉末堆焊主要包括等离子弧堆焊、电子束堆焊、激光堆焊以及聚焦光束表面堆焊.简单介绍了几种高能束堆焊技术的工艺特点、应用情况以及近年来的发展,并指出其发展方向.