基于稳定最大应变的冷喷涂粒子临界速度预测

利用ABAQUS显式有限元分析软件,对冷喷涂铜粒子与铜基体的碰撞过程进行了欧拉法数值分析.结果表明,欧拉模型可有效模拟冷喷涂粒子碰撞变形行为,粒子撞击基体形貌的模拟结果与试验观察吻合较好.在不同碰撞速度下,最大等效塑性应变均会快速上升并达到各自稳定值,并且在290～400 m/s内稳定等效应变最大值基本不变,但随着粒子速度增加,粒子扁平化程度、与基体结合面积与金属射流量均明显增加.最后,结合金属射流形貌与等效塑性应变稳定最大值的变化规律,提出了一种冷喷涂粒子临界速度预测的新方法,计算获得了20 μm铜粒子冷喷涂临界速度约为290m/s.     

冷喷涂粒子碰撞行为三维有限元热力耦合分析

冷喷涂粒子的碰撞变形行为对粒子的沉积起着重要的作用.采用ABAQUS/Explicit显式有限元分析软件对冷喷涂过程中粒子碰撞行为进行了三维数值模拟.通过引入材料的失效模型,获得了与文献报道试验结果相吻合的计算结果.计算结果表明,随着粒子速度增加,粒子变形程度增加,基体坑深增加.粒子大小对其碰撞变形形貌影响不大,不同尺寸粒子的变形具有相似性.     

冷喷涂Au纳米粒子在金属表面沉积过程的分子动力学模拟

通过对Au纳米粒子在Au基体上沉积过程的分子动力学模拟，再现了冷喷涂中Au纳米粒子在Au基体上沉积的过程以及粒子和基体表层的形貌变化；在撞击过程中，基体的局部区域有熔化现象，通过计算粒子原子进入基体表面层的数量及粒子与基体间的最终接触面积，探讨了影响喷涂粒子沉积过程的主要因素．     

基体表面粗糙度对冷喷涂粒子沉积过程影响的物质点法数值分析

目的 解决有限元法模拟冷喷涂粒子沉积过程时存在的网格畸变等问题,并探讨粒子和粗糙基板的结合方式。方法 基于物质点法建立冷喷涂粒子沉积的仿真模型。利用FORTRAN语言自编程序对铜粒子冷喷涂铜基板的过程进行仿真分析,并与其他研究中的试验结果进行对照,结果吻合较好,表明物质点法模拟冷喷涂粒子沉积问题是可行且有效的。此外,分析基体表面粗糙度对粒子沉积过程的影响规律,并探讨粒子在不同位置沉积的结合机理。结果 随着表面粗糙度的增大,粒子扁平化趋势增大,回弹动能减小。表面粗糙度足够大时,粒子射流可能和基板形成机械咬合结构;粒子在波谷处沉积时受两侧波峰作用难以扁平化,但是凹坑深度增大,回弹动能减小,粒子基板结合强度增大;粒子在左侧半腰处沉积时,其在切向速度分量作用下与右侧波峰形成二次接触,形成了较长的射流。结论 粒子与基板的结合强度随着表面粗糙度的增大而增大。粒子在波峰处可以形成机械咬合结构;在波谷处凹坑深度增大、回弹动能减小,起填充作用;在半腰处能够与右侧波峰产生二次接触,增大结合强度。研究结果可为冷喷涂工艺生产提供一定指导。     

基于材料性能的冷喷涂临界速度预测窗口研究取得新进展

正冷喷涂过程中,喷涂粒子被高速气流加速到较高的速度(200~1 200m/s),在固态下碰撞基体,通过粒子强烈的塑形变形沉积在基体上形成涂层。由于喷涂材料和碰撞速度不同,粒子或者从基体上反弹或者沉积于基体上,使得粒子开始沉积到基体上的速度被称为临界速度,它是冷喷涂技术的一个     

冷喷涂粒子碰撞行为和临界速度预测的数值模拟研究现状

目前,冷喷涂技术受到越来越多国内外学者的关注。文中基于已公开发表的文献,详细讨论了冷喷涂过程中粒子碰撞行为的数值模拟和临界速度预测的研究现状。首先,简要介绍了冷喷涂、粒子结合机理和临界速度的概念。其次,总结了拉格朗日法、欧拉法和光滑粒子法等数值计算方法,并对数值计算获得的结果,例如:变形形貌、界面温度、能量变化及临界速度的预测进行了讨论。最后,探讨了冷喷涂粒子碰撞行为数值模拟中存在的问题和研究前景。     

SHS反应火焰喷涂粒子与基体的碰撞及其数值模拟

以Ti-B4C-C为反应喷涂体系,通过碰撞实验和ANSYS有限元分析方法,研究了反应火焰喷涂TiC-TiB2复相涂层时,喷涂粒子与基体碰撞形成摊片的温度变化情况及其对涂层与基体结合的影响.研究表明,完成自蔓延反应、处于熔融状态的喷涂粒子与基体碰撞形成的摊片各部分温差较大,温度较低,不易使基体表面熔化,难以与基体形成良好结合;自蔓延反应进行中的喷涂粒子与基体碰撞形成的摊片各部分温差较小,温度较高,能较好地实现与基体的结合.模拟结果与实验结果基本吻合.     

基于SPH的超音速火焰喷涂WC-12Co粒子速度对其沉积行为的影响

目的 以超音速火焰喷涂过程为基础,探究粒子撞击速度对粒子在基体上沉积行为的影响。方法 应用SPH方法,模拟分析WC-12Co粒子速度在400～800 m/s内,单个粒子在相同基体上的沉积行为。结果 粒子撞击速度与粒子扁平率、粒子基体结合面积、结合方式等有密切关系。随着粒子撞击速度的增加,基坑深度持续增大至最小深度的4.6倍,金属射流对提高粒子扁平化程度及粒子与基体的有效结合面积起到促进作用,总接触面积最大可达到原有效接触面积的2.7倍。撞击速度的提升使得有效塑性应变及应变区域增加,形变区域增大。同时,结合面温升总体增加,增强了粒子与基体的结合条件。沉积过程存在能量耗散,初始能量的提高有利于粒子与基体总能量的增加,强化了压实效应,进一步促进粒子与基体的结合。结论 在数值模拟选取的范围内,超音速火焰喷涂WC-12Co粒子的撞击速度越高,粒子与基体的结合状态越好。     

SHS反应火焰喷涂粒子与基体的碰撞及其数值模拟

以Ti-B4C-C为反应喷涂体系，通过碰撞实验和ANSYS有限元分析方法，研究了反应火焰喷涂TiC-TiB2复相涂层时，喷涂粒子与基体碰撞形成摊片的温度变化情况及其对涂层与基体结合的影响。研究表明，完成自蔓延反应、处于熔融状态的喷涂粒子与基体碰撞形成的摊片各部分温差较大，温度较低，不易使基体表面熔化，难以与基体形成良好结合；自蔓延反应进行中的喷涂粒子与基体碰撞形成的摊片各部分温差较小，温度较高，能较好地实现与基体的结合。模拟结果与实验结果基本吻合。     

冷喷涂镁合金基体残余应力的数值研究

目的 研究冷喷涂Mg-alloy基体过程残余应力的变化趋势.方法 采用ABAQUS/Explicit有限元分析软件,以AZ31作为基体材料、Al-7075作为颗粒材料进行碰撞模拟,并添加无限元素层以增强数值稳定性,同时考虑多颗粒沉积对颗粒沉积基体时产生的残余应力的影响.结果 经有限元模拟,颗粒的残余应力随着冲击速度的增...