多功能超音速火焰喷涂粒子速度的计算机仿真

超音速火焰喷涂粒子焰流速度对涂层的性能影响极大,但其实际速度很难确定,根据射流动力学原理,建立了多功能超音速火焰喷涂的焰流和粒子速度模型,并对焰流、WC-17Co和NiCrBSi喷涂粒子的速度进行了计算机仿真计算.结果表明:随喷涂距离增大,超音速焰流速度、温度不断下降,直至形成亚音速焰流;粒子的速度分布在300～800...     

超音速火焰喷涂过程中粒子运动特性的数值模拟

热喷涂涂层质量很大程度上是由颗粒沉积时的状态决定,颗粒不仅受到粒径尺寸的影响,还与飞行过程中焰流特性密切相关.本文以JP8000型超音速火焰喷涂系统(HVOF)喷涂过程为研究对象,采用计算流体动力学方法探究不同氧油质量比下焰流行为和计算域内的燃烧特性;分析不同粒径的颗粒在焰流场内的轨迹特性和速度、温度演变规律,依据数值模拟结果优化工艺参数.计算结果表明:氧油比为3时,HVOF系统内焰流温度最高、速度最快,表明氧油充分燃烧;颗粒注入后可能与枪管壁发生碰撞,且其粒径越大,碰撞发生的临界入射速度越小,碰撞后的粒子会二次穿越焰流中心;颗粒粒径越大,受焰流作用时加热、加速越缓慢,在喷枪内到达的最高温度和最大速度越小.     

等离子喷涂纳米氧化铝钛粉体粒子状态研究

用Spray watch 2i粒子状态在线监测仪器,研究了喷涂电压、主气压强及喷涂距离对粒子状态(温度和速度)的影响。在测量的范围内,提高喷涂电压,纳米陶瓷粒子温度和速度均有显著增大;提高主气压强,纳米陶瓷粒子温度下降,粒子速度增大;延长喷涂距离,纳米陶瓷粒子温度下降,粒子速度有所下降。     

Al_2O_3-13%(w)TiO_2涂层等离子喷涂粒子状态的研究

喷涂过程中的粒子温度与速度是影响涂层最终质量的直接因素。本文通过Al2O3-13%(w)TiO2涂层等离子喷涂工艺的正交试验,研究了电压、电流、送粉器转速和主气压强对粒子状态(温度与速度)的影响规律,并基于监测结果建立起焰流中粒子状态的表征模型,为预测粒子状态和控制涂层特征奠定基础。     

喷涂距离对粒子飞行特征及变形程度的影响

测量了不同喷涂距离下粒子的飞行速度和温度,观察了等离子喷涂ZrO2粒子的变形程度,分析喷涂距离对粒子飞行特征及变形程度的影响.结果表明,粒子速度沿轴向先加速后减速,而粒子温度沿轴向逐渐降低,粒子撞击基体后的变形程度是粒子温度和速度共同作用的结果,当喷涂距离为80mm时,粒子的变形最佳,呈圆盘形.     

超音速火焰喷枪气体温度场和压力场的数值模拟

超音速火焰喷涂喷枪内的气体状态(温度、压力等)直接影响喷涂粒子的加热、加速效果,从而决定涂层质量。为获取喷枪内温度场、压力场及气体质量分数分布,采用finite-rate化学模型和Realizable k-ε湍流模型进行流体动力学计算。模拟结果显示:O2和C3H8分布直接影响喷枪内燃烧区的位置,从而影响化学能-动能的转变;燃烧室主燃区的位置、大小与温度梯度、燃烧气体成分梯度密切相关;超音速火焰喷涂喷枪内气体压力呈阶梯状分布,所产生的动态压差迫使燃气沿压力梯度传播;燃烧室内高压气体经拉瓦尔管转换,使压降转变为动能。     

微束等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层特性

采用轴向中心送粉式微束等离子喷涂系统在2kW级的小功率条件下制备了Al2O3陶瓷涂层.研究了电弧功率、工作气体流量和喷涂距离对粒子速度与涂层组织结构和性能的影响.采用光学显微镜观察涂层的组织结构,采用X射线衍射分析涂层的相结构,采用磨粒磨损质量损失表征涂层的性能,用热辐射粒子速度温度测量系统测试工艺参数对喷涂粒子速度的影响.结果表明,电弧功率、工作气体流量和喷涂距离对粒子速度的影响都比较明显,粒子速度随着电弧功率和工作气体流量的增加而增加,随着喷涂距离的增加而下降.涂层的磨粒磨损质量损失随电弧功率的增加而减少,而随工作气体流量和喷涂距离的增加而增加.分析表明粒子的温度对涂层磨粒磨损质量损失有较大的影响.采用微束等离子喷涂可以制备磨粒磨损性能与传统等离子喷涂在38kW下制备的涂层相当的Al2O3涂层.     

低压等离子喷涂氧化铝涂层的特性

以细小的氧化铝为热喷涂粉末,采用低压等离子喷涂制备了沉积率高于50%,孔隙率低于2%的氧化铝涂层.研究了不同工艺下低压等离子喷涂氧化铝涂层的沉积率、相组成和显微结构,并对低压等离子功率和真空室压力工艺参数对涂层的影响进行了分析.研究结果表明,所制备的涂层以α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃相并存;随着功率和压力提高,涂层的孔隙率有明显的降低,但压力达到23.7kPa时功率影响较小.此外,还对等离子焰流中的粒子温度和速度进行了计算.结果表明,在23.7kPa压力下保证粒子充分熔融的前提下使粒子具有较高的运动速度.     

基于超音速火焰喷涂技术的冷喷涂技术实现与流场分析

在KY-HVO(A)F多功能超音速火焰喷涂的基础上通过改进喷枪的设计,在喷枪的扩张段加入水实现了冷喷涂技术.进行了冷喷涂过程中焰流流场分析,得到了不同水流量条件下喷枪中气流的速度与温度分布规律.为了定量分析,得到了喷枪出口中心处气流速度与温度随加水量的变化规律.结果表明:随着加水量的增加,粒子的速度与温度都在下降.在加水量较小时,焰流的速度与温度急剧下降.当加水量大于20L/h时,随着加水量的增加,焰流的温度和速度下降较慢.依据此流场分析结果在钢基体上成功制备了功能性涂层.     

等离子喷涂工艺参数对钽涂层滑动摩擦性能的影响

目前,用等离子喷涂工艺制备钽涂层及对其摩擦性能的研究报道很少。采用等离子喷涂制备钽涂层,并研究了涂层的滑动摩擦性能,探讨了喷涂功率、喷涂距离和送粉速率对喷涂过程中钽粉温度和速度的影响,采用SEM分析了涂层的典型组织结构,用球盘型摩擦磨损试验机测试了室温、无润滑条件下涂层的滑动摩擦性能。结果表明,喷涂功率、喷涂距离和送粉速率对钽飞行粒子的温度和速度都有较大的影响,等离子喷涂优化参数为喷涂功率36kW、喷涂距离150mm、送粉速率45g/min时,钽涂层的组织致密、耐磨性好,密度和硬度分别为15.2g/cm3,759HV,涂层的抗拉强度超过40MPa;涂层的滑动摩擦失效行为主要表现为疲劳剥落,在试验范围内,各种喷涂工艺参数获得的涂层滑动摩擦系数相近。