电弧喷涂层温度场数值模拟

详细介绍了电弧喷涂层沉积过程中三维温度场有限元模拟技术 ,采用有限元分析软件计算了不同工艺、不同时刻以及不同位置涂层内的温度场 ,在建立传热模型过程中考虑了金属液滴束向涂层的传热与传质以及涂层向系统外的热量散失。采用在厚度方向以微小层叠加来模拟涂层的增厚 ,以此为基础构造涂层有限元计算几何模型 ,逐层激活层单元参与计算过程 ,实现移动边界以充分模拟真实的喷涂沉积过程。以实验验证计算结果 ,并详细讨论了喷涂沉积速率、界面传热系数以及间歇喷涂对涂层温度场的影响     

聚酰亚胺复合材料等离子喷涂温度场数值模拟

利用等离子喷涂方法在聚酰亚胺基复合材料表面喷涂金属防护层,涂层材料分别采用Al、Cu、Zn和Ni.通过ANSYS软件进行了温度场数值模拟.研究包括采用不同涂层材料,基体温度在喷涂时(0～1 000s)随时间的变化、喷涂结束与结束1 000s时刻基体及涂层的温度分布.结果表明,Al和Zn涂层在喷涂过程中及喷涂结束后不会对耐热性差的树脂成分造成烧蚀,而Cu和Ni则会烧蚀基体.试验结果证实了数值模拟的预测.     

钢基模具喷涂层温度场和应力场模拟分析

采用有限元分析软件计算不同时刻以及不同位置涂层内的温度场、应力场,分析电弧喷涂方法制造模具时的沉积过程.在建立传热模型过程中,采用在厚度方向以微小层逐层叠加来模拟涂层的增厚,并应用生死单元法逐层激活层单元参与计算过程,以模拟真实的喷涂沉积过程,获得了喷涂层内温度场、应力场的分布情况.并在此计算的基础上,分析了应力的分布对涂层失稳以及残余应力分布的影响,为模具尺寸设计和喷涂工艺制订提供了依据.     

反应火焰喷涂TiC-Ni功能梯度涂层温度场和残余应力场数值模拟

详细介绍了利用自蔓延反应火焰喷涂技术在钢板表面制备TiC-Ni功能梯度涂层工艺.建立了计算TiC-Ni功能梯度涂层温度场及应力场的数学模型和反应喷涂涂层结构的物理模型.采用有限元分析软件分析了自蔓延反应喷涂层沉积过程中温度场及残余应力场的分布,深入分析了实验条件对涂层温度场的影响.同时,对沿涂层厚度方向残余应力变化规律进行了模拟,并通过模拟检验了利用该方法制备的功能梯度涂层的残余应力的连续性和缓和性,并对不同喷涂速度条件下涂层残余应力场进行了模拟与比较.结果表明,不同喷涂速度对残余应力场的分布影响不大.     

等离子喷涂中纳米团聚体粉末温度场数值模拟

在纳米粒子排布方式理想化假设及热物性参数换算基础上,对纳米团聚体Al2O3-13%TiO2粉末等离子喷涂过程中的温度场进行数值模拟,分析粉末直径、喷涂距离及喷嘴出口处等离子焰流温度对粉末熔化状态的影响,并通过试验研究粉末在喷涂过程中的熔化特性.结果表明,要想获得适当且比较均匀的熔化状态,粉末粒度大小范围不宜分布过宽,同...     

等离子喷涂双层热障涂层沉积过程的数值模拟

运用ANSYS1O.O有限元分析软件对等离子喷涂典型双层热障涂层沉积过程的温度和应力变化过程进行了数值模拟.结果表明,喷涂过程中,基体背面温度呈台阶状上升,涂层颗粒的温度大幅度周期波动,涂层颗粒的应力随之大幅度周期波动;喷涂结束后,涂层内的残余应力趋于稳定,x方向的最大拉应力存在于陶瓷层与粘结层结合面的边缘;最大y方向拉应力和层间应力都存在于陶瓷层和粘结层的结合面上.涂层的结合面边缘是应力集中部位,结合面的中部应力分布均匀.陶瓷层表面x方向的最大拉应力为423.7MPa.

Abstract：

Nmnerical simulation was performed by finite element analysis (FEA) to investigate the temperature and stress in a typical duplex thermal barrier coating. During the spraying process, the temperature of the back surface of substrate increases step by step, both the temperature and the stress of the coating fluctuate periodically within a wide range. After the deposition, the specimen was cooled to the room temperature slowly. The stresses become constant values, and the maximum radial tensile stress exists at the interface between the ceramic layer and the bonding layer, and the maximum axial and shear stresses exist at the interface, where is the concentrated stress area. The stresses of the middle interfaces are uniform. The maximum tensile stress on the ceramic layer surface is 423.7 MPa.     

电热爆炸定向喷涂法制备钼涂层

运用电热爆炸定向喷涂新方法在45#钢基体上制备了钼涂层。借助扫描电镜以及能谱仪对涂层的组织结构、形貌以及涂层成分进行了分析。借助显微硬度测试仪对涂层硬度进行了测试。利用图像分析软件对涂层的晶粒尺寸进行了测量。实验表明：涂层组织晶粒细小，涂层硬度提高，HV值最大到达14110MPa，为原始硬度的3倍，且涂层致密，孔隙率低。能谱分析表明，喷涂过程没有发生氧化现象。     

自蔓延反应喷涂锻造温度场和残余应力的数值模拟

采用ANSYS有限元软件对钢板表面反应预涂TiCNi涂层以及反应喷涂后锻造两种加工过程的温度场和残余应力场进行了模拟计算和比较,得到了各涂层基体喷涂锻造温度场规律.基体高温时喷涂锻造可以降低涂层试件的冷却速度,从而减缓裂纹的产生;研究了反应喷涂锻造对涂层残余应力的影响.结果表明:锻造后各层中的残余应力远小于锻造前各层中的残余应力,而提高始锻造温度可以减小涂层中残余应力.     

离心SHS陶瓷衬管温度场数值模拟

建立了离心ＳＨＳ陶瓷衬管系统传热过程的数学模型，考虑到材料热物性参数随温度的变化，用有限差分法模拟了陶瓷衬管的温度场，结果与实际情况较为吻合。根据模拟结果简要探讨了陶瓷层裂纹成因，重点研究了料管比和涂料厚度的影响。模拟和试验结果表明，欲减少陶瓷裂纹形成，必须严格控制工艺参数，尤其是料管比和涂料厚度。     

等离子喷涂过程基体温度场分布的数值模拟

等离子喷涂的热源温度高,涂层成形区域温度梯度大、热量累积快,涂层中常存在较大的残余应力。研究通过数值模拟并辅以必要的试验测试研究了等离子喷涂过程基体表面热量累积行为：建立了二维静态喷枪加热模型,研究了在不同喷涂距离时基体表面温度场分布规律;建立了移动热源加热模型,研究了在不同喷枪移动速度和扫描遍数时基体热量累积规律。结果表明：在静态喷枪加热作用下,基体温度场呈中间高两端低的对称分布状态;随着喷涂距离减小,基体表面最高温度与平均温度显著升高,温度梯度变化明显,高温区域半径显著增大。在动态喷枪加热过程中,基体左右边界热量累积现象明显,且喷枪移动速度越快,基体表面热量累积越少,温度分布梯度越小;随着喷枪扫描遍数的增加,基体中心区域温度呈波浪式上升,温度增长幅度逐渐变小。     

金属线爆熔射涂层法

介绍线爆熔射法的最佳技术条件及特点。经线爆熔射处理后的基体表面上形成的皮膜组织细密、表面光滑、强度高,与基体的结合力强。广泛应用于耐磨、耐热、耐腐蚀及非金属材料的处理。     

液相脉冲放电沉积涂层的温度场模拟及研究

通过有限元数值模拟的方法,选取合适的热源模型、热边界条件,建立了液体介质中在45钢表面进行脉冲放电沉积TiC陶瓷涂层的热传导模型。采用有限元分析软件ANSYS对液相脉冲电火花放电表面温度场进行数值模拟,研究了脉冲电流参数对温度场和涂层表面形貌的影响。结果表明:工具电极的最高温度远高于工件的最高温度;温度均在轴向上降低较快,而在径向上分布较均匀;最高温度随加工电流的增加呈缓慢下降趋势;随脉冲电流的增大,沉积到工件上的火山口状涂层颗粒明显增大。     

管约束WC粉末电爆喷涂涂层的形成

采用压敏胶载送粉末连续电爆喷涂方法,进行WC粉末电爆喷涂,分析初始电压与喷射腔横截面积对涂层形成的影响。结果表明:在3~7 mm喷涂范围内,可形成表层为液相喷涂层和底层为气相沉积层的复合涂层。在较小的喷射腔横截面积下升高初始电压,能提高爆炸的区域温度和产物速度,增加气相份额。分析认为:气相优先形成气相沉积层,且气相沉积层与基体结合致密;残留的液相滞后喷射,并覆盖在气相沉积层上形成液相喷涂层。     

TC21钛合金锻件淬火过程温度场及热应力场数值模拟

通过利用ANSYS有限元分析软件对TC21钛合金锻件淬火过程进行数值模拟,获得TC21钛合金锻件淬火不同时刻温度场分布及热应力场分布,以及锻件上所选节点温度、热应力随淬火时间的变化关系,并观察从锻件心部至边部的组织变化,研究冷却速率对组织变化的影响规律。结果表明,当淬火3600 s时,锻件表面已冷却至室温,而心部仍然保持较高温度;从锻件心部至表面冷却速度逐渐增加,并且越靠近表面,组织越细小。 淬火开始阶段,锻件各点热应力迅速升至最大值,随着淬火时间延长,锻件表面及心部热应力均逐渐减小,至淬火结束时,锻件最大残余应力仅为77 MPa。     

管道焊接过程的温度场数值模拟

以20#钢钢管的对接接头为研究对象,应用ANSYS软件,对其焊接过程的温度场进行了数值模拟,获得了其焊缝区的瞬态温度场以及各点的焊接热循环曲线.结果表明,起焊位置处各节点经历了两次升温过程,其它位置处节点只经历了一次;距离焊缝中心等距离的节点所经历的热循环过程呈现相同的变化规律;距焊缝中心远近不同的点所经历的热循环各不相同,节点越接近热源,温度升高越剧烈,所能达到的最高温度越高.     

激光熔覆三维温度场数值模型的建立与验证

综合考虑了激光熔覆热液施加，材料传热两方面的自身特点，建立了合理的激光熔覆数值模型，利用有限元法，通过计算模拟，结果表明：所得激光熔覆温度场模拟结果与实际测量情况吻合良好，从而证明了本文数值模型的正确性，为今后各种参数下激光熔覆的温度场模拟提供了一理论基础。     

铸造过程温度场的数值模拟

结合材料变温过程材料热物性参数的变化,利用ANSYS软件对几何外形复杂的铸件在铸造过程中的温度场进行了模拟,得到了铸件温度随时间的分布关系.模拟结果较真实地反映了铸造系统温度的变化过程,且运算速度较快,从而可预测缩孔、缩松等缺陷出现的可能性及位置,为优化铸造工艺方案提供科学指导.     

中空钢控冷温度场的数值模拟

考虑中空钢冷却环境和钢的相变热力学影响，建立中空钢控冷过程中的温度场预测数学模型。采用数值法求解其模型，实现对中空钢控冷温度场的数值模拟。以42CrMo钢为例，对空冷和风冷方式下有无相变潜热的两种情况进行模拟计算，与实验结果对比分析，结果表明本文采用的温度场数值模拟方法是行之有效的．并为进一步预测材料的组织和性能奠定了基础。     

中空钢控冷温度场的数值模拟

考虑中空钢冷却环境和钢的相变热力学影响,建立中空钢控冷过程中的温度场预测数学模型,采用数值法求解其模型,实现对中空钢控冷温度场的数值模拟。以42CrMo钢为例,对空冷和风冷方式下有无相变潜热的两种情况进行模拟计算,与实验结果对比分析,结果表明本文采用的温度场数值模拟方法是行之有效的,并为进一步预测材料的组织和性能奠定了基础。