超音速火焰噴涂中粒子與基體撞擊行為的數(shù)值研究.pdf

1、超音速火焰噴涂技術(shù)為熱噴涂的一個(gè)分支，目前已取代等離子噴涂而成為熱噴涂的主流。它是通過Laval噴管噴出的高溫高速焰流將噴涂粒子加速加熱到一定程度后與基體撞擊，依靠基體與粒子的塑性變形及粒子的部分融化而實(shí)現(xiàn)粒子與基體間的結(jié)合。在噴涂過程中，粒子的速度較高，對(duì)基體的沖擊作用很大，結(jié)合強(qiáng)度很高；而粒子溫度相對(duì)較低，粒子不易發(fā)生氧化，且對(duì)基體的熱影響較小，易于形成致密性好的高性能涂層。
　　本文采用數(shù)值模擬的手段系統(tǒng)的研究了在超音速火焰

2、噴涂過程中，粒子的初始狀態(tài)與基體的狀態(tài)對(duì)粒子與基體碰撞過程的影響，研究結(jié)果表明：
　　粒子的變形主要發(fā)生在撞擊過程的初始階段，粒子變形的90％是在前二分之一的時(shí)間內(nèi)完成。粒子的直徑對(duì)粒子與基體的變形沒有影響，但對(duì)粒子與基體撞擊過程的持續(xù)時(shí)間有重要的影響。撞擊過程持續(xù)時(shí)間與粒子的直徑成正比，粒子的直徑越大，撞擊持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。隨著粒子初始速度的增加，粒子的扁平化程度降低；而粒子與基體的接觸面積以及基體對(duì)粒子作用力的縱向分量變大，這有利

3、于提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度及致密性。升高粒子初始溫度有利于提高粒子的扁平化程度以及粒子與基體的接觸面積，從而提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度和致密性，形成性能良好的涂層。
　　基體的狀態(tài)同樣對(duì)粒子與基體的撞擊具有重要的影響。提高基體初始溫度有利于增大界面接觸面積，從而提高界面結(jié)合強(qiáng)度，而提高基體強(qiáng)度的效果相反，較高的基體強(qiáng)度將使得粒子與基體的接觸面積降低，減小界面結(jié)合強(qiáng)度。
　　同時(shí)應(yīng)該注意到，當(dāng)粒子的初始速度下降到一定程度或基體的強(qiáng)度增加到一