冷噴涂中粒子和基板參數(shù)對噴涂顆粒沉積特性影響的數(shù)值研究.pdf

1、冷噴涂由于其噴涂溫度較低，粒子仍保持固態(tài)特性，可以有效避免熱噴涂過程中的熱影響，同時具有很多其他優(yōu)勢而越來越受到國內(nèi)外學者的重視。冷噴涂中粒子與基板的碰撞結(jié)合過程是冷噴涂技術(shù)中的關(guān)鍵問題。粒子與基板的碰撞結(jié)合成功與否直接關(guān)系到噴涂的成敗。結(jié)合強度是判斷涂層質(zhì)量的重要依據(jù)。由于實際噴涂過程中，粒子與基板的碰撞過程中時間極短，不易觀測，導致對噴涂中顆粒與基板結(jié)合過程的實驗研究難以展開，因此，目前國內(nèi)外對冷噴涂的結(jié)合機理還沒有統(tǒng)一的認識。鑒于

2、冷噴涂碰撞結(jié)合過程的研究對該領(lǐng)域?qū)W術(shù)上和工業(yè)實際應用上具有重要的意義，而數(shù)值模擬方法由于其方便和一定的可視性，成為了研究冷噴涂粒子和基板碰撞的主要方法。
　　本文主要利用了非線性有限元分析軟件ABAQUS/explicit，模擬計算了鋁合金粒子和鎂合金基板間的碰撞，分析了粒子或者基板不同預熱溫度、粒子不同入射速度、粒子形狀(橢球和圓球)、基板表面形狀和粒子大小、不同入射角度對碰撞過程的影響，同時還研究了多粒子撞擊具有微通道有限空間

3、表面時溫度和速度對碰撞過程的影響。
　　模擬結(jié)果表明：粒子或者基板在不同預熱溫度時，其變形程度有所不同，表現(xiàn)在粒子的壓縮率、基板上的坑深和最大接觸表面積不同。發(fā)現(xiàn)粒子和基板的預熱溫度在一定范圍內(nèi)時，有利于粒子和基板的碰撞結(jié)合；粒子的橢球形狀以及入射角度對碰撞過程也有很大影響，當粒子沿著其長軸方向撞擊基板時，材料的變形程度劇烈，粒子的反彈動能也較??；當粒子沿著其短軸方向撞擊基板時，雖然最大接觸表面積增加，但最大相對表面積減小，粒子反