等离子喷涂数值模拟结果与分析应用例子

等离子喷涂数值模拟结果与分析应用例子

在等离子喷涂涂层结构形成期间，颗粒撞击基板之前的温度和速度参数起着非常重要的作用。特别是在喷涂以制备纳米结构涂层时，非常重要的是在撞击基材时保持颗粒的高温并确保它们不会过度燃烧，由于恰是这些小颗粒尺寸确保了纳米结构涂层。完美的表现。当颗粒撞击基材时保持颗粒的高速机能是另一个重要因素，由于颗粒速度值越高，冲击时变形就越充分，涂层形成的密度越大。

                          等离子喷涂

科普知识：等离子喷涂数值模拟结果与分析应用例子

粒径对飞行过程中粒子速度和温度的影响

有关于具有纳米晶结构的Ni 、316不锈钢的文献。研究了喷涂过程中conel718 、WC212％Co和WC218％Co进料颗粒的速度和温度变化。固然模型设计略有不同，但材料系统不同，但模拟结果显示了很多规则。相似。亚温度变化的影响和对速度的影响具有相似的特征。高径比（E）大于0.4的颗粒具有与球形颗粒非常相似的温度特性。在E值小于0.4的范围内，颗粒的温度与球形颗粒的温度显着不同。 E值越小，颗粒的表面积越大，颗粒加热和冷却的速度越快。对于E值为0.01的颗粒，飞行时的最高温度为2674K，而相同体积的球形颗粒的最大体积为2035K。然而，在0.254m的喷射间隔下，E值为0.01的颗粒的温度降至1120K，这显著低于1734K的球形颗粒的温度。从颗粒的角度来看，在冲击基材之前的较低温度限制了变形和膨胀的程度，导致涂层密度降低，这对涂层机能具有负面影响，案例：等离子喷涂应用。同时，对于E值小于0.3的颗粒，它们在飞行期间将经历过高的温度，并且可能发生诸如晶粒生长和碳化物脱碳的题目。通过喷涂模拟在液氮和甲醇中球磨获得的具有不同形态的316不锈钢和Ni，获得了类似的结论。

等离子喷涂原理图

喷雾间隔对颗粒状态的影响的LiM等，模拟不同喷雾间隔下的颗粒速度，以及作为颗粒大小函数的熔化程度，在一定的等离子喷涂间隔下，撞击基板的颗粒的速度跟着颗粒直径的增加而首先增加，并在达到峰值后逐渐减小。通常，喷射间隔的变化对小尺寸颗粒具有更大的影响。跟着喷射间隔的增加，因为自由射流的速度衰减，小颗粒与基板碰撞的速率降低。相反，跟着喷射间隔的增加，大尺寸颗粒的速度可能会增加，尽管更难识别。喷射间隔的变化对颗粒温度的影响比速度更显著。在非常短的喷射间隔（例如10cm）下，直径为几微米的颗粒可能完全熔化。然而，跟着等离子喷涂间隔的增加，自由射流温度衰减，并且当撞击基板时，颗粒可能部门熔化或甚至完全固化。对于直径为10-20μm的颗粒，喷涂间隔的变化对速度影响不大，但对温度的影响是显著的，这可以通过颗粒在气体中的停留时间的变化来解释热喷涂。

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