空气等离子粉末喷涂中直喷嘴与斜喷嘴射流建模
对直流等离子炬使用直喷嘴和斜喷嘴产生的等离子射流进行比较建模:数值分析作者开发的斜喷嘴几何(用于小尺寸零件内表面空气等离子喷涂粉末涂层),研究高温等离子气体射流与冷载气、聚焦气流在喷嘴内混合的气体动力学。通过与欠膨胀工况下等离子炬沿射流长度冲击菱形坐标对比验证气动模型与算法,与全尺寸实验一致性可接受。计算壁冷却对射流焓的影响,证明斜喷嘴工况下其作用显著。确定了射流横截面速度与温度分布呈轴对称均匀状态的距离与最佳气流量。
展开摘要对直流等离子炬使用直喷嘴和斜喷嘴产生的等离子射流进行比较建模:数值分析作者开发的斜喷嘴几何(用于小尺寸零件内表面空气等离子喷涂粉末涂层),研究高温等离子气体射流与冷载气、聚焦气流在喷嘴内混合的气体动力学。通过与欠膨胀工况下等离子炬沿射流长度冲击菱形坐标对比验证气动模型与算法,与全尺寸实验一致性可接受。计算壁冷却对射流焓的影响,证明斜喷嘴工况下其作用显著。确定了射流横截面速度与温度分布呈轴对称均匀状态的距离与最佳气流量。
展开摘要研究水蒸气对YSZ(热障涂层基准面层材料)烧结响应的作用:将三种初始孔隙率的YSZ颗粒与自立式等离子喷涂涂层在1300°C干空气、蒸汽或干氮中热处理。与简单氧化物中报道的促进作用相反,蒸汽延缓了微观组织演化:100h后最大孔隙率颗粒在蒸汽中晶粒尺寸小31%,表观速率常数低2.8-4.2倍;同炉干氮对照晶粒尺寸仅变化5.5%,隔离出水蒸气作用。涂层同样保持更高孔隙率,中等暴露时长下热导率更低。DFT计算显示OH在晶界Y³⁺位点优先结合(-2.73 eV);缺陷平衡敏感性分析预测氧空位减少8-22%。机制:OH介导的晶界稳定(Y³⁺锚定+空位相关缺陷修饰)导致烧结延缓。
展开摘要综述航空航天铝钛合金(飞机结构、发动机、起落架)的协同腐蚀与磨损(摩擦腐蚀条件)防护:评估2021年后文献中转化膜、等离子电解氧化、热喷涂沉积、类金刚石碳与PVD硬质涂层等单功能涂层;激光、化学、电化学、机械路线的工程表面织构;以及面向航空级铝合金与Ti-6Al-4V的织构-涂层混合架构。关注增材制造缺陷与后处理历史对涂层连续性与表面功能的影响,以及多物理场建模与机器学习辅助工艺设计进展。关键评估表明:当织构几何与涂层恰当匹配时混合架构可提供互补效益。
展开摘要研究HVOF喷涂氧压对AISI 321不锈钢上Al65Cu20Fe15准晶涂层微观组织、相演化与摩擦学性能的影响:氧压3.0/3.5/4.0 bar三水平(其余参数恒定)。氧压显著影响粒子变形、扁平化铺展与涂层致密化;中间氧压3.5 bar获得致密均匀组织、低孔隙率与良好层间结合,准晶相比例最高。干滑动摩擦试验:3.5 bar涂层摩擦系数稳定0.55-0.60、磨损率最低;3.0 bar因粒子加热不足与结合弱摩擦磨损较高;4.0 bar平均摩擦系数较低(0.48-0.52)。
展开摘要以气雾化FeCrMoBC非晶粉末为原料,采用正交实验设计研究HVOF关键喷涂参数(煤油流量、氧气流量、喷距、送粉速率)对涂层组织与性能的影响。非晶含量从原料粉末的75.03%提升至喷涂涂层的96.18%,表明沉积过程中非晶结构显著保留与富集。9号涂层(煤油7.5 GPH、氧1900 SCFH、喷距350 mm、送粉30 g/min)性能组合最优:显微硬度838 HV0.1、磨损率2×10⁻⁵ mm³·N⁻¹·m⁻¹、非晶含量96.18%、孔隙率1.03%。硬度越高磨损率越低,非晶含量越高腐蚀电流密度越低。
展开摘要综述聚合物填料金属基复合(MMPC)涂层:按金属基体(Ni、Cu、Co、Al、Ti、Zn)、聚合物填料类型(含氟聚合物、热固性树脂、生物聚合物、导电聚合物)与填料形态(颗粒、纤维、微胶囊)分类。详细介绍电沉积、化学镀、热喷涂、冷喷涂及混合增材等主要制备技术并对比优缺点与应用领域。讨论填料组分、粒径与浓度、金属-聚合物界面性质对涂层结构与功能性能(摩擦学、耐蚀、力学、超疏水、防冰等)的影响。
展开摘要研究HVOF-NiCrAlY+APS-YSZ热障涂层在炉内循环环境下的氧化与裂纹扩展行为。TGO生长满足幂律关系 δTGO−δ0=kTGO·t^nTGO,nTGO<0.5。裂纹扩展经历稳态扩展阶段后进入加速扩展阶段,裂纹长度与TGO厚度间呈幂律关系 a_max−a0=k_crack·δTGO^n_crack,n_crack>3。较低Cr和Y含量有利于近Al₂O₃-TGO的形成与连续生长,但可能损害TBC的FCT(熔炉循环测试)寿命。
展开摘要冷喷涂综述:作为有前景的固态沉积技术,在涂层制备、部件修复与增材制造中受关注(避免熔融工艺的氧化、相变与热影响损伤问题)。但冷喷涂沉积物常存在粒子变形不足、界面结合弱、孔隙与残余应力问题。综述系统梳理多阶段辅助策略:从粉末制备到后处理(powder preparation to post-treatment),涵盖各阶段针对性解决沉积质量问题的技术路线。
展开摘要针对APS TBC中熔融CMAS通过连通孔隙与裂纹快速渗入问题,将AlCl₃·6H₂O配制的溶胶(去离子水-乙醇1:1 v/v)通过真空辅助滴注引入高熵稀土锆酸盐(HE-REZ)涂层缺陷,经热处理原位转化为Al₂O₃。新生成Al₂O₃分布于涂层表面及孔隙与微裂纹内,收窄或封堵渗入路径。改性后表面粗糙度降低8.96%,冷却CMAS/涂层截面平均表观接触角增大~28°。
展开摘要研究磨损对HVOF喷涂FeCr35Ni20Mn10B8Mo5Al1.8Si1.5(FAA)非晶合金涂层在海洋环境腐蚀行为的影响:弹射导轨、炮塔基座、飞行甲板等特殊部件经受连续盐雾腐蚀与不规则间歇重载磨损,磨损-腐蚀使腐蚀产物累积,与连续耦合磨损腐蚀不同。采用不同载荷磨损后通过PDP与EIS研究腐蚀行为,SEM/EDS/XRD分析磨损痕迹内腐蚀产物。结果表明HVOF FAA涂层结构致密,孔隙率3.12±0.25%,非晶含量85.5±4.3%。
展开摘要采用HVOF热喷涂工艺在船用316L不锈钢上制备智能可持续金属陶瓷涂层(单陶瓷相+三种金属粘结剂),评估浆料冲蚀、显微硬度、表面粗糙度、附着力与电化学腐蚀。c2组分性能最优:显微硬度1210 HV、磨损率10.1 mg/h最低、附着力与耐蚀性最佳;SEM/XRD确认更致密、结合良好、孔隙率最小的微观组织。
展开摘要综述EB-PVD热障涂层(保护航空发动机热端部件,分离柱状结构可容纳循环应变)的CMAS抗性材料与加工创新。连通间隙与羽状亚结构为熔融CMAS(环境颗粒吸入形成)提供渗入通道,渗入耦合涂层溶解与相演化,导致光散射降低、刚度增加与界面损伤,削弱隔热与循环耐久性。采用输运-反应-断裂框架综合材料与加工创新,将沉积物化学、粒子热历史、润湿性与柱网络拓扑联系到渗入、结晶与失效的时机和位置。评估富钇锆、稀土锆酸盐、石榴石型铝酸盐、磷酸盐、反应性氧化物覆层及新兴多组分陶瓷,同时涵盖激光表面改性、柱细化与多层设计。识别出共同设计需求:保护必须在脆弱区域暴露前阻断连通液体输运。
展开摘要研究超声纳米晶表面改性(UNSM)对HVOF喷涂WC-12Co涂层(12×18H10T钢基体)结构、力学与摩擦学性能的影响:采用振幅20/50μm与静载10/40N四种组合处理。L2 相对Ra降幅最大(64.97%),L4 最终Ra最低(1.512±0.256μm)、Rz降幅最大(76.07%)、孔隙率从29.632%降至4.838%;所有处理下Ra与Rz降幅统计显著。L3 马氏硬度最高(9162 N/mm²),维氏硬度相对未处理涂层差异不显著。UNSM后平均摩擦系数未较未处理涂层下降。
展开摘要研究粒子速度对冷喷涂Ag涂层(Cu基体)剪切结合性能的影响:结合实验剪切测试与分子动力学模拟,从宏观与原子尺度探究结合机理与力学行为。较高粒子速度使Ag颗粒撞击时塑性变形增大,增强涂层与基体间结合强度,主因是剧烈冲击变形导致的界面接触面积增加与机械互锁。MD模拟提供了粒子撞击过程中变形机制与应力演化的定性原子尺度见解,与实验观测趋势一致。
展开摘要在无压烧结SiC基体上采用空气等离子喷涂(APS)沉积Si和Si-15mol%HfO₂(15HS)复合粘结层,考察其在1623K干氧与90%H₂O-10%O₂环境中20-200h的相演化、截面组织与失效机制。干氧中:Si涂层表面形成SiO₂热生长氧化层(TGO),随时间开裂剥落、涂层逐渐变薄;15HS中HfO₂原位与SiO₂反应生成HfSiO₄,致密层体积膨胀+抗剥落使涂层增厚,TGO致密无裂纹。水蒸气腐蚀下:Si以SiO₂气化挥发为Si(OH)₄被持续消耗,伴随孔隙与贯穿裂纹,200h后厚度仅为初始~70%;15HS呈三阶段演化(均匀氧化-层状构建-屏障稳定),最终形成外层HfSiO₄+内层SiO₂带的双层致密屏障,厚度保留~90%。机制分析显示HfO₂颗粒原位保留,Si⁴⁺向外扩散并转化。
展开摘要系统研究La/Gd取代比对三步EB-PVD制备的(La₁₋ₓGdₓ)₂Zr₂O₇(LGZ)热障涂层晶体结构、微观组织演化与元素分布的影响:在(Ni,Pt)Al粘结层超合金基体上沉积五种双层LGZ/YSZ涂层(x=0.1-0.9)。随Gd增加发生有序烧绿石→无序缺陷萤石相的结构转变,伴随晶格收缩与位错密度变化。柱状晶尺寸随Gd含量单调增大:La富集组分(x<0.5)为层状尖端细柱晶,Gd富集组分(x>0.5)为金字塔尖端粗柱晶。La³⁺表面偏析与钉扎抑制侧向生长,Gd富集组分无此效应,允许正常扩散与竞争生长。La富集涂层中La沿生长方向出现显著层级偏析(氧化镧蒸气压高+偏析倾向强),Gd因中等挥发性分布相对均匀。建立了加工-结构-成分关系。
展开摘要采用冷喷涂(CS)在多晶硅CVD反应器内壁制备新型Ag-Cu复合功能涂层:兼具优异硬度与抗冲蚀性,近红外波段高反射,抑制内壁辐射散热。Polysim数值模拟显示,316L不锈钢内壁基准能耗111 kWh/kg,喷涂30% Ag-Cu复合涂层后降至68.4 kWh/kg,年节能率高达38.77%。
展开摘要系统研究HVOF喷涂参数(重点氧压)对Al65Cu20Fe15涂层微观组织与摩擦学性能的影响:在3.0与3.5 bar两种氧压下沉积(其余参数恒定),SEM/EDS表征微观组织、分析准晶相与晶相比例,球盘滑动测试连续记录摩擦系数。氧压显著影响涂层致密度、相组成与摩擦膜形成。3.5 bar氧压涂层特性最均衡:摩擦系数稳定在0.55-0.60、磨损均匀,归因于较高准晶相比例与均匀组织。
展开摘要采用煤油燃料 HVOF 喷涂在 33/35/37 Hz 煤油泵频率下制备 WC-12Co 涂层,以 5-25 N 截面划痕与 10 N 恒定载荷干滑动评估。F35 马氏硬度最高(9.42 GPa),F33 在 5-15 N 下投影划痕损伤面积最小;磨削表面 F35 往复与球盘磨损率最低(3.61×10⁻⁶ 与 5.69×10⁻⁵ mm³/N·m),喷态表面往复滑动 F37 最低。SEM/EDS 显示局部材料去除、钢对磨体转移与富氧区。硬度、划痕损伤与磨损排序不同,说明涂层响应取决于变形尺度与接触条件。
展开摘要介绍 Gefest 机器人技术复合体(RTC)用于车辆车身板材修复与长期防腐的概念与架构:集成激光金属清洗、冷气体动力喷涂(CGDS/冷喷涂)与合成油漆涂层,配合六轴机械臂+AI 视觉+半自动换刀。建立自适应"车库内"生产循环,消除热变形、缩短修复停机时间并延长使用寿命。
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