文档介绍：------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————等离子喷涂涂层研究进展引言等离子喷涂是热喷涂最常用的技术之一, 它是将粉末原料送入高温等离子火焰, 呈熔融或半熔融状态喷向基体, 以较快的冷却速度凝固在基体上, 粒子呈扁饼状互相机械咬合在一起, 形成涂层。由于等离子喷涂具有等离子弧温度高,能量集中,焰流速度快,稳定性好、调节性好,形成涂层结合强度高,孔隙率低且喷涂效率高诸多优点; 涂层可以对材料表面进行强化和修复, 还可以赋予材料表面特殊的性能等, 因此等离子喷涂技术已在航空、航天、冶金、机械制造、煤炭、电力、石油、化工、纺织等行业得到了广泛的应用【 1-3 】。长期以来, 模拟等离子喷涂过程中的涂层沉积都是一个非常困难的问题。这是因为涂层的形成过程实际上是不同种类、大小、形状、速度、熔化状态的颗粒高速沉积在基体表面并相互作用的堆叠过程。熔融颗粒在快速冷凝时可能因应力存在而发生翘曲现象; 而液滴高速撞击在基体表面又可能导致飞溅等现象出现, 同时, 会产生微观缺陷。受基体温度、喷涂工艺、快速冷却及其它的因素的影响, 涂层的性能会发生很大的变化。而涂层的性能由喷涂时所发生的动力学和热传输过程及凝固过程所决定,因此,研究喷涂过程对于优化工艺参数、如何对喷涂工艺的控制实现智能化, 并对喷涂过程实施在线反馈控制做出及时调整是一个有待深入研究的问题。 1 等离子喷涂涂层机理及过程分析------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————等离子喷涂是采用刚性非转移型等离子弧为电源, 以喷涂粉末材料为主的热喷涂方法。等离子喷涂的基本原理【4】: 喷枪的电极(阴极) 和喷嘴( 阳极) 分别接整流电源的负、正极, 向喷枪供给工作气体( 氮气、氩气或 5%-10% 氢气), 通过高频火花引燃电弧, 气体被加热到很高的温度(其中心温度可达 15000K 以上)而电离,经孔道高压压缩后呈高速等离子射流喷出,速度可高达 。喷涂粉末被送粉气流载入呈等离子焰流, 很快形成熔融或半熔融状态并高速撞击到经预处理的基材表面产生塑性变形, 粘附在零件表面, 后来的熔融粒子又在先前凝固的粒子上层叠压,从而获得良好的层状致密涂层。目前, 等离子喷涂装置多采用侧面垂直注入, 如图 a 所示。等离子体火焰的最高温度区位于阳极最外部, 粉末仍然能够有效地被加热融化。 a 颗粒注入等离子体火焰机理 b 颗粒飞行过程中纵向温度变化 c 颗粒飞行过程中轴向温度变化 d 颗粒飞行过程中轴向速度变化图1 粉末颗粒在热等离子中的变化【 5】粉末颗粒在等离子体中首先经理加热、加速阶段,然后是降温、减速,大小视粉末材料而变化。从图 b 可以看出粉末材料熔点越高, 降温现象越严重。在等离子体火焰尾部, 颗粒失去能量而降温。粉末颗粒在等离子体中的变化为首先加速如图 d 所示,