超音速火焰喷涂制备双峰WC-12Co涂层组织性能研究

采用JP-8000型超音速火焰(HVOF)喷涂设备,在低碳钢基体上制备了双峰WC-12Co涂层,测试了涂层的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能.并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损后的涂层表面形貌进行了观察.结果表明:在喷涂过程中,仅有很少量的WC粒子发生氧化脱碳...     

轴流泵固液两相数值模拟及磨损特性研究

为研究轴流泵输送含沙水时过流部件的磨损情况,基于ANSYS CFX软件,应用非均相流模型和粒子模型,对轴流泵内固液两相流场进行数值模拟.重点分析了过流部件壁面处固相体积分数分布、固相滑移速度、体积分数分布及滑移速度与过流部件磨损的关系.结果表明:固相颗粒主要集中于叶片头部和叶片工作面,导致了叶片工作面磨损速度大于背面,并以进口头部的磨损破坏最为显著;固相滑移速度方向的不同,造成了叶片头部和叶片表面磨损类型的不同;固相滑移速度大的地方,固相体积分数较大,过流部件的磨损较为严重;在相同固相体积分数下,叶片工作面固相滑移速度大于背面;在叶片表面的同一部位,固相滑移速度均随着固相体积分数和颗粒直径的增大而增大,大颗粒对过流部件的磨损更为严重.     

HVOF制备亚微米结构WC-12Co涂层性能研究

采用超音速火焰(HVOF)喷涂工艺制备了亚微米结构WC-12Co涂层,测试了这种亚微米涂层的结合强度、显微硬度及抗磨粒磨损性能,并利用XRD对喷涂粉末及涂层进行相结构分析,用扫描电子显微镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表面形貌进行观察.研究结果表明:喷涂过程中,亚微米结构WC粒子没有明显的脱碳分解发生,涂层组织结构致密,其显微硬度平均值高达HV1105;在相同的试验条件下,16Mn钢的磨粒磨损量是亚微米WC-12Co涂层的7.8倍,这表明亚微米结构涂层具有优异的抗磨粒磨损性能.     

流化床结晶器中流体动力学状态影响因素的分析

使用计算流体力学(CFD)的方法,对流化床结晶器(FBC)内的流体动力学状态进行了研究.模拟采用多相流模型,将溶液定义为连续相,颗粒定义为分散相,考察了不同颗粒密度在不同黏度的溶液中的悬浮状态及流场分布.结果表明:随着颗粒密度的增加,同一结晶器高度的固相体积分数是增加的;溶液黏度的变化对液相流速和固相体积分数的影响不明显.     

炸药颗粒床中致密波状态方程研究

对一维两相流模型进行简化,引入颗粒守恒假设,建立了炸药颗粒床的定常致密波计算模型.分别使用Tait状态方程和Hayes状态方程,研究了致密波区内的压力、固相体积分数、固相密度、颗粒半径和颗粒数密度的分布.通过比较发现,使用Tait状态方程,固相密度、颗粒半径和颗粒数密度的分布以及它们之间的对应关系与活塞驱动颗粒床产生稳态致密波的过程不相符.结果还表明,大于颗粒材料音速的致密波(超音速致密波),波阵面存在间断;而小于颗粒材料音速的致密波(亚音速致密波),从波前到波后,所有物理参量光滑过度.分析得到了活塞速度、初始体积分数与各物理参量之间的关系.     

基体表面粗糙度对HVOF喷涂WC-Co粒子变形的影响

研究了超音速火焰(HVOF)喷涂WC-Co粒子过程中,基体表面粗糙度对粒子平化变形特征及粒子基体间结合性能的影响.实验结果表明:随基体表面粗糙度增大,粒子铺展过程中受到的阻力增大,圆形或近似圆形的粒子比例减少,不规则形貌粒子的比例增加;同时WC-Co粒子与基体间的物理机械嵌合强度提高;适当延长基体吹砂处理时间可增强粒子与基体间的结合强度.     

显微组织参量对马氏体—贝氏体复相组织轴承钢屈服强度的影响研究

本文研究了GCr15轴承钢在M_s点上下保温不同时间等温淬火并低温回火后,显微组织参量和残留奥氏体量随贝氏体体积分数变化的规律,测定了不同贝氏体体积分数时复相轴承钢的屈服强度、冲击韧性等力学性能数据.复相组织中马氏体相屈服强度与有效晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch 晶粒细化强化模型,而下贝氏体相的铁素体条片宽度((?)_B)和碳化物粒子间距((?)_c)分别按Langford-cohen 亚结构强化关系和Orowan 弥散强化关系为屈服强度增值作出贡献,残留奥氏体量则将导致屈服强度下降.综合复相组织中各相的显微组织参量对屈服强度的影响规律并进行数学处理,导出马氏体-下贝氏体复相轴承钢屈服强度的数学表达式,并用力学性能测试数据予以校核,吻合较好.     

粉末的物理性能对热喷涂涂层的影响

在SUS316L不锈钢基体上,采用HVOF和DGS两种不同的工艺方法,分别喷涂WC-12Co和FeAl涂层,观察WC-12Co和FeAl粉末的颗粒形貌、粒度组成以及DTA,研究它们对热喷涂涂层质量的影响.通过表面粗糙度、显微硬度、形貌相以及X射线衍射谱等分析表明,球化程度高,颗粒大小均匀的粉末可使涂层的组织均匀,致密性好,结合强度高.采用HVOF方法喷涂WC-12Co涂层的质量最好,而采用DGS工艺喷涂FeAl涂层的工艺参数还有待于进一步优化.     

搅拌强度对浮选机内液-固两相流场特性影响

采用标准k-ε湍流模型和流体颗粒模型对容积为20 L的KYF浮选机内液-固两相流场特性进行了数值模拟.研究结果表明:浮选机内流场呈上下两循环分布,混合、上升区流速高于分离区;在混合及上升区,颗粒运动速度与其粒度呈反比关系,在分离区则呈正比关系;定子、转子表面高压区均位于叶片迎风面,其表面绝对压力与搅拌强度呈正比关系;搅拌强度增加,混合、上升区的矿物颗粒体积分数降低,分离区体积分数增加;混合、上升区固相体积分数与其粒径呈正比关系,分离区呈反比关系;转子转速为600r/min的搅拌强度更有利于提高该浮选机工作性能.     

存在温差的气体-颗粒两相流实验研究

为研究气体-颗粒两相流中温度梯度对流场特性的影响,采用三维粒子动态分析仪(particle dynamics analyzer, PDA)测量了水平管中颗粒的大小、速度和脉动速度之值.实验选用粒径小于100 μm的玻璃微珠,实验段中颗粒的体积分数约为10-4.通过PDA数据分析系统对小于2 μm和 48～52 μm颗粒的运动参数进行了分析,以小于2 μm颗粒作为两相中的气相参数.结果表明,在气粒两相流主流与壁面间存在温差时,两相流场的湍流强度和湍动能增加而横向速度减小,且在近壁区,湍流强度、湍动能和横向速度受温度场的影响更加显著.     

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层的冲蚀磨损特性

实验研究了燃气流量、氧气流量和喷涂距离对超音速火焰 (HVOF)喷涂Cr3C2 NiCr涂层冲蚀磨损性能的影响 ,在对不同角度冲蚀后涂层表面和横截面结构分析的基础上 ,探讨了其冲蚀磨损失效机制 .结果表明 :Cr3C2 NiCr涂层的冲蚀磨损呈现脆性材料的冲蚀磨损特征 ,在 90°冲蚀率最大 ;磨料冲击引起的裂纹沿涂层内粒子界面萌生、扩展并最终导致粒子剥落 ,是涂层主要的冲蚀磨损机制 .     

NiCrBSi超音速火焰喷涂层的电化学腐蚀机制

采用超音速火焰喷涂方法在普通碳钢表面制备了NicrBsi合金涂层，然后将涂层在利用冰醋酸调整pH值到3的3．5％NaCl(质量分数)溶液中进行全浸泡试验．应用化学成分分析、电子探针分析方法分析了涂层腐蚀后的成分变化和分布，用高频等离子体发射光谱仪分析了腐蚀液中的离子存在情况，用X射线能谱分析了腐蚀产物，用扫描电镜观察了涂层腐蚀后的形貌．结果发现：NiCrBSi合金涂层没有发生成分选择性腐蚀；涂层的腐蚀包括表面宏观均匀腐蚀和腐蚀介质侵入涂层内部引发的腐蚀，后者起关键作用；腐蚀首先在涂层表面存在未熔颗粒及孔隙、夹杂和微裂纹的局部阳极区发生，随后沿孔隙、夹杂、微裂纹、层状组织等形成的阳极通道扩展；涂层的主要失效形式是片状或层状剥离；调整喷涂工艺参数以降低涂层的电化学不均匀性或进行封孔处理有助于提高涂层的耐蚀性能．     

团簇在金属表面沉积过程的分子动力学模拟

在冷喷涂过程中,喷涂粒子被超音速气流加速到较高的速度,在低于喷涂材料熔点的温度下撞击基体,发生剧烈的塑性变形而沉积形成涂层.但是由于高速粒子碰撞变形的瞬时特点,不能对粒子变形沉积过程进行直接观察,通过对Ni团簇在Cu基体上的沉积过程的分子动力学模拟,可以观察到团簇撞击基体并在基体上沉积的过程,以及团簇和基体的形貌变化;另外,通过计算团簇原子进入基体表面层的数量探讨了影响团簇沉积过程的主要因素.     

变参数下的空气喷枪涂层厚度分布建模

首先分析了影响空气喷枪涂层厚度及喷涂机器人作业过程中的可调和常变因素,然后利用BP神经网络方法对平板直行喷涂实验获得的实验数据加以拟合,建立以喷涂距离、喷枪移动速度、喷枪流量和测量点与喷枪轴线距离作为输入的喷枪喷涂模型。与传统模型相比,该模型用相对少量的实验数据就可以预测不同喷涂距离、喷枪移动速度和喷枪流量下的涂层厚度分布。实验数据表明,该模型准确、有效。     

微束等离子喷涂工艺条件对Cu涂层组织和性能的影响

采用微束等离子喷涂系统在2.8-4.2kW的小功率条件下制备了Cu涂层，研究了电弧功率，工作气体流量和喷涂距离对粒子速度与涂层显微组织结构和硬度的影响。试验结果表明，电弧功率与喷涂距离对粒子速度的影响不明显，但工作气体流量对粒子速度的影响较大，电弧功率与喷涂距离对涂层的硬度影响较大，而工作气体流量对涂层的硬度影响较小。分析表明，粒子的温度对涂层硬度有较大的影响，采用微束等离子喷涂制备的Cu涂层硬度与用传统等离子喷涂设备在30kW下制备的涂层硬度相当。     

等离子喷涂铁基非晶/晶体复合涂层的工艺–结构–性能关系

本研究试图通过优化等离子喷涂参数来开发一种Fe基非晶/晶体涂层,该涂层主要成分来自一种贫乏的铁基合金（Fe_92.6C_3.5P_1.4Si₂Mn_0.5）。这种合金是钢铁厂高炉产出的生铁剩余废料。为了经济有效地重新利用这种残留物,这种合金在合成时对成分进行了最少的修改。同时,本研究还探讨了涂层的结构、机械、腐蚀和磨损性能对喷涂参数（等离子功率、主气体流速、送粉速度和间隔距离）的依赖性。X射线衍射表明,在最优的喷涂参数下沉积的涂层存在无定形/晶体相。在较低等离子功率和最高气体流速下沉积的涂层表现出更好的密度、硬度和耐磨性。所有涂层都表现出良好的耐腐蚀性（腐蚀环境:3.5wt% NaCl 溶液）。机械、磨损和摩擦学研究表明,单一的工艺参数优化无法提供良好的涂层性能;相反,所有工艺参数在优化涂层性能都具有独一无二的作用,它们主要通过控制飞行中的颗粒温度和速度分布,以及熔滴撞击基材之前的冷却模式来控制涂层性能。     

水平弯管内水合物浆的流动特性

 为了掌握水平弯管内水合物浆的流动特性,采用基于颗粒动力学理论的欧拉双流体模型进行建模研究,其中RNG k-ε 模型用于模拟湍流运动,液固两相间的曳力体现相间耦合作用。结果表明,弯头处出现了明显的二次流现象,且速度最大值分布在偏向内侧横截面上;颗粒增大了管内水合物浆湍动能,并使弯曲段的浆液湍动能分布更均匀,弯管和水合物的存在对压能损失产生影响。在相同的水合物体积分数下,浆液压力梯度随平均流速的增加而增大;在相同的流速下,浆液压力梯度随水合物体积分数的增加出现了缓慢增长区、过渡区和快速增长区。为了对堵塞风险进行有效预警,除了考虑平均流速等因素,还需要从水合物生长过程中微观特性变化的角度对压降分区和流变多样性进行探索。     

宾汉流体与颗粒间的密相两相湍流研究

参照密相液固两相湍流方程，并考虑到宾汉流体的本构关系，建立了描述汉流体与颗粒间的两相湍流流动的控制方程，编制了计算程序，为数值计算奠定了理论基础，采用IPSAR（Inter Phase Slip Algorithm Revised）算法，对直圆管内的宾汉流体与颗粒间的两相湍流流动进行了数值计算研究。结果表明：在直圆管中，颗粒相的速度分布比较均匀，且其在壁面处高于宾汉流体，随着屈服应力的增加，两相主流速度均减小，同时宾汉流体动能有减小的趋势，而颗粒相体和浓度则呈现出增加的趋势，因此宾汉流体的了应力及对其湍流流动有重要的影响。     

超音速喷涂表面合金化的研究

超音速喷涂表面合金化是近几年发展起来的一种崭新的表面强化处理工艺。这种工艺适用的喷涂材料几乎涵盖了全部固体材料。采用超音速喷涂时粒子撞击到工件表面的速度可达音速的数倍 ,在工件表面可以形成致密度高、无分层现象、粗糙度低的高质量涂层 ,可以大幅度提高工件的强度、硬度等性能 ,而且喷涂效率高、操作方便。本文采用实验的方法对超音速喷涂的机理与性能进行了研究 ,并与传统的火焰喷涂工艺进行了比较