涂层材料与几何尺寸对等离子喷涂残余应力的影响

在等离子喷涂过程中，由于基体与涂层的热膨胀系数的不匹配，在它们共同冷却的过程中，产生了不同的热变形。本文采用有限元瞬态热分析方法对等离子喷涂过程的温度场进行了分析。在此基础上，进一步计算了常用的Al2O3涂层与16MnR基体组成的喷涂系统的残余应力分布，并对计算结果进行了讨论。然后，针对不同的涂层尺寸、不同涂层材料（α相Al2O3、Al2O3、ZrO2、TiO2、Al2O3-ZrO3）进行了残余应力计算，对涂层与基体内部的应力进行了分析，并且比较了不同的涂层尺寸以及材料性能对应力状态及分布的影响，对实际喷涂工艺有一定的指导意义。     

等离子熔射成形熔滴薄片沉积的模拟研究

采用等离子熔射成形技术制造的模具和零件,其涂层的性能受残余热应力的影响极大.为此建立了一个二维有限元模型,用于研究单个不锈钢熔滴薄片在碳钢基体上沉积时的温度场及残余热应力.结果显示,尽管在初始的凝固阶段薄片边缘的温度高于薄片中心的温度,但随后这两个位置的温度差却发生逆转.最大残余应力位于薄片与基体界面的边缘,且其大小随基体温度升高而减小,最小残余热应力则位于薄片上表面的边缘.残余热应力在薄片中表现为拉应力,而在基体中则表现为压应力.本研究可为在微观水平上理解等离子熔射成形的温度场和残余热应力分布提供基础.     

等离子熔射成形熔滴薄片沉积的模拟研究

采用等离子熔射成形技术制造的模具和零件,其涂层的性能受残余热应力的影响极大.为此建立了一个二维有限元模型,用于研究单个不锈钢熔滴薄片在碳钢基体上沉积时的温度场及残余热应力.结果显示,尽管在初始的凝固阶段薄片边缘的温度高于薄片中心的温度,但随后这两个位置的温度差却发生逆转.最大残余应力位于薄片与基体界面的边缘,且其大小随基体温度升高而减小,最小残余热应力则位于薄片上表面的边缘.残余热应力在薄片中表现为拉应力,而在基体中则表现为压应力.本研究可为在微观水平上理解等离子熔射成形的温度场和残余热应力分布提供基础.     

等离子喷涂薄壁零件涂层中的残余应力

以等离子喷涂零件为研究对象,提出了薄壁零件与厚壁零件的概念,并建立了一种基于叠加原理的残余应力计算模型.计算结果表明:在涂层中既可能产生拉应力,也可能产生压应力;喷涂零件残余应力极限值位于基体与涂层的结合区域;增层模型和应力叠加方法可有效估算残余应力的松弛;估算值与测量值吻合得较好;热膨胀系数、基体预热温度、涂层厚度对残余应力的影响较大.研究结果对等离子喷涂涂层的设计具有一定的参考价值.     

等离子熔射成形熔滴薄片沉积的模拟研究

采用等离子熔射成形技术制造的模具和零件,其涂层的性能受残余热应力的影响极大。为此建立了一个二维有限元模型,用于研究单个不锈钢熔滴薄片在碳钢基体上沉积时的温度场及残余热应力。结果显示,尽管在初始的凝固阶段薄片边缘的温度高于薄片中心的温度,但随后这两个位置的温度差却发生逆转。最大残余应力位于薄片与基体界面的边缘,且其大小随基体温度升高而减小,最小残余热应力则位于薄片上表面的边缘。残余热应力在薄片中表现为拉应力,而在基体中则表现为压应力。本研究可为在微观水平上理解等离子熔射成形的温度场和残余热应力分布提供基础。     

等离子熔射成形熔滴薄片沉积的模拟研究

采用等离子熔射成形技术制造的模具和零件,其涂层的性能受残余热应力的影响极大。为此建立了一个二维有限元模型,用于研究单个不锈钢熔滴薄片在碳钢基体上沉积时的温度场及残余热应力。结果显示,尽管在初始的凝固阶段薄片边缘的温度高于薄片中心的温度,但随后这两个位置的温度差却发生逆转。最大残余应力位于薄片与基体界面的边缘,且其大小随基体温度升高而减小,最小残余热应力则位于薄片上表面的边缘。残余热应力在薄片中表现为拉应力,而在基体中则表现为压应力。本研究可为在微观水平上理解等离子熔射成形的温度场和残余热应力分布提供基础。     

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.     

38CrMoAl与多种涂层材料的结合性能分析

利用ANSYS workbench软件对涂层与基体进行建模,采用有限元方法分析38CrMoAl基材与TiN、TiC、SiC和DLC涂层材料之间的结合力情况,研究了结合力随涂层不同及施加载荷不同的变化.结果表明:当TiN、TiC、SiC涂层与基体结合时,残余应力主要集中在涂层与基体的结合处,在涂层表面与基体内部的分布较为均匀,而DLC涂层由于具有较好的导热性,能够快速的将残余应力导向基体中;残余应力与扩散距离的关系在涂层表面处呈现非线性的变化,而在涂层界面和涂层整体则是随着应力扩散距离的增加,先急速减少再到基本保持不变.所以,采用适当的涂层制备工艺,对残余应力的改变与材料的使用性能会有很大的影响.     

亚音速火焰喷涂钛-生物玻璃涂层组织与性能研究

采用亚音速火焰喷涂方法及涂层处理技术,以Ti6Al4V为基体,喷涂钛-生物玻璃,涂层经700℃晶化处理.用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层显微结构,X射线衍射法(XRD)测试涂层相组成,采用基于GIXRD的残余应力分析方法测量涂层残余应力.结果表明:亚音速火焰喷涂钛-生物玻璃涂层沿裂纹处有晶态析出物TiO2,起到弥合裂纹的作用.添加生物玻璃G后,涂层表面有针状结构晶体Na2Ti6O13析出,新相Na2Ti6O13具有一定的有生物活性.涂层残余应力均为压应力,其值与生物玻璃含量成正比.     

ZrO2-ZiCrAl系功能梯度热障涂层界面残余热应力研究

研究用等离子喷涂方法制备Ｚｒｏ２－ＮｉＣｒＡｌ系功能梯度热障涂层的不同梯度过渡层之间,以及与基体之间界面的残余热应力和功能梯度热障涂层厚度、组分对残余热应力的影响．方法来用热弹性有限元方法．结果所设计的功能梯度热障涂层的界面残余热应力得到有效缓和．结论对于所要保护的基体,可用有限元数值分析结果选择适当的功能梯度材料体系．     

细晶压电涂层/基底界面裂纹热流强度因子分析

研究了在热载荷作用下的细晶粒压电涂层/基底界面裂纹的力学行为,利用积分变换方法把热力学问题转变成了求解奇异积分方程,得出了问题的温度场及热流强度因子.最后,通过数值算例给出了热流强度因子同裂纹尺寸和涂层厚度之间的关系.结果表明:在热载荷的作用下涂层厚度较小时容易造成裂纹的扩展,可以通过增加涂层厚度来增强结构的安全性.     

ZrO_2 CeO_2涂层显微组织和抗热震性能

为了改善等离子喷涂ZrO2 涂层的抗热震性能 ,利用热震试验、SEM和EPMA等技术 ,研究了CeO2 添加剂对其显微组织和抗热震性能的影响 .研究结果表明 :当CeO2 添加剂的质量分数小于 9.0 %时 ,涂层的抗热震性能随CeO2添加剂质量分数的增加而提高 ,当CeO2 质量分数大于 9.0 %时 ,涂层的抗热震性能随其质量分数的增加而降低 ;ZrO2 涂层的抗热震次数为 46次 ,而ZrO2 9.0 ?O2 涂层的抗热震次数为 10 5次 ;ZrO2 9.0 ?O2 涂层在热循环中形成网状微裂纹 ,不仅可以降低涂层中的应力 ,而且可以提高涂层开裂的临界温差 ,从而改善其抗热震性能 .     

高强度涂层结合性能的试验研究

利用自由射流流场的特点,设计了一种六孔环形加速喷嘴,明显改进了常规火焰喷涂层的性能,获得了适合烧结的势喷涂层,采用线切割沿涂层／基体界面切成对称切口,两边粘结后直接拉伸的实验方法对高强涂层抗拉结合强度进行评价,按此方法对不同工艺参数的热喷涂烧结涂层结合强度进行了评价,结果表明,此方法可对高强涂层与基体的结合强度进行评价。     

激光熔覆ZrO_2-8%Y_2O_3涂层提高轧辊抗热冲击性能的研究

为了延长液芯大压下轧机轧辊使用寿命,提高厚板连铸连轧生产效率,从提高轧辊抗热冲击性出发,采用在轧辊表面喷涂氧化锆热障涂层的方法来提高轧辊抗热冲击性。通过对比实验,比较了等离子喷涂ZrO2-8%Y2O3涂层、激光熔覆ZrO2-8%Y2O3涂层试样的表面与截面形貌和抗热冲击性。实验结果表明:激光熔覆涂层气孔、裂纹等缺陷明显减少,涂层与轧辊基体结合强度显著增强;激光熔覆涂层提高轧辊的抗热冲击性较单纯等离子喷涂涂层轧辊提高了2.94倍。     

隔热涂层对磨床主轴动静压轴承热变形的影响研究

为了减少热变形,提高高速精密磨床砂轮主轴系统的精度,将隔热涂层应用于深浅油腔动静压轴承.应用FLUENT和ANSYS两个有限元软件联合仿真分析了不同厚度与不同热导率的隔热涂层在不同的动静压轴承供油压力、主轴转速等因素下的轴承热-结构特性.结果表明:动静压轴承的温度和热变形以及它们的均布程度,都随着隔热涂层厚度的增大逐渐降低,随着隔热涂层热导率的减小而减小,随着轴承供油压力的增加而减小,随着轴承主轴转速的减小而减小;隔热涂层还具有均化轴承温度场和热变形分布的作用.高性能隔热涂层将明显降低轴承主轴热变形并且使其热变形均布,最终明显提高高速精密磨床砂轮主轴系统的加工精度.     

HA生物活性陶瓷涂层的爆炸喷涂与等离子喷涂

采用爆炸喷涂与等离子喷涂两种工艺制备ＨＡ生物活性陶瓷涂层,并对两种层进行对比研究．采有ＸＲＤ、ＳＥＭ等方法分析涂层的物相组成和显微结构．发现爆炸喷涂的涂层结构致密、结晶程度较高;等离子喷涂的涂层则具有较高的孔隙率,涂层非晶化现象明显．经适当温度热处理,两种涂层的结晶程度均可明显提高．     

变压器防腐涂层导热性能提升技术研究

 以水性环氧富锌涂层为研究对象,通过向其中添加石墨烯、碳纳米管、碳纳米角和超细石墨粉混合物来改性变压器防腐涂层导热性能。通过瞬态板式热源法、红外热像仪、热阻测试仪和扫描电子显微镜对传统溶剂型涂层、水性环氧富锌涂层以及改性高导热涂层的导热性能和微观结构进行了分析。结果显示改性高导热涂层的热阻最小（2.51℃/W）,导热系数最高（1.3450 W/（m·K））,表明其导热性能明显优于传统溶剂型涂层（4.57℃/W）和水性环氧富锌涂层（4.28℃/W）。改性高导热涂料导热性能的提高主要与其导热方式的优化和涂层致密性的提高有关。传统溶剂型涂料主要以声子形式进行热量传递。向水性环氧富锌涂料加入高导热填料后,一方面形成了以弹道-扩散的方式进行热量传递方式;另一方面添加的高导热物质在涂层中填充在孔隙和裂纹位置处,很大程度上提高了涂层的致密度,构建了变压器金属和外部环境的热量传递通道,因而使得涂料导热性能得到了显著提高。变压器温升模拟实验表明研制的新型高导热环保涂层可降低变压器油顶层温升1.67 K。     

高硬度涂层磨削温度场的数值仿真和实验研究

采用数值仿真和实验研究相结合的方法,分析了WC-Co高硬度涂层磨削温度场.以矩形移动热源理论为基础,结合实验加工条件和工件材料性质,通过合理的假设简化,建立了金刚石杯形砂轮磨削WC-Co高硬度涂层材料的温度场数学模型,利用有限元方法对磨削温度场进行了数值仿真,提出了涂层磨削温度的实验测量方法并对涂层表面磨削温度进行了实验研究.实验结果与仿真结果基本一致,表明所提出的高硬度涂层温度场数值仿真和实验研究方法能比较真实地反映WC-Co涂层材料在磨削过程中的温度变化情况.     

5CrMnMo钢火焰喷涂FeNiCrSiB合金层的超塑性扩散焊接

研究了５ＣｒＭｎＭｏ钢为基材的铁基（Ｇ３１２）合金火焰喷涂层在基材超塑温度范围内的变形行为．利用应变速率比Ｗ选择涂层与基材的超塑温度．分析了基材与涂层均发生超塑变形时，涂层孔洞，涂层与基材结合界面的焊合机制及其对多冲抗力和耐磨性的影响规律．     

STUDIES ON SPRAY DRYING

A spray drier was designed employing the two-fluid nozzle as, the spraying device complete with a collecter for the powder conveyed by air. No difficulty was encountered in dehydrating the soy-bean milk just as in the case of cow milk. Improving the interaction between .the hot air and the sprayed liquor increased the rate of heat transmission and the percentage of air utilized with higher thermal efficiency as a. result. The thermal efficiency was governed also by the mean temperature difference bet...