相关论文

October 2, 2020

电弧喷涂不同钢材的颗粒性能研究

热喷涂涂层有多种用途，如防腐蚀、提高耐磨性、耐高温等。涂层的性能取决于其形态，它由飞溅物、孔隙、氧化物夹杂物以及夹带的未熔化或溶解颗粒组成。在电弧喷涂工艺（ASP）中，热源是两根具有不同电动势的金属导线接触产生的电弧，载气是压缩空气。喷出液滴的速度、尺寸和热特性与涂层的形态和性能有关。本研究的主要目标是评估不同材料（碳钢、不锈钢和铁锰铬镍合金）的化学成分如何改变速度、温度和颗粒大小。目的是预测工艺参数的改变将如何改变颗粒的特性。在飞行过程中，这些材料具有相似的行为倾向：速度增加到一个峰值，然后降低，但对于不同粒度的材料，这个最大值是不同的。除奥氏体不锈钢和铁锰铬硅镍合金在飞行过程中液滴温度升高外，其它合金的液滴在远离喷枪后冷却下来。这些合金在飞行过程中的化学成分变化也更大。论文链接（英文）关键词：热喷涂，颗粒特性，电弧喷涂工艺，飞行中原文发表于《Coatings》（2020 年，10(4), 417）作者：Rodolpho F. Vaz，Anderson G. M. Pukasiewicz，Hipólito D. C. Fals，Luciano A. Lourençato，Ramon S. C. Paredes […]

May 2, 2020

悬浮式高速纯氧燃料热喷涂中的努森数效应建模

悬浮式高速纯氧热喷涂是一种以超音速和纳米-微米数量级的颗粒长度尺度为特征的系统。随着稀化效应的显著增加，连续模型中的假设开始崩溃，稀化效应可通过流动的努森数进行评估。必须对数值模型进行修改，以纳入稀化效应。本研究旨在将稀化效应纳入悬浮式高速富氧燃料 (SHVOF) 热喷涂工艺的计算流体动力学 (CFD) 模型中。采用的传热系数模型考虑了努森效应和马赫数效应。最后，对努塞尔特数的 Ranz-Marshall 相关性与 Kavanau 相关性和可压缩努塞尔特数相关性进行了比较。该模型通过对粒子温度的比较进行验证。粒子温度是通过使用市售的 Accuraspray 4.0 诊断系统进行双色高温计测量获得的。这项研究表明，如果考虑到可压缩性的影响和稀释对努塞尔特数的影响，对飞行中颗粒温度的预测会有明显改善。论文链接（英文）关键词：悬浮热喷涂，SHVOF，HVSFS，稀释，Knudsen，Accuraspray 原文发表于《国际传热与传质学报》（第 152 卷，2020 年 5 月，119454） […]

November 13, 2019

Ar-H2 和 N2-H2 等离子喷涂 YSZ TBC 对环境、经济和性能的影响

自 20 世纪 70 年代以来，Ar-H2 等离子体一直是为燃气轮机行业沉积 ZrO2-Y2O3 (YSZ) 热障涂层 (TBC) 而采用的标准空气等离子喷涂 (APS) 气体系统，尤其是传统的等离子喷枪。N2-H2 等离子体虽然成本低得多，而且能产生更高的 YSZ 沉积效率 (DE)，但并未成为主流等离子体系统。出现 N2-H2 问题的原因可能是初步的 APS […]

September 11, 2019

悬浮式高速氧燃料（S-HVOF）热喷涂中的径向喷射石墨烯纳米片摩擦学研究

摩擦是任何由运动机械零件组成的设备提高能效的一个主要问题，会影响设备的耐用性和可靠性。石墨烯纳米颗粒（GNPs）是减少摩擦和磨损的良好候选材料，而悬浮式高速纯氧燃料（SHVOF）热喷涂是一种很有前途的技术，可实现可扩展的快速沉积，但这种技术会使石墨烯纳米颗粒暴露在过高的热量下。在这项工作中，我们探索了在 SHVOF 热喷涂中径向注入 GNPs 的方法，以减少它们与高温火焰的相互作用，同时还能实现高动量传递和有效沉积。我们使用 Accuraspray 4.0 对不同火焰功率下的高速成像和颗粒温度与速度监测进行了研究，研究了原料喷射参数，如流速、喷射角度和位置。针对氧化铝平衡球的无润滑球对平滑动磨损测试表明，与裸基底相比，摩擦系数降低了 10 倍，降至 0.07。沉积的 GNP 层可实现低摩擦干滑动，从而保护底层基材。透射电子显微镜研究表明，GNPs 在喷涂后仍保持结晶性，而在磨损后则变得非晶化和起皱。这项研究的重点是 GNPs，但也适用于其他对热和氧化敏感的材料，如聚合物、氮化物和二维材料。 a class=”btn-tec black” href=”https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1909/1909.04940.pdf” target=”_blank” […]

July 24, 2019

HVOF 工艺参数对 TiO2 涂层的影响：使用 DoE 和一阶工艺图的方法

本文对氧化钛涂层的高速氧燃料沉积阶段进行了分析和报告。对于沉积的第一阶段，使用流程图来评估沉积参数（例如间隔距离（SOD）、送粉速率（PFR）和燃料/氧气比（F/O））对沉积速度和温度的影响。 -飞行粒子。然后将这些参数与颗粒尺寸分布 (PSD) 相结合，以进一步优化沉积过程，考虑喷雾迹线宽度以及由碎片和非熔融颗粒覆盖的区域作为响应。此外，通过X射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜和纳米压痕获得了单个板片、半和/或非熔融颗粒或涂层的簇的结构、形态和机械特性。在涂层形成过程中，较低的 PFR 和 F/O 会产生更多的溅射颗粒和更少的半熔融和/或非熔融颗粒簇，而 PSD 会影响喷涂轨迹的宽度。 F/O 和 SOD 较高水平的组合与高百分比的 TiO2 splat […]

June 14, 2019

利用宏观和微观电化学方法了解不锈钢热喷涂涂层的腐蚀行为

高速氧气燃料热喷涂不锈钢涂层因其出色的耐侵蚀性而备受青睐。然而，与原始块状材料相比，制造过程会导致耐腐蚀性能下降。在此，我们使用不同的沉积参数在不锈钢基底上制作不锈钢涂层，以研究由此产生的复合钢的腐蚀性能，并阐明其在宏观和微观尺度上的腐蚀行为。在腐蚀环境中进行的宏观电位极化测量显示了铁铬合金涂层的降解速度。在短时间浸泡后，涂层显示出类似铁的活性腐蚀行为，阳极分支上没有钝化区。随着时间的推移，涂层的腐蚀行为开始发生变化，显示出与纯铬相似的结果。原位电子显微镜和元素组成显示，涂层表面留下了富含氧化铬的层。在涂层和粉末材料上分别采用了扫描电化学显微镜和扫描微量移液管接触法等微电化学技术，结果表明，热喷涂涂层所具有的保护钝性不足主要是由雾化的粉末不锈钢材料所继承的。论文链接（英文）原文发表于《npj Materials Degradation》（第3卷，文章编号：25（2019））作者：Samantha Michelle Gateman, Ilias Halimi, Alexandre Romão Costa Nascimento, Robert Lacasse, Robert Schulz, Christian Moreau, […]

January 25, 2019

HVOF 参数对 Hap 涂层生成的影响：使用流程图的综合方法

主动学习 (AL) 框架在热喷涂中的首次使用可提高飞行中颗粒特征的预测精度。通过贝叶斯优化成功实施 AL 框架的好处在于，首先，减少了基于实验设计、流程图和沉积第一阶段分析的实验方法，以提高高速氧燃料 (HVOF) 羟基磷灰石 (HAp) 的生物相容性 ) 涂层在此介绍。使用间隔距离 (SOD)、燃料氧比 (F/O) 和送粉速率 (PFR) 进行三个因素 (23) 的两水平设计。研究了这些实验因素对涂层形成第一阶段的影响，以研究颗粒撞击基材之前和之后的物理状态。这项研究允许选择最合适的沉积参数组合，以获得具有最佳结晶度（>45%）、Ca/P比（约1.67）、相含量（>HAp的95%）的HAp涂层，从而保证涂层的机械性能稳定性和生物相容性。研究了涂层在模拟体液（SBF）和细胞培养物（hFOB）中的行为，以分别分析磷灰石层的形成和提取物对人成骨细胞的细胞毒性。结果表明，F/O […]

January 25, 2014

高压 HVOF 喷涂 316L 不锈钢涂层研究

高速纯氧燃烧（HVOF）技术已被广泛用于沉积金属陶瓷、金属和合金涂层。然而，高温和氧化火焰喷涂会导致喷涂颗粒在喷涂过程中发生氧化和分解，从而对喷涂涂层的相组成、微观结构、性能和表现产生重大影响。本文使用了燃烧室压力高达 3.0 兆帕的高压 HVOF 系统，该系统具有火焰温度低、速度高的特点，用于沉积 316L 不锈钢涂层。使用 DPV-2000 系统测量了粒子速度。结果发现，燃烧室压力越高，粒子速度越快。研究了氧气/燃料比和喷射距离对 316L 不锈钢的沉积效率、涂层微观结构和显微硬度的影响。结果表明，氧气/燃料比对粒子的熔化状态有显著影响。因此，在燃烧室压力为 3.0 兆帕时，通过调整氧气/燃料比，可获得由半熔融或固态颗粒组成的致密 316L 不锈钢涂层。在实验中，优化喷涂条件下的沉积效率高达 90%。作为 JP-5000 的典型传统 HVOF 系统，还进行了与 […]

November 10, 2012

工程 HVOF 喷涂 Cr3C2-NiCr 涂层：颗粒形态和喷涂参数对显微结构、性能和高温磨损性能的影响

以碳化铬为基材的热喷涂涂层广泛用于高温磨损应用（典型温度范围为 540 至 900 °C）。在这些温度下的极端环境中，有几种现象会使涂层降解、氧化并改变其微观结构，从而影响其磨损性能。虽然可以很容易地想到，高温暴露后的 Cr3C2-NiCr 涂层微观结构演变将取决于喷涂时的微观结构和喷涂参数，但这方面的研究却很少。本研究旨在更好地了解喷涂参数对高温操作后碳化铬涂层微观结构和高温滑动磨损性能的影响。通过 X 射线衍射和扫描电子显微镜，对两种形态的 Cr3C2-NiCr 粉末在飞行中颗粒温度和速度值窗口下产生的不同涂层的微观结构进行了表征。在 800 °C 下进行了滑动磨损，磨损行为与喷涂参数和涂层微观结构相关。此外，还测量了滑动磨损前后涂层的维氏硬度（300 gf）。论文链接 (英文) 关键词：碳化铬、高温磨损、HVOF、显微结构、滑动磨损测试、喷雾参数原文发表于《热喷涂技术期刊》（2012 年 […]

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