Category: Accuraspray

现代燃气涡轮发动机依赖于热障涂层 (TBC)，它可以保护发动机的结构部件在极高的工作温度 (1300–1500°C) 下免遭降解。近年来，飞机发动机的运行效率有了显着提高，这主要是通过提高运行温度来实现的。然而，TBC 的寿命可能会受到几种类型的降解机制的影响。在这项综合研究中，开发了多种新型柱状悬浮等离子喷涂 (SPS) 涂层，用于测试其侵蚀、钙镁铝硅酸盐 (CMAS) 和熔炉循环测试 (FCT) 性能。通过首次全面研究，我们通过修改喷涂参数并使用拉曼光谱测量其显微硬度、断裂韧性、柱密度和残余应力，获得了一系列 SPS 微观结构。我们能够通过一组独特的加工参数生产树枝状、横向、分支和柱状微观结构。通过调节与等离子炬的距离实现的细化柱状微观结构增强的涂层表现出优异的热循环弹性。相反，通过降低机器人在沉积过程中的移动速度来开发具有树枝状分支的柱状微观结构，增强了耐侵蚀性并最大限度地减少了熔融 CMAS 渗透造成的损坏，从而显着延长了涂层的使用寿命和坚固性。对最佳柱状微观结构的追求得出这样的结论：对于每种 SPS 涂层，需要进行总体优化框架，以实现其所需的热化学机械耐受性，因为 TBC 所需的性能是相互交织的。 论文链接 […]

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涂层的强度和特性取决于单个熔融颗粒的冲击力和温度，以及待喷涂表面的状态。 为热喷涂选择的参数决定了颗粒飞行时的参数：温度和速度。这些参数可以通过测量飞行中颗粒的热辐射强度来确定。确定热喷涂的参数是质量流量、强度和喷枪中气体混合物的 H2 流量。另一方面，所获得涂层的强度可通过其硬度和附着力来估算。本研究采用了实验设计，以确定操作参数与颗粒特征参数之间的关系。根据这一设计，对获得的结果进行了分析。 实验结果证实了强度和颗粒温度之间的直接关系，这与喷射装置中电弧产生的强度和能量之间的关系一致。速度也有类似的关系。增加原料气体中 H2 的比例会导致更高的热量传递到颗粒上，这与文献中的信息一致。速度也有类似的影响。颗粒在飞行过程中的附着力和硬度随着速度和温度的增加而增加，这与更有效的溅射-压平过程有关。所应用的程序为开发有用的表面提供了有效的方法，从而优化了热喷涂工艺。 论文链接 (英文) 关键词：APS；热喷涂；流体力学APS、热喷涂、流体力学、涂层 最初发表于《Coatings 2023》，13(9) 作者：Adrián Fernández Roiz, José Andrés Moreno, Guillermo Jorde […]

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在最新一代高效燃气涡轮航空发动机的高温、含蒸汽的燃烧环境中，需要使用环境阻隔涂层（EBC）来保护碳化硅基复合材料。二硅化镱（YbDS）作为一种环境屏障涂层，在高温下表现出优异的相稳定性。其热膨胀系数接近碳化硅，但其性能取决于涂层的沉积条件。在这项工作中，我们进行了一项参数研究，以证明采用广泛使用的普莱克斯 SG-100 常压等离子喷涂（APS）喷枪的加工参数如何影响二硅化镱的相组成、微观结构和机械性能。使用 4 组喷雾参数沉积了二硅酸镱涂层，喷雾功率从 12 千瓦到 24 千瓦不等。使用 X 射线衍射和里特维尔德细化法对这些涂层中存在的相进行了量化，并测量了孔隙率水平。利用这些数据，研究了加工参数与相组成和微观结构之间的关系。利用这项工作中确定的最佳工艺参数窗口，使用聚酯原料添加物作为孔隙形成相沉积了可研磨的 YbDS 涂层。添加了两种不同含量的聚酯，以形成两种不同孔隙率的涂层。 论文链接 (英文) 原文发表于《国际陶瓷》（第 49 卷，第 13 期，2023 […]

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已证明飞行中粒子状态参数（PSPs）在决定大气等离子喷涂涂层性能方面起着至关重要的作用。因此，作为过程控制的一部分，PSPs 经常在开始喷涂前进行测量。本文以过程控制应用为重点，说明了用于评估 PSP 的测量程序和后续数据处理的重要性。本文以钇稳定氧化锆的涂层为例，使用市售的 Accuraspray-G3C 传感器系统测量作为 PSP 描述符的颗粒集合温度和速度。实验结果表明，粒子射流的稳定时间比实际考虑的要长，这表明需要适当选择测量程序。此外，实验还证明，在喷涂过程中，只需周期性地将喷涂枪移动到静止的传感器系统上进行短暂的测量，也能获得有关 PSP 的信息。最后，还说明了不同的数据处理方法如何影响对所获取的 PSP 的评估。 论文链接(英文) 关键词：大气等离子喷涂，数据处理，飞行中粒子诊断，粒子状态参数，过程监控，过程控制 原文发表于《热喷涂技术期刊》（32(2)) 作者：Hudomalj Uroš，Fallahi Sichani Ehsan，Weiss Lukas，Nabavi […]

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输入工艺参数与大气等离子喷涂 (APS) 飞行中颗粒特性之间的非线性关系对于涂层性能设计和质量至关重要。还已知焊炬电极的老化会影响这种关系。近年来，机器学习算法已被证明能够考虑这种复杂的非线性相互作用。这项工作说明了应用集成方法来预测 APS 过程中考虑火炬电极老化的飞行粒子温度和速度。进行实验以同时记录输入的工艺参数、飞行中的粉末颗粒特性和电极的使用时间。使用随机森林 (RF) 和梯度提升 (GB) 对电极老化时记录的 APS 过程数据进行排序和选择特征，并比较相应的预测模型。探讨了多元 APS 飞行中粒子特征数据的时间序列方面。考虑两种时间序列嵌入策略。第一个简单地嵌入了之前考虑的 n 个时间段的属性和目标，没有任何修改；而第二种策略在嵌入之前首先执行差分以使时间序列平稳。对于本应用，RF 比 GB 更合适，因为 RF 可以同时预测飞行中的粒子速度和温度，并适当考虑两个目标之间的相互作用。另一方面，GB […]

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本文研究了高速氧气燃料（HVOF）热喷涂工艺参数对用市售 Amperit 551 WC-CrC-Ni 粉末制备的金属陶瓷涂层性能的影响。为优化生产工艺，采用了三种不同的加工参数，以获得优异的机械性能和无微观结构缺陷的全致密材料。沉积由 GLC5 喷枪进行。喷涂流中粉末颗粒的速度和温度由 Tecnar Accuraspray 监测仪进行监测。沉积涂层的质量通过光学显微镜、扫描电子显微镜和 X 射线衍射仪进行分析。使用能量色散光谱测定了所用粉末和喷涂的 WC-CrC-Ni 涂层的化学成分。研究发现，喷涂参数对涂层的微观结构和相组成的影响微乎其微。然而，孔隙率和表面粗糙度受工艺参数变化的影响很大。为了评估 HVOF 喷涂涂层的基本机械性能，使用了仪器进行维氏硬度测量。涂层硬度的平均值超过 1400 HV 0.1，压痕模量的变化范围为 152-279 […]

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在过去的 25 年中，我们见证了大气等离子喷涂 (APS)、高速氧气燃料喷涂 (HVOF) 和悬浮等离子喷涂 (SPS) 等热喷涂工艺从研发向主流生产技术的转变。由于热喷涂是一种多参数、多反应的工艺，因此容易受到工艺不稳定因素的影响。在喷涂大量涂层的生产线上，一致性和可重复性至关重要。由于进料速度、颗粒速度、温度、电极磨损和喷嘴堵塞等工艺参数会极大地影响涂层性能，因此监测和控制这些参数可以显著提高工艺的可重复性。本研究介绍了在线过程监控传感器 Accuraspray 4.0 的改进，以实现可重复性涂层。Accuraspray 4.0 引入了一种新的工艺稳定性测量方法，以量化和控制热喷涂工艺中的可变性，并使工艺监控更便于生产。该传感器包括一个稳定性分析工具，可将标称焰流参数的实时标准偏差与利用统计原理找到的基准值进行比较。本研究详细介绍了过程稳定性测量背后的理论，并介绍了与一家采用这一新功能的汽车生产厂合作进行的案例研究。研究发现，监测所测参数的标准偏差可以让用户控制热喷涂工艺的稳定性，从而以更高的信心喷涂大量涂层。此次升级使 Accuraspray 4.0 距离成为热喷涂生产设备的行业标准又近了一步。 论文链接（英文） 关键词: 飞行颗粒诊断, 过程监测, […]

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钇铝石榴石（YAG）由于其高温稳定性和更好的耐 CMAS（钙镁铝硅酸盐）性能，是一种很有前途的热障涂层面漆材料。YAG 面漆通过悬浮液和溶液前驱体高速氧燃料 (HVOF) 热喷涂沉积。通过一系列表征技术和热循环测试研究了加工、微观结构和最终性能之间的关系。化学计量溶液前驱体（SP-YAG）喷涂的YAG 面漆的微观结构具有分布的孔隙和片间边界，而悬浮液（S-YAG）喷涂的面漆具有垂直和分支的微裂纹、孔隙、和片间边界。两种喷涂涂层均由非晶相、六方钇铝钙钛矿（YAP）和立方 YAG 组成。在热循环测试中，第10次循环后 SP-YAG 失效达到 20%；而 S-YAG 在第 60 到 70 个循环之间达到了失效标准。SP-YAG 和 S-YAG 面漆均因热循环过程中的热应力而失效。 […]

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