邢亚哲[1]2003年在《HVAF系统喷枪及雾化喷嘴的研究》文中指出超音速火焰喷涂(HVOF)作为一种制作高质量涂层的新兴的表面强化技术，越来越受到国内外各界的重视。经过20余年的发展，各项技术取得了一定的成果。用该工艺制取的涂层性能优异，但由于大多都使用C_3H_8、H_2等昂贵气体作燃料，以纯氧作助燃剂，且设备昂贵，故使用代价很高，使其推广应用受到限制。正是在这种情况下，HVAF工艺得到了发展，它是以价格低廉的煤油为燃料，压缩空气为助燃剂，这就克服了HVOF在使用成本方面的缺点。HVAF技术在国外已有商品机出现，但在国内尚处于研究阶段，最主要的障碍是热值由于空气供应量较大而变得较低，从而使喷涂粒子得不到充分加热和加速，涂层质量反而下降。造成这种情况的原因主要是煤油雾化不良，并与空气混合不够理想，而解决该问题的关键在于雾化喷嘴。故本文先对HVAF喷枪的关键部件作了初步的设计研究，然后在此基础上对HVAF雾化喷嘴作了初步的探讨和研究。最后对设计出的雾化喷嘴作喷雾试验，收到了良好的效果。
胡尧强, 陈永雄, 商俊超, 梁秀兵, 徐滨士[2]2014年在《高速燃气热喷涂技术的进展》文中认为热喷涂是表面工程和再制造工程的重要技术支撑,其中高速燃气喷涂技术因其优良的涂层性能而应用广泛。文中介绍了高速氧气助燃火焰喷涂技术(HVOF)、高速空气助燃火焰喷涂技术(HVAF)、活性燃烧高速燃气喷涂技术(AC-HVAF),以及高速燃气电弧复合喷涂技术(HVAF-ARC)的技术特点和应用进展,并提出了高速燃气喷涂在未来的重点发展方向。
李海荣[3]2014年在《超音速火焰喷涂气固两相流数值模拟研究》文中指出采用超音速燃烧的方法生成表面涂层是表面工程中一个重要的新兴技术。本文运用计算流体力学(CFD)的方法对超音速空气火焰喷涂(HVAF)喷枪喷射燃烧过程进行模拟。论文以自行设计的喷枪为模型,以煤油(C12H23)为燃料,运用Gambit建立二维轴对称喷枪网格模型。采用Fluent软件进行流场模拟,研究煤油空气混合比κ,压缩角α,燃烧室长度Lc, Laval喷嘴等截面长径比γ1,扩展角β,喷管长度Lj,煤油进口质量Mf对流场的影响。研究发现流场速度最高可达1900m/s,温度最高可达2170K。本文的研究不但可以作为JP型喷枪的设计参考,而且可以作为设计有等截面laval喷嘴的喷枪的参考。运用正交试验法进行了最佳流场参数组合实验,在最优组合的流场工况下进行了颗粒轨迹的模拟仿真。根据流场模拟结果选择恰当的送粉位置,并研究了入射角度θ、WC-10Co4Cr颗粒入射流量从颗粒直径D、入射速度V对颗粒轨迹的影响。研究发现：送粉位置的选择点有两个：1.距离喷嘴长度为5倍的喷嘴直径,2.距离喷嘴长度为20倍的喷嘴直径。入射角为30°-50°时颗粒飞行轨迹最佳,入射角为10°和70°时均出现部分颗粒撞击壁面影响颗粒的正常飞行的情况；当质量流量为l g/s时,粒子在流场中的轨迹最佳；颗粒直径在50μm左右飞行的轨迹最好；当速度达到30m/s左右时,颗粒的飞行轨迹最佳；而速度超过35m/s后,会出现严重的颗粒相互撞击的现象。
靳鑫[4]2014年在《高耐蚀Fe基非晶涂层的制备及耐磨防滑性能研究》文中研究指明海上服役船舶的甲板、海上平台面临着海水腐蚀,阳光曝晒,冲击磨损,表面湿滑等苛刻工作环境。为了克服这些不利条件,人们采用有机涂层和金属陶瓷涂层来达到防腐蚀、耐磨损以及防滑的作用,但是效果都不令人满意。Fe基非晶合金有很强的非晶形成能力,在保持很高的强度、硬度、耐磨耐蚀性的同时又兼具成本优势,而且热喷涂制备的Fe基非晶涂层厚度可控、组织均匀、结合力好。同时具有块体非晶的优点使其在这一领域具有极大应用前景。本文选用了具有良好玻璃形成能力的Fe49Cr17.8Mo7.2Mn1.8W1.6B15.4C4.6Si2.5合金,利用两种超音速火焰喷涂技术HVOF和HVAF成功制备出高性能的铁基非晶涂层,详细研究了涂层微观结构对晶化及氧化行为的影响,评价了涂层的硬度和耐海水腐蚀性能。同时研究干态下影响涂层耐磨防滑性能的因素,并评估涂层在海水及油润滑条件下耐磨防滑性能。主要结论如下：(1)HVOF和HVAF两种超音速火焰喷涂方法均可以制备出组织均匀、低孔隙率、低含氧量的非晶合金涂层。两种工艺制备的涂层非晶含量很高,较之粉末有很大提升,二者的表面粗糙度基本一致。(2) HVOF和HVAF制备的涂层具有高的显微硬度,都在1080 HV左右,远高于基体304不锈钢。两种工艺制备的涂层在3.5 wt.% NaCl溶液中具有较好的耐腐蚀性能,钝化区间较宽,点蚀电位较高,呈现了良好的局部耐点蚀能力,但钝化电流密度高于同成分的非晶条带。(3)在干滑动摩擦条件下,和GCr15配副时,HVOF和HVAF制备的Fe基非晶涂层呈现较高的摩擦系数和良好的耐磨性,磨损体积只有基体304不锈钢的1/6左右,随着载荷的增加,摩擦系数逐渐减小,磨损体积增加,磨损速率下降,粘着的倾向也逐渐增加;HVOF涂层与GCr15配副时,主导磨损机制为粘着磨损；与氧化铝配副时主要磨损机制为疲劳磨损,并伴有一定的氧化磨损。(4)在人造海水的条件下,HVOF涂层分别与GCr15和氧化铝配副时,整体的磨损体积基本为干态的1/3左右；在油润滑条件下,边界润滑作用更加明显,整体磨损体积基本为干态的1/5左右。磨损体积均随载荷的增加而增加,GCrl 5配副时的主要磨损机制为疲劳磨损,氧化铝配副时为疲劳磨损,并伴有一定的氧化磨损。
张建平[5]2009年在《超音速火焰喷涂中气固两相流的数值模拟与研究》文中研究表明超音速火焰喷涂技术之所以能形成结合强度高、空隙率低的涂层,主要归功于超音速火焰喷涂过程形成的高温高速的燃烧产物,通过拉伐尔喷管的压缩与再膨胀喷射出去达到超音速,高温高速的气体带动注射颗粒使得颗粒处于熔化或半熔化状态撞击到基材,形成优异的涂层性能。因此,对超音速火焰喷涂过程中气-固两相流的研究变得尤为重要。国内外论文中主要采用ANSYS CFX或FLUENT中物质转化反应模型对超音速火焰喷涂过程进行模拟计算分析,本文在Gambit软件中建立超音速火焰喷涂过程的模型,在前处理程序PrePDF对燃烧反应进行分析计算,利用FLUENT软件对超音速火焰喷涂整个过程进行模拟,在后处理中对模拟结果进行分析。本文从两相流的基本理论和输运方程出发,建立超音速火焰喷涂过程的气态流场的数学模型,以FLUENT软件为计算平台,采用k-?湍流模型模拟湍流流动,采用非预混燃烧模型设置反应过程,模拟超音速火焰喷涂过程中气态流场流动特性,研究超音速火焰喷涂过程中燃烧反应、燃烧物质含量比、喷枪结构等参数对气态流场的影响,分析了激波与马赫锥产生机理;然后采用离散相模型中颗粒随机跟踪轨道模型计算喷涂颗粒的动力学飞行行为,研究颗粒大小与颗粒注射速度对颗粒动力学行为的影响,并将结果与相关的文献作了对比,为以后喷涂工艺参数的选取和FLUENT在喷涂模拟中广泛应用提供有用的信息,最后采用试验方法研究了颗粒熔化状态和颗粒撞击扁平化过程,表明对于WC-17Co喷涂在Cr12钢基材上喷涂距离为342mm最佳。
孙玉伟[6]2011年在《超音速火焰喷涂的燃烧特性及喷涂粒子行为的研究》文中指出本文采用计算与试验相结合的方法,对超音速火焰喷涂的燃烧特性及粒子行为对涂层性能影响进行了研究。以计算流体力学(CFD)为理论基础,采用商用软件Fluent,对不同助燃条件下超音速火焰喷涂(HVOF及HVAF)的燃烧特性、粒子行为进行计算,计算结果表明,焰流的温度主要由燃气与助燃气的当量比决定,当量比越接近理论计算值,焰流的温度越高。焰流速度主要由燃气及助燃气流量决定,流量越大,燃烧室的压力越大,焰流的最高速度越大。空气助燃时焰流的温度低、速度大,适宜喷涂低熔点、易氧化的粉末材料。氧-空气联合助燃时,随着助燃气中氧气比例的增大,焰流的温度越高,氧气比例高于75%(体积分数)以后,焰流温度和纯氧助燃时无差别。对粒子行为的计算结果表明,超音速火焰喷涂中粒子行为受焰流特性和自身特性两方面的影响;喷涂粒子温度、速度随焰流温度、速度的增大而增大;粒子直径越小受焰流的影响越明显,粒子直径越大受到焰流的加热、加速效果越小。适宜喷涂的粒子直径范围为20 m -40 m。采用CH-2000超音速火焰喷涂系统制备了纯氧助燃时不同粒子行为下的NiCr-25%Cr_3C_2涂层,并对涂层性能进行了测试。粒子行为与涂层性能的研究结果表明,粒子行为对涂层的性能有着显着影响。对温度一定的粒子(未完全熔融)形成的涂层,碰撞时速度越大涂层孔隙率越小,并且粒子速度高于一定值以后,由于涂层间沉积机制改变,粒子速度越高涂层的耐冲蚀性能越好。对于速度一定的粒子,粒子温度越高,形成涂层致密性越好,孔隙率越小,并且碰撞时粒子的温度会严重影响涂层的耐冲蚀性能。
任建平[7]2008年在《铝基高速火焰喷涂WC涂层性能的研究》文中认为铝合金具有高比强、导热性好、易于成形、价格低廉等优点,已广泛应用于航空航天、交通运输等部门。特别是其中的高强铝合金已经应用到航空航天、汽车、船舶等领域,是航空航天工业的主要结构材料之一。高强铝合金的硬度低,其耐磨耐蚀性能差。为了拓宽高强铝合金的应用领域,往往需要在其表面进行处理。因此,研究开发铝合金的表面强化技术,提高其表面硬度和耐磨耐蚀性,对扩大铝合金的应用,实现运载工具的进一步轻量化,具有十分重要的意义。本文采用以空气作为助燃剂的高速火焰喷涂(HVAF),在7075铝合金上制备了WC-14Co和WC-10Co4Cr涂层,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子能谱(EDS)等手段对两种WC涂层的显微组织结构和化学成分进行了分析和研究。采用有限元模拟了拉伸状态下胶与对偶件界面的应力分布曲线;结果表明,由于基体材料较低的弹性模量导致在胶与对偶件界面中心产生较大的应力集中,从而使胶在较低的应力下即已失效;在7075铝合金上高速火焰喷涂WC涂层的结合强度大于50MPa。根据熔滴在基体表面的状态,对铝基高速火焰WC涂层的结合机理进行分析,结果认为铝基体上高速火焰喷涂WC-CoCr涂层主要以机械结合为主,可能有冶金结合。涂层的摩擦磨损表明,HVAF WC涂层在刚开始磨损时,磨损优先切削磨损粘结相,从而使WC硬质颗粒突出涂层表面,在随后的磨损磨屑切削力的作用下,WC硬质颗粒发生断裂或剥离,而WC硬质颗粒的剥离使得相邻的WC硬质颗粒处于不利的受力状态,在磨粒的作用下更易与脱落,成为磨粒。WC硬质颗粒的剥落降低了涂层抵抗磨屑切削的能力,导致粘结相加速磨损和新露出表面的WC硬质颗粒的剥落。HVAF WC涂层与GCr15钢摩擦副的磨损机理为磨粒磨损。600h中性盐雾腐蚀结果表明,基体和涂层处理7075铝合金基体后抗腐蚀能力排序为:WC-10Co4Cr涂层+封孔处理＞WC-10Co4Cr涂层＞WC-14Co涂层+封孔处理＞WC-14Co涂层＞7075铝基体。封孔处理对提高涂层的抗腐蚀能力有利。HVAF WC涂层的腐蚀机理为腐蚀介质优先腐蚀粘结相,并扩散到界面中,腐蚀介质一旦扩散到界面则优先腐蚀基体。
占君, 查柏林[8]2006年在《KY-HVO/AF超音速火焰喷涂设备》文中研究指明KY-HVO/AF超音速火焰喷涂设备具有HVOF和HVAF的双重功能和优点,通过升级,可使该设备实现低温超音速火焰喷涂。介绍了该设备的工作原理、结构特点和设备特性,给出了该设备的典型的喷涂涂层。
占君, 查柏林[9]2006年在《KY-HVO／AF超音速火焰喷涂设备》文中研究指明KY-HVO／AF超音速火焰喷涂设备具有HVOF和HVAF的双重功能和优点,通过升级,可使该设备实现低温超音速火焰喷涂。介绍了该设备的工作原理、结构特点和设备特性, 给出了该设备的典型的喷涂涂层。
王志健, 田欣利, 胡仲翔[10]2002年在《空气超音速火焰喷枪设计理论与数学模型的建立》文中提出空气超音速火焰喷枪设计是开发空气超音速火焰喷涂技术的关键。本文阐述了喷枪的关键结构件包括燃烧室、laval喷嘴及加速管设计理论 ,即超音速燃烧学与空气动力学理论 ,在此基础上通过确定过程参数建立了以一维定常等熵流为假设条件的喷枪设计的理论模型 ,从而为深入研究和开发HVAF技术和空气超音速火焰喷枪的设计提供了较为理想的研究平台
参考文献：
[1]. HVAF系统喷枪及雾化喷嘴的研究[D]. 邢亚哲. 长安大学. 2003
[2]. 高速燃气热喷涂技术的进展[J]. 胡尧强, 陈永雄, 商俊超, 梁秀兵, 徐滨士. 热喷涂技术. 2014
[3]. 超音速火焰喷涂气固两相流数值模拟研究[D]. 李海荣. 华东理工大学. 2014
[4]. 高耐蚀Fe基非晶涂层的制备及耐磨防滑性能研究[D]. 靳鑫. 东北大学. 2014
[5]. 超音速火焰喷涂中气固两相流的数值模拟与研究[D]. 张建平. 华中科技大学. 2009
[6]. 超音速火焰喷涂的燃烧特性及喷涂粒子行为的研究[D]. 孙玉伟. 中国石油大学. 2011
[7]. 铝基高速火焰喷涂WC涂层性能的研究[D]. 任建平. 广东工业大学. 2008
[8]. KY-HVO/AF超音速火焰喷涂设备[C]. 占君, 查柏林. 第六届全国表面工程学术会议论文集. 2006
[9]. KY-HVO／AF超音速火焰喷涂设备[C]. 占君, 查柏林. 第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集. 2006
[10]. 空气超音速火焰喷枪设计理论与数学模型的建立[J]. 王志健, 田欣利, 胡仲翔. 材料科学与工程. 2002