等離子噴涂數值模擬結果與分析應用例子

在等離子噴涂涂層結構形成期間，顆粒撞擊基板之前的溫度和速度參數起著非常重要的作用。特別是在噴涂以制備納米結構涂層時，非常重要的是在撞擊基材時保持顆粒的高溫并確保它們不會過度燃燒，由于恰是這些小顆粒尺寸確保了納米結構涂層。完美的表現。當顆粒撞擊基材時保持顆粒的高速機能是另一個重要因素，由于顆粒速度值越高，沖擊時變形就越充分，涂層形成的密度越大。

                          等離子噴涂

科普知識：等離子噴涂數值模擬結果與分析應用例子

粒徑對飛行過程中粒子速度和溫度的影響

有關于具有納米晶結構的Ni 、316不銹鋼的文獻。研究了噴涂過程中conel718 、WC212％Co和WC218％Co進料顆粒的速度和溫度變化。固然模型設計略有不同，但材料系統不同，但模擬結果顯示了很多規則。相似。亞溫度變化的影響和對速度的影響具有相似的特征。高徑比（E）大于0.4的顆粒具有與球形顆粒非常相似的溫度特性。在E值小于0.4的范圍內，顆粒的溫度與球形顆粒的溫度顯著不同。 E值越小，顆粒的表面積越大，顆粒加熱和冷卻的速度越快。對于E值為0.01的顆粒，飛行時的最高溫度為2674K，而相同體積的球形顆粒的最大體積為2035K。然而，在0.254m的噴射間隔下，E值為0.01的顆粒的溫度降至1120K，這顯著低于1734K的球形顆粒的溫度。從顆粒的角度來看，在沖擊基材之前的較低溫度限制了變形和膨脹的程度，導致涂層密度降低，這對涂層機能具有負面影響，案例：等離子噴涂應用。同時，對于E值小于0.3的顆粒，它們在飛行期間將經歷過高的溫度，并且可能發生諸如晶粒生長和碳化物脫碳的題目。通過噴涂模擬在液氮和甲醇中球磨獲得的具有不同形態的316不銹鋼和Ni，獲得了類似的結論。

等離子噴涂原理圖

噴霧間隔對顆粒狀態的影響的LiM等，模擬不同噴霧間隔下的顆粒速度，以及作為顆粒大小函數的熔化程度，在一定的等離子噴涂間隔下，撞擊基板的顆粒的速度跟著顆粒直徑的增加而首先增加，并在達到峰值后逐漸減小。通常，噴射間隔的變化對小尺寸顆粒具有更大的影響。跟著噴射間隔的增加，因為自由射流的速度衰減，小顆粒與基板碰撞的速率降低。相反，跟著噴射間隔的增加，大尺寸顆粒的速度可能會增加，盡管更難識別。噴射間隔的變化對顆粒溫度的影響比速度更顯著。在非常短的噴射間隔（例如10cm）下，直徑為幾微米的顆粒可能完全熔化。然而，跟著等離子噴涂間隔的增加，自由射流溫度衰減，并且當撞擊基板時，顆粒可能部門熔化或甚至完全固化。對于直徑為10-20μm的顆粒，噴涂間隔的變化對速度影響不大，但對溫度的影響是顯著的，這可以通過顆粒在氣體中的停留時間的變化來解釋熱噴涂。

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