周香林
,
苏贤涌
,
CUI Hua
,
崔华
,
郭辉华
,
巫湘坤
,
张济山
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.11.002
采用有限元数值计算方法研究了冷喷涂过程中Cu,Al及Ni合金和Ti合金颗粒与Cu基板的碰撞变形行为,探讨了颗粒的材料特性对其碰撞基板后的变形行为和结合行为的影响.结果表明,与基板相比,有效塑性极限大于衬底的金属颗粒易发生绝热剪切失稳,此时,基板不发生失稳,并释放积攒的变形能,使颗粒发生回弹现象.有效塑性极限小于衬底的金属颗粒不发生绝热剪切失稳,其积攒的变形能在碰撞后期释放,促进了基板的失稳.
关键词:
冷喷涂
,
数值模拟
,
绝热剪切失稳
,
有效塑性极限
牟赛杰
,
周香林
,
巫湘坤
,
王建国
,
张济山
材料热处理学报
利用非线性有限元软件 ANSYS/LS-DYNA对Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22 5非晶合金颗粒在几种撞击条件下的破碎行为进行了模拟研究,计算了颗粒失效破碎的临界速度,为非晶合金气流粉碎工艺提供参考.结果表明,尺寸20 μm的颗粒撞击碳化硅基板与撞击钢基板时所需的破碎速度接近,但前者颗粒只在其接触区域附近发生少量局部破碎,后者颗粒沿撞击轴向断裂.尺寸20 μm的颗粒之间碰撞时所需的相对破碎速度约为341 m/s;被撞颗粒尺寸固定时,临界破碎速度随撞击颗粒尺寸增加先增加,在两颗粒尺寸相同时达到最大值,然后再减小;尺寸不同的两个颗粒撞击时小颗粒破碎比大颗粒严重;颗粒之间撞击破碎效果又好于颗粒与基板撞击.
关键词:
非晶合金颗粒
,
高速撞击
,
破碎行为
,
模拟
郭辉华
,
周香林
,
巫湘坤
,
崔华
,
刘敬春
,
张济山
材料热处理学报
采用自主研制的冷喷涂设备在三种典型基板上进行喷涂试验,相同的工艺参数下,在铜和铝基板上得到良好的铜涂层,而在钢基板上则没有沉积.实验结果表明:涂层与基板界面、涂层内部颗粒界面结合良好,铜涂层组织致密,显微硬度高达150HV0.1;从涂层表面形貌扫描电镜(SEM)照片中可以观察到射流状的金属,说明颗粒发生了巨大变形,经计算知颗粒在碰撞中压缩率达69%;粉末和涂层的X射线衍射(XRD)结果表明铜粉末在冷喷涂过程中没有发生氧化.同时,数值模拟了铜颗粒与三种基板的碰撞过程,讨论了形成有效结合的判断准则,根据该准则,计算出铜颗粒在铜、铝、钢基板上的临界沉积速度分别为600m/s,500m/s,800m/s,从而解释了铜颗粒在三种基板上不同的沉积行为.
关键词:
冷喷涂
,
铜涂层
,
显微结构
,
碰撞模拟
巫湘坤
,
周香林
,
王建国
,
张济山
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.08.004
采用FLUENT软件数值模拟氮和氦混合气体在拉伐尔喷管内对颗粒的加速过程,并与一维等熵定常流动理论值进行比较,同时研究混合气体中氦气含量对喷管出口处气体以及颗粒的速度和温度的影响.结果表明:喷管中气体参数的模拟值和一维理论值比较吻合,可以预计颗粒的出口参数,指导冷喷涂工艺.随着混合气体中氦气含量的升高,气体和颗粒的出口速度不断提高,温度不断降低,但速度和温度的变化率不断减小,在氮气中加入少量氦气可以提高气体和颗粒的出口速度,同时避免了全部使用氦气加速时的高成本.
关键词:
冷喷涂
,
混合气体
,
拉伐尔喷管
,
数值模拟
周香林
,
苏贤涌
,
崔华
,
郭辉华
,
巫湘坤
,
张济山
金属学报
采用有限元数值计算方法研究了冷喷涂过程中Cu, Al及Ni合金和Ti合金颗粒与Cu基板的碰撞变形行为, 探讨了颗粒的材料特性对其碰撞基板后的变形行为和结合行为的影响. 结果表明, 与基板相比,有效塑性极限大于衬底的金属颗粒易发生绝热剪切失稳, 此时, 基板不发生失稳, 并释放积攒的变形能,使颗粒发生回弹现象. 有效塑性极限小于衬底的金属颗粒不发生绝热剪切失稳, 其积攒的变形能在碰撞后期释放, 促进了基板的失稳.
关键词:
冷喷涂
,
null
,
null
巫湘坤
,
周香林
,
王建国
,
张济山
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00620
采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟了超音速冷喷涂过程中的颗粒碰撞过程,研究了高速颗粒与基板碰撞时的能量转化、分配以及颗粒沉积过程,分析了碰撞速度和材料特性对它们的影响.结果表明,碰撞过程中,颗粒和基板材料均发生塑性变形,使颗粒的动能被消耗,且绝大部分动能转变为材料内能.碰撞完成之后,颗粒动能被分配到颗粒和基板材料中,定义碰撞之后分配到颗粒中的与分配到基板中的能量之间的比值为能量分配系数K,K值过高或过低,均表明颗粒和基板之间变形能力相差较大,不利于颗粒与基板结合形成良好的涂层.系统初始动能以及颗粒与基板材料性能对K值都有影响.
关键词:
冷喷涂
,
能量分配系数
,
数值模拟
