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有关特氟龙涂层主要的施工装置是怎样的?

浏览: 发表时间:2019-12-18 16:41:20

        对于大尺寸、大流量、大功率的工业等离子体装置,其流动状况通常为湍流流动。而喷涂时等离子体射流在出口附近的中心区流动通常是层流的,然后再转为湍流,环境气体向湍流等离子体射流的卷吸具有复杂的特征。到目前为止,对于高温电离气体的湍流流动研究,至今仍没有合适的湍流模型。常用的处理方法是,沿用非电离气体流动与传热研究中所用的模拟方法,采用湍流动能与耗散函数的双方程模型(标准k-ε双方程模型,或略加修改的低雷诺数k-ε双方程模型)来进行等离子体流动的数值模拟。等离子体射流模型的重点在于研究射流场内的温度分布与速度分布状况,进而通过计算颗粒与射流的相互作用达到预测射流场中颗粒温度和速度的目的。目前,人们已提岀了大量的等离子体射流场模型,通常这些模型是建立在已知喷嘴出口处的温度与速度分布基础上;射流中各组分气体组成的混合气体满足质量守恒、动量守恒与能量守恒;部分模型还考虑了组分气体的电离复合与化合反应;各模型采用的几何维度涉及二维与三维。二维模型计算时间较短,但无法描述射流在三维空间中的温度、速度分布;三维模型较二维模型信息完整,且可进一步算喷涂颗粒在三维空间中的分布以及在涂层表面的沉积状况,但其计算时间要长得多对于等离子喷涂法制备热障涂层工艺而言,喷涂过程可以在不同的气氛和压力下进行,但是等离子喷涂法是一项复杂的技术,有数百个影响因素。其中特氟龙涂层功率、电弧电压、电弧电流、喷距以及喷涂角度对涂层的性质和寿命起着关键作用。等离子喷涂中,喷涂粒子的行为可分为碰撞前和碰撞后两个阶段。喷涂粉末经由送粉嘴进入等离子焰流后,将首先受到焰流的加热和加速,与等离子体射流发生相互作用。之后,具有一定速度的熔滴和基体发生碰撞,熔滴迅速变形并急速冷却凝固,从而形成扁平的粒子。

        在许多情况下,供给等离子喷枪的能量只有较少一部分传给颗粒,但在喷涂过程中,颗粒还必须从等离子体中得到适量的动量,以便喷涂颗粒更牢固地和喷涂表面结合。事实上,涂层的质量很大程度上取决于颗粒在碰撞前的速度和它是否完全熔化。因此,必须了解颗粒在等离子体中的受力状况、运动轨迹、温度和物理状态的变化过程,从而控制各种实验条件,使特氟龙涂层和等离子体有足够的接触,以获取必要的热量和动量,达到***的喷涂效果。在特氟龙涂层研究领域,数值模拟需要解决的主要问题包括:颗粒在等离子体中的受力及颗粒群轨道模型、颗粒与等离子体的传热以及颗粒内部的导热状况。颗粒在等离子体中的受热是研究的重点,因为它关系到颗粒在碰撞固化前是否能够完全熔化,以获得高质量的涂层;同时,又要避免颗粒的过分蒸发,以减少材料和能量的损失。

        尽管通常喷涂颗粒的直径仅为几十微米,但其在等离子体射流或等离子体反应器中的停留时间往往较短(10-3s左右),并且等离子体系统中往往存在巨大的温度梯度与速度梯度,要使所有颗粒都能得到适当而有效的加热,并不是一件容易的事情。只有那些能够送到等离子体射流的高温区并获得足够长的加热时间的颗粒,才能获得有效的加热颗粒的加热历程与许多因素有关,如颗粒的运动轨迹、颗粒材料的种类(包括材料密度、熔点、熔化潜热、沸点、蒸发潜热和比热等)、颗粒的形状、颗粒尺寸、颗粒喷射位置、颗粒喷射方向、颗粒喷射速度、等离子体射流的温度场与速度场,等等。等离子喷涂涂层的沉积与固化至今是等离子喷涂过程中人们认识最空白的地方。认识上的困难是因为两个动态边界的运动很难计算,即涂层表层的运动和随后涂层内部的固液界面的运动。除此之外,关于涂层的热传导知识对预测涂层的显微结构、缺陷机理以及热应力是必需的尽管存在以上困难,但是研究发现,粒子彼此间相互热影响的可能性是很小的。或者说,熔融粒子落到过去喷上而尚未结晶完的粒子上的概率是很小的,在计算中可不予考虑。各粒子与基体相互作用的独立性,使分析涂层形成原因的工作容易多了,可把它归结为研究单个粒子接触相互作用的集成。因此,涂层从整体来看可以认为是由薄片组成的材料,这些薄片在接触表面上被粒子凝固时一定面积的焊合点相互联结在一起,焊合点并不充满粒子间整个的接触面积。

有关特氟龙涂层主要的施工装置是怎样的?
对于大尺寸、大流量、大功率的工业等离子体装置,其流动状况通常为湍流流动。而喷涂时等离子体射流在出口附近的中心区流动通常是层流的,然后再转为湍流,环境气体向湍流等离子体射流的卷吸具有复杂的特征。
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