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特氟龙喷涂主要工作形式是怎样的?

浏览: 发表时间:2019-12-26 16:54:06

        特氟龙喷涂与基体的相互作用模型,主要是研究单个或多个处于熔融状态的飞行颗粒以液滴形式与基体发生碰撞后,其形变的过程与机理。具体来说,主要是建立诸如液滴大小、速率以及材料特性这类参数与***液滴散流大小、散流时间之间的关系。这类模型对于深入分析涂层的微观形成机理,从而进一步实现对涂层宏观性能的预测具有十分重要的意乂。由于涉及瞬间发生的变形机制,喷涂时熔融粒子碰撞冷基体将发生凝固,且这两个过程同时进行,所以这是一类非常复杂的问题。根据研究的重点和方向不同,国内外已提出了各种不同的模型。比较典型的有特氟龙喷涂与基体的垂直相互作用和颗粒与基体的倾斜相互作用,其重点是从流体力学、热学及形态学的角度来研究熔融粒子在基体表面的变形机制及传热规律等。此外研究颗粒与基体相互作用时瞬态压力的形成与发展规律,对于分析涂层的形成也具有极为重要的意义。颗粒与基体的垂直相互作用模型是其他模型的基础,根据变形与变温处理方法的不同,可将其分为等温过程和变温过程。对于等温过程,在计算过程中只考虑了粒子变形流动的流动力学过程,主要文献均没有考慮粒子变形过程中的传热和粒子的冷却凝固过程,即利用了“先变形,后冷却凝固”的假设前提。对于变温过程,则将粒子的流变和冷却凝固过程结合起来,即同时考虑了颗粒与基体之间的热相互作用,这无疑是对喷涂粒子的沉积过程更为接近的模拟Harlow等人③最初于1967年采用标记单元法(Marker-and-cel,MAC)研究了碰撞最初瞬间的熔滴变形过程,特氟龙喷涂试图通过数值模拟结果解释高速摄影所拍摄的实验现象。

        计算中忽略了表面张力和黏性的彯响,因而没有得到最终的变形粒子的尺寸。刷冷xg等人利用How3D分析了等温条件下液滴在固体表面及已沉积颗粒上的中击变形随时间的变化规律,该软件使在MAC基础上发展起来的SOLA-VOF计算方法Fens等人5对熔滴扁平模拟的计算采用了拉格朗日坐标下的有限元方法。在计算箅中采用自适应网格(Adaptivegrid),即自动重新划分网格的方法来处理自由表面。由于要不断地进行网格的重新划分,控制因素较多,计算过程比较复杂较为成熟的颗粒与基体的相互作用模型是由Pasandideh6等人提出来的。他们利用经过修改的SOLA-VOF法对NS方程和能量方程进行了求解,研究了平面基体上锡液滴的撞击和凝固过程,成功模拟了液滴的变形、凝固以及与基体之间的热传导。等离子喷涂过程中,许多参数,如喷枪的功率、几何设计、喷涂距离、喷涂角度等对沉积涂层的性能都将产生直接的影响。但在数值模拟过程中,常常被忽略的—项就是喷凃角度。事实上,随着等离子喷凃应用领域的日益广泛以及基体几何形状的日益复杂化,对于喷涂角度在等离子喷涂工艺中的评价就显得尤为重要。Fasching等人的研究表明,喷涂时的射流与颗粒的非对称性分布可以通过倾斜喷枪的方法进行矫正,从而得到厚度均匀的涂层,并改善涂层的结构与性能。Ilansky等人囻研究了喷涂角度对等离子喷涂沉积层中孔洞及微裂纹的影响。研究结果表明,孔洞形成于经过散流并凝固后的液滴之间,或未完全熔化的颗粒周围。孔隙率随喷凃角度的减小而增大。液滴在散流变形和泠却凝固过程中,可能在其内部形成裂纹,裂纹的形成具有一定的择优取向,与喷涂角度有关。

        Leigh等人就喷涂角度对沉积层表面粗糙度以及微观硬度、拉伸强度和断裂韧性等性能的影响进行了研究和分析,结果表明,表面粗糙度与喷涂角度及喷涂材料有关,而微观硬度、拉伸强度和断裂韧性等性能随喷涂角度的减小而减小。由于热障涂层微观结构的复杂性,给实际涂层模型的建立带来了很大的困难。涂层几何模型的准确构建对涂层性能的研究至关重要,—些学者通过建立简化的解析几何模型(如同心圆模型〕,利用解析法求得涂层性能的解析解。由于涂层结构多样,且在服役过程中涉及的物理、化学和力学现象十分复杂,场方程相互耦合,因此很难根据简化的解析几何模型求得准确的解析解。而在对冋题进行过多的简化后,得到的近似解可能误差很大,甚至是错误的。随着计算机硬件、软件技术的飞速发展和对材料物理规律研究的深入,有限元技术取得了很大的进展。可以通过有限元计算来描述涂层服役过程中温度场、应变场应力场等,据此研究涂层组织性能的变化,并通过虚拟的涂层服役过程模拟来预测涂层的最终性能。而利用有限元方法研究涂层性能的重要基础是涂层有限元模型的准确建立。


特氟龙喷涂主要工作形式是怎样的?
特氟龙喷涂与基体的相互作用模型,主要是研究单个或多个处于熔融状态的飞行颗粒以液滴形式与基体发生碰撞后,其形变的过程与机理。具体来说,主要是建立诸如液滴大小、速率以及材料特性这类参数与***液滴散流大小、散流时间之间的关系。
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