超音速等离子喷涂连续梯度热障涂层工艺优化研究

采用"双通道、双温区"超音速等离子喷涂工艺制备了Ce-YSZ/NiCoCrAlY连续梯度热障涂层(CG-TBCs)。借助热喷涂粒子状态在线监测系统Spraywatch-2i,分别研究了电弧功率、喷涂距离对Ce-YSZ/NiCoCrAlY粒子速度和温度的影响。实验结果表明,当电弧功率为70 kW和68 kW时,Ce-YSZ与NiCoCrAlY粒子速度达到最高,分别为620 m/s和430 m/s。Ce-YSZ和NiCoCrAlY粉末粒子的平均温度均随电弧功率的增加而上升,但当功率分别达到60 kW和65 kW时,粒子温度的上升趋势不再明显。电弧功率选择在68 kW,喷涂距离定为90 mm左右时,制备的CG-TBCs在经历100次热循环后,其表面和内部均未出现明显的裂纹,具有优异的热震性能。     

超声速混合层发展情况的非线性时间序列分析

采用大涡模拟数值方法,模拟了具有工程应用背景的二维超声速湍流混合层,通过非线性时间序列分析伪相图、关联维数和Lyapunov指数,得到了混合层发展情况的混沌特性.结果表明,混合层中心线沿流向位置的压力伪相图可定性地表示混合层的稳定性,关联维数分布可定量描述混合层经历的线性失稳、非线性失稳和涡合并阶段等发展情况,最大Lyapunov指数分布作为关联维数分析结果的验证.对于相应的超声速混合层实验,采用非线性时间序列分析方法研究混合层发展情况具有通用性.     

超音速等离子制备Al/Ni涂层的性能特点

以超音速等离子喷涂系统(HEPJet)为平台,采用铝包镍(Al/Ni)自粘结粉末,借助Spray Watch2i在线监测系统、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和WE-10A万能拉伸试验机,研究了超音速等离子喷涂Al/Ni粒子的速度、温度及涂层的组织性能。研究结果表明:超音速等离子喷涂Al/Ni自粘结粉末时,与普通火焰喷涂不同,射流中无明显的放热反应特征,涂层中也未发现Al-Ni化合物;超音速等离子的喷涂功率、喷涂距离等参数对Al/Ni喷涂粒子的状态和涂层组织性能影响显著,当功率为54.6kW、喷涂距离为150mm时,Al/Ni涂层组织致密,与基体的结合强度高达56MPa。     

超音速微粒轰击表面纳米化设备研制

超音速微粒轰击是材料表面纳米化的重要手段,性能优异的专用设备是实现这一工艺的前提。为此,采用数值模拟分析的方法研制了超音速微粒轰击喷枪,在距喷枪出口50mm处获得了平均约320m/s的轰击粒子速度;在对机器人选型和控制系统设计的基础上,集成了超音速微粒轰击表面纳米化设备;应用该设备实现了对38CrSi中碳钢的表面纳米化处理,验证了研制设备的性能。