第十四届全国表面工程大会

425 / 2022-10-11 16:03:08

低压等离子喷涂中的多相流体流动规律研究进展

LPPS; PS-PVD;,激波；,气相沉积

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热喷涂技术各有特点，无论那种方法，在喷涂过程中形成涂层都需要经历喷涂材料的加热熔化、飞行、碰撞、沉积。涉及到，如气体/液滴/固体/浆料/燃料的燃烧、横向交叉流、雾化、多相流气体动力学、多相可压缩流动、湍流、悬浮液和纳米流体流动等多种问题。随着源源不断的喷涂粒子撞击并沉积在基体表面，颗粒和颗粒之间相互交错叠加结合在一起，最终形成涂层。因此，涂层的结构和性能与制备方法和工艺密切相关。热喷涂高能束射流（高速火焰射流、冷空气动力射流、电弧等离子射流）对粉末材料的加热、加速和快速相变研究是热喷涂技术的基础核心研究内容，也是调控涂层构效关系的基础理论依据。本文以LPPS技术为研究对象，通过研究低压等离子射流向基体的强化热质传输行为，阐明了从等离子体发生器到等离子体射流区域中压力的陡降过程、速度和温度场的三维分布规律。研究了低压等离子体射流激波对陶瓷材料的瞬时汽化和雾化破碎作用机理，揭示了不同腔室压力下陶瓷纳米团聚粉末在低压等离子射流中随时间变化的多相流体热质传输特点，澄清了飞行粒子的自阴影效应（shadowing effect）、液滴的闪蒸（flash vaporization）、液滴的破碎（breakup）和雾化（atomization）产生的物理机制，以及对准柱状陶瓷涂层的形成和影响，并将结果与现场实验测量结果进行了比较。