大气等离子喷涂飞行粒子与涂层性能研究
文魁
中国知网
摘要
大气等离子喷涂过程涉及等离子电弧的传热与流动、粉末粒子与等离子射流的相互作用以及熔融粒子与基体的相互作用，每一个过程都是非常复杂，这使得涂层质量对喷枪类型、喷距大小以及其他喷涂工艺参数非常敏感。通过探索喷涂过程中飞行粒子的温度和速度的变化趋势以及与涂层性能之间的关系，有助于指导大气等离子喷涂生产。
实验中选择配有圆柱形喷嘴和Laval形喷嘴的F6大气等离子喷涂设备，采用SpmyWatch 3i热喷涂在线监测系统对等离子射流中飞行粒子的温度和速度进行了测量，扫描电子显微镜用于分析了不同喷距位置处扁平粒子的形貌；在不同喷距位置制备了 Al203-3Ti02陶瓷涂层，探索了涂层的显微组织、显微硬度、磨损性能和结合强度与喷距之间的关系，并对不同喷嘴制备涂层的性能进行了对比分析。实验中得出的结论如下：
1、在测量的范围内，飞行粒子在圆柱形喷嘴喷枪产生的等离子射流中的温度呈上升趋势，而速度的变化趋势为先增加后减小，且在90mm喷距附近达到最大值415m/s; Laval喷嘴喷枪产生的等离子射流中飞行粒子的温度在110mm喷距附近上升到最高温度3300°C，速度变化则呈现先增加后减小的趋势，且在80mm喷距附近达到峰值201m/s。
2、在相同的喷涂工艺条件下，圆柱形喷嘴获得的扁平粒子的铺展程度明显要比Laval喷嘴获得的扁平粒子铺展程度大。
3、涂层性能表明：圆柱形喷嘴等离子喷枪制备涂层的结合强度、显微硬度比Laval喷嘴等离子喷枪制备的涂层略高；而且孔隙率较后者小；涂层的耐磨性能比后者要好。
关键词大气等离子喷涂，圆柱形喷嘴，Laval喷嘴，涂层性能，粒子行为，Al2O3-Ti02
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