正弦织构化表面等离子喷涂熔滴铺展成形分析

• 作者: 战祥华 刘衍聪 伊鹏 孙嘉伟 李成凯 贾德龙
• 来源期刊: 表面技术
• 关键词: 激光织构化 等离子喷涂 正弦织构 熔滴 数值仿真 温度场 铺展
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 所属期刊栏目: 热喷涂与冷喷涂技术|Thermal Spraying and Cold Spraying Technology
• 页码范围: 109-121
• 页数: 13页
• 分类号: TG174.442
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.08.011

摘要

目的 分析等离子喷涂熔滴在表面织构内的铺展、凝固规律,为了解表面织构化对等离子喷涂涂层结合机制的影响以提升涂层的结合强度提供理论辅助.方法 基于Flow 3D建立熔滴填充微织构的数值模型,研究等离子喷涂熔滴填充正弦形织构的温度场及铺展成形规律,并对比分析织构边缘凸起及织构形状的影响.同时,基于激光织构化表面等离子喷涂试验,分析不同织构对涂层形貌的影响.结果 无边缘凸起织构的散热速度比有边缘凸起织构的快约0.7μs,凹坑织构的散热速度最慢,计算结束时,其最高温依然高于熔滴液相线(1728.4 K)约44.7 K.基体最高温度约1680.5 K,其主要分布于织构边缘凸起顶端、基体平面与织构内壁的拐点以及织构内壁上的凸点位置.有边缘凸起正弦织构的凝固熔滴由中间向两侧逐渐变薄,熔滴在无边缘凸起织构外部呈规则的圆盘状,凹坑织构底部存在"空腔"特征.涂层截面形貌分析发现,有边缘凸起的织构表面的涂层形貌较优,凹坑织构涂层含有较多缺陷,形貌最差.结论 镍基涂层与织构化表面为机械结合.相比凹坑织构,正弦和直线织构更有利于提高涂层的质量.织构边缘凸起的存在对提高喷涂质量也是有利的.