【摘要】：溶液前驅(qū)物等離子噴涂在材料的表面處理和變性等方面有著重要的應(yīng)用價值,相比于常規(guī)的噴涂工藝,通常該技術(shù)產(chǎn)生的徽納米結(jié)構(gòu)涂層具有高均勻性、致密性等特點。本文分別采用基于 CAB(Cascade Atomization and Drop Breakup)和 KH-RT(Kelvin-Helmholtz/Rayleigh-Taylor)模型的多相流模型針對典型的溶液前驅(qū)物等離子射流場進(jìn)行了數(shù)值研究,分析了溶液前驅(qū)物等離子射流場中典型的特征區(qū)域和前驅(qū)物液滴在等離子射流場中的霧化和蒸發(fā)等復(fù)雜行為,討論了影響等離子噴涂涂層質(zhì)量的主要因素。本文的主要內(nèi)容可總結(jié)為如下幾個方面:(1)從對物理機(jī)制的解釋、應(yīng)用范圍、優(yōu)勢及局限性等角度出發(fā),比較了 CAB和KH-RT兩種霧化模型的共同點和差異,并對單個水和酒精液滴在等離子射流場中的霧化給出了預(yù)測結(jié)果。(2)針對軸向入射的單相液體等離子射流場和徑向入射的溶液前驅(qū)物等離子射流場分別應(yīng)用CAB和KH-RT模型對等離子射流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,確定了熱核心區(qū)和二次霧化剪切區(qū)的存在并分析了兩個區(qū)域的特征,討論了上述兩類算例下所預(yù)測的特征區(qū)域位置差異;同時,結(jié)合液滴SMD的演化趨勢討論了液滴的熱力學(xué)行為。(3)針對徑向入射的溶液前驅(qū)物等離子射流場數(shù)值模擬結(jié)果,對前驅(qū)物液滴在等離子射流場中行為給出了更為細(xì)節(jié)的討論。分別從前驅(qū)物液滴在射流場中的演化趨勢、液滴的軸向速度和溫度在射流場中的空間分布以及液滴在射流場下游的粒徑分布三個方面詳細(xì)闡述了當(dāng)以水和酒精做溶劑時前驅(qū)物液滴的蒸發(fā)霧化行為的共性和差異,并給出了兩種前驅(qū)物液滴在等離子射流場中的粒徑及分布對熱核心區(qū)和二次霧化剪切區(qū)的反映情況。(4)對影響溶液前驅(qū)物等離子噴涂涂層質(zhì)量的因素進(jìn)行了討論并予以分類,同時,考察了液滴本身的物性、等離子氣體成分和基板位置等三個因素對前驅(qū)物液滴在等離子射流場中的蒸發(fā)霧化特性的影響,并根據(jù)研究結(jié)果在工業(yè)層面上給出了溶液前驅(qū)物等離子噴涂工藝參數(shù)和操作條件的選擇及匹配原則。本文首次對溶液前驅(qū)物等離子射流場中液滴的蒸發(fā)霧化現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,分析了等離子射流場中的動量和熱量分布,區(qū)分了熱核心區(qū)和二次霧化剪切區(qū)的不同特征,并討論了熱核心區(qū)和二次霧化剪切區(qū)對前驅(qū)物液滴在相應(yīng)區(qū)域的蒸發(fā)霧化行為的影響。同時,結(jié)合前人的實驗研究工作,分析了影響溶液前驅(qū)物等離子噴涂涂層質(zhì)量的內(nèi)外因,并通過詳細(xì)的數(shù)值模擬確定了影響良好蒸發(fā)霧化特性的主要參數(shù)。
【圖文】：

噴涂技術(shù)１１Ｑ，１１］。溶液或懸浮液前驅(qū)物等離子噴涂將噴涂材料制成溶液或者懸浮液由特定的逡逑噴口噴出，在等離子體射流中，，經(jīng)歷多種物理和化學(xué)變化，沉積在基體（被噴涂材料）表逡逑面形成涂層，其基本過程如圖１－２所示。相比于微米結(jié)構(gòu)涂層，利用該技術(shù)產(chǎn)生的納米結(jié)逡逑構(gòu)涂層耐磨性和耐腐蝕性更好，這是因為其致密性和均R愿擼蚨坎闃柿扛佑佩義顯劍ィ保玻保常蕁Ｒ蚨�，相关惦y芯慷蘊岣吆透納仆坎闃柿坑兇胖匾囊庖�。辶x賢跡保插澹櫻校校渝澹ɑ潁櫻校櫻┑墓淌疽饌跡海ǎ幔茫潁常茫玻玻擔(dān)ǎ危椋玻埃茫潁┒嗑迥擅贅春戲勰ò黨∈右板義舷攏歟保玻戾澹ǎ猓┡縹磣爸檬疽饌肌ǎ悖┮旱魏涂帕Ｔ詰壤胱由淞鞒≈械奈錮硨突П浠疽饌冀校卞義希ǎ洌┥璧緹迪碌模伲櫻冢ǎ伲玻埃巢糠治榷ǖ模冢潁埃玻┚澹桑保保╁義希插義

本文編號：2645605