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超音速喷涂工艺愿意计量学

更新时间  2018-06-22 11:45:38 阅读

先进枪械概念的超音速喷涂工艺原理


除了氢气、甲烷、乙炔、乙烯、丙烯或丙烷等气体燃料外,还可以应用液体燃料。可燃物的选择决定了最大可达到的火焰温度。通过调节可燃性和氧气流量之间的比值,可以进一步影响实际的火焰温度。对于火焰的冷却,水或其他气体如氮气的注入是可能的。使用压缩空气代替纯氧相当于额外注入氮气,因此导致火焰温度降低。

粉末原料的热传递不仅取决于所施加的混合物的火焰温度,而且取决于喷射位置和喷射边界条件,超音速喷涂如喷射角、喷射器内径、载气流量和粉末进料速率。对于燃烧室的轴向喷射,存在强烈的热传递,而在德拉瓦尔喷嘴的发散部分中的径向超音速喷涂喷射导致显著较低的热传递,因为燃烧气体在该位置显著冷却,并且相互作用的总时间显著降低。随着热环境的离子强烈减少。最后,膨胀喷嘴的长度和形状影响到粉末颗粒的传热。由于膨胀喷嘴内部的传热比自由膨胀射流强,长喷嘴导致强烈的热传递。与圆柱形喷嘴相比,发散膨胀喷嘴导致更快的燃烧气体射流,这会减少喷射射流内颗粒的停留时间,并因此减少对它们的热传递。

超音速喷涂工艺原理

超音速喷涂取决于燃料和燃烧化学计量学


可燃物的选择必须考虑到必须高于燃烧室压力的所需的供给压力。现代超音速喷涂的燃烧室压力可超过1 MPa。液化在这些条件下禁止丙烷的使用。由于安全原因(放热解离反应),乙炔只能在最大压力下提供,低至0.15 MPa。因此,建议使用甲烷、氢气和乙烯作为先进超音速喷涂枪的气态燃料。

与超音速喷涂类似,超音速喷涂工艺的主要应用领域是基于WC或CR3C2的耐磨金属陶瓷涂层的制造。热燃烧气体射流内颗粒相对较低的颗粒温度和短的停留时间允许避免复合粉末颗粒熔化,并且脆性混合碳化物的形成可以被限制在等离子喷涂应用原理工艺低程度。在优化的超音速火焰喷涂WC/Co涂层中,混合碳化物的形成可以保持在X射线衍射(XRD)的检测极限以下。此外,超音速喷涂替代了等离子喷涂涡轮叶片的热气体腐蚀防护MCrAIY涂层。此外,喷涂铁、镍或钴基材料以防腐蚀,有时还与磨损保护相结合。

由于火焰功率高达250千瓦,有强烈的热转移到基板。这就需要对必须涂覆的部件进行有效冷却。


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