冷喷涂Ti-Al复合粉末粒子位置与速度空间分布预测方法技术

本发明专利技术涉及一种冷喷涂Ti‑Al复合粉末粒子位置与速度空间分布预测方法，是先建立用于冷喷涂的拉瓦尔喷嘴和基体的三维几何模型，然后在有限元模拟计算软件中模拟得到Ti粒子和Al粒子在基体表面的位置分布及速度空间分布的数据，进而将数据进行整合后得到复合粉末粒子冷喷涂过程中颗粒碰撞在基体表面的位置分布与速度空间分布，给定不同的加速气体压力与送粉气体压力差以及Ti与Al粒子的粒径、输出形式和喷涂速度，得到多种不同喷涂模拟条件下的位置分布图和速度空间分布图，即实现了Ti‑Al复合粉末粒子位置与速度空间分布预测。本发明专利技术方法简单，成本低，对于研究冷喷涂Ti‑Al复合涂层及其他复合涂层具有重要的指导意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及表面工程领域，尤其涉及冷喷涂过程中颗粒碰撞基体表面的分布位置与速度预测方法。

技术介绍

1、冷喷涂技术是一种先进的基于空气动力学与高速碰撞动力学原理的粉末颗粒固态沉积技术。冷喷涂时，首先将高压气体导入收缩-扩张型拉瓦尔喷嘴，气体流过喷嘴喉部后产生超音速流动，然后由送粉气体将喷涂粉末沿轴向从喷嘴上游送入气流中，粉末粒子经过整个喷嘴被加速到300~1200m/s的速度，形成高速粒子流并撞击基体，使基体发生强烈塑性变形，与基体在不发生熔化的条件下形成有效结合。粒子在整个沉积过程中始终保持固态，可以有效避免由于高温以及温度变化导致的缺陷，适用于温度敏感材料、氧化敏感材料和相变敏感材料，例如铝、铜、钛以及它们的合金等。目前，冷喷涂技术已经成功被用于制备大部分纯金属、合金、金属基复合材料、纳米结构金属涂层或块材等。

2、正是因为冷喷涂可以使粒子与基体、粒子与粒子在不发生熔化的条件下形成有效结合，而且涂层孔隙率低，沉积效率高。当冷喷涂ti与al复合粉末时，常因为两种粒子的密度、粒径、材料特性等因素，使其在基体处粒子的位置分布和速度空间分布不同，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种冷喷涂Ti-Al复合粉末粒子位置与速度空间分布预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的冷喷涂Ti-Al复合粉末粒子位置与速度空间分布预测方法，其特征在于，由所述步骤二还得到了拉瓦尔喷嘴内气流场、速度切片云图、压力切片云图、流线轨迹，用于观察不同的工作气体压力与送粉气体压力差以及Ti与Al粒子的粒径、喷涂速度对喷涂粒子位置分布和速度空间分布的影响。

3.如权利要求1所述的冷喷涂Ti-Al复合粉末粒子位置与速度空间分布预测方法，其特征在于，步骤二中所述拉瓦尔喷嘴的内壁面及基体表面均设置为无滑移边界和绝热边界条件，且拉瓦尔喷嘴的内壁面边界条件...

【技术特征摘要】

1.一种冷喷涂ti-al复合粉末粒子位置与速度空间分布预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的冷喷涂ti-al复合粉末粒子位置与速度空间分布预测方法，其特征在于，由所述步骤二还得到了拉瓦尔喷嘴内气流场、速度切片云图、压力切片云图、流线轨迹，用于观察不同的工作气体压力与送粉气体压力差以及ti与al粒子的粒径、喷涂速度对喷涂粒子位置分布和速度空间分布的影响。

3.如权利要求1所述的冷喷涂ti-al复合粉末粒子位置与速度空间分布预测方法，其特征在于，步骤二中所述拉瓦尔喷嘴的内壁面及基体表面均设置为无滑移边界和绝热边界条件，且拉瓦尔喷嘴的内壁面边界条件类型为escape，基体边界条件类型为trap。

4.如权利要求1所述的冷喷涂ti-al复合粉末粒子位置与速度空间分布预测方法，其特征在于，所述的步骤二还包括对所述冷喷涂的拉瓦尔喷嘴和基体的三维几何模型进行网格划分，在网格划分时，在冷喷涂的拉瓦尔喷嘴的近壁面处及喉部区域添加边界层，网格划分计算域的网格类型为六面体网格，且网格数量高于六百万。

5.如权利要求1所述的冷喷涂ti-al复合粉末粒子位置与速度空间分布预测方法，其特征在于，步骤二中所述设定计算区域的边界和边界条件以及加速气体和送粉气体的气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：万佳欣，李文亚，刘慧欣，柳雨萌，高悦芳，张正茂，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：