氮等离子焰纯钛表面氮化

利用改造TIG焊枪通入N2+Ar混合气体产生氮等离子焰,在大气中直接加热纯钛试件,使基体表面的Ti元素与等离子焰中的N元素相互作用形成氮化层.主要研究了氮化温度和氮化时间对纯钛表面氮化层组织及性能的影响规律,得到了较佳氮化工艺参数.采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射等检测方法,分析了氮化层的形成机理、表面及截面微观形貌,并测试了表面显微硬度及耐磨性.结果表明,氮化层主要由TiN相组成,组织均匀、致密,与基体为良好的冶金结合,有效地改善了纯钛基体的耐磨性.

喷涂氧化铝粉体及其在等离子焰流下的变化

用烧结法生产喷涂氧化铝 ,试验采用水冷非转移式等离子喷枪 ,工作气体 (N2 、H2 )纯度为 99 9%。稳定相α -Al2 O3经等离子焰流熔融、淬冷后 ,转变为亚稳相γ -Al2 O3粉体 ,后经等离子焰流熔融、雾化可获Na2 O含量不大于 0 0 3 %的球状低钠Al2 O3。

航天器尾喷焰等离子体Al_2O_3粒子的光散射特性

基于Mie散射理论和方法,研究了航天器尾喷焰等离子体中Al2O3粒子的光学散射特性,分析了复折射率对单个Al2O3粒子消光效率因子、散射效率因子、吸收效率因子、散射相函数以及单次反照率的影响。同时,基于多分散系粒子尺度单峰分布,分析了Al2O3粒子按粒径分布后散射场的有关效应因子及散射相函数的变化,并进行了相应的数值模拟。理论和数值模拟研究表明,航天器尾喷焰等离子体Al2O3粒子复折射率的虚部和实部、粒径的大小与分布对其散射相函数、消光和散射效率因子以及单次反照率均有明显的影响。

等离子炬焰熔法单晶生长炉温场分布的仿真模拟

根据等离子炬焰熔法单晶生长结构特征,利用Fluent软件分析了等离子温度、燃气速度、外冷气速度、炉体结构对温场的影响。结果表明,随着等离子体温度升高,轴向和纵向温度梯度增加,生长室温度整体升高;随着燃气速度的增加,生长界面处轴向和径向温度升高,但热源处径向温度下降;随着外冷气的增加,壁面温度降低,增加到一定数值后,作用减弱。等离子炬反应器与生长炉的连接处改成带倒角的过渡形式,生长界面处径向整体温度上升。并且在热源温度6 000 K,燃气速度0.2 m/s,外冷气速度0.05 m/s的边界条件下,能生长直径约为10.54 mm的金红石单晶体。

等离子喷涂-重熔NiCrBSi涂层的显微组织与耐磨性能

采用等离子喷涂和等离子重熔技术,在2Cr13基体表面制备2mm厚的自熔性NiCrBSi涂层.利用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪研究涂层形貌、微观组织和微区成分的演变规律,采用拉伸和硬度试验测试涂层的结合强度和显微硬度,通过室温和高温摩擦磨损试验评价和比较涂层与基体的耐磨性能.结果表明,重熔前后涂层都是由γ-Ni固溶体以及Ni3B,CrB,Cr_2B,Cr_7C_3和Cr_(23)C_6等组成;重熔涂层由层状喷涂态转变为致密的铸造态,涂层组织和力学性能大大提高,结合强度和显微硬度分别高达200MPa和1010HV.重熔涂层的耐磨性显著优于2Cr13基体,其600℃时的磨损体积仅为基体的20%.

等离子鞘层在等离子弧焊中的应用

指出了尾焰电压和等离子云探针检测方法的本质,都是检测电弧的等离子焰.根据等离子体鞘层理论分析,用尾焰电压和等离子云探针检测等离子焰时,在金属检测板或金属探针表面附近将产生鞘层电压,相对于被焊工件为负电压值.鞘层电压与等离子体的温度及等离子体组分有关.动态平衡时,在金属检测板或金属探针表面的负电压值为一常量,可以根据公式计算该电压值.文中提出了一种无源探针检测等离子云的方法,该方法更加证明了等离子焰检测中等离子鞘层理论的重要性.

圆柱喷焰等离子体电磁波传播计算

本文讨论了电磁波在电子密度呈高斯分布的圆柱喷焰等离子体中的传播过程,给出散射场及等离子体内总场表达式;计算了传输系数和反射系数;根据数值结果讨论了喷焰等离子体电磁特性.此方法可用于微波等离子诊断.

新型高效超音速等离子弧喷涂技术研究与开发

本文研究了一种新型高效节能超音速等离子喷涂技术。主要工作包括先进的高效超音速等离子喷涂系统的设计,超音速等离子焰流特性的研究以及它对等离子喷涂粒子的影响。通过对陶瓷涂层质量的比较,证明了新型高效节能超音速等离子喷涂技术的优越性,开发了新型高效节能超音速等离子喷涂技术的应用领域。

缩比火箭发动机尾焰等离子特性研究

为研究缩比火箭发动机尾焰等离子体特性,分析尾焰弱电离气体流场结构与电磁特性的相关性,基于被动自发光谱与朗缪尔探针开展试验研究,重点给出缩比火箭发动机紫外到近红外波段自发光谱,尾焰离子、电子密度和电导率的时域、频域以及空间概率分布特性。被动自发光谱试验结果表明火箭发动机尾焰流场自发辐射光谱存在588nm、619nm、669nm、765nm的光谱特征峰,分别对应Na、Fe、Al、C元素。其中碱金属Na、Fe、Al元素对电导率有突出贡献,Na元素主要来自于大气中的含盐组分,Fe和Al碱金属元素可能来源于推进剂燃烧或者合金结构材料;朗缪尔双探针和三探针试验结果表明,朗缪尔双探针测量电导率与计算电导率数量级相同,约为10-4~10-3S/m,朗缪尔三探针测量电导率低于计算电导率数量级,约为10^(-5)~10^(-4)S/m;沿发动机轴向,两种探针的电导率均呈指数规律衰减且离子密度概率密度空间分布存在显著差异;探针电流频谱存在50Hz低频主峰和2000Hz、20000Hz高频主峰。

等离子炬焰熔法单晶生长炉温度场分布的仿真模拟

根据等离子炬焰熔法单晶生长结构特征,利用Fluent软件分析了等离子温度、燃气速度、外冷气速度、炉体结构对温度场的影响。结果表明,随着等离子体温度升高,轴向和纵向温度梯度增加,生长室温度整体升高;随着燃气速度的增加,生长界面处轴向和径向温度升高,但热源处径向温度下降;随着外冷气的增加,壁面温度降低;增加到一定数值后,作用减弱。当等离子炬反应器与生长炉的连接处改成带倒角的过渡形式时,生长界面处径向整体温度上升,且在热源温度为6000 K,燃气速度为0.2 m/s,外冷气速度为0.05 m/s的边界条件下,能生长直径约为10.54 mm的金红石单晶体。

新型等离子弧粉末堆焊机理

人们衡量堆焊方法一般总是从两个方面进行 ,一是熔敷速度 ,二是稀释率。在追求大熔敷速度的同时总是希望将稀释率控制得尽量小。目前 ,国内堆焊方法大都处于高熔敷速度高稀释率或低稀释率低熔敷速度的状态。熔敷速度的提高和稀释率的降低是矛盾的两个方面 ,二者相互制约。能否协调熔敷速度与稀释率之间的矛盾关系 ,是能否实现高效、高质的堆焊工艺的关键。等离子弧作为粉末堆焊的热源 ,其焰流特性参数是影响堆焊质量和效率的主要因素。本文从理论上定性分析了等离子弧的焰流特性参数和粉末在电弧中获得的动量和热能情况 ,阐述了实现高效、低稀释率等离子堆焊的机理 ,并据此提出了新型焊枪结构的设计原则 ,为进一步研制高效、低稀释率等离子堆焊系统奠定了理论及试验基础。

等离子喷涂技术在航空发动机上的应用

等离子喷涂技术属于表面工程中热喷涂技术之一，其主要特征是以等离子焰流为喷涂热源。由于等离子焰流具有温度高、能量集中和喷涂气氛可控等特点，是各种难熔材料的良好热源，而且粉末材料在焰流中的飞行速度很高，所以为获得结合良好、结构致密的喷涂涂层提供了条件。

前驱体溶液等离子喷涂参数对涂层形貌的影响及沉积行为机理研究

目的对不同喷涂工艺参数下涂层的相结构、显微形貌进行研究,确定优化的喷涂工艺参数,讨论分析涂层的沉积行为机理。方法采用前驱体溶液等离子喷涂(SPPS)的方法制备纳米Yb_2O_3稳定的ZrO_2(YbSZ)涂层。在传统等离子喷涂的基础上,增加液料雾化装置,雾化喷嘴将溶液雾化后直接注入到等离子弧中,通过控制喷涂距离及喷涂功率,研究了涂层相结构、结晶度、晶粒尺寸以及显微形貌的变化趋势,并且结合显微形貌讨论了沉积机理。结果涂层呈现团聚大颗粒、纳米级粒子、大小均匀的孔隙三种显微形貌,大颗粒之间呈堆积形态。当喷涂功率为30 kW时,涂层呈现m-ZrO_2,平均晶粒尺寸达669 nm。随着喷涂距离、喷涂功率的增加,样品中检测到单一的t-ZrO_2相,而且纳米尺寸颗粒的数量大大增加,孔径变小。随着喷涂距离由60 mm增加到100 mm,平均晶粒尺寸先由429 nm减小到177 nm,随后又增加到319 nm。结论喷涂参数影响晶粒的结晶度、晶粒尺寸以及涂层的显微形貌,低功率下得到的涂层存在糊状未结晶组织。增大喷涂功率,可以有效增大结晶度和晶粒尺寸;随着喷涂距离的增大,晶粒尺寸先减小后增大。雾化液滴在等离子火焰中一般要经历浓缩、饱和、固化、析晶形核长大、粒子重熔扁平化的历程,喷涂功率越高,经历温区越高,液滴演变就越充分,通过优化工艺参数可以得到不同结构性能的功能涂层。

等离子喷涂及优选工艺参数的新方法

1等离子喷涂 1.1氩气等离子喷涂 等离子喷涂和等离子堆焊等工艺（以下统称等离子喷涂）,是制造耐磨零件或修复磨损失效旧件的常用工艺,传统的等离子喷涂多以氩气为喷涂用气,称为氩气等离子喷涂。氩气在等离子喷涂时有2个作用。一是氩气在等离子喷涂枪的弧柱区热电离为等离子体,并压缩形成高温、高压、高速的等离子焰流,使喷涂粉末材料在该焰流中熔融,并高速喷涂到零件表面,形成耐磨、耐蚀等优良物理机械性能的涂层。

扩展弧超音速等离子喷涂系统及其陶瓷涂层特点

本文介绍了八十年代末出现的超音速等离子喷涂系统,分析了稳定集聚的高热焓、超高速的超音速等离子焰流的形成机理及其对喷涂颗粒的作用,比较了超音速等离子喷涂与常规的大气等离子喷涂的陶瓷涂层的质量,指出超音速等离子喷涂是一项用于获得高质量的陶瓷涂层的新技术.

ICP光谱法测量核素转移系数的研究

本文简要报导了用电感耦合等离子焰（ＩＣＰ）光谱技术测定核素从土壤到蔬菜转移系数的方法，给出了关于方法的回收率和重复测量相对偏差的结果，以及用ＩＣＰ方法测定Ｂａ，Ｓｒ，Ｙ，Ｚｒ从土壤到白菜和菜芯的转移系数。

名词解释

等离子喷涂 等离子喷涂是利用等离子焰流，将喷涂材料加热到熔融或高塑性状态，在高速等离子焰流引导下高速撞击基体表面，并沉积在经过粗糙处理的关键表面形成很薄的涂层。等离子焰流温度高达10000℃以上，可喷涂几乎所有固态工程材料，包括各种金属和合金、陶瓷、非金属矿物及复合粉末材料等。