粒子非垂直入射对冷喷涂涂层形成的影响分析

当高速粒子喷涂复杂曲面部件时,绝大部分粒子与部件表面将呈一定角度侵切,非垂直入射粒子对涂层形成及特性将产生重要影响.采用有限元数值计算方法,研究冷喷涂材料改性过程中铜粒子与铜基体非垂直碰撞的变形行为.针对单个粒子以相同入射速度不同入射角度的碰撞条件,探讨粒子与基体的结合强度、侵彻深度以及绝热剪切失稳的发生条件.结果表明:有角度碰撞相对于理想垂直碰撞,冷喷涂沉积效果的情况是恶化的,随着入射角度的增大,粒子侵彻深度逐渐减少,粒子与基体的结合强度也逐渐减弱,甚至不会嵌入基体而发生脱离.发生绝热剪切失稳的条件是入射速度的法向分量大于碰撞过程的临界速度.

激光沉积Stellite 6颗粒入射角度对涂层形成的影响

采用准静态下MTS拉伸实验,对Stellite6颗粒在Johnson-cook材料模型中的物性参数进行标定;利用有限元分析软件ABAQUS模拟单个Stellite 6颗粒以相同速度不同入射角度撞击基体的变形行为,探讨粒子入射角度对粒子沉积形貌及基体凹坑深度的影响.模拟结果表明:Johnsoncook材料模型可以很好的描述碰撞过程中粒子的变形行为,粒子入射角度的增大,不利于粒子与基体的有效结合;在粒子有角度撞击基体过程中,切向速度会使得粒子与基体之间产生相对运动,进而导致粒子与基体接触表面有摩擦力的产生,当颗粒与基体间摩擦力做功产生的积极作用大于颗粒切向滑移产生的消极作用,颗粒与基体可以形成有效结合.