电爆喷涂中过程参数与涂层性质的关系

为研究电爆喷涂工艺中输入能量密度及喷涂距离与喷涂效果之间的关系,利用高压电场中金属丝段与电极非接触电爆设备,通过改变金属丝长度和电极间电压进行系列金属丝段电爆喷涂试验,获得熔融粒子涂层、固态颗粒堆积涂层、气相沉积涂层及气相堆积涂层共4种涂层效果,其中熔融粒子涂层和气相沉积涂层具有工程应用价值。结合各种涂层显微照片对其性质进行分析表明:随着输入到金属丝的能量密度的增加,爆炸产物中熔融粒子所占份额逐渐减少,而气相成分逐渐增多;喷涂距离是决定涂层性质关键过程参数,形成气相沉积涂层所要求的喷涂距离很短,而熔融粒子喷涂层可以在较大范围的喷涂距离上获得,即具有更好的应用前景。

水中铜丝电爆炸放电通道模型及仿真

为研究水中金属丝电爆炸放电过程,基于比作用量模型和无量纲相似参数模型,提出了能够准确描述水中金属丝电爆炸的物理模型。该模型考虑了金属丝汽化时对外做功和辐射、热传等能量损耗,对比作用量模型进行了改进;并在此基础上,考虑了金属蒸汽击穿前的加热过程与击穿后的等离子体放电过程。结果表明:欠阻尼振荡条件下,计算得到的放电电流和电压的峰值与实验数据的相对误差分别为5.4%和3.1%;临界阻尼时,该误差分别为11.3%和8.7%;因此该模型计算结果与实验数据相符,优于无量纲相似参数模型。

线爆涂喷技术的研究

介绍线爆喷涂的原理特点及我们作的试验研究工作。该技术可广泛应用于金属及非金属部件表面（尤其适合于管形件的内表面）的改性，使之具有耐热、耐磨、耐腐蚀等优良性能。

丝段式电热爆过程中的气隙击穿特性

金属丝段落入高压电场中发生电热爆,只能靠两端与电极之间的气体放电导入大电流完成。为系统认识气体放电过程中充电电压、电极间距与击穿气隙之间关系,改变初始充电电压和丝段初始长度,进行系列电热爆试验,同时,测量不同气隙时的放电电流。结果表明,金属丝段进入高压电场中后,存在单气隙放电和双气隙放电两种模式的气体放电。发生单气隙放电时气隙的击穿电压要比双气隙放电时气隙的击穿电压小。电极间距增大后,气隙的击穿电压增大。能够发生双气隙放电时对应丝段的最小长度,为适合电热爆发生的丝段最佳长度。

液体中金属丝电爆炸的研究现状与展望

液体中金属丝电爆炸(丝爆)不同于介质电击穿过程,涉及复杂金属相变,可产生具有更高能量效率的冲击波,已在化石能源开发等领域取得成功应用,也凸显出在地质勘探、矿山与安全工程等领域的巨大应用潜力。文中回顾了电爆炸冲击波技术的发展历程,基础研究方面分别从丝爆物理过程与冲击波产生机理、测量诊断和评估方法、冲击波特性与影响因素进行阐述,并从理论与实验角度提出了现阶段面临的科学问题与技术难点;应用研究方面简述了液体中丝爆在石化能源开发、物性研究装置、纳米材料制备等方面的应用与工程实践,给出了当前电爆炸冲击波技术在应用中亟待解决的瓶颈问题和方向。最后,归纳提出了该技术的发展趋势和路线图。

水中丝爆等离子体破岩机理研究

在隧道开挖、矿山开采等基础工程建设中,岩石爆破技术发挥着重要作用。等离子体碎岩技术具有无污染,破碎过程中无飞石、无有害气体的产生,使用方便,作业效率高,是替代炸药碎岩的最有效可行的方法。本文研究了水中丝爆产生等离子体破碎岩石的机理,分析了高电压脉冲放电过程中的铜丝融化过程,建立了铜丝在各阶段变化的电阻模型,利用MATLAB对不同阶段放电电路的电流进行了数值仿真分析,并与实验得到的电流波形进行对比。研究发现,电流波形,上升沿时间越短,脉冲放电效果越好。铜丝变化产生等离子体的过程中,等离子体通道具有一定的电阻性。实验数据结果与模型数值计算结果基本相符。

纯水和液氮中金属丝电爆炸与等离子体气泡特性实验研究

金属丝电爆炸能有效地将电能转化为机械能(冲击波和等离子体气泡),在化石能源开发等领域取得了成功应用。为明确不同液体中金属丝电爆炸等离子体气泡行为,搭建可变环境金属丝电爆炸实验平台与诊断系统,通过改变电容充电电压,获得不同储能下kA量级和μs时间尺度的脉冲电流,驱动直径为50μm的铜丝电爆炸。通过测量负载电压、回路电流以及拍摄高速阴影图像,对放电瞬态过程进行诊断和分析。结果表明:不同系统储能或负载规格下,液体中金属丝电爆炸存在非周期型放电、周期型放电以及电流暂停放电3种模式;与纯水(蒸馏水)介质相比,液氮中电爆炸具有更高的电压峰值(平均高约6%)、功率峰值(平均高约14%)。纯水中等离子体气泡脉动过程受系统储能和负载规格影响,系统储能从2 J增大至10 J时,气泡最大径向半径从约9.4 mm增大至约18.6 mm,第一脉动周期从约1.6 ms增长至约2.6 ms,气泡能量从约0.4 J增大至约2.3 J,气泡能量效率相对稳定,为18%~25%;相同储能下增加金属丝长度,最大径向半径逐渐缩短。储能2.5 J下,液氮气泡第一脉动周期比纯水中长约0.6 ms,最大径向半径约为纯水中气泡的1.17倍,在气泡收缩阶段,液氮气泡收缩速度慢,最小收缩半径约为纯水中气泡的1.53倍。