郑振环
,
李强
机械工程材料
doi:10.11973/jxgccl201512018
基于有限体积法，运用流体体积法(VOF)追踪自由液面，同时考虑流动、传热和基底熔化的耦合，对在1Cr13不锈钢和 H70黄铜基底上等离子喷涂钼层片的形成过程进行了三维瞬态模拟；通过等离子喷涂试验制备了钼层片，利用扫描电子显微镜和台阶仪分别测试了钼层片的形貌和表面轮廓曲线，并将试验结果与模拟结果进行了对比验证。结果表明：在两种基底上模拟得到的钼层片形貌、厚度、铺展系数以及基底撞击凹坑深度都与试验结果吻合较好；1Cr13不锈钢基底上钼层片发生飞溅是由于钼熔滴在铺展过程中受到已凝固薄层的阻碍而抬离基底，进而脱离已凝固层而形成的。
关键词:
等离子喷涂
,
层片
,
钼
,
有限体积法
,
三维模拟
郑振环
,
李强
,
薛唤
,
李偲偲
,
吴敏生
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2007.05.003
应用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)研究了等离子喷涂NiCrBSi非晶/晶态复合涂层的微观组织及晶化行为,并探讨了热处理对涂层结合强度和显微硬度统计分布的影响.结果表明:喷涂态涂层为典型的层状结构,含有两类不同的层片.涂层中非晶相的晶化过程分两步进行,析晶温度范围分别为497～560 ℃和590～660 ℃.在200～400 ℃热处理1 h,涂层与基底结合强度提高,400 ℃时达最大值47.3±4.7 MPa;500～700 ℃热处理1 h,结合强度变差,随温度升高而下降.喷涂态和200～400 ℃热处理涂层的显微硬度Weibull分布为双模态分布,揭示了层片的双态性;由于非晶相析晶,涂层500～700 ℃热处理后变为单模态分布.综合分析热处理对结合强度和显微硬度的影响程度表明,500 ℃热处理1 h,涂层的综合性能较优.
关键词:
等离子喷涂
,
非晶/晶态复合涂层
,
热处理
,
结合强度
,
显微硬度
吴刚
,
郑振环
,
吴波
,
李强
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2011.05.003
从合金热力学的角度,采用一种普适化的三亚晶格热力学模型,辅助以第一性原理总能计算的方法,研究了常用于添加在L10-TiAl基金属间化合物中的12种过渡族金属元素的占位行为随Ti/Al比和温度的变化情况.结果表明,在1173 K,合金化元素含量固定为2％(原子分数),Ti/Al比从0.6增加至1.4时,Ti和Al本身具有很强的占位有序性.当温度固定为1173 K,Ti/Al比从0.6增加至1.4时,合金化元素按其占位行为可以分为两大类,其中,V,Ta,Mo,Mn,Cr,Zn和W元素随Ti/Al比的增加,其占位行为在Ti/Al=1附近出现了从占Ti位到Al位的突变；Zr,Nb,Tc,Co和Ag元素的占位行为随Ti/Al比变化没有明显变化.当Ti/Al=1,合金体系固定为Ti0.49Al0.49M0.02,温度从200 K增加至2000 K时,合金化元素按其占位行为同样可以分为两大类,其中,V,Ta,Mo,Tc,Co,Mn,Cr,Zn和W元素随温度升高,其占位行为从完全无序转变为具有明显的占位倾向性；Zr,Nb和Ag元素的占位行为随温度升高没有显著变化.比较表明,Ti/Al比对合金化元素占位行为的影响大于温度的影响.该结果与大部分文献报道的实验和计算结果吻合.
关键词:
L10-TiAl
,
过渡金属
,
占位行为
,
热力学模型
,
第一性原理计算
刘桂香
,
黄向东
,
郑振环
,
李强
复合材料学报
为了简化工艺及提高性能,采用热压烧结一步法制备C_f/Cu复合材料.研究了C_f/Cu复合材料的界面反应原理、微观形貌及不同的Ti添加量对复合材料密度、硬度、强度等性能的影响.结果表明:Cu-C-Ti三元体系,在低于1100℃,碳纤维表面生成TiC层,该反应层降低了液态Cu与碳纤维的润湿角,改善了Cu与碳纤维的界面结合.探讨了TiC层的形成机制,提出了溶解在Cu液中的Ti原子与碳纤维接触生成TiC的微观反应模型.TiC层的形成有利于提高复合材料的性能.当Ti的质量分数为16.7%时,C_f/Cu复合材料的综合性能最好,其肖氏硬度高达HS66.94,抗弯强度为97.59 MPa.
关键词:
碳纤维(C_f)
,
复合材料
,
热压烧结
,
肖氏硬度
,
抗弯强度
翁鹏翔
,
郭平
,
郑振环
,
叶辉
,
李强
机械工程材料
doi:10.11973/jxgccl201701003
采用等离子喷涂工艺在灰铸铁基体上制备了4种TiO2含量不同的 Al2 O3-TiO2涂层,运用X射线衍射技术,并结合Rietveld全谱拟合方法,对不同涂层中的物相进行定量分析；采用显微硬度测试和拉伸试验研究 TiO2含量对涂层力学性能的影响。结果表明：Al2 O3-3％TiO2涂层中存在大量的γ-Al2 O3相、α-Al2 O3相以及少量的非晶相；在Al2 O3-13％TiO2涂层中,非晶相含量出现最大值,并有Al2 TiO5相形成；随着TiO2含量进一步增加,非晶相含量降低,Al2 TiO5相含量增加,在Al2 O3-40％TiO2涂层中只存在α-Al2 O3和Al2 TiO5相；随着TiO2含量增加,涂层的显微硬度降低,但涂层的结合强度升高,这与涂层中Al2 TiO5相的含量有关。
关键词:
等离子喷涂
,
Al2 O3-TiO2 涂层
,
显微硬度
,
结合强度
郑振环
,
李强
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2016.08.002
等离子喷涂层片是形成涂层的基本单元,研究层片的形貌及显微结构对涂层的工艺优化和质量控制都具有重要意义.本研究在1Crl3不锈钢基底上采集了等离子喷涂的Ni层片,采用扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)研究了基底温度对层片形貌、晶粒大小和晶体取向分布的影响,并由晶粒大小计算了层片和基底间的接触热阻.研究结果表明:300K基底上采集的层片为飞溅状,层片晶粒尺寸和接触热阻沿着径向方向变化不大,平均值分别为2.75 μm和2.98 ×10-6m2·K·W-1.在573 K基底上采集的层片近似圆盘状,层片晶粒尺寸沿着径向近似线性增大,中心和边缘处分别为0.92和1.98 μm;接触热阻沿着径向逐渐增大,中心和边缘分别为9.80×10-和2.29×10-6m2 ·K·W-1.两种基底上采集的层片都存在<100>织构.由于573 K基底上采集的层片冷却速度快,具有更强的<100>织构.
关键词:
等离子喷涂
,
基底温度
,
层片
,
显微组织
,
织构
夏碧珠
,
郑振环
,
李强
机械工程材料
建立了氩气～氢气等离子射流在空气中流动、传热的三维数学模型，基于计算流体动力学Fluent软件，运用SIMPLE算法求解控制方程，使用标准κ-ε湍流模型结合组合扩散系数法，模拟了自由等离子射流和平板基底情况下等离子射流各区域的温度、速度和湍动能分布。结果表明：平板基底对射流上游区域影响较小，但在基底附近区域速度、温度及组分浓度均沿基底表面向周围铺开；基底对射流速度的影响大于其对温度的影响，距离基底15mm处速度开始偏离自由射流，并逐渐减小为0，而温度在距离基底5mm处开始偏离自由射流下降至600K；基底附近的压力分布导致基底前端速度沿径向呈“驼峰”状分布，出现对称的速度极大值。
关键词:
等离子喷涂
,
射流
,
基底
,
交互作用
,
数值模拟
叶向艺
,
郑振环
,
李强
材料科学与工程学报
基于局域热力学平衡假设,建立三维非稳态等离子电弧的湍流模型,应用计算流体力学软件ANSYS CFX模拟了氩/氢等离子喷枪内阳极弧根的再附着过程、电弧与气流的相互作用以及等离子体温度和速度分布.结果表明,在冷气流推动下,阳极弧根向喷嘴下游移动,电弧被拉长,弧电压升高,电场强度增大.当电弧向下游移动到电场强度足够大时,电弧击穿并形成新的弧根.喷枪内电弧波动导致喷枪出口等离子体最大温度和最大速度发生波动,滞后时间为10μs.喷枪内的流动与传热具有明显的三维特征,与温度分布相比,速度分布的三维特征更明显且更向中心处集中.
关键词:
等离子喷涂
,
三维模拟
,
非稳态模拟
,
电弧动力学
,
等离子体特性
田甜
,
郑振环
,
李强
表面技术
运用ANSYS12.0软件,对等离子喷涂热障涂层逐道沉积过程中的累积应力进行了有限元模拟.结果表明,涂层制备过程中,已喷涂层的温度随喷枪移动呈周期性大幅波动,这种快速热冲击使得涂层中产生了相应的应力波动.涂层喷涂结束并冷却至室温后,边缘存在应力集中,陶瓷层与粘结层的界面边缘处最大切向拉应力为122 MPa.涂层各界面中部应力值呈波浪状周期性浮动,X方向应力是主要的应力形式.
关键词:
等离子喷涂
,
热障涂层
,
有限元模拟
,
温度波动
,
应力分析
