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等离子喷涂原理与应用详解 共40页

1942年瑞典的H.阿尔文指出,当理想导电流体处在磁场中,会产生沿磁力线传播的横波(即 阿尔文波)。印度的S.钱德拉塞卡在1942年提出用试探粒子模型来研究弛豫过程。
1946年朗道证明当朗缪尔波传播时,共振电子会吸收波的能量造成波衰减,这称为朗道阻 尼。朗道的这个理论,开创了等离子体中波和粒子相互作用和微观不稳定性这些新的研究 领域。
等离子喷涂的发发展史
19世纪30年代英国的M.法拉第以及其后的J.J.汤姆孙、J.S.E.汤森德等人相继研究气体放 电现象,这实际上是等离子体实验研究的起步时期。
1879年英国的W.克鲁克斯采用“物质第四态”这个名词来描述气体放电管中的电离气体。
美国的I.朗缪尔在1928年首先引入等离子体这个名词,等离子体物理学才正式问世。
2)条件不同 等离子喷涂可以直接在大气环境下 气相沉积必须在高真空下进行
等离子喷涂与其它表面改性技术的区别
3)涂层组织结构与厚度不同 等离子喷涂涂层的组织为层状堆积,涂层存在大量粒子间界面和气孔等
缺陷。 气相沉积涂层是致密的几微米厚的薄膜材料
4)性能上的不同 等离子喷涂在某种程度上提高了涂层的性能, 气相沉积大大提高了材料的性能
等离子喷涂时,喷涂后基体组织不发生变化,工件几乎不产生变形。 4)效率高
等离子喷涂时,生产效率高,采用高能等离子喷涂时,粉末的沉积速率 达8Kg/h。
等离子喷涂与其它表面改性技术的区别
1. 与火焰喷涂的区别 等粒子喷涂技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种精密喷涂方法。
它具有:①超高温特性,便于进行高熔点材料的喷涂。②喷射粒子的速度高, 涂层致密,粘结强度高。③由于使用惰性气体作为工作气体,所以喷涂材料 不易氧化。
从20世纪30年代起,磁流体力学及等离子体动力论逐步形成。等离子体的速度分布函 数服从福克-普朗克方程。
苏联的Л .Д .朗道在1936年给出方程中由于等离子体中的粒子碰撞而造成的碰撞项的碰撞 积分形式。
1938年苏联的A.A.符拉索夫提出了符拉索夫方程,即弃去碰撞项的无碰撞方程。朗道碰撞 积分和符拉索夫方程的提出,标志着动力论的发端。
等离子体的高温足以瞬间熔化目前已知的任何材料,从而使等离子喷涂 的材料更为丰富,特点是喷涂高熔点陶瓷材料,等离子喷涂具有很大优势。
火焰喷涂只适合一些熔点较低的喷涂材料。
等离子喷涂与其它表面改性技术的区别
粉末火焰喷枪结构及喷涂原理示意图 等离子喷枪结构及喷涂原理示意图
等离子喷涂与其它表面改性技术的区别
热喷涂技术最早于1910年由普博士发明,当时命名:“金属喷镀” 1943年美国METCO公司首次出版了《金属喷镀》手册 1959年美国METCO公司第七次出版改名《火焰喷涂》手册 1973年9月10—14日在英国伦敦召开第七届有关国际热喷涂会议,改名“金属喷涂” 1979年9月27—10月1日在美国Florida州一著名休养地Miami城召开第八届国际热喷涂 会议,就采用“热喷涂”,这一名词,这就是“热喷涂”名词的由来 上世纪五十年代,在一些发达国家的军工科研机构开始研究等离子喷涂,等离子弧焰 温度高、等离于喷涂颗粒飞行速度快,涂层结合强度也较高(40~80MPa),孔隙率小于 5%,在军工部门得到广泛应用,在之后的几年内,等离子喷涂技术逐渐运用到民用产品。
等离子喷涂的发发展史
从1935年延续至1952年,苏联的H.H.博戈留博夫、英国的M.玻恩等从刘维定理出发, 得到了不封闭的方程组系列,名为BBGKY链。由它可导出符拉索夫方程等,这给等离子体动 力论奠定了理论基础。
1950年以后,因为英、美、苏等国开始大力研究受控热核反应,促使等离子体物理蓬 勃发展。热核反应的概念最早出现于1929年,当时英国的阿特金森和奥地利的豪特曼斯提 出设想,太阳内部轻元素的核之间的热核反应所释放的能量是太阳能的来源,这是天然的 自控热核反应。1957年英国的J.D.劳孙提出受控热核反应实现能量增益的条件,即劳孙判 据。
等离子喷涂的定义、原理 和特点
等离子喷涂具有以下特点:
1)可喷材料及为广泛 由于等离子喷涂时焰流温度高、热量集中,弧柱化一切高熔点和高硬度材料。这是其它喷涂方法所不 能实现的。 2)涂层致密,结合强度高(相对一火焰喷涂)
因为等离子喷涂能使粉末获得较大的动能,且粉末温度又高,所以,喷 涂获得的涂层致密度,一般在90%-98%之间,结合强度可达65-70MPa。 3)对工作热影响小
等离子喷涂的基材表面预处理
喷砂,sand blasting,利用高速砂流的冲击作用清理和粗化基体表面的过程。
基体的表面准备是热喷涂作业中非常重要的环节,涂层的结合质量直接与 表面的清洁度
等离子喷涂的定义、原理 和特点
plasma coating;plasma spraying
等离子喷涂等离子喷涂是一种材料表面强化和表面改性的技术,可以 使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨 和密封等性能。 等离子涂技术是采用由直流电驱动的等离子电弧作为热 源,将陶瓷、合金、金属等材料加热到熔融或半熔融状态,并以高速喷向 经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面层的方法。
2. 与气相沉积的区别
1)根本方法不同(定义) 等离子喷涂是将材料输送到高温等离子射流中,粉末颗粒在高温等离子射
被瞬间加热到熔化或者半熔化状态,并以单个颗粒为单元分别凝固在零件表面 形成层片状堆积涂层
气相沉积是将一种或数种材料通过电阻加热、离子轰击或者电子束照射方 法使其气化(化化学分解),以直接气-固沉积方式(或发生化学反应)在零 件表面形成几微米的致密涂层。
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等离子喷涂基础知识与实例分析
主讲人:唐炜 July. 2, 2019
目录
1. 等离子喷涂的定义、原理 和特点 2. 等离子喷涂与其它表面改性技术的区别 3. 等离子喷涂的发展史 4. 等离子喷涂的基材表面预处理 5. 等离子喷涂涂层的检测方法 6. 等离子喷涂设备 7. 等离子喷涂应用举例
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