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《超音速火焰噴涂鐵基非晶涂層熱應(yīng)力數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)校代碼：10406分類號：TG178學(xué)號：130085204026南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位研究生）超音速火焰噴涂鐵基非晶涂層熱應(yīng)力數(shù)值模擬碩士研究生：郭崇波導(dǎo)師：陳慶軍教授申請學(xué)位級別：碩士學(xué)科、專業(yè)：材料工程所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2015年11月授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)NumericalSimulationonResidualStressofHighVelocityAir-fuelFlameSprayedFe-BasedAmorphousCoatingsADissertationSubmittedfo
2、rtheDegreeofMasterOnMaterialsEngineeringbyGuoChongboUndertheSupervisionofProf.ChenQingjunSchoolofMaterialsScienceandEnginnerringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaNovember,2015南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要本文以Kermetico公司的AK-07型噴涂系統(tǒng)噴涂Fe41Co7Mo14C15B6Y2非晶合金涂層為參考，在ANSYS軟件平臺上，使用IC
3、EM軟件對超音速火焰噴涂流體計算區(qū)域劃分網(wǎng)格，采用FLUENT計算流體力學(xué)軟件對超音速火焰噴涂過程進行三維數(shù)值模擬。通過提取流場分析的基體表面換熱系數(shù)及近壁面溫度參數(shù)，采用ANSYS軟件的參數(shù)化編程語言編寫有限元計算程序，建立了基于生死單元技術(shù)的噴涂移動熱源模型。對模擬計算過程中所選用的噴涂速度、噴涂距離、顆粒粒徑、送粉率等參數(shù)進行實地測量，建立了可行的噴涂流場數(shù)值模型和涂層溫度場及應(yīng)力場數(shù)值模型，對超音速火焰噴涂流場以及板狀基體的涂層溫度場和殘余應(yīng)力場進行了三維數(shù)值模擬。采用K型熱電偶對觀察點的噴涂熱循環(huán)進行實測，通過金相法對涂層
4、厚度進行實測，并采用多層涂層系統(tǒng)應(yīng)力理論計算模型計算涂層殘余應(yīng)力值，驗證數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。涂層溫度場模擬結(jié)果與實測溫度吻合良好，4個測量點的36個溫度峰值的偏差均在15%以內(nèi)，涂層殘余應(yīng)力場模擬結(jié)果與理論計算結(jié)果對比，48個對比的最大壓應(yīng)力值中，39個應(yīng)力值的偏差在15%以內(nèi)，最大偏差為29.24%。研究了不同槍管型號和不同粒徑的噴涂顆粒對顆粒溫度和速度的影響。顆粒直徑越大，顆粒溫度、速度越低，顆粒粒徑為25um-30um時，顆粒的溫度為1350-1500K，速度為410-460m/s；槍管越長，顆粒溫度、速度越高，槍管型號為2
5、和2L時，顆粒溫度均為1400K左右，2L型號比2型號槍管模擬的顆粒速度高出40m/s。研究了不同空燃比和不同燃料流量對噴涂流場及顆粒溫度和速度的影響。在槍管為2L，顆粒直徑為25um條件下，控制丙烷流量為145SLPM時，空燃比為3.3時，顆粒溫度最高，達到1430K，空燃比為3.1時，顆粒速度達到極大值445m/s；控制空燃比為3.2時，顆粒溫度隨丙烷流量的增大呈單調(diào)上升趨勢，丙烷流量為1400SLPM時，顆粒溫達到材料熔點溫度（1388K），當(dāng)流量超過150SLPM時，上升趨勢增大。研究了顆粒溫度、噴涂層數(shù)、對流條件對涂層殘余
6、應(yīng)力的影響。隨著噴涂層數(shù)的增加，涂層-基體界面處的切應(yīng)力增大，X和Y方向的壓應(yīng)力減小；殘余應(yīng)力隨顆粒溫度的升高呈單調(diào)增大趨勢，當(dāng)顆粒溫度超過1600K時，趨勢增大；噴涂過程中對流換熱越快，涂層-基體界面拉應(yīng)力和壓應(yīng)力均呈減小趨勢。關(guān)鍵詞：超音速火焰噴涂，非晶涂層，熱源模型，涂層溫度場，涂層應(yīng)力場i南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractAbstractInthispaper,pre-processingsoftwareICEMisusedtodemarcationmesh,andCFDsoftwareFLUENTisusedtosi
7、mulatetheHVAFthermalsprayprocess,whichtakesKermeticoCompany’sAK-07sprayingsystemsprayedFe41Co7Mo14C15B6Y2amorphouscoatingsforreference.TheheattransfercoefficientonthesubstrateandnearwalltemperatureoftheflowfieldanalysisisexportedtodesigntheFiniteElementprogrambyparamet
8、ricdesignlanguageofANSYSsoftware.Themovingheatsourcemodelofthesprayingisestablishedbasedonthebirth-deathtechnique,and
