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冷噴涂中氮氦混合氣體對顆粒加速作用


冷氣動力學(xué)噴涂(簡稱冷噴涂) 工藝制備涂層時 , 由于氦氣分子量小且為單原子氣體 ,對顆粒的加速效果優(yōu)于氮氣 ,在較低的氣體入口壓力條件下 ,氣體和噴涂顆粒就能獲得很高的出口速度 , 因此 ,在制備一些硬涂層時 ,如非晶 、Co NiCrAl Y 等 ,需要較高的臨界沉積速度 ,一般需要采用氦氣作為工作氣體。而氦氣價格貴 ,工業(yè)生產(chǎn)或者實驗室制備涂層時 ,成本提高。因此 ,可以采用氮氦混合氣體作為加速氣體。

根據(jù)氮氦混合氣體的組成成分 ,確定氮氦混合氣體的各特性參數(shù) , 采用一維等熵定常流動理論和 FL U EN T數(shù)值模擬方法 ,可以計算氣體在噴管出口的速度和溫度 ,模擬值和一位理論值比較吻合 ,從而可以預(yù)計顆粒的出口速度和溫度,指導(dǎo)冷噴涂工藝。

隨著氮氦混合氣體中氦氣含量的升高 ,氣體和顆粒的出口速度不斷提高 ,而溫度不斷降低 ,但兩者變化速度不斷減小。在氮氣中加入少量氦氣可以顯著提高氣體和顆粒的出口速度 ,同時降低了全部使用氦氣時的高成本。

隨著氮氦混合氣體中氦氣含量的不斷升高 ,總的氣體質(zhì)量流量不斷下降 ,但氦氣的質(zhì)量流量卻不斷上升 , 涂層制備成本增加。



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