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冷喷涂中氮氦混合气体对颗粒加速作用


冷气动力学喷涂(简称冷喷涂) 工艺制备涂层时 , 由于氦气分子量小且为单原子气体 ,对颗粒的加速效果优于氮气 ,在较低的气体入口压力条件下 ,气体和喷涂颗粒就能获得很高的出口速度 , 因此 ,在制备一些硬涂层时 ,如非晶 、Co NiCrAl Y 等 ,需要较高的临界沉积速度 ,一般需要采用氦气作为工作气体。而氦气价格贵 ,工业生产或者实验室制备涂层时 ,成本提高。因此 ,可以采用氮氦混合气体作为加速气体。

根据氮氦混合气体的组成成分 ,确定氮氦混合气体的各特性参数 , 采用一维等熵定常流动理论和 FL U EN T数值模拟方法 ,可以计算气体在喷管出口的速度和温度 ,模拟值和一位理论值比较吻合 ,从而可以预计颗粒的出口速度和温度,指导冷喷涂工艺。

随着氮氦混合气体中氦气含量的升高 ,气体和颗粒的出口速度不断提高 ,而温度不断降低 ,但两者变化速度不断减小。在氮气中加入少量氦气可以显著提高气体和颗粒的出口速度 ,同时降低了全部使用氦气时的高成本。

随着氮氦混合气体中氦气含量的不断升高 ,总的气体质量流量不断下降 ,但氦气的质量流量却不断上升 , 涂层制备成本增加。



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