杨振凯,王海军,刘明,王晶晨,2

(1.装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室,北京100072;2.河北工业大学材料科学与工程学院,天津300130)

在等离子喷涂中,粉末从等离子射流中获取热能与动能,经加热熔化后,高速撞击到工件表面上形成致密涂层[1]。显然,等离子射流是连接材料粒子和涂层之间的桥梁,好的射流品质是得到高性能涂层的前提和保证。因此,充分了解等离子射流特性,能够避免繁琐的工艺优化过程,并直接利用射流特性制备出高质量的涂层[2]。射流最重要的性质是射流的温度和速度的变化规律,然而超音速等离子喷涂射流速度最高可达3000 m/s,温度可达10000℃[3],目前还缺乏有效的手段对射流温度、速度进行准确测量。刘丹等[4]利用光谱辐射谱线强度法,研究了4种氩氮混合比下等离子射流的温度场分布。高阳等[5]采用焓探针,对小功率(5 kW)等离子体射流的焓、温度和速度进行了测量和计算。这些工作都为等离子射流特性研究和等离子喷涂中次级气的使用提供了参考。响应面优化法(Response Surface Methodology,RSM)是一种高效的试验设计和统计分析的方法[6—7],适于解决非线性数据处理的相关问题,本文采用响应曲面法对射流特性中相关实验进行设计和分析。

影响等离子射流特性因素有很多,诸如电功率(P)、氩气流量(Q)、次级气比例(C)等。电功率是电压和电流的乘积,决定外部输入的总能量;在其他参数相同的情况下,功率越高,喷嘴中的能量密度就越大,在一定范围内离子气的电离就越充分,射流的温度和速度越高,相应射流对粉末的加热加速能力也更大。……