武云文，刘思思，谢玉莹，姜胜强，杨世平，刘金刚

(湘潭大学 机械工程学院，湖南 湘潭 411105)

超音速火焰喷涂(HVOF)是一种比较成熟且先进的热喷涂技术，广泛应用于航空航天、石油化工和车辆船舶等领域[1-3]。镍(Ni)基粉末材料具有优异的耐磨性、耐腐蚀性以及经济性等优点，被广泛应用于热喷涂领域。HVOF工艺制备镍基涂层成为表面防护领域的研究热点[4-6]。HVOF工艺涉及到一个复杂的物理化学过程，例如多个化学反应相互作用、可压缩焰流在低速到超音速的转变、粒子熔融变形和沉积凝固等[7-9]。所以仅通过实验的手段分析各工艺参数对涂层质量的影响十分困难，且工作量巨大，而借助数值模拟来分析各工艺参数的影响更为简便[10-11]。CHANG等人[12]研究了粒子在火焰流场内的运动特性，讨论了氧油比(Oxygen-Fuel Ratios,O/F)、颗粒尺寸、颗粒形状等对粒子运动特性的影响。何新宝等人[13]研究了喷涂距离对粒子运动特性的影响，得到了最佳喷涂距离在360～380 mm。目前,关于粒子入射速度和粒子直径对其飞行中的轨迹、温度及速度变化的研究鲜有报道。

本文以JP8000型HVOF系统为对象，利用计算流体力学(CFD)的方法得到了在不同氧气/煤油值(质量比)下的焰流燃烧规律，并对最佳O/F下的焰流特性进行了分析。随后探究了粉末颗粒在焰流内飞行轨迹、温度及速度的变化行为，并对颗粒与枪管壁碰撞后二次穿越焰流中心的行为进行了探究。通过分析Ni基颗粒的温度和速度变化行为，揭示了粒子在焰流内受热、加速等物理特性的演化规律，为优化喷涂工艺参数提供了重要的理论基础。……