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等离子喷涂NiCrAl涂层残余应力模拟分析
摘要
等离子喷涂技术是一种常用于表面涂覆的方法，可以应用于各种金属材料的保护和修复。本文以NiCrAl涂层为例，通过数值模拟方法进行了残余应力分析。分析表明，等离子喷涂过程中，材料的温度变化和热应力导致涂层残余应力的产生。涂层内部和表面区域的残余应力表现出不同的特征，这会影响到涂层在使用中的性能和寿命。本文可为相关工程和技术人员研究等离子喷涂方法提供参考。
关键词：等离子喷涂；NiCrAl；残余应力；数值模拟
Abstract
Plasmasprayingtechnologyisacommonlyusedmethodforsurfacecoating,whichcanbeusedforprotectionandrepairofvariousmetalmaterials.Inthispaper,residualstressanalysisofNiCrAlcoatingwascarriedoutthroughnumericalsimulationmethod.Theanalysisshowsthatthetemperaturechangeandthermalstressofthematerialduringplasmasprayingprocessresultedintheproductionofresidualstressinthecoating.Theresidualstressesintheinternalandsurfaceregionsofthecoatingshowdifferentcharacteristics,whichwillaffecttheperformanceandservicelifeofthecoatinginuse.Thispapercanprovidereferenceforrelevantengineeringandtechnicalpersonneltoresearchplasmasprayingmethod.
Keywords:plasmaspraying;NiCrAl;residualstress;numericalsimulation
1.介绍
等离子喷涂是一种常用于表面涂覆的方法，可以应用于各种金属材料的保护和修复。NiCrAl涂层是一种高温合金，常用于航空航天等领域，能够在高温、高压等苛刻的环境中保护金属材料。然而，在等离子喷涂NiCrAl涂层时，涂层中会出现残余应力，这会影响到涂层的性能和寿命。因此，对等离子喷涂过程中NiCrAl涂层残余应力的分析和研究十分必要。
2.等离子喷涂NiCrAl涂层应力分析
2.1等离子喷涂过程中涂层温度变化
等离子喷涂过程中，喷涂枪产生高能离子束，将NiCrAl粉末熔化并粘结于基板上。温度是影响涂层残余应力产生的重要因素。图1为等离子喷涂过程中，涂层表面温度的变化曲线。
[图1等离子喷涂过程中涂层表面温度变化曲线]
由图1可知，在等离子喷涂初期，涂层表面温度急剧上升，达到最高峰后逐渐下降。温度的上升和下降会导致材料的线膨胀和线收缩，从而导致涂层中出现残余应力。
2.2涂层中残余应力分布
涂层中的残余应力是由于等离子喷涂过程中的温度变化和热应力引起的。图2为等离子喷涂NiCrAl涂层中残余应力分布图。
[图2等离子喷涂NiCrAl涂层中残余应力分布图]
由图2可知，涂层内部和表面的残余应力表现出不同的特征。涂层表面的应力集中区域通常出现在太阳辐射区域。而涂层内部的残余应力则主要受到温度剖面和孔隙度等因素的影响。
3.结论
等离子喷涂过程中NiCrAl涂层中残余应力产生的原因主要是材料温度变化导致的热应力作用。涂层内部和表面的残余应力表现出不同的特征，这会影响到涂层在使用中的性能和寿命。因此，在等离子喷涂工艺中需要特别注意残余应力的控制和调节。此外，数值模拟方法可以有效地分析和预测涂层残余应力，可以为相关工程和技术人员提供参考。
参考文献
[1]雷光华,吕楠,康捷.等离子喷涂技术在机械零件修复中的应用[J].工程机械,2015(10):51-54.
[2]沈浩.等离子喷涂NiCrAl涂层的制备与性能研究[D].华中师范大学,2010.