Управление эрозионно-адгезионным переходом при ХГН

• Автор: Клинков, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 299 с. : ил.

Оглавление
Список обозначений
Введение
Глава I Особенности формирования сверхзвуковых гетерогенных потоков в
условиях ХГН
1.1 Движение чистого газа
1.1.1 Течение в соплах Лаваля большого удлинения
1.1.2 Течение в сверхзвуковой струе
1.1.3 Течение в окрестности преграды
1.1.4 Теплообмен сверхзвуковой струи с преградой
1.1.5 Эжекторная схема формирования гетерогенных сверхзвуковых потоков в условиях ХГН
1.2 Движение и теплообмен частиц
1.2.1 Основные свойства частиц
1.2.2 Измерение скорости частиц в условиях ХГН
1.2.3 Расчет скорости и температуры частиц в момент удара
1.2.4 Оптимизация геометрических характеристик сопла для получения максимальной скорости удара
1.2.5 Оптимизация процесса получения многокомпонентных покрытий
Приложение
Компьютерное приложение
Замечание
Выводы по гл
Глава II Основные закономерности эрозионно-адгезионного перехода
2.1 Важнейшие результаты экспериментальных исследований
2.1.1 Скорость частиц - основной управляющий параметр
2.1.2 Деформация закрепившихся микрочастиц при высокоскоростном ударе
2.1.3 Образование интерметаллической связи на контактной границе
2.2 Моделирование адгезионного взаимодействия
2.2.1 Общие закономерности удара микрочастиц. Возможность адгезионного
взаимодействия за счет локального плавления
2.2.2 Адгезионное взаимодействие при помощи топохимических реакций. Понятие вероятности закрепления
Выводы по гл
Глава III Активирующие эрозионно-адгезионный переход процессы
3.1 Влияние эрозии на процесс газодинамического напыления
3.1.1 Сравнение эффектов эрозии и напыления при увеличении скорости частиц
3.1.2 Кинетика роста покрытия с учетом процесса эрозии
3.2 Активация нагревом поверхности подложки
3.2.1 Экспериментальная установка
3.2.2 Экспериментальные результаты
3.3 Активация ударами о поверхность подложки. Время индукции
3.3.1 Основные экспериментальные результаты
3.3.2 Моделирование автоактивационной стадии
3.3.3. Экспериментальная проверка влияния баланса между скоростью и температурой частиц при ХГН с использованием звукового сопла
3.4 Влияние материала поверхности подложки на процесс ХГН
3.4.1 Кинетика роста покрытия с учетом влияния подложки
3.4.2 Расчет поправки к коэффициенту напыления
3.4.3 Коэффициент напыления на движущейся подложке
3.5 Активация абразивными частицами
3.5.1 Основные экспериментальные результаты
3.5.2 Моделирование
3.6 Другие виды активации
Выводы по гл
Глава IV Развитие метода ХГН
4.1 Технология производства кабельных наконечников и переходных пластин с
электрокоррозионностойким покрытием
4.1.1. Описание технологии
4.1.2. Методика и результаты испытаний наконечников и пластин
4.2 Повышение электроэрозионной стойкости материалов за счет нанесения наноструктурных композитных покрытий методом ХГН
4.3 Нанесение антикоррозионных покрытий
4.4 Применение закрутки потока и формы среза сопла при ХГН
4.4.1 Установка и методы
4.4.2 Газодинамика
4.4.3 Результаты измерения скорости частиц
4.4.4 Результаты с напылением
4.4.5 Обобщение результатов экспериментов
4.4.6 Угол крена
4.4.7 Поведение коэффициента напыления
4.4.8 Применение для напыления внутренней поверхности труб
4.5 Применение микросопел при ХГН
4.5.1 Предварительные оценки
4.5.2 Экспериментальная установка
4.5.3 Расчетные модели
4.5.4 Сравнение результатов расчетов
4.5.5 Сравнение расчетных и экспериментальных данных
4.5.6 Результаты напыления и обсуждение
4.5.7 Поиск оптимальных параметров
4.6 Основные свойства ХГН покрытий
4.6.1 Адгезионно-когезионная прочность покрытий
4.6.2 Микротвердость покрытий
задняя призма была заменена зеркалом; по пути хода луча была установлена матовочерненая диафрагма с отверстием диаметром 3 мм. Такие меры позволили избавиться от поперечных мод излучения. Поскольку целью было получить один мощный импульс света, то в качестве модулятора использовался самопросветляющийся затвор на основе смеси фталоцианида ванадия с нитробензолом. С помощью коллиматоров пучок лазера увеличивался до 40 - 90 мм, что обеспечивало полную освещенность объекта при достаточной интенсивности света, позволяющей надежно фиксировать объект исследования при съемке с увеличением порядка единицы. Весь оптический тракт занял в длину около 3 - 4 м. Фотографировался начальный газодинамический участок струи воздуха, истекающей из прямоугольного сопла.
В наших экспериментах использовались зонды давления с наружным диаметром 0,5 мм. В качестве температурного зонда использовалась термопара. Контактный спай в форме шарика удерживался в потоке за счет жесткости проволочек из хромеля и алюмеля. Выбор столь упрощенной конструкции был продиктован размерами изучаемых струй, поскольку создание дополнительных приспособлений неминуемо повлечет увеличение размеров зонда, что крайне нежелательно не только по причине уменьшения разрешения измерительной системы, но и по причине возможного возникновения колебаний струи. Дело в том, что изучаемые нами струи имеют довольно малый поперечный размер (1 - 4,5 мм) и оказываются неустойчивыми к привносимым возмущениям. Поэтому важно было снизить до минимума эти возмущения.
Экспериментальные результаты
На основании работ [62, 63, 64] известно, что профили скорости (и) и динамического напора (ри2) автомодельны на начальном и основном участках струи. Динамический напор удобно представить в виде урЫ2, что в случае изобарического истечения приводит к автомодельности профилей М2. При этом, если аппроксимационные формулы для профилей скорости в литературе встречаются, то отыскание формул для профилей М2 представляет определенные трудности. Между тем, в эксперименте удобнее пользоваться именно числом Маха, так как для его определения требуется лишь знание полей давлений, но не температуры. Таким образом, одной из задач было проверить автомодельность профилей М2 и найти их аппроксимирующую функцию.
Профили М2 восстанавливались по полученным в эксперименте профилям статического (р) и динамического давлений (р'0). Данные, полученные при изучении струй с различными начальными (на срезе сопла) параметрами (И„ = 1 - 4,5 мм; Н„/Ъ„ = 2,7-8; Мет= 1,85 —3,1;