超音速火焰喷涂

JIUJIANG UNIVERSITY

毕 业 设 计

题 目 超音速火焰喷涂WC – Co涂层的

磨粒磨损性能研究

英文题目Seattle Flame Spray WC - Co Coating Of

Particle Attrition Performance Study

院 系 机械与材料工程学院 专 业 焊接技术及自动化 姓 名 XX 年 级 2008级（B0861班） 指导教师 王洪涛

二零一零年十二月

摘 要

利用超音速火焰喷涂工艺制备了WC-Co涂层，测定了涂层孔隙率、显微硬度及干摩擦磨损过程爱中涂层材料失重，得出涂层干摩擦因数随时间的变化系，分析了涂层摩擦磨损机制。结果表明，WC-Co涂层致密，平均孔隙率为1.29%，显微硬度达1140HV(测试载荷2.94N)，

一种新型超音速分离装置

壳牌公司(Shell)最新研制出一种名为Twister的新型超音速分离装置(见图1)。它是一根结构紧凑,无活动部件,全密闭和具有加工精密的收敛—扩张形喉道的管子,第一级装有名叫Laval管嘴,能够将气体流速提高到超高音速,并且使温度急剧下降,气体进行几乎是绝热的等熵膨胀,效率达到90%。从热力学的观点看,整个效果是属一个可逆过程,气体的压力、流速和温度可以恢复到正常水平。

图1 Twister的新型超音速分离装置

在Laval管嘴的入口处,气体上升到1马赫以上,大约是350~400 m/s,也可能上升到3马赫。同时气体的温度直线下降。气体到达下一级时的温度,与入口处的温度相比,下降了50~80℃。水和重烃便凝析出来形成微米级的细雾状液滴,但不会生成水化物。可能因为气体停留的时间太短了,只有百分之一秒,水化物晶体来不及产生,另一种可能是它们在高速时被分解了。带有凝析液的气体进入管子的翼部,它可以产生上升力,形成一旋涡运动,使液滴被抛至管子的内壁,形成大约几毫米厚的一层薄膜,被管壁中的环行槽清除出来流入一液/液分离装置中。干气则继续通过管子进入扩散器,流速便恢复到亚音速,压力也恢复到原始压力的70%~80%。

Twiste

汽轮机末级叶片超音速喷涂保护工艺在玛电的应用

史

磊

（新疆天山电力股份有限公司，新疆昌吉832200）

摘要：介绍了新疆玛纳斯电厂汽轮机组的运行状况，分析了其存在水蚀现象的原因，并据此提出了解决措施，最后详细阐述了超音

速喷涂保护工艺应用于4号汽轮机末级叶片的具体施工方案。

关键词：汽轮机；末级叶片；水蚀；刚度；喷涂

0引言

汽轮机叶片是将蒸汽的热能转换成机械能的重要部件，

可以说是汽轮机的心脏部件，同时也是汽轮机事故多发的关键部件，它的安全可靠性直接关系到汽轮机组的安全与经济运行。现代火力发电厂装机容量越来越高，叶片高度和蒸汽参数也越来越高，其工作条件也越来越恶劣，为了保证汽轮机组安全稳定运行，我们必须十分注重对汽轮机叶片的保护。

2012年3月，在4号机组的A级检修中，新疆玛纳斯电厂）对汽轮机低压缸末级叶片实施了超音速碳钨镀膜保护，以提高其抗水蚀性能。下面将对超音速喷涂保护工艺进行详细介绍。

1机组运行状况

玛电6台汽轮机组运行时间长短不一，其中#1、#2、#3、#4

机组投产时间18年，#5、#6号机投产时间14年。#1、#2、#4号机分别于1999年、

2000年、2001年进行了增容改造，但是所有机组（包括增容改造的1、2、4号机）在A级检修中都发现低压缸末

超音速客机的概念设计

——团队工作报告

专业名称 航空学院—飞行器设计与工程

团队成员 龚雪淳 潘环 龚德志 李亮

指导教师 张科施 杨华保 李斌 宋科 范宇

完成时间 2008年6月15日

本科毕业设计论文

摘 要

本项目是进行一款新型的超音速客机的概念设计，项目团队成员由来自西北工业大学航空学院2004级飞行器设计与工程专业的四名本科生及四名指导教师和一名研究生组成。

该项目完成了一款载客量200人，巡航马赫数2.0，航程10000～12000公里的超音速客机概念设计。项目团队成员分别是龚雪淳(团队组长)、潘环、龚德志、李亮，项目指导教师分别是杨华保、张科施、李斌、宋科、范宇。

21世纪,人类对航空器的研究将更加关注,航空技术将成为世界各个国家经济发展的一个最重要的标志！5年前，“协和”客机最后一次让乘客感受突破音障的激动瞬间，由于事故频发，这种高科技产物被迫退出历史舞台。然而，人类追逐超音速旅行的梦想并没有像流星一样，一闪即逝。现在，包括美国、英国、法国、日本、中国、俄罗斯等在内的多个具有航空研发能力的国家都在积极投入大量经费，来研制自己的超音速客机方案，以求在

西安石油大学本科毕业设计（论文）

超音速旋流分离器喷管流场的数值模拟

摘 要：超音速旋流分离是天然气处理工艺的一大突破，超音速旋流分离器依靠喷管做等熵膨胀形成低温超音速流动，依靠声速翼形成旋流实现水及重烃的分离。为了实现流体的超音速流动，必须借助于收敛-扩张的拉法尔喷管，在收敛段流体速度将被提高到音速，在扩张段通过增大管径使流体继续加速，实现超音速流动。在流体流动过程中温度持续有所下降，足以使天然气中的饱和水凝结析出来，实现气液分离。因此，收敛-扩张喷管是实现天然气超声速流动的核心零件。利用计算流体力学（CFD）技术，采用流体力学分析软件FLUENT，通过合理划分网格，依据CFD的基础理论与湍流模拟理论，确定合理的数学模型、边界条件，采用FLUENT中最精细的雷诺应力湍流模型，应用PC-SIMPLE算法，研究了超音速旋流分离器喷管内的流体物性及流场特性，分析了超音速旋流分离器喷管内的温度、压力、速度等特性参数的变化规律。

关键词:天然气；超音速；喷管；数值模拟

西安石油大学本科毕业设计（论文）

Numerical Simulation of Gas Supersonic Nozzle

Abstract: Supersonics swir

第四部分

如何研制我国的四代机？

这里笔者不讨论与国外合作研制的问题，因为很可能沦为一厢情愿甚至竹篮打水。在国内，仅中航一集团的旗下就有沈飞公司/沈阳飞机设计研究所、西飞公司/第一飞机设计研究院和成飞公司/成都飞机设计研究所三组具有现代固定翼战斗机设计和制造能力的企业，如果它们都想突破四代机平台的核心技术，该怎么办？别忘了，中航二集团旗下还有洪都公司，既然它可以通过L-15“飞狮”突破先进三代机核心设计技术，那么将来尝试突破四代机的核心技术也是很自然的事。到底该怎么协调？这是一个相对来说处于战略层面的问题，笔者但愿这不会对我国四代机的研制造成不利干扰，相反，四代机的研制能成为有关企业重组或产业调整的一个契机。

在技术层面上，这里仅讨论一下发动机和航电系统。虽然通过“昆仑”发动机的研制，我国成功地贯彻着研制规范走过了发动机研制全程，但先进发动机需要许多高技术支撑，并非一朝一夕就可以突破。我国有关部门所进行的分析表明，在推比7～8的发动机基础上，单纯采用提高空气流量、提高增压比、提高涡轮前温度、提高涡轮效率、改善冷却方式和采用新型材料等措施的一种或者少数几种，都无法使发动机的推重比提高到四代机所需要的10～11的水平，只有将各方面的先进技术综合

表面工程与热喷涂

0

第四节 火焰类喷涂 一、火焰喷涂定义：火焰喷涂---利用火焰为热源，将金属与非金属材料加热到熔融 状态，在高速气流的推动下形成雾流，喷射到基体上，喷射的微小 熔融颗粒撞击在基体上时，产生塑性变形，成为片状叠加沉积涂层， 这一过程称为火焰喷涂。 线材火焰喷涂

粉末火焰喷涂LEE MAN (SCETC)

表面工程与热喷涂 火焰喷涂的特点：

1

优点：适用范围广一般金属、非金属基体均可喷涂，对基体的形状和尺寸通常也 不受限制，但小孔目前尚不能喷涂

涂层材料广泛

涂层材料广泛，金属、合金、陶瓷、复合材料均可为涂层材 料，可使表面具有各种性能，如耐腐蚀、耐磨；耐高温、隔 热等。涂层的多孔性组织有储油润滑和减摩性能，含 有硬质相的喷涂层宏观硬度可达450HB,喷焊层 可达65HRC

涂层有储油润滑和减摩性能

火焰喷涂对基体影响小

火焰喷涂对基体影响小，基体表面受热温度为 200~250℃,整体温度约70℃~80℃,故基体变 形小，材料组织不发生变化。

LEE MAN (SCETC)

表面工程与热喷涂 火焰喷涂的特点：

2

缺点：喷涂层与基体结合强度较低，不能承受交变载荷和冲击载荷 基体表面制备要求高 火焰喷涂工艺受多种条件影响，涂层质量尚无有效检测方法

为了改善火

热障涂层

张红松等　等离子喷涂ZrO2涂层的火焰喷烧和水淬热冲击

等离子喷涂ZrO2涂层的火焰喷烧和水淬热冲击

张红松,王富耻,马壮,李淑华,冼文锋,成志芳

(北京理工大学材料科学与工程学院,北京100081)

　　[摘　要]　研究了等离子喷涂ZrO2涂层在水淬和火焰喷烧两种条件下的热冲击性能,采用ANSYS软件对两种条件下涂层的热冲击性能进行了有限元计算。结果表明:水淬条件下垂直裂纹主要分布在距离涂层中心12mm的范围内,随着热冲击次数的增加垂直裂纹最终进入次表层,靠近中心处裂纹扩展较快;火焰喷烧条件下,垂直裂纹分布在距离涂层中心

10mm的范围内,随着热冲击次数的增加裂纹在表面层和次表层界面处发生偏转,中心处裂纹扩展较快;火焰喷烧条件下

涂层的抗热震性能优于水淬条件,涂层中的孔隙加速了两种条件下裂纹的扩展。

[关键词]　梯度涂层;热冲击;裂纹;扩展;孔隙;有限元

[中图分类号]TG174.442　　　[文献标识码]A　　　[文章编号]1001-3660()04-0030-04

ThermalShockwithFlameterofPlasma2nZHANGHong2song,WANGFu2i,AIWen2feng,CHENGZhi2fang

(Collegeof

热障涂层

张红松等　等离子喷涂ZrO2涂层的火焰喷烧和水淬热冲击

等离子喷涂ZrO2涂层的火焰喷烧和水淬热冲击

张红松,王富耻,马壮,李淑华,冼文锋,成志芳

(北京理工大学材料科学与工程学院,北京100081)

　　[摘　要]　研究了等离子喷涂ZrO2涂层在水淬和火焰喷烧两种条件下的热冲击性能,采用ANSYS软件对两种条件下涂层的热冲击性能进行了有限元计算。结果表明:水淬条件下垂直裂纹主要分布在距离涂层中心12mm的范围内,随着热冲击次数的增加垂直裂纹最终进入次表层,靠近中心处裂纹扩展较快;火焰喷烧条件下,垂直裂纹分布在距离涂层中心

10mm的范围内,随着热冲击次数的增加裂纹在表面层和次表层界面处发生偏转,中心处裂纹扩展较快;火焰喷烧条件下

涂层的抗热震性能优于水淬条件,涂层中的孔隙加速了两种条件下裂纹的扩展。

[关键词]　梯度涂层;热冲击;裂纹;扩展;孔隙;有限元

[中图分类号]TG174.442　　　[文献标识码]A　　　[文章编号]1001-3660()04-0030-04

ThermalShockwithFlameterofPlasma2nZHANGHong2song,WANGFu2i,AIWen2feng,CHENGZhi2fang

(Collegeof

在涂料行业,无论是制造还是使用油漆,可以说惰性气体都被广泛的应用，例如油漆的保存、运输和喷涂。

与空气相比，氮的主要特征是,具有低密度、低融合和低沸点（即稳定性强）。

温度特性使它成为一个技术上最佳的气体载体，相比其他惰性气体，例如氩气,但是由于氩气的昂贵价格，使得它没法广泛使用。在喷涂系统中使用氮当做推进剂(EUROSIDER?专利),无论是使用方法还是应用技术都受国际专利保护,这使得我们有收效甚佳。

使用氮气进行喷涂，可以免除表面的预处理工作,因为它很自然,而且是无水的,它可以清除任何出现在表面及其周围的湿度。由于氮气的比重比较低，所以它不以任何方式改变喷枪的气流。此外,如果我们能加热氮气的温度超过50°C，就会在产生一个液化效果的同时,允许一定数额的油漆溶解,就像减小驱动力似的,因而能够减少过喷现象。

极低的露点意味着可以即时消除任何残留在表面的湿度，消除了涂料发泡这一老问题。

NITROTHERMSPRAY SYSTEM是EUROSIDER的一种创新,宣示了喷漆的最高质量，并且这种方法和机器都已经被EUROSIDER申请了专利。

在这个系统中,传统的液体载体(干燥和过滤压缩空气)将被浓缩过的(N2纯度达到99.5%)完全干净、离子化