【《电爆炸喷涂技术研究的国内外文献综述》3400字】

电爆炸喷涂技术研究的国内外文献综述1.1国外研究现状自从1960年之后，西方国家就开始广泛关注丝电爆现象。尤其是在60年代刚开始的时候，美国连续召开了三次关于电爆炸金属丝研究的国际会议。这些会议主要研究的内容是关于金属丝电爆炸的原因以及电爆炸金属丝雷管的应用，还有电爆炸短路开关等方面。美国Los.Alamos国家实验室与加利福尼亚大学展开合作，一起对于电爆炸丝引爆方面的重难点问题进行了探讨REF_Ref6778\w\h[11]。其中还有一些瑞典学者敏锐注意到了金属丝爆炸的再触发机理，并且对于这一新的领域开展了广泛的学术交流REF_Ref6843\w\h[12]。在20世纪的七八十年代，英国皇家大学材料系将自己对于在大气环境下进行管件内喷涂的研究成果进行了公开报道REF_Ref6964\w\h[13]。由于爆炸所产生的金属蒸气首先到达机体，并且把空气排干净之后，导致熔融金属颗粒无法被空气氧化，就沉积在基体的表面。研究的成果显示，金属液滴像一个球。约在2~3μm之间，喷射出来的速度可以达到600m/s。金属丝在进行爆炸的时候，如果是沿着轴向喷涂的情况下，大约有六成重量的金属都沉积在机体的表面。堆积起来的厚度可以达到5~15μm，并且这一个过程可以反复的进行而使得涂层加厚REF_Ref7039\w\h[14]。在Al和钢板上电爆炸喷涂Mo、W、不锈钢时，所得涂层的结合强度为火焰喷涂的5倍。此外，还有一些研究可以发现，如果将金属丝横向放置的时候，金属颗粒的沉积将会被重力所影响。而如果将金属丝竖直放置的时候，喷涂效果在这个时候是最好的。除此之外，粒子的沉积也会受到爆炸之下气体的氛围压力影响，而且影响是比较大的，如果氛围压力比较小，就会使得蒸汽扩散速度加快，而震动波之后的能量就不会太显著的进行集中，这样涂层厚度是比较薄的，但是涂层分布比较均匀。八十年代中期，德国学者Grabatin等人运用电热爆炸技术进行了抗高温燃料气体腐蚀的实验研究，这一个实验是在火箭喷嘴出口段内孔喷涂铊和铌涂层来实现的。燃料气体在实验过程中的脉冲宽度为30ms，温度达2500K，喷嘴内提供了105kPa的压力。在这种条件下，参加实验的两个涂层的性能都十分卓越，其中铊涂层的抗磨抗蚀性能要更加优秀，影响这种结果的因素是不同的气体与不同金属之间的反应剧烈程度是不一样的。电流和电压这两个因素可以对于电热爆炸过程的特性产生影响，如果电压比较低，释放出来的电流的振荡是没有周期性的；电压逐渐升高之后，振荡向阻尼振荡靠近。在电热爆炸喷涂（线爆炸）领域中，日本比较领先，因为起步早，也有很多的经验，从而这种技术的应用也相对而言比较普遍。其中在1970年前后开始了对于始线爆炸内孔喷涂的研究工作，内孔线爆喷涂颗粒速度为400~600m/s。Suhara在低碳钢基体和Al基体上进行试验，利用线爆喷涂方法制备W涂层，他的研究发现：涂层与基体结合的状况不错，熔焊区域存在于界面中。文献通过对于电热爆炸喷涂层的微观组织和涂层基体结合机理进行研究后发现：在低碳钢上喷涂W涂层时，熔化现象存在于表面的部分，剪切结合强度在200～260MPa范围，并且提出，要想涂层基体高强度结合，高温并且高速的喷涂颗粒是不能缺少的。中村良三等人用电热爆炸的方法SS400钢板上喷涂了Ni，Ni-Cr、Ni-Cr-Fe涂层，研究了表面粗糙度、涂层厚度、涂层硬度以及结合强度对于能量密度的影响程度REF_Ref7594\w\h[21]。近腾龙彦等研究了电热爆炸喷涂法制备Al＋W复合涂层体系REF_Ref7646\w\h[22]。今井田等研究了基体表面温度对电热爆炸喷涂层性能的影响REF_Ref7708\w\h[23,REF_Ref7712\w\h24]。1.2国内研究现状国内对于金属丝电爆炸现象主要是集中在一些科研院所和部分的大学里面，主要是利用金属丝经过强电流快速加热之后产生了爆炸现象，从而产生了冲击波的力学效应，并且将这种效应结合快速凝固的技术应用到工业制造之中。其中，总参工程兵科研三所的张六一等人在1970年前后就对于金属丝爆炸所产生的冲击波进行了相关的实验，并且根据实验的成果进行了一定程度的理论研究REF_Ref7849\w\h[25]。中科院流体物理所也对于开展电爆炸金属材料的研究工作和西安24所进行了合作REF_Ref7924\w\h[26]。而位于吉林大学的超硬材料国家重点实验室。则利用了电爆炸的技术制备了金属纳米微粉REF_Ref7986\w\h[27]。此外，国防科技大学在这个领域根据激励气体产生近红外强光辐射的物理过程，并且对于发生的机理产生了研究REF_Ref8048\w\h[28]。而华中理工大学集中研究了在水中金属丝爆炸的压力特点REF_Ref8110\w\h[29]。华北电力大学的刘宗德教授则将研究领域拓展到了电热爆炸金属材料，电热爆炸，等离子体和时间的演变关系等等，并且还将电热爆炸金属丝开关应用到了脉冲功率当中REF_Ref8175\w\h[30-REF_Ref8182\w\h32]。国内还对于电爆喷涂进行了具有参考价值的研究。例如运用线爆喷涂技术在钢管、铝管内表面形成钼、钨等材料的涂层REF_Ref8348\w\h[33]。国内刘宗德教授REF_Ref8394\w\h[34]等人近年来在研究电爆炸金属材料、电爆炸等离子体受时间影响等方面投入了自己的心血，电爆炸金属丝开关现在已经能够成功应用到脉冲功率技术中。研制了电爆炸定向喷涂装置，如图1所示，并在1Cr18Ni9Ti不锈钢制备WC-Co硬质合金涂层。通过实验，我们发现爆炸线尺寸不变的情况下，容器当中储存的能量是主要影响涂层质量的原因。如果能量太低，试样还没有被融化，就被爆炸成大小不一样的碎片，是不能够形成均匀的图层的，只有继续增加能量到一定的程度试样才能发生爆炸，并且在机体表面形成完全均匀的涂层。如果这个时候继续增加能量值，图层外围就会出现厚度大约有10～30μm的基体重熔溅射层。紧接着，他们又创造了真空和大气环境，来对于电爆W2C-Co硬质合金线材进行高速喷涂实验REF_Ref8459\w\h[35]，实验结果得到了亚微米的超细晶涂层，涂层硬度最高可以达到2190HV，与原始材料硬度相比提升0.4倍。图1.1丝定向电爆炸喷涂试验装置装备再制造技术国防科技重点实验室和华北电力大学展开了合作。方法是利用定向电热爆炸喷涂装置来制造出防腐耐磨涂层体系，并且这个体系是具有纳米结构的。其中NiCr–Cr3C2涂层应用于重载车辆废旧扭力轴盖耐摩擦磨损的试验研究REF_Ref8512\w\h[36,REF_Ref8518\w\h37]。来自大连理工大学的团队在耐热的玻璃管内壁喷上了铜。并且涂层在玻璃管内表面分布的十分均匀，而且能够很好的和管壁结合。此外，涂层还可以进行良好的导电工作REF_Ref8597\w\h[38]。机械设计研究总院首次采用7Cr13+B与FeCrBSiB作为电爆炸涂层材料，将这种涂层材料和传统的进行比较之后，我们可以发现电爆炸喷涂技术得来的涂层裂纹和孔洞都比较小，破坏程度低，而且硬度得到了很好的提高，并且和基体的结合也是比电镀铬层要好的REF_Ref8646\w\h[39]。来自南京理工大学的樊新明教授等采用偏心电爆炸的方式在钢管内表面制备了钼涂层。设计了爆炸丝偏心安置实现圆管内表面电爆炸喷涂方案，如图2所示，通过一些理论推导来发现涂层厚度与喷涂距离之间的关系，并且通过实验来进行验证，之后建立了电爆炸偏心安置工艺参数的科学具体的计算方法，并且根据计算方法再次进行了圆管表面偏心电爆炸喷涂的实验。在φ57mm×120mm钢管内表面制备钼涂层。结果表明：利用偏心爆炸喷涂方法得到的涂层，在钢管轴向和周向都有较好的均匀性，电热爆炸喷涂对基体组织的影响很小REF_Ref8701\w\h[40]。图1.2爆炸丝偏心喷涂安置示意图来自北京理工大学的杜新武、宋遒志的团队的研究领域主要是电爆炸喷涂过程中的冲击波理论和电学特性REF_Ref8766\w\h[41,REF_Ref8770\w\h42]，他们对于这两个领域做了实验分析，以及研究了电参数对电爆炸喷涂Mo和高碳钢的涂层性能的影响REF_Ref8858\w\h[43,REF_Ref8864\w\h44]。如图3所示，如果用高压直流电源，储能电容器组，三电机开关等组成实验设备进行实验，可以得出结论：采用电爆炸喷涂方法制备的Mo涂层组织在能量密度为47.1kJ/cm3时最为细密,并且与基体的结合最好、硬度高,涂层与基体之间过渡自然,是通过机械结合与冶金-化学结合。图1.3电爆炸喷涂电路原理图参考文献V,C.M,J.A.Erratumto:The2016ThermalSprayRoadmap[J].JournalofThermalSprayTechnology,2017,26(5):1-2.DORFMANMR,SHARMAA.ChallengesandStrategiesforGrowthofThermalSprayMarkets:TheSix-PillarPlan[J].JournalofThermalSprayTechnology,2013,22(5):1-18李长久.热喷涂技术应用及研究进展与挑战[J].热喷涂技术,2018,10(04):1-22.朱亮,张周伍.电爆技术用于超细粉制备和表面喷涂的研究进展[J].材料导报,2005,(12):76-79,71.魏世丞,徐滨士,王海斗,等.电热爆炸喷涂的发展及其关键技术分析[J].中国表面工程,2008,(04):8-13.UMAKOSHIM,YOSHITOMIT,KATOAJ.Preparationofaluminaandalumina-silicapowdersbywireexplosionresultingfromelectricdischarge[J].ournalofMaterialsScience,1995,30(5):1240-1244.VLASTOSAE.RestrikeChannelResistanceofThinExplodingWires[J].ournalofAppliedPhysics,1969,40(12):47-52杨家志,刘钟阳.电爆喷涂技术在材料表面制备涂层的研究进展[J].材料导报,2008,2):87-90+4.段鹏,刘宗德,季献武,等.用电热爆炸超高速喷涂法制备WC-Co合金涂层的研究[J].材料保护,2006,39(3):22-26.刘宗德,安江英,杨昆,等.电爆炸高速喷涂新技术研究[J].爆炸与冲击,2001,(01):18-21.李业勋.金属丝电爆炸机理及特性研究[D].绵阳:中国核物理研究院,2001.VlastŌsAE.Near-infraredradiationintensilyfromrestrikesofexplodingwires[J].JournalofAppliedPhysics.1968,38(7):3081-3083.HockingMG.Thermalplasmaweldanddetonation[M].1975:168-175.Grabatin

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