本文為西北工業大學馬玉娥教授團隊撰寫發表在《中國表面工程》2023年第36卷第1期的研究論文，題為“基于Eulerian法計算多顆粒冷噴涂Ti-6Al-4V涂層的孔隙率和殘余應力”。

由于CS過程復雜，顆粒尺寸小、變形大、沉積迅速，現有的試驗研究和數值方法都存在一定的局限性。Eulerian算法可以使顆粒與基體之間發生結合，且不存在網格畸變的問題，相對更合適于CS沉積過程計算。在以往的數值研究中，多考慮溫度和顆粒速度的影響，研究的顆粒較少且按規律分布，并不能完全反應涂層真實的形成過程。在實際過程中，送粉速度和涂層厚度也會對涂層中的殘余應力和孔隙率產生影響。因此，為更深入研究CS涂層的孔隙率和殘余應力規律，西北工業大學馬玉娥教授團隊采用Eulerian法分別建立不同顆粒密度和數量的隨機顆粒沖擊模型來預測TC4涂層的孔隙率和殘余應力分布，并探究了不同溫度的影響作用機制。相關文章刊登在《中國表面工程》2023年第1期，題目為《基于Eulerian法計算多顆粒冷噴涂Ti-6Al-4V涂層的孔隙率和殘余應力》。

引用格式

周愁庭,馬玉娥,李文亞.基于Eulerian法計算多顆粒冷噴涂Ti-6Al-4V涂層的孔隙率和殘余應力[J].中國表面工程,2023,36(1):57-66.

ZHOU Chouting, MA Yu’e, LI Wenya. Calculation of Porosity and Residual Stresses of Multi-particle Cold Sprayed Ti-6Al-4V Coating Based on Eulerian Method[J].China Surface Engineering,2023,36(1):57-66.

精彩看點

1. 論文的創新點

基于Eulerian法，將送粉速度和涂層厚度等同于顆粒密度和顆粒數量，建立不同的隨機顆粒模型預測了冷噴涂Ti-6Al-4V涂層的孔隙率和殘余應力分布。結果與之前的研究吻合良好。

2. 重要結論

計算結果揭示了顆粒間的原位夯實致密化效應，獲得了孔隙率和殘余應力分布規律。顆粒密度減小，孔隙率略有降低；顆粒數量增加，初始層孔隙率減小；顆粒溫度在523～823K范圍內，孔隙率隨溫度上升呈線性降低。同時，不同顆粒密度和數量的模型獲得的殘余應力分布規律相似。

模擬顆粒沉積動畫

3. 前景與應用

計算考慮送粉速度和涂層厚度的影響，結果進一步揭示了涂層的孔隙和殘余應力形成規律，為以后研究噴涂參數的影響提供了一定參考。

課題組簡介

1. 論文主創 

馬玉娥，西北工業大學航空學院教授，博士生導師。現兼任西北工業大學航空學院航空結構完整性研究所所長，中國航空疲勞與結構完整性專家委員；現復合材料學會高級會員,美國AIAA會員；力學學會高級會員。為國際期刊 I. J. Fatigue, MSEA, EFM, EFA, J. of Aircraft 等期刊審稿專家；為國內航空學報、固體力學學報、應用力學學報、航空動力學報等期刊審稿人。主持國家自然科學基金項目4項，國家級其他項目5項，與各航空研究所合作項目多項。全國徐芝綸力學獎、國防科學技術進步獎等。在國際國內權威期刊發表 SCI/EI學術論文100多篇。