改进型内吹氩-氢等离子喷涂炬颗粒加热及氧化防护研究
本研究采用计算流体动力学 (CFD) 分析带有改进型扩散式喷嘴的 Ar-H2 大气等离子喷涂 (APS) 炬中颗粒的飞行动力学。重点是优化喷射参数——等离子气体流速、输入功率和载气流速——以通过实现过热熔融金属液滴来增强涂层微观结构和沉积效率。使用离散相模型，模拟了等离子射流内 Ni/Al/C（2 wt.% 金刚石）复合粉末（30–110 µm）的热量和动量传递。结果表明，可以通过调节等离子射流温度 (T∞) 和速度 (U∞) 来控制颗粒特性，例如温度和氧化。较小的颗粒受热更快，达到更高的温度，蒸发和氧化速率也更快。改进的喷嘴使镍基合金颗粒的温度可以达到约 2500 °C，从而减少了等离子射流核心中的氧气夹杂。该装置可以控制碳和氧反应的起始，其中碳作为牺牲元素，保护基体合金元素（例如铝）免于过度氧化。
关键词：离散相模型 (DPM)；飞行中氧化；飞行中蒸发；大气等离子喷涂 (APS)；牺牲元素；氧化保护
最初发表于 Plasma（第 8 卷，第 1 期，2025 年 1 月 13 日）
作者：Mahrukh Mahrukh、Sen-Hui Liu、Li Zhang、Sohail Husnain、Cheng-Chung Yang、Xiao-Tao Luo 和 Chang-Jiu Li
