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先进冷喷涂金属固态沉积技术:理论与应用

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作者李长久 等

出版社科学出版社

ISBN9787030745026

出版时间2023-11

装帧精装

开本16开

定价358元

货号1203133406

上书时间2024-08-07

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商品描述
目录
第1章绪论1

1.1物体高速碰撞行为1

1.2冷喷涂技术的基本原理、概念及内涵2

1.3冷喷涂技术的特点5

1.4冷喷涂技术发展历史8

1.5冷喷涂技术研究与应用现状10

参考文献16

第2章冷喷涂粒子结合机理18

2.1冷喷涂粒子结合的一般认识18

2.2冷喷涂粒子临界速度及其影响因素22

2.2.1冷喷涂粒子临界速度的概念22

2.2.2冷喷涂粒子临界速度测量25

2.2.3冷喷涂粒子临界速度的影响因素29

2.3冷喷涂粒子界面结合的宏观行为36

2.3.1机械咬合与冶金结合共存机制36

2.3.2冲击夯实效应39

2.3.3金属-陶瓷复合涂层中硬质相的钉扎作用42

2.4冷喷涂粒子结合形成过程中的微观演变43

2.4.1界面再结晶结合机理44

2.4.2氧化膜破碎结合机理46

2.4.3界面局部熔化结合机理49

2.4.4冷喷涂金属-陶瓷共沉积界面行为55

参考文献57

第3章冷喷涂过程中气流特性与粒子加速加热行为60

3.1冷喷涂粒子加速加热行为的研究方法60

3.1.1理论计算60

3.1.2数值模拟63

3.1.3实验测量66

3.2冷喷涂载气流动行为68

3.2.1冷喷涂载气流动的基本特征68

3.2.2气体参数对气流特征的影响72

3.2.3喷嘴参数对气流特征的影响77

3.2.4基体位置对气流特征的影响83

3.2.5送粉速率对气流特征的影响85

3.3冷喷涂粒子加速加热行为86

3.3.1冷喷涂粒子加速加热概述86

3.3.2气体参数对粒子加速加热的影响88

3.3.3粉末参数对粒子加速加热的影响89

3.3.4喷嘴参数对粒子加速加热的影响91

3.3.5基体位置对粒子加速加热的影响94

3.3.6粒子加速主要影响因素的综合分析96

3.4冷喷涂喷嘴优化设计97

3.4.1冷喷涂喷嘴尺寸优化设计97

3.4.2典型喷涂材料用冷喷涂喷嘴优化设计98

参考文献100

第4章冷喷涂粒子碰撞变形行为102

4.1高应变速率条件下金属材料的变形行为及本构关系102

4.2冷喷涂粒子碰撞变形行为的研究方法106

4.2.1实验观察106

4.2.2理论分析107

4.2.3数值模拟108

4.3基于拉格朗日法研究粒子碰撞变形行为113

4.3.1粒子速度与温度对粒子碰撞变形行为的影响113

4.3.2粒子速度与温度对碰撞粒子界面温升的影响116

4.3.3网格尺寸对粒子碰撞变形行为计算结果的影响117

4.3.4粒子尺寸对粒子碰撞变形行为的影响119

4.4基于欧拉法数值计算研究粒子碰撞变形行为120

4.4.1采用LS-DYNA不考虑热传导的粒子碰撞变形行为120

4.4.2采用ABAQUS不考虑热传导的粒子碰撞变形行为122

4.4.3采用ABAQUS并考虑热传导的粒子碰撞变形行为126

4.5碰撞角度影响128

4.5.1喷涂角度对粒子碰撞变形行为影响的实验结果128

4.5.2喷涂角度对粒子碰撞变形行为影响的数值模拟130

4.6粒子与基体材料种类对粒子碰撞变形行为的影响132

4.7冷喷涂粒子临界速度的数值预测135

4.7.1拉格朗日法135

4.7.2欧拉法136

4.7.3特征速度法137

参考文献138

第5章沉积过程中冷喷涂层组织演变特征140

5.1多粒子碰撞形成涂层的宏观规律140

5.2涂层组织的各向异性144

5.3粒子冲击夯实致密化沉积特征148

5.4原位喷丸致密化沉积工艺与特征151

5.5喷涂角度对宏微观组织演变的影响154

5.6粒子界面微结构演变156

5.6.1涂层材料的加工硬化与位错增殖156

5.6.2残余应力158

5.6.3界面区域动态再结晶与纳米晶形成163

5.6.4界面局部熔化167

5.6.5原始粉末表面氧化膜的破碎/夹杂167

5.6.6界面微孔与未结合区及微裂纹172

5.7复合涂层组织演变规律176

5.7.1球磨法制备复合粉末及涂层组织177

5.7.2雾化造粒法制备复合粉末及涂层组织183

5.7.3包覆法制备复合粉末及涂层组织186

5.7.4烧结法制备硬质合金粉末及涂层组织188

参考文献193

第6章冷喷涂层的性能196

6.1冷喷涂层性能分类196

6.2冷喷涂Cu涂层的性能203

6.2.1冷喷涂Cu涂层显微硬度203

6.2.2冷喷涂Cu涂层结合性能204

6.2.3冷喷涂Cu涂层导电导热性能213

6.2.4冷喷涂Cu涂层各向异性213

6.2.5冷喷涂Cu涂层其他性能216

6.3冷喷涂Zn涂层性能223

6.3.1冷喷涂Zn涂层硬度224

6.3.2冷喷涂Zn涂层结合性能225

6.3.3冷喷涂Zn涂层耐腐蚀性能227

6.4冷喷涂Al或Al合金涂层性能228

6.4.1冷喷涂Al或Al合金涂层硬度228

6.4.2冷喷涂Al或Al合金涂层结合性能231

6.4.3冷喷涂Al基复合材料涂层耐磨损性能234

6.4.4冷喷涂Al或Al合金涂层耐腐蚀性能239

6.5冷喷涂Mg或Mg合金涂层性能253

6.5.1冷喷涂Mg涂层性能253

6.5.2冷喷涂Mg合金及其复合涂层性能255

6.6冷喷涂Cu合金涂层性能258

6.6.1冷喷涂黄铜涂层性能259

6.6.2冷喷涂青铜涂层性能262

6.6.3冷喷涂白铜涂层性能267

6.7冷喷涂不锈钢涂层性能268

6.8冷喷涂Ti及Ti合金涂层性能270

6.9冷喷涂高温合金涂层性能273

6.10冷喷涂新型金属材料涂层277

6.10.1冷喷涂高熵合金277

6.10.2冷喷涂金属玻璃279

6.10.3冷喷涂纳米晶金属281

6.10.4冷喷涂生物涂层282

6.10.5冷喷涂新型耐高温腐蚀/氧化合金284

6.10.6冷喷涂功能梯度复合材料288

参考文献289

第7章冷喷涂层组织与性能改善方法295

7.1冷喷涂层组织与性能改善方法分类295

7.2冷喷涂粉末设计296

7.3冷喷涂过程中工艺调整对涂层组织性能的影响305

7.3.1冷喷涂工艺参数调整305

7.3.2原位喷丸技术306

7.3.3原位致密化工艺309

7.3.4激光辅助冷喷涂工艺310

7.4后处理对涂层组织性能的影响311

7.4.1喷涂后热处理311

7.4.2直接大电流快速热处理317

7.4.3搅拌摩擦加工处理327

7.4.4热等静压后处理341

7.4.5热轧后处理342

7.4.6表面激光处理344

7.4.7喷丸后处理346参考文献346

第8章冷喷涂装备系统351

8.1冷喷涂装备基本组成及分类351

8.2高压冷喷涂装备354

8.3低压冷喷涂装备362

8.4内孔冷喷涂装备368

8.5真空冷喷涂装备369

8.6其他类型的冷喷涂系统与设计理念374

参考文献385

第9章冷喷涂材料的工业应用390

9.1涂层应用390

9.1.1保护涂层390

9.1.2功能涂层391

9.2冷喷涂增材制造397

9.2.1轴对称结构零件398

9.2.2薄壁结构零件401

9.2.3复杂结构零件402

9.3冷喷涂修复403

9.3.1冷喷涂修复零件过程403

9.3.2腐蚀和侵蚀性损伤修复404

9.3.3机械损伤修复407

9.3.4受损金属板材的修复408

9.3.5铸造件制造缺陷的修复409

9.4冷喷涂材料的机械加工411

9.4.1冷喷涂材料的机械加工特性411

9.4.2加工过程中的刀具磨损412

9.4.3冷喷涂材料在机械加工后的组织变化413

参考文献414

第10章展望与新机遇418

内容摘要
《优选冷喷涂金属固态沉积技术：理论与应用》系统介绍了冷喷涂技术原理、工艺、设备及工业应用，基于应用现状提出了冷喷涂固态增材制造技术的概念，可为冷喷涂技术在国内关键构件上的应用提供理论指导。《优选冷喷涂金属固态沉积技术：理论与应用》共10章：第1章介绍冷喷涂原理、特点、历史及研究与应用现状；第2章系统介绍冷喷涂粒子结合机理；第3章和第4章分别介绍冷喷涂粒子加速加热行为与碰撞变形行为；第5章和第6章分别介绍冷喷涂层组织演变特征与性能；第7章介绍改善冷喷涂层组织与性能的方法；第8章介绍冷喷涂装备系统；第9章系统介绍冷喷涂材料的工业应用；第10章为冷喷涂技术的展望与新机遇。

本书可供材料加工、表面工程、增材制造等相关领域研究人员、工程技术人员或相关从业者阅读，也可作为材料科学与工程、机械工程专业本科生及研究生的参考书。

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