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内孔旋转等离子喷涂粒子空间分布研究进展

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内孔类零部件在装甲车辆、轮船舰艇、航空航天等领域发挥重要作用，而这些内孔零部件均工作在高温、高压、高载的环境中，易造成零部件的损伤与失效。内孔类零部件的再制造具有修复损伤部位、恢复零件使用性能、延长装备使用寿命的优势，并且还具有节能、节材与环保的特点，满足生态文明与绿色发展的需要。
内孔旋转等离子喷涂作为新兴的喷涂技术，喷涂特点鲜明、修复指向明确、实际意义重大，但在实际喷涂过程中仍存在界面结合问题突出、粉尘污染、热量过度累积、涂层厚度分布不均以及固有孔隙率等难题，这些均制约着内孔旋转等离子喷涂技术的成熟与完善，因此亟需解决难题以此提高内孔旋转等离喷涂涂层质量。
本文基于内孔旋转等离子喷涂粉尘污染的难题，综述了喷涂粒子的空间分布状态的研究进展，分析了喷涂粒子在进入射流阶段、在射流中加热加速阶段以及在基体表面铺展凝固阶段等三个不同阶段粒子的受力与加热状态，研究了喷涂粒子受力弹射出射流、受热熔化蒸发后再凝聚、在基体表面铺展凝固中反弹以及溅射产生二次粒子的不同情况，对内孔空间粉尘污染来源进行理论分析。在此基础上，探究了弥散分布于内孔空间中喷涂粒子再沉积方式及其对涂层性能的影响。喷涂粒子的再沉积方式包括两个方面：一是弥散分布喷涂粒子卷吸至射流中，二是射流中熔融粒子与未沉积粒子相撞后沉积在基体表面，两种沉积方式易造成涂层中夹杂未熔颗粒，影响涂层质量与装备性能提升。
基于喷涂粒子空间分布状态研究，掌握了喷涂过程粉尘来源以及再沉积方式，从理论角度分析了不同阶段喷涂粒子的运动轨迹与空间分布状态，为后期粉尘污染问题的解决提供相应的理论基础与指导意义，展望了从粉尘产生、粉尘传播以及粉尘沉积三个角度分别采取相应措施来解决粉尘污染的难题。