Determination of local deposition efficiency based on in-flight particle diagnostics in plasma spraying
Determination of local deposition efficiency based on in-flight particle diagnostics in plasma spraying
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基于等离子喷涂中飞行粒子诊断的局部沉积效率的确定
DOI：
10.1016/j.surfcoat.2020.126118
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发表时间：
2020
影响因子：
5.4
通讯作者：
S. R. Dokhanchi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
K. Bobzin;W. Wietheger;H. Heinemann;S. R. Dokhanchi
提高沉积效率，从而降低制造成本一直是热喷涂研究的中心目标之一。因此，修改各种喷涂参数对DE的影响在文献中得到了广泛的研究。然而，到目前为止，还没有一种方法将飞行中的粒子特性与它们在衬底上的局部DE相关联。本文提出了一种基于光学粒子诊断的等离子喷涂过程局部沉积效率（LDE）测定方法。为此，将整个自由射流横切面划分为几个不重叠的焦平面，并在这些焦平面上测量粒子的大小和速度。此外，飞行中的粒子温度被捕获在垂直于枪轴的测量网格中。实验采用氧化铝喷粉和三阴极等离子体枪进行。LDE的计算基于飞行中粒子质量流率（PMFR）的空间分布和基底上的局部沉积质量。随后，利用非线性回归模型研究了飞行粒子特性与计算LDE之间的相互关系。
Increasing the deposition efficiency (DE) and consequently reducing the manufacturing costs has been always one of the central goals in thermal spraying. Hence, the effect of modifying various spraying parameters on DE has been widely investigated in the literature. However, there has not been a methodology so far to correlate the in-flight particle properties with their DE on the substrate locally. In this study, a method is developed to determine the local deposition efficiency (LDE) of the plasma spraying process based on optical particle diagnostics of the in-flight particles. To this end, the entire free-jet transverse section is divided into several non-overlapping focal planes and the size and velocity of the particles are measured at these focal planes. Furthermore, the in-flight particle temperatures are captured in a measurement grid normal to the gun axis. The experiments are conducted with alumina spray powder and a three-cathode plasma gun. The LDE is calculated based on the spatial distribution of the in-flight particle mass flow rate (PMFR) and the local deposited mass on the substrate. Subsequently, the interdependencies between the in-flight particle properties and the calculated LDE are investigated using a nonlinear regression model.
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