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Research on Low-Temperature Material Processings Using Supersonic Plasma Jets

超音速等离子射流低温材料加工研究

基本信息

批准号：
23656543
负责人：
TAHARA Hirokazu
金额：
$ 2.33万
依托单位：
Osaka Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

In low-pressure plasma spraying, a plasma jet generator with a supersonic expansion nozzle is useful for spraycoating hard and large-area films adhering strongly to substrates. In the expansion nozzle, the pressure and the electron density drastically decrease downstream, and therefore the plasma is in thermodynamical nonequilibrium state. In this study, titanium nitride reactive spraying was carried out under a low-pressure environment using a DC arc plasma jet generator. Titanium powders were injected using a hollow cathode with argon gas, and the plasma gas was nitrogen or nitrogen and hydrogen mixture. Microstructure and properties of the coatings were examined using SEM and XRD. A dense and high-quality TiN coating with a Vickers hardness of 2000 was formed at a low substrate temperature of 700 oC with a low input power of 5.3 kW. All results showed that the supersonic plasma jet in thermodynamical and chemical nonequilibrium state had high potentials for reactive spraying.

在低压等离子喷涂中，具有超音速膨胀喷嘴的等离子射流发生器可用于喷涂坚硬且大面积的膜，该膜牢固地粘附到基底上。在膨胀喷管中，等离子体下游的压力和电子密度急剧下降，等离子体处于膨胀非平衡状态。在这项研究中，氮化钛反应喷涂进行了低压环境下使用直流电弧等离子体射流发生器。采用空心阴极注入钛粉，氩气为等离子体气体，等离子体气体为氮气或氮气和氢气的混合气体。利用SEM和XRD分析了涂层的组织结构和性能。在700 ℃的低温和5.3kW的低输入功率下，获得了维氏硬度为2000的致密高质量TiN涂层。结果表明，超音速等离子体射流在化学非平衡状态下具有很高的反应喷涂潜力。

项目成果

期刊论文数量（22）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Performance Characteristics of Direct-Current Arcjet Thrusters Using Clean Propellant "Hydroxyl Ammonium Nitrate"

使用清洁推进剂“硝酸羟铵”的直流电弧喷射推进器的性能特点

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
Frontier of Applied Plasma Technology
影响因子：
0
作者：
Tomoyuki Ikeda;Hirokazu Tahara and Yosuke Watanabe
通讯作者：
Hirokazu Tahara and Yosuke Watanabe

低電力直流アークジェットスラスタにおけるHAN系及び水推進剤の実用化

HAN系统及水推进剂在小功率直流电弧喷射推进器中的实际应用

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
岩階章;松本和真;井上史博;田原弘一;長田泰一;増田井出夫;野川雄一郎
通讯作者：
野川雄一郎

低毒性推進剤を用いたアークジェットスラスタの基礎作動実験

低毒推进剂电弧喷射推进器基本运行实验

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
プラズマ応用科学
影响因子：
0
作者：
池田知行;藤田雄也;松本和真;杉村勇也;田原弘一;渡辺陽介
通讯作者：
渡辺陽介

宇宙推進工学研究室

空间推进工程实验室

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Performance Characteristics of Low-Power Arcjet Thrusters Using Low Toxicity Propellant HAN Decomposed Gas

采用低毒HAN分解气推进剂的小功率电弧喷射推进器的性能特点

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
33rd International Electric Propulsion Conference (33rd IEPC), George Washington University, Washington, D.C., USA
影响因子：
0
作者：
Kazuma Matsumoto;Akira Iwakai;Fumihiro Inoue;Hirokazu Tahara;Taiichi Nagata and Ideo Masuda
通讯作者：
Taiichi Nagata and Ideo Masuda