毕业设计-金属冷喷涂

-PAGEI摘要针对镁合金表面防腐、耐磨的需要，利用冷喷涂技术在镁合金表面制备了耐磨和防腐涂层。为了提高冷喷涂效率，本文根据流体力学和空气动力学的相关理论对超音速喷枪进行优化设计。应用FLUENT软件对拉瓦尔喷枪内的气固两相流动过程进行数值模拟，并对喷枪内气相和固相颗粒的速度、温度和压强分布进行分析，跟据模拟结果改进喷枪结构，使强化材料流出速度达到最佳。冷喷涂技术的关键是通过拉瓦尔喷枪加速气流提高粉末的喷出速度，实现在基体表面的沉积。气体进口参数对出口气流速度有一定影响。在相同的喷枪结构下，进口速度的变化对出口速度的影响较小，尤其是进口速度低于50m/s时，其变化基本上不会使出口速度有大的改变。并且让进口气流压强有大的提高不易实现。提高出口速度的方式是以提高进口气体温度为主，适当提高进口压强。通过对模拟数据的分析，适当延长喷枪渐扩段的长度既可以降低出口温度，又可以提高出口速度。为了对喷枪内气体流动过程有更深入的分析，应用重整化群(RNG)k–ε模型对喷枪内流动过程进行数值模拟，对喷枪流道形状的变化，采用不均匀网格划分计算区域，并用二阶差分格式离散通用微分方程的对流相；然后用SIMPLE算法来求解气体的运动。跟据上述原理应用fluent软件对喷枪内的压强、温度、速度的分布做分析后，设计出最优的喷枪结构为：入口直径D1=15.2mm，出口直径D2=14mm，喉部半径Rcr=3.5mm；渐缩角α=30°，长度L1=20.9mm；渐扩角β=10°，渐扩段长度L2=55mm；总长L=75.9mm。然后，对优化设计的喷枪进行数值模拟，得出最后关键词：镁合金；拉瓦尔喷枪；(RNG)k–ε模型；SIMPLE算法PAGEIIAbstractInordertostudythecoldspraytechnologyonMgalloysurface,thedesignedsupersonicnozzleisoptimizedaccordingtothetheoryofhydrodynamicsandaerodynamics.TheFLUENTsoftwareisusedtosimulatethegas-solidflow.Thevelocity,temperatureandpressureofgasandsolidparticlesareanalyzedintheLavalNozzle.Accordingtothesimulationresults,thenozzlestructureisimprovedtomakethevelocityofgasandparticlebest.ThekeyofColdSpraytechnologyisacceleratingthevelocityofmaterialstosupersonicintheLavalnozzle,thenthepowderofmaterialsisdepositedonthesurfaceeffectively.Thespeedofoutletwasimpactedbyinletparameters.AtthesameLavalnozzlestructure,thespeedofinletlessimpactonoutletspeed,particularlyinletvelocityblow50m/s.Andincreasingairpressureofinletdeeplyisdifficultrealization.Themainmethodofraisingthespeedofoutletisgettingupthegastemperatureofinletwithsuitablepressure.Throughanalysisthedataofsimulation,appropriatelyextendingthelengthofexpandingnozzle’szonecanobtainbothlowertemperatureandhigherspeedatoutlet.Ak-ε(RNG)modelwasusedinthesimulationinordertounderstandthecharacteroftheflowsinLaval-Nozzle.AccordingtotheshapevariationoftheLaval-Nozzle,astructurednon-uniformgridsystemhasbeenusedtodividethecomputationdomain.Thesecond-orderdifferencestylewasselectedforthediscriminationoftheconvectioninthedifferentialequation,andtheSIMPLEmethodisusedtosolvethegasphaseflow.Accordingtotheapplicationofthisprinciple,thepressure,temperatureandvelocity'sdistributionareanalyzedwithFLUENTsoftware.Optimaldesigningstructureofthenozzleis:Inletdiameter:D1=15.2mm;outletdiameter:D2=14mm;throatradius:Rcr=3.5mm;Divergingangle:α=30°;L1=20.9mm;expandingangle:β=10°;L2=55mm;Totallength:L=75.9mm.Then,theoptimizednozzlepropertiesweresimulatedandgetareasonableresult.Keywords:Mgalloy;LavalNozzle;SIMPLEmethod;k-ε(RNG)modelPAGEIV目录摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1镁合金防腐技术研究现状 11.1.1化学转化处理 21.1.2阳极氧化和等离子微弧阳极氧化 31.1.3扩散涂层 41.1.4金属镀层 41.1.5激光表面处理 51.1.6离子注入 51.1.7其它处理方法 61.2冷喷涂技术的现状分析 61.2.1冷喷涂原理 61.2.2冷喷涂工艺特点 71.2.3冷喷涂技术的应用 81.3冷喷涂射流过程数值模拟研究进展 91.4课题研究意义及内容 10第2章冷喷涂Laval管的设计 112.1引言 112.2超音速喷枪气体动力学计算 112.3气体热力参数计算 132.4设计过程 14第3章喷枪内超音速气流的数值模拟 183.1引言 183.2模型的建立 183.2.1物理模型 185.2.2数学模型 183.3计算机的模拟过程 203.3.1网格的化分 203.3.2求解器 203.3.3FLUENT计算过程 223.4结果与讨论 23每4章喷枪的优化设计 254.1为减小粘性附层面影响的优化 254.1.1喷枪模拟的优化 254.1.2气相模拟结果 264.2对Laval喷枪渐扩段的优化 284.2.1结构优化计算 284.2.2气相模拟与讨论 284.3对Laval喷枪渐缩段的优化 364.3.1结构优化计算 364.3.2气相模拟与讨论 37第5章结论 41参考文献 42致谢 45PAGEPAGE43第1章绪论镁合金具有很高的比强度、比刚度、比弹性模量，还具有良好的导热、导电性、尺寸稳定性、电磁屏蔽性、可加工性等优点，广泛地应用于航空航天、汽车制造和电子工业等领域[1]。但镁合金的耐蚀性、耐磨性和耐高温性能差，因此，如何解决镁合金腐蚀和磨损问题是提高镁合金铸件使用寿命，拓宽镁合金应用范围的关键之一。进行表面强化是一种行之有效的方法[2]。镁合金表面防护方法主要有等离子体微弧阳极氧化、电镀、化学镀、气相沉积、激光改性等。但是，等离子体微弧阳极氧化得到的氧化膜较薄，防护效果有限；电镀和化学镀工序复杂，且污染环境；气相沉积和激光改性的成本太高[3]。因此，考虑到经济和效率因素，应用喷涂的方法在镁合金表面覆盖上一层致密的保护膜[4]，将是一种提高镁合金耐腐蚀性和耐磨性的有效途径。但传统工艺上采用的热喷涂方法会对其产生一些有害影响，出现如高温氧化、蒸发、溶解、结晶、残余应力、剥落、气体释放等问题[5]。冷喷涂工艺克服了热喷涂技术上述弱点，在冷喷涂中喷涂粉末粒子在热的非氧化性气流中加速，喷涂加热温度较低，涂层基本无氧化现象，适用于纳米、非金属等对温度敏感材料，可以获得低氧化物含量、低内应力、高硬度、大厚度涂层[6]。本课题组已经对镁合金表面冷喷涂铝合金技术进行了研究。对镁合金表面涂层性能的研究表明，镁合金表面冷喷涂层可以大大提高基体的耐磨性和耐腐蚀性。1.1镁合金防腐技术研究现状如何解决镁合金腐蚀和磨损问题是提高镁合金构件使用寿命，拓宽镁合金应用范围的关键之一。目前，提高镁合金耐蚀性的途径之一是添加合金元素，另一条途径就是进行表面改性。当今世界各国研究最多，应用最多的是表面改性技术。目前，国内外镁合金的表面防护方法如下。1.1.1化学转化处理化学转化处理就是通过发生化学或电化学反应，使基体金属的离子与溶液中的阴离子或原子结合，从而在金属表面形成一层薄膜，起到保护基体材料的作用[7]。化学转化处理方法形成的膜层均匀，工艺简单，特别适用于形状复杂的零件。目前，镁合金化学转化处理技术研究较多的是铬化处理和磷化处理。铬化处理是用铬酸盐或重铬酸盐水溶液进行化学转化处理，是目前较为成熟应用最多的表面处理方法。在铬化处理的成膜过程中，金属表面的镁原子先溶于水溶液中，形成二价镁离子，然后镁离子与溶液中的铬酸根离子发生反应，在金属表面沉积一薄层6价与3价铬酸盐和基体金属化合物的胶状混合物，这层胶状物在基体与环境之间形成阻挡层，起到保护作用。并且铬酸盐转化膜有自修复功能，在未失去结晶水是具有吸湿性能，当其受到损坏时，会吸水膨胀达到保护基体的目的[8]。虽然铬酸盐转化膜处理工艺比较成熟，但该工艺过程产生有害的6价铬离子，废液不易处理，对环境造成污染。因此，人们正在致力于开发无铬转化处理工艺。磷酸盐－高锰酸钾方法就是常用的一种新型无铬化学转化处理方法[9]，其成膜机理与铬酸盐处理类似，不同的是高锰酸钾是一种强氧化剂，还原时可形成溶解度较低的低价锰氧化物进入膜层。随着时间的延长，膜层中锰的含量逐渐增加，膜层的颜色也逐渐加深，这可能是因为膜层中形成二氧化锰引起的。形成的磷化膜[10]的主要成分为锰的氧化物和镁的氟化物，膜厚为4~6μm。这种膜层为微孔结构，与基体结合牢固，具有良好的吸附性，其耐蚀性与铬化膜相当，可以用作镁合金加工工序间的短期防蚀或涂漆前的底层，但是由于处理液消耗较快，并且前处理采用的高浓度磷酸提高了成本，使得磷化膜的应用受到了限制。化学转化处理的投资少，目前已开发出多种转化涂层，但镁合金表面化学特性的不均匀性是形成均匀、无孔的转化膜层的最大困难。另外转化膜层的耐腐蚀性能和耐摩擦性能都不足以使其在恶劣条件下单独使用，因而一般被用作有机涂层的前处理。1.1.2阳极氧化和等离子微弧阳极氧化阳极氧化处理工艺是在适当的电解质溶液中，以待处理的金属为阳极，不锈钢、铁、铬、镍或导电性电解池本身为阴极，在一定电压电流等条件下，使阳极表面发生氧化，从而在金属表面获得阳极氧化膜层的过程。最早的阳极氧化技术产生于上个世纪20年代和50年代，目前其主要工艺有HAE工艺、Dow17工艺和Cr-17工艺。阳极氧化处理在镁合金表面形成的氧化膜厚度一般在10~40μm，并具有双层结构，内层为较薄的致密层，外层为较厚的多孔层。研究表明[11]，阳极氧化膜的组成比较复杂，主要由镁的氧化物组成，其原子组成和相组成受基体合金、阳极氧化电参数、电解质溶液组成及浓度、溶液温度等因素的控制和影响，随着电解液和电压、电流密度等参数的变化，形成氧化膜的组成、均匀性、粗糙度、耐蚀性、耐磨性、与基体的结合力等会发生不同程度的改变。阳极氧化膜的腐蚀防护性能与膜层厚度有关，一般膜层越厚，其防护性能越好。膜层的厚度、强度、抗蚀性、耐磨性都比化学处理的好，因此可作为中等腐蚀气氛中的防护层。但是由于膜层空隙大、分布不均匀，一般只作为涂装前处理，尚需要进行充填等后处理[12]。等离子微弧阳极氧化是近年发展起来的表面强化技术，它突破了传统阳极氧化的工作电压的限制，将工作区域引入到高压放电区，利用微弧区局部瞬间高温(2000℃)烧结作用，直接在Al、Mg、Ti等金属表面原位生成陶瓷膜[13]。镁合金的这层膜分为表面疏松层和次表面致密层两层结构，致密层是膜的主体，由立方结构的MgO组成；表面疏松层是MgO和MgAl2O4尖晶石相混合体。镁合金微弧氧化时，微弧区瞬间的局部高温高压大大促进了孔壁附近膜里氧和镁离子间的相互扩散。另一方面放电通道也直接向膜内输送氧，形成一定厚度的疏松层后，向基体内部渗透氧化占据了主导地位，氧离子向内部扩散是主要方向，氧化膜向内生长速度决定了总膜厚的生长速度，镁合金微弧氧化厚度最厚可达100µ1.1.3扩散涂层扩散涂层是通过让试样与涂层粉末接触后进行热处理而形成的涂层。这个过程中通过在高温下涂层材料与基体材料的内部扩散而形成合金。20世纪末，Shigemastu等人[14]报道了Mg合金的Al扩散涂层，用Al粉将镁合金覆盖后在惰性气氛下在450℃进行热处理，在表面形成厚度为750µm的Al-Mg金属间化合物。由于热处理温度超过了Mg/Mg17Al12的共熔温度(437℃)，金属间化合物膜层的表面存在有裂纹，但是在镁合金基体与反应层之间的界面处没有微裂纹和孔隙。该表面合金层主要由δ-Mg和γ相Al12Mg17组成。在上述方法的基础上改进获得的Al-Zn扩散层使用的是70%Al+30%Zn混合粉末，比纯Al粉的熔点要低，可以将热处理的温度降低至430℃，合金层内产生热裂纹的可能性减少，而添加的Zn也能提高合金的硬度和对Fe、Cu和Ni的容量，从而降低腐蚀速度[这种方法获得的涂层结合力很好，但由于表面合金层中Mg含量比较高，而且高温度条件下扩散，可能会影响镁合金材料本身的机械强度，所以要想获得耐腐蚀性能良好的表面扩散层，并且保持镁合金材料的机械性能，还需要作大量的研究工作。1.1.4金属镀层镁合金化学活性高，属于较难进行电镀和化学镀的金属，在进行电镀和化学镀之前必需进行预处理。一般采用化学镀锌，然后镀铜，当镁合金镀上一层铜后就可按普通的电镀方法镀上所需的金属了，目前，镁合金表面的电镀或化学镀已有ASTM标准[16]。电镀由于镀液的寿命较长，它对环境的冲击较小，然而在不规则的镀件表面很难形成均一的镀层。化学镀的优点是投资小，但是存在严重的废水处理问题。目前，按照严格的再生程序来操作，最成功的镁合金化学镀液也只能使用6次。另外，这种技术可供操作的“窗口”也很狭窄，同时不同牌号的镁合金表面的不同性质也对化学镀能否都能形成均匀、无孔的镀层提出挑战。1.1.5激光表面处理激光处理技术包括激光热处理和激光表面合金化[17，18]，其中激光热处理是利用激光加热金属表面以促进亚稳固溶体形成的技术，其实质是另一种形式的快速凝固处理，但它仅限于表面层的熔化与凝固。激光表面合金化是指通过高能激光将金属膜层及其下面的金属基体熔化，这个快速熔化、混合和凝固的过程使得涂层和基体成为合金，该工艺的优点是可处理深度可达数毫米，对膜层可控性好。文献[19]通过将纯镁、AZ91和WE54镁合金与Al+Ni和Al+Si表面合金化来提高其耐磨损性能。另一种相关工艺利用激光束熔化AZ91镁基体后，注入TiC、SiC等硬粒子来进行合金表面改性，从而提高其耐滑动摩擦性能[20]。TiC和SiC颗粒分散在表面层中，可提高膜层耐磨性能，然而与之相磨的材料则磨损严重。使用Mg2Si的精细颗粒得到的膜层不仅本身具有良好的耐磨性，且与之相磨的材料也只发生轻微磨损，但是这种防护膜层成本较高。激光处理技术能够在镁合金表面得到细小的组织，且使成分均匀，同时没有环境污染问题，是改善镁合金耐蚀性的有效方法，但是它们的资金投入比阳极氧化、化学转化膜等技术要高得多，并且对于不规则的工件，很难形成均匀的涂层，目前还很难投入实际应用。1.1.6离子注入离子注入是将高能离子在真空条件下加速注入固体表面的方法。此法几乎可以注入任何种类的离子，离子注入的深度与离子的能量、种类以及基体状态等因素有关。离子在固溶体中处于置换或间隙位置，形成亚稳相或沉淀相，从而提高合金的耐蚀性[21]。离子注入的优点：由于自身能量高，进入固态中不受固体固溶度的限制；由于注入的电荷数量可精确控制，因此注入原子数量可精确测量和控制；注入能量可通过改变加速电压来实现，因此注入元素深度分布可精确控制；可在材料表面内侧形成一层新的表面合金层来改变表面状态，从而解决了其他工艺制备的涂层表面与基体的粘接问题[22]。但是，离子注入技术较为复杂，成本费用较高，离子注入层一般比较浅，往往无法满足所需要的表面性能[23]。所以，关于离子注入镁合金表面耐蚀性的研究也相当少。1.1.7其它处理方法镁合金表面防护的其它方法还有气相沉积，包括物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)；涂敷有机物涂层，如环氧树脂、乙烯树脂、聚氨酯、橡胶等特殊涂层。气相沉积比较环保，但是其设备投资较大，膜层制备成本高。另外，在镁合金基体上获得的这些膜层的耐腐蚀性能、结合力和耐磨损性能都还有待进一步研究。有机涂层大多只能起短时间保护镁合金的作用，且不耐高温，涂层本身强度低，一般较薄，不能作为长期有效的保护层。由此可见，可用于在镁及其合金表面形成防护涂层的工艺虽多，但缺乏能在恶劣环境条件下提供足够防护性能的单层膜层，至今为止，世界各国还没有开发出一种能抵抗恶劣环境的单层的防护层适用于镁合金基体。近几年，由前苏联学者开发的一种新兴的材料表面改性技术－冷喷涂，引起了美、德等国学者的热情和兴趣。尽管冷喷涂领域的研究尚属初期，但是冷喷涂技术独有的特性使新型涂层的制备及应用成为可能。1.2冷喷涂技术的现状分析1.2.1冷喷涂原理喷涂是基于空气动力学原理的一种喷涂技术。它是利用高压气体（He、N2、混合气体或空气）携带粉末颗粒经缩放管产生超音速气固双相流，在完全固态下撞击基体，通过较大的塑性流动变形而沉积于基体表面上形成涂层。冷喷涂系统结构如图1-1所示，压缩气体分两路，一路通过送粉器，作为载带气将粉末引入喷嘴；另一路通过加热器使气体膨胀，提高气流速度，然后两路气流进入喷枪，在其中形成气－固双相流。双相流中的高动能颗粒撞击工件表面后产生塑性变形沉积在工件的表面形成涂层。在喷涂过程中，气体压强一般在1.5~3.5MPa之间，温度在373~873K范围，喷涂距离约25mm，工艺参数可根据不同的粉末要求进行调节[24]。送料器送料器拉瓦尔喷嘴基体材气体1.5MPa～3.5MPa图1-1冷喷涂系统示意图气体加热器373～8气体加热器373～873K1.2.2冷喷涂工艺特点冷喷涂技术完全不同于热喷涂的新技术。以等离子弧、电弧、火焰为热源的热喷涂技术，粉末颗粒或线材被加热到熔化状态。这种高温不可避免的使喷涂材料在喷涂的过程中发生相变、化学反应及辐射等现象。而冷喷涂技术以高压气体为动力，可以实现低温状态下的涂层沉积。其具有以下技术特点：(1)温度低：金属材料在低温喷涂过程中的氧化非常有限，对于制备Ti及其合金等易于氧化材料的涂层具有十分重要的意义，所有的研究结果都表明，冷喷涂涂层中氧含量基本与涂层原始粉末一致[25]；可以避免材料的熔化和蒸发，因此在制备塑料涂层时就可以避免其挥发。(2)对材料的组织结构影响小：可以用来制备纳米涂层和块体材料，也可以用来制备对温度敏感的非晶材料涂层[26]。(3)对基体的热影响小：基本不改变基体材料的组织结构，因此基体材料的选择范围广泛，可以是金属、合金甚至塑料，也就是说可以实现异种材料的良好结合[27]。如沈阳金属所已经成功地在PTC陶瓷基体上制备了纯铝涂层[28]。(4)沉积率高：粉末可以回收利用，材料利用率高，直接使用压缩空气作为喷涂气体，降低了成本。(5)可以制备复合涂层：例如，Al-Pb合金，由于其在常温下不相溶，采用常规方法很难获得均匀的组织，而采用冷喷涂的方法可以很容易地实现铝与铅的均匀混合。(6)形成的涂层承受压应力：由于涂层可以承受压应力，因而可以制备厚涂层。有些研究者制备的铜、铝及其合金涂层厚度大于5mm，美国PennsylvaniaStateUniversity在钛表面沉积Cr3C2-20Ni-5Cr涂层，涂层厚度可达1.5mm(7)涂层孔隙率低：由于冷喷涂的颗粒以高速撞击而产生强烈塑性变形形成涂层，而后续粒子的冲击又对前期涂层产生夯实作用，而且涂层没有由熔融状态冷却的体积收缩过程，故孔隙率较低。(8)冷喷涂具有较高的结合力：如在铝基体上喷涂铜涂层结合力可以达到66MPa，400℃回火后可以达到195MPa，钛表面沉积Cr3C2-20Ni-5Cr涂层与基体的抗剪强度达413MPa[29]1.2.3冷喷涂技术的应用冷喷涂技术是一项既经济又实用的喷涂技术，用于材料的表面涂层可以改善和提高材料的表面特性，如耐磨性、耐腐蚀性和材料的机械性能等，最终提高产品的质量。冷喷涂可以实现低温状态下的金属涂层沉积，形成的涂层残余应力低，可制备厚涂层，涂层厚度可达到毫米级。该工艺对粉末颗粒无热影响，无氧化，制备的涂层性质基本上与原料的性质相同。目前的研究表明冷喷涂可以实现包括金属Al、Zn、Cu、Ni、Ca、Ti、Ag、Co、Fe、Nb、NiCr合金、高熔点MoTa，以及高硬度的金属陶瓷Cr3C2-25NiCr，WC-21Co等涂层的制备，可沉积涂层的材料包括大部分金属涂层、金属陶瓷涂层、有机涂层、可以实现用异种材料制备复合涂层或合金涂层以及纳米材料涂层等，并且可以在金属、陶瓷或玻璃等基体表面上形成涂层。如美国除用冷喷涂技术制备高纯铜涂层，已用于一级火箭发动机集束管，制备的锌铝涂层用于汽车底盘的防腐蚀，还用冷喷涂技术生产汽车和飞机用的新型韧性涂层，在梯度涂层中连接异种金属，制造小型涂层复合件以及进行低温涂覆等；德国已将冷喷涂的涂层用于汽车尾气排气管的防护，解决了原采用热喷涂涂层易疲劳断裂的问题，提高了寿命；日本也将冷喷涂的高性能导电涂层用于电子工业。俄罗斯的冷喷涂已经在电器、机械制造和汽车行业应用，并在西伯利亚钢铁厂建立了钢管内表面防腐涂层(Al，Zn)制备的自动生产线，可以处理管径在65mm以上，长度在6000mm在我国冷喷涂的研究及应用还处于起步阶段，关于冷喷涂的报道还很少。中科院沈阳金属所与俄罗斯理论与应用力学研究所自2000年开始合作，共同开展了利用冷喷涂技术制备新型涂层的研究，引进了冷气动力喷涂设备，在以下两个方面取得了一些有实际应用价值的研究成果[30]。(1)制备功能涂层：包括耐腐蚀、抗高温氧化涂层，耐磨损与固体润滑减摩涂层，导体上喷涂绝缘涂层或绝缘体上喷涂导电涂层，高热传导率、高导电率的涂层(如Cu，Al等)，表面改性涂层，有机高分子涂层和热塑性树脂涂层。(2)利用超音速气固双相流进行金属部件的表面自身纳米化：该方法使金属表面发生严重塑性变形，晶粒细化至纳米量级，从而实现表面纳米化。表面纳米化有着极大的开发应用潜力，如提高金属结构件的抗磨损、耐疲劳等机械性能，加速渗碳、渗氮及渗金属等化学热处理的速度及改善渗层质量，改善焊接接头中焊缝、热影响区和基体材料的组织不均匀性。目前冷喷涂技术正处于从研究和开发向工业化应用转化的阶段。美国Sandia国家实验室建立了一个有10个成员组成的工业联合体来研究这项工艺并使其商业化[31-32]。可以预见，在不久的将来，冷喷涂技术会在电子，航空航天、石油化工、汽车、造船、计算机、生物机械、军事等领域获得广泛地应用。1.3冷喷涂射流过程数值模拟研究进展超音速冲击射流数值计算求解的控制方程[33]为通用可压缩湍流平均N-S方程组，湍流模型采用k-ε双方程模型，RNGk-e模型来源于严格的统计技术，从暂态N-S方程中推出的，使用了一种叫“renormalizationgroup”的数学方法。解析性是由它直接从标准k-e模型变来。RNG模型相比于标准k-e模型对瞬变流和流线弯曲的影响能做出更好的反应，这也可以解释RNG模型在某类流动中有很好的表现。另外，研究人员在单气相射流计算的基础上，从工程计算简单实用的角度出发，选用单颗粒动力学模型应用于圆喷嘴气、固两相可压缩紊流射流的流场计算。对气固两相流中颗粒弥散相的模拟，目前广泛采用拉格朗日方法。该方法是采用跟踪颗粒运动轨迹的方法描述颗粒运动情况，即颗粒相被看作离散的颗粒群，在拉格朗日坐标系中考察颗粒群的运动情况。通过对不同射流截面上两相流速度分布情况的分析，优化Laval喷嘴的结构，以此来减少试验的盲目性。1.4课题研究意义及内容为提高喷涂的效果，针对镁合金表面冷喷涂用铝合金的特点，根据流体力学和空气动力学的相关理论设计出超音速喷枪，并对喷枪内的气固两相流动过程进行数值模拟，优化喷枪，从而有效提高冷喷涂效率，对镁合金表面冷喷涂铝合金涂层技术的实际应用具有指导意义。对冷喷涂过程的数值模拟涉及到可压缩气体流动、气固两相流、超音速射流、激波等相关知识。本文首先对超音速喷枪内流动过程进行热力学分析，然后设计出喷枪，同时对喷枪中的超音速气固两相流动进行数值模拟，以求得喷枪中气固两相的物性参数，并对其进行优化设计，然后再次进行数值模拟，以优化喷枪设计。本课题的研究内容如下：(1)跟据Laval管的特性设计超音速喷枪结构；(2)对设计出的喷枪，用FLUENT软件模拟喷枪内部气相流动过程。(3)为获得更好的喷涂效果对喷枪结构进行优化。

第2章冷喷涂Laval管的设计2.1引言在超音速喷枪(缩放喷枪)中，气体的流动是可压缩流动。在实际情况下，可压缩流动是一个很复杂、综合的现象。喷枪中的实际流动是非等熵的。为将问题简化，理论上通常将喷枪内的流动看成是一维定常等熵流。2.2超音速喷枪气体动力学计算超音速喷枪是使气体流速增加，压强下降的流道。可以认为流体在其中进行一维定常绝能等熵流动，视流体为连续介质，则其连续性方程为：(2-1)取连续方程(2-1)的对数微分，得：(2-2)对于非粘性气体沿微元流管的定常流动，已知经过的距离，气体流速由变为,压强由变为，质量力可以不计，应用定常管流的动量方程:(2-3)可得微分形式的动量方程:(2-4)引入特征参数马赫数，其中声速，可得：(2-5)取等熵过程关系式的对数微分，得：(2-6)取完全气体状态方程的对数微分，得：(2-7)联解式(2-2)、(2-5)、(2-6)、(2-7)，可得：(2-8)(2-9)(2-10)(2-11)由式(2-9)、(2-10)、(2-11)可以看出，对于一维定常绝热等熵流、不论是亚音速还是超音速，气流的加速必然伴随着气体压强、密度和温度的降低，即气流经历的是膨胀过程；反之，气流的减速必然伴随着气体压强、密度和温度的升高，即气流经历的是压缩过程。还可以看出，气流参数的相对变化都与马赫数有关，这是因为，在压强不断变化的流动过程中，气体的密度也不断变化，而马赫数又与密度对压强的变化率密切相关。这些都是一维定常绝能等熵流必须服从的基本规律。在喷枪中，由于，故，，，即气流在喷枪中经历的是降压加速的膨胀过程。由式(2-8)可以看出，喷枪截面积的相对变化趋向不仅与速度的相对变化趋向有关，而且也与马赫数的大小有关。当时，如果，则；如果，则；如果，则。这就是说，超声速喷枪亚声速段的截面积应该逐渐减小，超声速段的截面积应该逐渐增大，而临界截面处的截面积不变。由此可见，用喷枪得到超声速气流的条件，除去必须保证由喷枪的进口到出口有足以产生超声速气流的压强差之外，还必须具备适合于气流不断降压膨胀加速的管道截面变化，即管道要先逐渐收缩，使亚声速流逐渐加速，在喉部达到声速，而后管道便逐渐扩张，使气流继续加速成超声速流。为此，应该采用由渐缩喷枪和渐扩喷枪合成的缩放喷枪，又称拉瓦尔喷枪(如图2-1)来实现气体的超声速流动。图图2-1喷枪简图a)渐缩喷枪；b)渐扩喷枪；c)缩放喷枪a)b)c)2.3气体热力参数计算在气体流动中，为了描述流场中某点的状态，常常给出该点气流的压强p、密度ρ、和温度等参数。这些参数在气体动力学中称为静参数。如果按照一定的过程将气流速度滞止到零，这时的参数称为滞止参数或总参数，这是流场中实际存在的滞止参数；另外，为了分析和计算方便，常常设想气流速度被等熵地滞止到零，而得到的与每点的静参数相对应的滞止参数，并以此作为参考状态。显然，这样的滞止状态是与气体的实际流动过程无关的。滞止参数或总参数用下标“”表示。喷枪中的气体热力参数计算公式如下：滞止压强：(2-12)滞止温度：(2-13)滞止密度：(2-14)临界压强：(2-15)临界密度：(2-16)临界温度：(2-17)临界速度：(2-18)出口速度：(2-19)出口温度：(2-20)定压比热容：(2-21)2.4设计过程拉瓦尔喷枪的参数计算如下(以空气为介质)：(1)在1.8～2.2MPa之间，=1.01×105Pa，在290～800K之间，，对于压缩空气（绝热指数），令入口速度，由公式(2-12)、(2-13)和(2-21)可得在290～800K之间，在1.8～2.2MPa之间，则在18～22之间。(2-12)(2-13)(2-21)(2)由公式(2-22)可得在2.5334～2.6566之间。(2-22)(3)由公式(2-23)可得喷枪缩放比(出口面积和喉部面积之比，在气流加速中起到重要作用)在2.72～3.05之间，取缩放比为3。(2-23)(4)喉部的大小，决定了气体的质量流量，气体质量流量太大，消耗高压气体较多，对于喷涂过程中保持稳定均匀的气流有一定的难度，气体质量流量太小，从一定程度上降低了喷涂效率，所以根据以往的设计经验，选择喷嘴的临界截面积为已知量，取，则。通过喷嘴的气流质量即通过喷嘴喉部的气流质量流量，选择，则，在290～800K，由公式(2-24)和(2-25)可得：质量流量在3.4×10-2～5.7×10-2kg/s之间。(2-24)(2-25)由公式(2-24)、(2-25)、(2-26)可求得入口面积在119～197mm2之间，则取入口面积，所以，，。(2-26)(5)渐缩段和渐扩段长度计算按推荐经验，渐缩段的锥顶角在30°～60°之间，渐扩段的锥顶角在10°～12°之间，取α=30°，β=10°。由公式(2-27)和(2-28)可得渐缩段的长度，渐扩段的长度。(2-27)(2-28)(6)喉部设计拉瓦尔喷枪的喉部和出口直径是关键参数。喉部是亚音速向超音速的过渡区，不合适的喉部尺寸影响过渡区的流态，使音速过渡线发生畸变，过大的出口直径会造成膨胀过度，在喷嘴内形成激波，过小的出口直径会造成膨胀不足，在出口引起扰动，这些都会使气流的能量受到损失，减弱喷嘴的加速效果。拉瓦尔喷枪通常由锥形和钟形两种形式[34]，其示意图如图2-2所示。图图2-2不同形状的喷枪a)锥形喷枪；b)钟形喷枪a)b)无论是钟形还是锥形喷枪，其内型面都包括收敛段、喉部和扩张段三部分。钟形喷嘴和锥形喷嘴的收敛段和喉部的设计方法是相同的，只是扩张段不同。收敛段的主要参数是入口收敛角，其选择范围为30º～60º。喷嘴的喉部包括上游的一部分和下游的初始段，不合理的喉部设计，会造成能量损失。喉部曲率半径越小，损失越大，当喉部曲率半径等于或略大于喉部半径时，损失最小。所以曲率半径取2mm。锥形喷枪造型时，锥面母线与喉部圆弧相切。钟形喷枪的扩张段的造型比锥形喷枪的复杂，需用空气动力学特征线原理造型。喷枪流道断面形状有圆形和矩形等，本文采用圆形断面流道。综上所述，得到的喷枪内型示意图如图2-3。图图2-3拉瓦尔喷枪内型示意图

第3章喷枪内超音速气流的数值模拟3.1引言对于冷喷涂所用拉瓦尔喷枪内超音速流动过程中的数值模拟，单相流体在喷枪中流动特性决定了粒子能否在喷枪中加速到足够沉积在载体表面的速度，在这里先对单气相流的情况作分析，为下一步两相流的研究奠定基础。3.2模型的建立3.2.1物理模型根据前面的分析，喷枪物理模型将是一个包括渐缩段、渐扩段的拉瓦尔喷枪模型，如上一章图2-3所示。研究对象是进口压强P0=2.0MPa，进口温度T0=820K的空气，进口速度为20m/s，出口参数为一个大气压。在这里将空气在喷枪内的流动过程看作可压缩流体的定常流动。经热力计算得喷枪喉部直径为4mm，进口直径为15.2mm，出口直径为6.8mm。5.2.2数学模型计算区域是图2-3所示的拉瓦尔喷枪。针对喷枪内高度紊流的情况，应用重整化群(RNG)k-ε模型[35]。其中k是湍流动能，ε是湍流动能耗散率，即单位质量流体微团，在单位时间内，由于湍流脉动而通过分子粘性所引起的不可逆地转化为热能地那部分湍流动能。重整化群方法是一种用于构筑许多物理现象之模型的通用方法，它的基本思路是通过在空间尺度上的一系列连续变换，对原本复杂的系统实现粗分辨率的描述，从而使问题得到简化而便于处理。它是20世纪80年代发展起来的一种非线性理论，既能反应各向异性和非平衡效应，又具有双方程框架，因此又称为(RNG)k-ε模型方法。此模型与标准的k-ε模型主要有两点区别，一是方程中的常数并非用经验方法确定，而是用RNG理论推导出来的精确值；二是方程(3-5)中有一附加项R代表平均应变率对ε的影响。这样RNG模型可以更精确地反映湍流动能地变化，因而选用这种方法。在三维笛卡儿坐标中，用于管内湍流模型的时均微分方程组如下：(1)连续性方程：(3-1)(2)动量方程：(3-2)(3)能量方程：(3-3)(4)湍流动能：(3-4)(5)湍流动能耗散率：(3-5)(6)理想可压缩流体状态方程：(3-6)(7)有效粘度：(3-7)(3.7)式是在RNGk-ε模型中有效的湍流粘度怎样随雷诺数或漩涡尺度变化的一种精确描述，该模型可以精确推广到低雷诺数或近壁面流体区域。系数，，和分别对应于T，k和ε的普朗特数的倒数，由关系式(3-8)计算：(3-8)(3.5)式中的R由(3-9)式定义：(3-9)这里η=S·k/ε，是无量纲应变率或平均流时间尺度与湍流时间尺度之比；η0≈4.38，是η在均匀剪切流中的典型值；ζ=0.012，模型中的常数Cμ、C1t、C2t分别为0.085，1.42和1.68湍流粘性系数仍按μt＝Cμk2/ε计算。在近壁面区域流动的处理，采用弯管内的基于双层的非平衡壁面函数，该方法需要考虑网格因素，也就是说，近壁面网格应当被准确定位，以保证参数和处于30～60的范围3.3计算机的模拟过程3.3.1网格的化分通过gambit建立喷嘴结构模型，并对其进行网格化分，如图3-1。图3-1喷枪的网格化分图3-1喷枪的网格化分3.3.2求解器Fluent提供了分离求解器和耦合求解器。分离求解器中控制方程是分离解出的(即：一个一个的解)。因为控制方程是非线性的(还是耦合的)，所以在得到收敛解之前，必须进行迭代。下面是对每步迭代的介绍：(1)在当前解的基础上，更新流体属性(如果计算刚刚开始，流体的属性用初始解来更新。(2)为了更新流场，u、v和w的动量方程用当前压强和表面质量流量按顺序解出。(3)因为第一步得到的速度可能在局部不满足连续性方程，所以从连续性方程和线性化动量方程推导出压强校正的泊松方程。然后解出压强校正方程获取压强和速度场以及表面质量流量的必要校正从而满足连续性方程。(4)在适当的地方，用前面更新的其它变量的数值解出湍流、能量、组分以及辐射等标量。(5)当包含相间耦合时，可以用离散相轨迹计算来更新连续相的源项。(6)检查设定的方程的收敛性，直到满足收敛判据才会结束上述步骤。而耦合求解器则是同时解连续性、动量、能量以及组分输运的控制方程(即：耦合在一起)。然后用分离求解器程序，求解附加的标量控制方程(即：和耦合方程是分离的)。因为控制方程是非线性的和耦合的，所以在获取收敛解之前，需要进行适当的解循环的迭代。组成每一步迭代的步骤概括如下：(1)在当前解的基础上更新流体属性(如果刚刚开始计算，则用初始解来更新)。(2)同时解连续性、动量、能量和组分输运方程。(3)在适当的地方，用前面更新的其它变量的数值解出如湍流及辐射等标量。(4)当包含相间耦合时，可以用离散相轨迹计算来更新连续相的源项。(5)检查设定的方程的收敛性。直到满足收敛判据才会结束上述步骤。在分离和耦合求解器中，将离散非线性控制方程线性化，得到每一个计算单元中相关变量的方程组。然后用线性方程组的解来更新流场。控制方程的线性化形式包括关于相关变量的隐式或显式形式。隐式和显式的意义如下：隐式：对于给定变量，单元内的未知值用邻近单元的己知和未知值计算得出。因此，每一个未知值会在不止一个方程中出现，这些方程必须同时解来给出未知量。显式：对于给定变量，每一个单元内的未知量用只包含已知量的关系式计算得到。因此未知量只在一个方程中出现，而且每一个单元内的未知量的方程只需解一次就可以给出未知量的值。在分离求解器中，每一个离散控制方程都是该方程的相关变量的隐式线性化。从而区域内每一个单元只有一个方程，这些方程组成一个方程组。因为每一个单元只有一个方程，所以常常会被称为标量系统方程。在耦合求解方法中可以选择控制方程的隐式或者显式线性化形式。这一选项只用于耦合控制方程组。与耦合方程组分开解的附加标量，如湍流、辐射等的控制方程是采用和分离解方法中介绍的相同程序来线性化和解出的。如果选择耦合求解器的隐式选项，则耦合控制方程组的每一个方程都是关于方程组中所有相关变量的隐式线性化。这样我们便得到了区域内每一个单元的具有N个方程的线性化方程系统，其中N是方程组中耦合方程的数量。因为每一个单元中有N个方程，所以这通常被称为方程的块系统。因为每个单元有N个方程，所以它通常被称为方程的块系统。3.3.3FLUENT计算过程在本文中固体颗粒是按离散相处理的，即假设粒子是稀相(体积百分比小于0.1)，连续相不受离散相影响，则运用非耦合方法分两步迭代求解。首先计算连续相流场，然后计算粒子轨迹。求解可压缩流动的困难主要是由气体速度、压强、密度和能量的高度耦合引起的，这种耦合会引起运算过程的不稳定。此外，激波的产生也会带来计算的稳定性问题，因为激波前后的参数是不连续的。为防止这种情况的发生，开始计算时，入口压强不能太大，然而太小的压强比(Pin/Pout)又容易在入口处产生反向流。因此，我们首先设气体不可压缩，将喷枪入口设为速度入口，给喷枪入口一个较小的速度，选用分离求解，并采用较小的压强和速度松弛因子。运算过程较为稳定之后，计算出入口的平均压强，将入口边界改为压强入口，并将入口压强设为平均压强。压强分布采用SIMPLE算法求解。逐步增加入口压强，当喷枪的喉部达到音速时，将气体改为可压缩气体。继续增加入口压强，直到达到所要模拟的最终入口压强2.0Mpa。将求解器改为显式耦合求解。运算再次达到稳定之后，将求解器改为隐式耦合求解直到收敛。3.4结果与讨论按图2-3网建模格化(如图3-1)后，对其进行气相模拟。图3-2为喷枪中心轴线的速度曲线，可以看出喷枪的速度在喉部急剧增加，在渐扩段出口速度仍保持较大的速度，在喷枪渐扩段的前1/3处，气体已达到它最大速度的50%。精确计算得出最大速度为847.1155m图图3-2气相沿喷枪中心轴线的速度曲线图3-3为中心轴线压强变化曲线，图3-4中心轴线温度变化曲线。从图3-3和图3-4中可以看出温度和压强从喷枪进口开始下降，温度在渐扩段的前一段急剧下降，压强从入口开始下降，在喉部压强明显下降。图图3-3气相沿喷枪中心轴线压强变化曲线图图3-4气相沿喷枪中心轴线温度变化曲线

每4章喷枪的优化设计4.1为减小粘性附层面影响的优化4.1.1喷枪模拟的优化通过第2章的喷枪设计与第3章的数值模拟发现理论数据与实际数据存在一定的差距，由于空气粘性的作用，喷枪内流场与无粘流场不同。空气粘性对喷枪流场的影响表现为：喷枪壁面附近气流形成附面层。附面层厚度沿喷枪壁的分布影响了喷枪的实际流动。如果喷枪按上述型线加工，而不经过附面层修正，则必然会出现两个问题，一是由于壁面存在粘性附面层，并且其厚度不断增加，因而改变了波系的形状，使达到喷枪出口时得不到均匀的气流；二是附面层的存在减小了有效的流通面积，改变了面积比，使喷枪达不到设计的马赫数。因此，必须对喷枪型线加以修正。基于现在附面层理论还不很完善，且计算复杂，工程上常采用一种相对简便的修正方法。它认为位移厚度δ沿轴向是线性发展的，即存在，式中δ是x点的位移厚度，β跟工作段马赫数的值有关，为此需要扩大喷枪出口尺寸。表4-1附面层修正角β与M数的关系M1.5～46810β/（º）0.50.71.52根据本文中设计的喷枪的马赫数，从表4-1中取β=0.5，喷枪粘性附面层厚度δ由公式(6-1)可得δ=0.32mm，(4-1)则喷枪的出口半径R2=3.4+0.32=3.72，为了便于加工，R2取4mm，其它参数和优化前一样。图图4-1优化喷枪内型示意图4.1.2气相模拟结果图4-2为以空气为介质时沿喷枪中心轴线的速度曲线，由图可以看出喷枪的速度一直呈上升状态，在渐扩段出口速度达到其最大值，在喷枪渐扩段的前1/3处，气体也达到它最大速度的80%左右，对比图3-2可以看出，其出口速度已有一定幅度的提高。出口的最大速度达到855.4741m/s，大于原出口速度847.1155m图图4-2气相沿喷枪中心轴线速度变化曲线图图4-3气相沿喷枪中心轴线温度变化曲线图图4-4气相沿喷枪中心轴线压强变化曲线4.2对Laval喷枪渐扩段的优化4.2.1结构优化计算对图4-2分析，增加渐扩段L2的长度可以提高出口的速度。跟据公式(2-28)扩散角和L2的关系，渐扩段扩散角β取10°，取缩放比为1.74，并考虑到喷枪附粘层的影响和加工因素。所以经过重新计算的喷枪尺寸如下表：表4-2喷枪尺寸L2(mm)Rcr(mm)R2(mm)2024302.554036503.56.5553.574.2.2气相模拟与讨论(1)L2=20mm的气相模拟结果见图4-5、图4-6、图4-7：图图4-5气相沿喷枪中心轴线温度变化曲线图图4-6气相沿喷枪中心轴线压强变化曲线图图4-7气相沿喷枪中心轴线速度变化曲线(2)L2=30mm的气相模拟结果见图4-8、图4-9、图4-10：图图4-8气相沿喷枪中心轴线温度变化曲线图图4-9气相沿喷枪中心轴线压强变化曲线图图4-10气相沿喷枪中心轴线速度变化曲线(3)L2=40mm的气相模拟结果见图4-11、图4-12、图4-13：图图4-11气相沿喷枪中心轴线温度变化曲线图图4-12气相沿喷枪中心轴线压强变化曲线图图4-13气相沿喷枪中心轴线速度变化曲线(4)L2=50mm的气相模拟结果见图4-14、图4-15、图4-16：图图4-14气相沿喷枪中心轴线温度变化曲线图图4-15气相沿喷枪中心轴线压强变化曲线图图4-16气相沿喷枪中心轴线速度变化曲线(5)L2=55mm的气相模拟结果见图4-17、图4-18、图4-19：图图4-17气相沿喷枪中心轴线温度变化曲线图图4-18气相沿喷枪中心轴线压强变化曲线图图4-19气相沿喷枪中心轴线速度变化曲线4.18气相沿喷枪中心轴线压强变化曲线从以上的速度变化曲线可以分析出：气体的速度在喷枪喉部增大的很快，在渐扩段出口处仍有一定的加速度，在喷枪渐扩段的前1/3处，气体已达到它最大速度的50%。出口的气相速度随着渐扩段的长度增加而增大如表4-3。表4-3随着渐扩部分长度的增大出口处的最大速度变化值L2(mm)162030405055speed（m/s）855.4741897.6974934.1218966.8862989.2825998.2575而对压强和温度变化曲线可以分析出：中心轴线压强变化曲线和温度变化曲线从喷枪进口开始下降，温度在渐扩段开始下降，压强从入口开始下降，并在都喉部急剧下降。在扩散段的下降驱于平缓。出口压强随渐扩段长度增加的变化不明显。温度随渐扩段长度的增加而降低。出口处的温度值如表4-4：表4-4随着渐扩部分长度的增大出口处的温度变化值L2(mm)162030405055Temperature(K)428.7471418.1015385.4117354.8728333.2456324.40394.3对Laval喷枪渐缩段的优化4.3.1结构优化计算渐缩角α的值按推荐经验，取值在30°~60°之间。为获得更好的喷涂性能，对30°，45°，60°的渐缩角分别进行模拟。跟据设计公式，喷枪渐缩段尺寸如下表：表4-5喷枪尺寸α30°45°60°(mm)20.915.510.44.3.2气相模拟与讨论(1)α=45°的气相模拟结果见图4-20、图4-21、图4-22：图图4-20气相沿喷枪中心轴线速度变化曲线图图4-21气相沿喷枪中心轴线压强变化曲线图图4-22气相沿喷枪中心轴线温度变化曲线(2)α=60°的气相模拟结果见图4-23、图4-24、图4-25：图图4-23气相沿喷枪中心轴线速度化曲线图图4-24气相沿喷枪中心轴线温度变化曲线图图4-25气相沿喷枪中心轴线压强变化曲线从上面的数据可以看出和图4-17，4-18，4-19相比，喷枪中心对称线处的速度，压强，温度曲线没有发生明显变化，出口速没有发生变化。所以改变渐缩角的大小并不能提高喷枪的性能。

第5章结论通过本次拉瓦尔喷枪的设计与数值模拟可得出以下结论：1.根据流体力学及空气动力学设计出喷枪，喷枪参数为：入口面积A1=180mm2；入口直径D1=15.2mm；出口面积A2=153mm2；出口直径D2=14mm；喉部半径Rcr=3.5mm；渐缩段的渐缩角α=30°，长度L1=20.9mm；渐扩段的渐扩角β=10°，长度L2=55mm；总长L=75.9mm2.通过对喷枪内气相流进行数值模拟可知：速度从喷枪入口开始就呈上升状态，到渐扩段由于喷枪截面积增加，速度急剧上升，到出口速度达到998.26m/s；温度从入口开始下降在喉部发生波动，一直呈下降趋势，出口在320K左右；压强从入口开始下降在喉部发生波动，但一直呈下降趋势，到出口时压强为0.1MPa。3.通过对优化后的喷枪内气固两相流进行数值模拟可知：优化后的喷枪，气相和固相的速度均有相应的提高，根据此方法设计的喷枪能够达到冷喷涂对出口速度的要求，考虑到拉瓦尔喷枪的实际应用，此喷枪已满足要求。参考文献[1]霍宏伟，李瑛，王赫男，等.镁合金的腐蚀与防护[J].材料导报，2001，15（7）：25-27[2]王梅，刘建睿，沈淑娟，等.镁合金表面处理技术的发展现状[J].铸造技术，2006，27（3）：295-298[3]李卫平，朱立群.镁及其合金表面防护性涂层国外研究进展[J].材料保护，2005，38（2）：41-46[4]ChiuL.H,LinH.A,ChenC.C.EffectofAluminumCoatingsonCorrosionPropertiesofAZ31MagnesiumAlloy[J].MaterialScienceForum,2003,（419-422）:909-914[5]Z.BZhao,B.A.Gillispie,J.R.Smith.CoatingDepositionbytheKineticSprayProcess[J].SurfaceandCoatingTechnology,2005,1-9[6]VoyerJ,StoltenhoffT,KreyeH.Developmentofcoldgassprayedcoating[A].USA,Ohio:ASMInternational,Materials[7]孙雅茹，吴狄，刘正.铸造镁合金AZ91表面化学氧化膜的研究[J].表面技术，2004，33（3）：43-44[8]卢锦堂，宋进兵，陈锦虹，等.无铬钝化的研究进展[J].材料保护，1999，32（3）：24-26[9]郭洪飞，安茂忠，刘荣娟.镁及其合金表面化学转化处理技术[J].轻合金加工2003，31（8）：35-38[10]周婉秋，单大勇，曾荣昌，等.镁合金的腐蚀行为与表面防护方法[J].材料保护，2002，35（7）：1-3[11]张永君，严川伟，楼翰一，等.Mg及其合金的阳极氧化技术进展[J].腐蚀科学与防护技术，2001，13（4）：214-217[12]蔡启舟，王立世，魏伯康.镁合金防蚀处理的研究现状及动向[J].特种铸造及有色合金，2003，（3）：33-36[13]熊天英.国内外冷喷涂领域的最新进展[J].热点追踪，2003，(9)：10-12[14]NormandB.Tribologicalpropertiesofplasmasprayedaluminumtitaniumcoatings,roleandcontrolofthemicrostructure,Surf[J].Co