Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sử Dụng Vị Trí Va Chạm Của Hạt Titan Để Xác Thực Mô Hình Đa Thành Phần 3D Cho Sản Xuất Bổ Sung Bằng Phun Lạnh
Tóm tắt
Phun lạnh là một công nghệ lắng đọng nhanh ở trạng thái rắn, trong đó bột kim loại được tăng tốc đến tốc độ siêu âm trong một vòi phun de Laval và sau đó va chạm vào bề mặt của một cơ sở. Phun lạnh có khả năng tạo ra các cấu trúc dày, do đó cung cấp cơ hội cho sản xuất bổ sung không cần nung chảy. Phân tích hình ảnh về vị trí va chạm của hạt và phẫu tích bằng chùm ion tập trung của các hạt riêng lẻ đã được sử dụng để xác thực một mô hình đa thành phần 3D của phun lạnh. Các vị trí va chạm thu được bằng mô hình 3D được phát hiện là tương ứng gần với dữ liệu thực nghiệm. Hơn nữa, mô hình 3D tiết lộ vận tốc và nhiệt độ của các hạt ngay trước khi va chạm—các thông số rất quan trọng để phát triển một hiểu biết đầy đủ về quy trình lắng đọng. Thêm vào đó, nhiệt độ và sự thay đổi vận tốc ở các hạt lớn trước khi va chạm ít hơn nhiều so với các hạt nhỏ. Do đó, một nhiệt độ và vận tốc hạt tối ưu đã được xác định, tạo ra mức biến dạng cao nhất sau va chạm. Đường đi của các hạt từ điểm phun đến thời điểm lắng đọng liên quan đến khí propellant được trực quan hóa. Thông tin chi tiết này dự kiến sẽ hỗ trợ tối ưu hóa quy trình lắng đọng, góp phần cải thiện các tính chất cơ học cho các bộ phận titan sản xuất bổ sung bằng phun lạnh.
Từ khóa
#phun lạnh; sản xuất bổ sung; mô hình đa thành phần; hạt titan; quá trình lắng đọngTài liệu tham khảo
citation_journal_title=Surf. Coatings Technol.; citation_title=Cold Gas Dynamic Spraying as a Method for Freeforming and Joining Materials; citation_author=S Cadney, M Brochu, P Richer, B Jodoin; citation_volume=202; citation_issue=12; citation_publication_date=2008; citation_pages=2801-2806; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2007.10.010; citation_id=CR1
citation_journal_title=Surf. Coatings Technol.; citation_title=Influence of a Shape of Single Track on Deposition Efficiency of 316L Stainless Steel Powder in Cold Spray; citation_author=D Kotoban, S Grigoriev, A Okunkova, A Sova; citation_volume=309; citation_publication_date=2016; citation_pages=951-958; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2016.10.052; citation_id=CR2
citation_journal_title=Met. Powder Rep.; citation_title=New Opportunities to Use Cold Spray Process for Applying Additive Features to Titanium Alloys; citation_author=RE Blose, BH Walker, RM Walker, SH Froes; citation_volume=61; citation_issue=9; citation_publication_date=2006; citation_pages=30-37; citation_doi=10.1016/S0026-0657(06)70713-5; citation_id=CR3
A. Papyrin, V. Kosarev, S. Klinkov, A. Alkimov, and V. Fomin, Cold Spray Technology, 1st ed., A. Papyrin, Ed., Elsevier Ltd, New York, 2007
citation_journal_title=Int. J. Adv. Manuf. Technol.; citation_title=Macroscopic Simulation and Experimental Measurement of Melt Pool Characteristics in Selective Electron Beam Melting of Ti-6Al-4 V; citation_author=D Riedlbauer, T Scharowsky, RF Singer, P Steinmann, C Körner, J Mergheim; citation_volume=88; citation_publication_date=2016; citation_pages=1-9; citation_doi=10.14257/ijast.2016.88.01; citation_id=CR5
M. Faizan-Ur-Rab, S. H. Zahiri, S.H. Masood, M. Jahedi, and R. Nagarajah, 3D CFD Multicomponent Model for Cold Spray Additive Manufacturing of Titanium Particles, CFD Modeling and Simulation in Materials Processing 2016, John Wiley, Nashville, 2016, p 213-220.
citation_journal_title=Coatings; citation_title=Development of 3D Multicomponent Model for Cold Spray Process Using Nitrogen and Air; citation_author=M Rab, S Zahiri, S Masood, M Jahedi, R Nagarajah; citation_volume=5; citation_issue=4; citation_publication_date=2015; citation_pages=688-708; citation_doi=10.3390/coatings5040688; citation_id=CR7
citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Mechanical Property Mapping of Cold Sprayed Ti Splats and Coatings; citation_author=D Goldbaum, RR Chromik, S Yue, E Irissou, J-G Legoux; citation_volume=20; citation_issue=3; citation_publication_date=2011; citation_pages=486-496; citation_doi=10.1007/s11666-010-9546-4; citation_id=CR8
citation_journal_title=Meas. Sci. Technol.; citation_title=Ultra-High-Speed Tomographic Digital Holographic Velocimetry in Supersonic Particle-Laden Jet Flows; citation_author=NA Buchmann, C Atkinson, J Soria; citation_volume=24; citation_publication_date=2013; citation_pages=24005; citation_doi=10.1088/0957-0233/24/2/024005; citation_id=CR9
citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Influence of Particle Velocity on Adhesion of Cold-Sprayed Splats; citation_author=S Guetta, MH Berger, F Borit, V Guipont, M Jeandin, M Boustie; citation_volume=18; citation_issue=3; citation_publication_date=2009; citation_pages=331-342; citation_doi=10.1007/s11666-009-9327-0; citation_id=CR10
citation_journal_title=Surf. Coatings Technol.; citation_title=Numerical Study on the Effect of Nozzle Dimension on Particle Distribution in Cold Spraying; citation_author=XK Suo, TK Liu, WY Li, QL Suo, MP Planche, HL Liao; citation_volume=220; citation_publication_date=2013; citation_pages=107-111; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2012.09.029; citation_id=CR11
citation_journal_title=Comput. Mater. Sci.; citation_title=Effect of Injection Pressure on Particle Acceleration, Dispersion and Deposition in Cold Spray; citation_author=S Yin, Q Liu, H Liao, X Wang; citation_volume=90; citation_publication_date=2014; citation_pages=7-15; citation_doi=10.1016/j.commatsci.2014.03.055; citation_id=CR12
citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=A Three-Dimensional Analysis of the Cold Spray Process: The Effects of Substrate Location and Shape; citation_author=B Samareh, A Dolatabadi; citation_volume=16; citation_issue=5–6; citation_publication_date=2007; citation_pages=634-642; citation_doi=10.1007/s11666-007-9082-z; citation_id=CR13
citation_journal_title=Mater. Des.; citation_title=Application of a Holistic 3D Model to Estimate State of Cold Spray Titanium Particles; citation_author=M Faizan-Ur-Rab, SH Zahiri, SH Masood, TD Phan, M Jahedi, R Nagarajah; citation_volume=89; citation_publication_date=2016; citation_pages=1227-1241; citation_doi=10.1016/j.matdes.2015.10.075; citation_id=CR14
citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=PIV Validation of 3D Multicomponent Model for Cold Spray Within Nitrogen and Helium Supersonic Flow Field; citation_author=M Faizan-Ur-Rab, SH Zahiri, SH Masood, M Jahedi, R Nagarajah; citation_volume=26; citation_issue=5; citation_publication_date=2017; citation_pages=941-957; citation_doi=10.1007/s11666-017-0567-0; citation_id=CR15
citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Modeling Aspects of High Velocity Impact of Particles in Cold Spraying by Explicit Finite Element Analysis; citation_author=W-Y Li, C Zhang, C-J Li, H Liao; citation_volume=18; citation_issue=5–6; citation_publication_date=2009; citation_pages=921-933; citation_doi=10.1007/s11666-009-9325-2; citation_id=CR16
citation_journal_title=Appl. Surf. Sci.; citation_title=Some Aspects on 3D Numerical Modeling of High Velocity Impact of Particles in Cold Spraying by Explicit Finite Element Analysis; citation_author=W-Y Li, W Gao; citation_volume=255; citation_issue=18; citation_publication_date=2009; citation_pages=7878-7892; citation_doi=10.1016/j.apsusc.2009.04.135; citation_id=CR17
citation_journal_title=Appl. Surf. Sci.; citation_title=Numerical Simulation of Deformation Behavior of Al Particles Impacting on Al Substrate and Effect of Surface Oxide Films on Interfacial Bonding in Cold Spraying; citation_author=W-Y Li, H Liao, C-J Li, H-S Bang, C Coddet; citation_volume=253; citation_issue=11; citation_publication_date=2007; citation_pages=5084-5091; citation_doi=10.1016/j.apsusc.2006.11.020; citation_id=CR18
citation_journal_title=Surf. Coatings Technol.; citation_title=Interface Melding in Cold Spray Titanium Particle Impact; citation_author=PC King, C Busch, T Kittel-Sherri, M Jahedi, S Gulizia; citation_volume=239; citation_publication_date=2014; citation_pages=191-199; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2013.11.039; citation_id=CR19
citation_title=Boundary Layer Theory; citation_publication_date=1979; citation_id=CR20; citation_author=H Schlighting; citation_publisher=McGraw Hill
citation_title=The Properties of Gases and Liquids; citation_publication_date=2001; citation_id=CR21; citation_author=BE Poling; citation_author=JM Prausnitz; citation_author=JP O’Connell; citation_publisher=McGraw Hill
citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Numerical Simulation of the Cold Gas Dynamic Spray Process; citation_author=M Karimi, A Fartaj, G Rankin, D Vanderzwet, W Birtch, J Villafuerte; citation_volume=15; citation_issue=4; citation_publication_date=2006; citation_pages=518-523; citation_doi=10.1361/105996306X146866; citation_id=CR22
citation_journal_title=Acta Mater.; citation_title=Simulation of Cooling of Liquid Al–33wt.% Cu Droplet Impinging on a Metallic Substrate and Its Experimental Validation; citation_author=A Kumar, S Ghosh, BK Dhindaw; citation_volume=58; citation_issue=1; citation_publication_date=2010; citation_pages=122-133; citation_doi=10.1016/j.actamat.2009.08.063; citation_id=CR23
citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Development of Holistic Three-Dimensional Models for Cold Spray Supersonic Jet; citation_author=SH Zahiri, TD Phan, SH Masood, M Jahedi; citation_volume=23; citation_issue=6; citation_publication_date=2014; citation_pages=919-933; citation_doi=10.1007/s11666-014-0113-2; citation_id=CR24
citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=The Influence of the Substrate on the Deposition of Cold-Sprayed Titanium: An Experimental and Numerical Study; citation_author=DK Christoulis, S Guetta, V Guipont, M Jeandin; citation_volume=20; citation_issue=3; citation_publication_date=2011; citation_pages=523-533; citation_doi=10.1007/s11666-010-9608-7; citation_id=CR25
citation_journal_title=Heat Fluid Flow; citation_title=Strategies for Turbulence Modelling and Simulations; citation_author=PR Spalart; citation_volume=21; citation_publication_date=2000; citation_pages=252-263; citation_doi=10.1016/S0142-727X(00)00007-2; citation_id=CR26
H. Grotjans and F. Menter, Wall Functions for General Application {CFD} Codes., 1998
citation_title=Turbulence Modeling for CFD; citation_publication_date=2000; citation_id=CR28; citation_author=DC Wilcox; citation_publisher=DCW Industries
citation_journal_title=Surf. Coatings Technol.; citation_title=Shock-Wave Induced Spraying: Gas and Particle Flow and Coating Analysis; citation_author=M Karimi, GW Rankin, B Jodoin; citation_volume=207; citation_publication_date=2012; citation_pages=435-442; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2012.07.044; citation_id=CR29
citation_journal_title=Mech. Sci; citation_title=An Analysis of the Particulate Flow in Cold Spray Nozzles; citation_author=M Meyer, R Lupoi; citation_volume=6; citation_publication_date=2015; citation_pages=127-136; citation_doi=10.5194/ms-6-127-2015; citation_id=CR30
citation_journal_title=Surf. Coatings Technol.; citation_title=Effect of Stand-off Distance for Cold Gas Spraying of Fine Ceramic Particles; citation_author=D-M Chun, J-O Choi, CS Lee, S-H Ahn; citation_volume=206; citation_issue=8; citation_publication_date=2012; citation_pages=2125-2132; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2011.09.043; citation_id=CR31
citation_journal_title=Surf. Coat. Technol.; citation_title=Powder Stream Characteristics in Cold Spray Nozzles; citation_author=R Lupoi, W O’Neill; citation_volume=206; citation_publication_date=2011; citation_pages=1069-1076; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2011.07.061; citation_id=CR32
citation_journal_title=Appl. Surf. Sci.; citation_title=Relationship Between Particle Size and Deformation in the Cold Spray Process; citation_author=PC King, M Jahedi; citation_volume=256; citation_issue=6; citation_publication_date=2010; citation_pages=1735-1738; citation_doi=10.1016/j.apsusc.2009.09.104; citation_id=CR33
citation_journal_title=J. Mater. Process. Technol.; citation_title=Elimination of Porosity in Directly Fabricated Titanium via Cold Gas Dynamic Spraying; citation_author=SH Zahiri, CI Antonio, M Jahedi; citation_volume=209; citation_issue=2; citation_publication_date=2009; citation_pages=922-929; citation_doi=10.1016/j.jmatprotec.2008.03.005; citation_id=CR34
citation_journal_title=Acta Mater.; citation_title=Focused Ion Beam Micro-Dissection of Cold-Sprayed Particles; citation_author=PC King, SH Zahiri, M Jahedi; citation_volume=56; citation_issue=19; citation_publication_date=2008; citation_pages=5617-5626; citation_doi=10.1016/j.actamat.2008.07.034; citation_id=CR35
citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Effect of Particle Morphology and Size Distribution on Cold-Sprayed Pure Titanium Coatings; citation_author=W Wong, P Vo, E Irissou, AN Ryabinin, J-G Legoux, S Yue; citation_volume=22; citation_issue=7; citation_publication_date=2013; citation_pages=1140-1153; citation_doi=10.1007/s11666-013-9951-6; citation_id=CR36
citation_journal_title=Surf. Coatings Technol.; citation_title=Kinetic Spray Coatings; citation_author=T Steenkiste, J Smith, R Teets, J Moleski, D Gorkiewicz, R Tison, D Marantz, K Kowalsky, W Riggs, P Zajchowski, B Pilsner, R McCune, K Barnett; citation_volume=111; citation_publication_date=1999; citation_pages=62-71; citation_doi=10.1016/S0257-8972(98)00709-9; citation_id=CR37
citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Evaluation of Coatings Produced via Kinetic and Cold Spray Processes; citation_author=T Steenkiste, JR Smith; citation_volume=13; citation_issue=2; citation_publication_date=2004; citation_pages=274-282; citation_doi=10.1361/10599630419427; citation_id=CR38
citation_journal_title=Surf. Coatings Technol.; citation_title=Aluminum Coatings via Kinetic Spray with Relatively Large Powder Particles; citation_author=TH Steenkiste, JR Smith, RE Teets; citation_volume=154; citation_publication_date=2002; citation_pages=252-273; citation_id=CR39
citation_journal_title=Compos. PART B; citation_title=Mechanical and Microstructural Behavior of Nanocomposites Produced via Cold Spray; citation_author=P Cavaliere, A Perrone, A Silvello; citation_volume=67; citation_publication_date=2014; citation_pages=326-331; citation_doi=10.1016/j.compositesb.2014.07.023; citation_id=CR40
citation_journal_title=Metall. Mater. Trans. A; citation_title=Microstructural Refinement within a Cold-Sprayed Copper Particle; citation_author=PC King, SH Zahiri, M Jahedi; citation_volume=40; citation_issue=9; citation_publication_date=2009; citation_pages=2115-2123; citation_doi=10.1007/s11661-009-9882-5; citation_id=CR41
citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Particle Velocity and Deposition Efficiency in the Cold Spray Process; citation_author=DL Gilmore, RC Dykhuizen, RA Neiser, TJ Roemer, MF Smith; citation_volume=8; citation_issue=4; citation_publication_date=1999; citation_pages=576-582; citation_doi=10.1361/105996399770350278; citation_id=CR42
citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Study on Process Optimization of Cold Gas Spraying; citation_author=H Tabbara, S Gu, DG McCartney, TS Price, PH Shipway; citation_volume=20; citation_issue=3; citation_publication_date=2011; citation_pages=608-620; citation_doi=10.1007/s11666-010-9564-2; citation_id=CR43