电爆炸喷涂技术提高火炮身管寿命的机理研究
发布时间：2022-09-30 11:57
电爆炸定向喷涂法作为一种新兴的热喷涂技术，与传统的热喷涂技术相比具有独特的优势，对利用该技术来提高火炮身管内膛抗烧蚀性的机理进行研究十分具有现实意义。本文对已有的电爆炸喷涂设备进行了适当改造，采用气动装夹方式提高了喷涂效率，自制了环保的除尘系统，减少了有毒烟尘的危害。同时对金属丝电爆炸喷涂的原理及研究现状进行了综述。利用改造后的电爆炸喷涂装置制备了65Mn、0Cr18Ni9Ti、2Cr13涂层,利用光学显微镜和扫描电镜对涂层显微组织进行了观察，分析了显微组织和硬度，结果表明，涂层组织比原始显微组织明显细化，涂层/基体界面结合良好，存在明显的元素扩散现象，涂层的显微硬度比原始硬度显著提高。 以0Cr18Ni9Ti涂层为例对喷涂过程中的工艺参数进行了分析，应用多种方法对不同喷涂条件下涂层厚度和孔隙率进行了比较，结果表明：随着喷涂电压的增加涂层的孔隙率降低，涂层的厚度增加，但增加幅值减小；随着喷涂距离的增加，涂层厚度减小，孔隙率增加；随着喷涂次数的增加，涂层厚度增加，孔隙率降低。 以涂层FeCrBSi为例，从数值分析的角度对喷涂粒子冲击基体钢板过程中的应力变化情况及粒子的沉积...
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
1.1 选题背景
1.2 火炮身管寿命
1.3 国内外身管增寿研究现状
1.3.1 国外身管增寿研究现状
1.3.1.1 电渣重熔
1.3.1.2 自紧技术
1.3.1.3 降低身管温度
1.3.1.4 提高身管内膛表面的耐热性能
1.3.1.5 气相沉积
1.3.1.6 其他表面改性工艺
1.3.2 国内身管增寿的研究现状
1.3.2.1 镀铬
1.3.2.2 镀铬层的激光处理
1.3.2.3 难熔材料内衬
1.3.2.4 烧蚀与火炮身管寿命评价技术
1.4 电爆炸喷涂技术
1.4.1 金属丝爆炸现象的国内外实验研究
1.4.1.1 国外实验研究概况
1.4.1.2 国内实验研究概况
1.4.2 电爆炸喷涂的国内外研究概况
1.5 有限元法及 ANSYS 软件
1.6 本论文研究内容
第二章 电爆炸喷涂技术的实验原理及应用前景
2.1 实验设备
2.2 实验原理
2.3 电爆炸喷涂设备的改造
2.4 新开发的电爆炸喷涂设备的优点
2.5 金属导体爆炸过程分析
2.6 金属导体爆炸速度分析
2.7 电爆炸喷涂技术的潜在应用
2.7.1 在国防中业中的应用前景
2.7.2 在机械制造行业的应用前景
2.7.3 在钢铁制造行业中的应用前景
2.7.4 在电力行业中的应用前景
2.7.5 经济效益和社会作用
2.8 本章小结
第三章 电爆炸喷涂涂层初步研究
3.1 电爆炸喷涂 65Mn 涂层研究
3.1.1 试验
3.1.2 涂层分析
3.1.3 实验结论
3.2 电爆炸喷涂 0Cr18Ni9Ti 涂层研究
3.2.1 试验
3.2.2 涂层分析
3.2.3 实验结论
3.3 电爆炸喷涂 2Cr13 涂层研究
3.3.1 试验
3.3.2 涂层分析
3.3.3 实验结论
3.4 本章小结
第四章 电爆炸喷涂工艺参数与涂层指标的关系
4.1 喷涂距离对涂层各指标的影响
4.2 喷涂次数对涂层各指标的影响
4.3 喷涂电压对涂层孔隙率及涂层厚度的影响
4.4 本章小结
第五章 电爆炸喷涂有限元分析
5.1 电爆炸喷涂对基体的应力影响分析
5.1.1 电爆炸喷涂冲击波的能量分析
5.1.2 基体的应力影响分析
5.2 电爆炸喷涂对涂层、基体温度及降温速率的影响分析
5.2.1 电爆炸喷涂粒子沉积过程数值计算
5.2.2 瞬态传热分析
5.2.3 模拟建立及参数选取
5.2.3.1 模型建立
5.2.3.2 参数选取
5.2.4 ANSYS 热分析过程
5.2.5 温度场模拟结果
5.2.6 结果分析
5.3 本章小结
第六章 电爆炸喷涂涂层对身管增寿的机理试验验证
6.1 试验方案
6.2 镀层和电爆炸喷涂涂层制备
6.2.1 镀层制备
6.2.2 电爆炸喷涂制备 7Cr13+B 涂层与 FeCrBSiB 涂层
6.3 涂层性能对比试验与分析
6.3.1 涂层表面形貌
6.3.2 硬度对比
6.3.3 孔隙率对比
6.3.4 结合强度对比
6.3.4.1 热震法
6.3.4.2 磨、锯法
6.3.5 耐烧蚀测试
6.3.6 试验结果分析与讨论
6.4 本章小结
第七章 结论
参考文献
致谢
附录
在学期间发表的学术论文和参加科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]坦克兵的故事[J]. 芦继兵,王明贺. 兵器知识. 2009(03)
[2]电热爆炸喷涂的发展及其关键技术分析[J]. 魏世丞,徐滨士,王海斗,金国. 中国表面工程. 2008(04)
[3]电爆炸定向喷涂Ti6Al4V涂层的工艺研究[J]. 谷瑞玲,陆辛,刘航. 新技术新工艺. 2007(11)
[4]速射武器身管用钢存在的问题及研究进展[J]. 王俊,黄进峰,吴护林,贾代金. 材料导报. 2007(05)
[5]国内外火炮身管延寿技术研究进展[J]. 陈永才,宋遒志,王建中. 兵工学报. 2006(02)
[6]等离子喷涂熔融颗粒撞击基体过程的数值模拟[J]. 范群波,王鲁,王富耻. 机械工程材料. 2002(07)
[7]水中脉冲放电的压力特性研究[J]. 卢新培,张寒虹,潘垣,刘克富,刘明海. 爆炸与冲击. 2001(04)
[8]电爆炸高速喷涂新技术研究[J]. 刘宗德,安江英,杨昆,韩铭宝,陆辛. 爆炸与冲击. 2001(01)
[9]模具行业“十五”期间市场预测[J]. 周永泰. 机电国际市场. 2000(12)
[10]等离子喷涂熔滴扁平过程数值模拟[J]. 李长久,李京龙. 航空制造技术. 1999(05)
博士论文
[1]电热爆炸定向喷涂微纳米晶涂层摩擦学性能及其机理研究[D]. 金国.哈尔滨工程大学 2006
[2]电热爆炸喷涂法制备亚微米晶涂层的研究[D]. 蒲泽林.华北电力大学（北京） 2005
硕士论文
[1]电爆炸喷涂工艺研究[D]. 杨新海.机械科学研究总院 2010
[2]方盒形件拉深工艺分析及数值模拟[D]. 齐会文.燕山大学 2005
[3]电热爆炸超高速定向喷涂技术的实验研究[D]. 段鹏.华北电力大学（北京） 2003
[4]高性能耐磨涂层及其在磨煤机部件上的应用研究[D]. 王希信.华北电力（北京）大学 2002
[5]金属丝电爆炸机理及特性研究[D]. 李业勋.中国工程物理研究院北京研究生部 2002
[6]快速凝固合金涂层的温度场数值模拟及力学性能研究[D]. 薛祖宇.华北电力（北京）大学 2002
本文编号：3683510
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
1.1 选题背景
1.2 火炮身管寿命
1.3 国内外身管增寿研究现状
1.3.1 国外身管增寿研究现状
1.3.1.1 电渣重熔
1.3.1.2 自紧技术
1.3.1.3 降低身管温度
1.3.1.4 提高身管内膛表面的耐热性能
1.3.1.5 气相沉积
1.3.1.6 其他表面改性工艺
1.3.2 国内身管增寿的研究现状
1.3.2.1 镀铬
1.3.2.2 镀铬层的激光处理
1.3.2.3 难熔材料内衬
1.3.2.4 烧蚀与火炮身管寿命评价技术
1.4 电爆炸喷涂技术
1.4.1 金属丝爆炸现象的国内外实验研究
1.4.1.1 国外实验研究概况
1.4.1.2 国内实验研究概况
1.4.2 电爆炸喷涂的国内外研究概况
1.5 有限元法及 ANSYS 软件
1.6 本论文研究内容
第二章 电爆炸喷涂技术的实验原理及应用前景
2.1 实验设备
2.2 实验原理
2.3 电爆炸喷涂设备的改造
2.4 新开发的电爆炸喷涂设备的优点
2.5 金属导体爆炸过程分析
2.6 金属导体爆炸速度分析
2.7 电爆炸喷涂技术的潜在应用
2.7.1 在国防中业中的应用前景
2.7.2 在机械制造行业的应用前景
2.7.3 在钢铁制造行业中的应用前景
2.7.4 在电力行业中的应用前景
2.7.5 经济效益和社会作用
2.8 本章小结
第三章 电爆炸喷涂涂层初步研究
3.1 电爆炸喷涂 65Mn 涂层研究
3.1.1 试验
3.1.2 涂层分析
3.1.3 实验结论
3.2 电爆炸喷涂 0Cr18Ni9Ti 涂层研究
3.2.1 试验
3.2.2 涂层分析
3.2.3 实验结论
3.3 电爆炸喷涂 2Cr13 涂层研究
3.3.1 试验
3.3.2 涂层分析
3.3.3 实验结论
3.4 本章小结
第四章 电爆炸喷涂工艺参数与涂层指标的关系
4.1 喷涂距离对涂层各指标的影响
4.2 喷涂次数对涂层各指标的影响
4.3 喷涂电压对涂层孔隙率及涂层厚度的影响
4.4 本章小结
第五章 电爆炸喷涂有限元分析
5.1 电爆炸喷涂对基体的应力影响分析
5.1.1 电爆炸喷涂冲击波的能量分析
5.1.2 基体的应力影响分析
5.2 电爆炸喷涂对涂层、基体温度及降温速率的影响分析
5.2.1 电爆炸喷涂粒子沉积过程数值计算
5.2.2 瞬态传热分析
5.2.3 模拟建立及参数选取
5.2.3.1 模型建立
5.2.3.2 参数选取
5.2.4 ANSYS 热分析过程
5.2.5 温度场模拟结果
5.2.6 结果分析
5.3 本章小结
第六章 电爆炸喷涂涂层对身管增寿的机理试验验证
6.1 试验方案
6.2 镀层和电爆炸喷涂涂层制备
6.2.1 镀层制备
6.2.2 电爆炸喷涂制备 7Cr13+B 涂层与 FeCrBSiB 涂层
6.3 涂层性能对比试验与分析
6.3.1 涂层表面形貌
6.3.2 硬度对比
6.3.3 孔隙率对比
6.3.4 结合强度对比
6.3.4.1 热震法
6.3.4.2 磨、锯法
6.3.5 耐烧蚀测试
6.3.6 试验结果分析与讨论
6.4 本章小结
第七章 结论
参考文献
致谢
附录
在学期间发表的学术论文和参加科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]坦克兵的故事[J]. 芦继兵,王明贺. 兵器知识. 2009(03)
[2]电热爆炸喷涂的发展及其关键技术分析[J]. 魏世丞,徐滨士,王海斗,金国. 中国表面工程. 2008(04)
[3]电爆炸定向喷涂Ti6Al4V涂层的工艺研究[J]. 谷瑞玲,陆辛,刘航. 新技术新工艺. 2007(11)
[4]速射武器身管用钢存在的问题及研究进展[J]. 王俊,黄进峰,吴护林,贾代金. 材料导报. 2007(05)
[5]国内外火炮身管延寿技术研究进展[J]. 陈永才,宋遒志,王建中. 兵工学报. 2006(02)
[6]等离子喷涂熔融颗粒撞击基体过程的数值模拟[J]. 范群波,王鲁,王富耻. 机械工程材料. 2002(07)
[7]水中脉冲放电的压力特性研究[J]. 卢新培,张寒虹,潘垣,刘克富,刘明海. 爆炸与冲击. 2001(04)
[8]电爆炸高速喷涂新技术研究[J]. 刘宗德,安江英,杨昆,韩铭宝,陆辛. 爆炸与冲击. 2001(01)
[9]模具行业“十五”期间市场预测[J]. 周永泰. 机电国际市场. 2000(12)
[10]等离子喷涂熔滴扁平过程数值模拟[J]. 李长久,李京龙. 航空制造技术. 1999(05)
博士论文
[1]电热爆炸定向喷涂微纳米晶涂层摩擦学性能及其机理研究[D]. 金国.哈尔滨工程大学 2006
[2]电热爆炸喷涂法制备亚微米晶涂层的研究[D]. 蒲泽林.华北电力大学（北京） 2005
硕士论文
[1]电爆炸喷涂工艺研究[D]. 杨新海.机械科学研究总院 2010
[2]方盒形件拉深工艺分析及数值模拟[D]. 齐会文.燕山大学 2005
[3]电热爆炸超高速定向喷涂技术的实验研究[D]. 段鹏.华北电力大学（北京） 2003
[4]高性能耐磨涂层及其在磨煤机部件上的应用研究[D]. 王希信.华北电力（北京）大学 2002
[5]金属丝电爆炸机理及特性研究[D]. 李业勋.中国工程物理研究院北京研究生部 2002
[6]快速凝固合金涂层的温度场数值模拟及力学性能研究[D]. 薛祖宇.华北电力（北京）大学 2002
本文编号：3683510
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