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电爆喷涂过程中阻抗变化规律与实验研究

杨家志

   电爆喷涂技术能够完成材料内壁改性,快速涂覆等其他喷涂方法难以胜任的工作,大量实际应用也对电爆喷涂的研究提出了迫切的需求。因而,本文研究了电爆喷涂过程中相关理论,并用以指导电爆喷涂中工艺参数的选择。本文的研究内容如下: 电爆喷涂装置与脉冲高压、强流测量装置的研究与开发。在理解电爆喷涂工作过程的基础上,重点研究与开发了火花隙开关的触发电路,测量脉冲高压的分压器,测量脉冲强流的Rogowski线圈。开发的电爆喷涂装置可产生10 kV~30 kV,上升时间在亚微秒级的脉冲电压,脉冲高压和强流的测量设备能够测量30 kV,100 kA级的脉冲高压与强流。并对喷涂装置和测量装置工作时的电磁兼容问题进行了研究,采取屏蔽、接地等多项电磁兼容性设计,保证喷涂装置的稳定、可靠运行,提高测量装置的准确性。 电爆喷涂过程中金属丝阻抗及相关参数变化规律的研究。研究和分析了已有的F.D.Bennett和A.Hobson金属丝阻抗模型及其存在的不足,通过实验分析和建立金属丝阻抗PSpiee模型的方法,探讨了金属丝阻抗及金属丝电压、电流等相关参数的变化规律。得到了金属丝阻抗变化规律如下:电容器初始电压、回路电感、金属丝直径、长度等工艺参数影响金属丝上的能量沉积,决定着金属丝的阻抗变化过程,在金属丝爆炸时形成一个最大阻抗,并最终影响到爆炸时金属丝的气化率与产生的金属微粒的平均粒径。 在金属丝阻抗变化规律研究的基础上,提出了金属丝最大平均阻抗的概念,来反映工艺参数与喷涂效果之间的关系。并建立了金属丝最大平均阻抗与工艺参数之间的关系式,用以指导电爆喷涂时工艺参数的选择。 电爆喷涂技术在非金属表面改性中的实验研究。在理论研究的指导下,研究了电爆喷涂在玻璃、陶瓷表面制备了金属涂层。研究结果表明:电爆喷涂适用于在玻璃、陶瓷非金属表面制备金属涂层,在电容器初始电压为20 kV,回路电感为3.9μH,铜丝直径为0.3mm,长度为12cm条件下,能够制备出表面均匀平滑、平均粒径为0.2μm,电导率为18.37kΩ~(-1)m~(-1)、结合强度2.63 MPa的导电涂层,并且电爆喷涂技术非常适合在管型材料内壁制备涂层。 综上,本论文在研究电爆喷涂过程机理的基础上,紧密结合其中的电过程与物理过程,研究了金属丝的阻抗及相关参数的变化规律,建立了金属丝最大平均阻抗模型,用以指导电爆喷涂时工艺参数的选择,并采用电爆喷涂技术在非金属表面制备导电涂层。……   
[关键词]:电爆喷涂;金属丝阻抗;电参数;喷涂效果
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:大连理工大学2009年