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激光冷喷涂技术分析

2018-07-30
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【导读】《激光冷喷涂技术分析》,欢迎阅读。

激光冷喷涂技术分析

  研究范围覆盖了产品的市场供求关系、市场总量、市场参与者、市场竞争者、产品技术现状与发展等。这些均是企业开发新产品过程中必不可少的重要参考,同时也是营销策略组合的要素之一。研究不同性质产品(包括工业品和民品)的渠道结构、渠道特征、渠道管理模型以及渠道动态发展等,为企业进行渠道设计、规划和管理提供重要的决策依据。

  报告目录第一章2016年中国家用空调行业运行环境分析第一节2016年中国经济发展环境分析一、2016年中国宏观经济运行情况二、全球金融危机对中国产业格局影响三、中国应对金融危机的措施第二节2016年中国家用空调行业政策环境分析一、制冷设备维修与安装管理办法二、政策法规促进产业规范和升级三、国家政策对空调节能方面的影响第三节2016年中国家用空调行业社会环境分析第二章2016年全球家用空调行业运行状况分析第一节2016年全球家用空调行业发展概况一、全球家用空调行业特点分析二、全球家用空调品牌排行榜三、全球空调格局面临新变局第二节2016年全球主要地区家用空调行业发展情况分析一、美国二、欧洲三、日本第三节2016-2021年全球家用空调行业发展趋势分析第三章2016年中国家用空调行业运行形势分析第一节2016年中国家用空调行业发展综述一、中国家用空调行业进入成熟期二、新家用空调标准有望2016年出台三、节能健康静音家用空调成热点第二节2016年中国家用空调存在的问题及发展对策一、家用空调利润日渐稀薄二、家用空调测出致病细菌三、家用空调发展的三大突破口四、主要家用空调企业的发展策略第四章2014-2016年中国家用空气调节器制造产业相关数据分析第一节2014-2016年中国家用空气调节器制造行业总体数据分析一、2014-2015年中国家用空气调节器制造行业全部企业数据分析二、2016年中国家用空气调节器制造行业全部企业数据分析第二节2014-2016年中国家用空气调节器制造行业不同规模企业数据分析一、2014-2015年中国家用空气调节器制造行业不同规模企业数据分析二、2016年中国家用空气调节器制造行业不同规模企业数据分析第三节2014-2016年中国家用空气调节器制造行业不同所有制企业数据分析一、2014-2015年中国家用空气调节器制造行业不同所有制企业数据分析二、2016年中国家用空气调节器制造行业不同所有制企业数据分析第五章2016年中国家用空调行业市场运行动态分析第一节2016年中国家用空调行业供给情况分析一、中国家用空调产量统计二、家用空调市场价格分析三、家用空调消费者喜欢品牌分析第二节2016年中国家用空调行业市场销售情况分析一、家用空调行业市场销售收入二、家用空调行业销量分析三、家用空调行业销售渠道第六章2016年中国家用空调行业市场竞争格局分析第一节2016年中国家用空调市场竞争现状分析一、高端家用空调市场竞争分析二、家用空调竞争格局生变三、家用空调品牌竞争格局分析第二节2016年中国家用空调从规模竞争走向多重博弈第三节2016年中国家用空调行业竞争策略分析一、中国家用空调企业竞争策略二、家用空调行业供应链的发展策略三、售后服务成差异化竞争主要手段第七章中国家用空调行业重点企业分析第一节美的集团有限公司一、企业基本概况二、企业财务分析第二节海尔集团公司一、企业基本概况二、企业财务分析第三节海信集团有限公司一、企业基本概况二、企业财务分析第四节珠海格力电器股份有限公司一、企业基本概况二、企业财务分析第五节四川长虹电子集团公司一、企业基本概况二、企业财务分析第六节广东志高空调股份有限公司一、企业基本概况二、企业财务分析第七节格兰仕(中山)家用电器有限公司一、企业基本概况二、企业财务分析第八节春兰(集团)公司一、企业基本概况二、企业财务分析第九节上海日立家用电器有限公司一、企业基本概况二、企业财务分析第十节广东科龙电器股份有限公司一、企业基本概况二、企业财务分析第八章2016年中国家用空调行业关联产业运行态势分析第一节2016年中国家电行业发展状况分析一、中国家电市场的特征二、中国家电连锁行业兼并重组分析第二节2016年中国铜业发展状况分析一、中国铜产量分析二、铜材料家电将在家电市场上刮起时尚龙卷风三、铜产品消费与制造业同步向中国转移四、高铜价对空调行业影响分析第三节2016年中国铝业发展分析一、铝产量分析二、铝价格回落利于缓解空调企业压力三、中国铝材料市场的发展策略四、空调铝代替铜将成为发展趋势第四节2016年中国空调压缩机发展分析一、空调压缩机概述二、空调压缩机修订标准正式实施三、2016年空调压缩机企业被迫减产一半第九章2016-2021年中国家用空调行业发展及投资分析第一节2016-2021年中国中国空调行业的发展趋势一、太阳能空调前景广阔二、2016年定速空调依旧是主流三、空调国内国际流行趋势四、加湿功能将成空调发展趋势第二节2016-2021年中国家用空调行业发展趋势分析一、家用空调行业技术趋势分析二、家用空调环保热回收空调趋势分析三、家用空调行业市场预测分析第三节2016-2021年中国家用空调行业投资分析一、中国家用空调行业投资环境分析二、中国家用空调行业投资机会分析三、中国家用空调行业投资风险分析图表目录图表:2016年中国GDP增长情况图表:2001-2016年中国工业增加值与发电量图表:2005-2016年中国投资、消费、出口走势图表:2001-2016年中国CPI、PPI走势图表:2001-2016年中国进出口走势图表:2001-2016年中国失业率走势图表:2014-2016年中国货币供应量图表:2016年我国部分行业调整变化(同比增长率%)图表:2016年我国周期性行业调整变化(同比增长率%)图表:2016年耐用消费类产业出现负增长(同比增长率%)图表:近期公布的刺激经济的政策一览表图表:提高出口退税率的商品清单略……订阅《》请来电咨询400-086-5388

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作者:AndrewCockburn,MatthewBray,WilliamO图1、LCS系统示意图基于技术,如技术与激光合金化技术,采用激光融熔并混合金属粉末,使其成为涂层,覆盖到材料表面。

但是,该加工过程也有不足之处。 加工过程的温度很高、凝固时产生收缩现象,以及涂料稀释等等因素都必须予以考虑,以避免材料的变形、残余应力过高和不必要的金属间相的存在。 另外,热喷涂已被用于从轻型合金到金属碳化物等不同材料的覆层加工中。 然而,热喷涂技术除了存在上述问题之外,它所得到的涂层可能具有氧化物,其结构需要重熔加工以达到目标密度和涂层特性。

冷喷涂技术(ColdSpray,缩写为CS)的主要目的就是克服这些困难,该技术无需熔化粉末,直接进行涂覆。 在冷喷涂技术中,粉末在一个超声波煤气喷嘴中被加速后,作用在基底材料的表面。

在碰撞的过程中,微粒经过严重的塑性变形,这带来了材料表面的局部加热和闪光焊接过程。 该技术可以被用在涂覆过程和对三维物体的处理中,它被用来将纯金属,如铝、铜和钽,以及混合涂层,如铝-氧化铝和钴-钨锰铁矿。

因为冷沉积的机制不同,与热喷涂或者其它基于激光的加工过程相比,冷喷涂过程中,氧化物的含量较小,不会产生热致应力,而且它能够对许多不同的材料(包括多聚混合物)进行加工,加工速度达每小时5公斤。

冷加工过程的机制也有其固有问题。

因为大量使用了氦,该系统的运行成本很高。 该系统采用了高速的声速设备和气体加热器,为了使粉末微粒的速度达到1000m/s,这些设备耗费了近50kW的电力。 此外,当所沉积的材料为硬质材料(如钛)时,接合的强度和密度会有所降低。 而且,CS涂层通常有较大的压应力。

高的运行成本和有限的加工材料限制了CS技术的应用领域。 图2、涂覆设备的主要元件图3、钛涂层被应用到钛基底上,加工速度为1250mm/min,采用了30bar的氮气和1kW的激光功率。 激光冷喷涂过程研究人员对激光冷喷涂过程(LaserassistedColdSpray,缩写为LCS)进行不断的研发,拓宽了能以氮气进行沉积的材料范围,减小了对气体加热的需要,大大降低了加工成本,扩大了冷喷涂加工应用领域。

此前,人们已经意识到,粒子温度的提高会导致粒子的软化,从而提高沉积效率,降低沉积临界速度。 沉积温度的提高也有助于克服在冷喷涂中接合力度不够的问题。 接合力度不够的问题是由于接合过程时间太短而造成的。 然而,气体温度的提高使得喷嘴在喷射低熔点的金属(如铝)时,有可能产生污垢。 这样就需要找到除了喷嘴加热方式外的另一种粉末加热方法。

在LCS过程中,激光对沉积处进行加热,加热至微粒熔点的30%-80%。 这就大大降低了微粒的强度,使微粒得以变形,并且在材料上形成涂层。

这里,微粒作用到基底上的速度仅为CS情况下的一半(500m/s)。

降低对高速度的要求使得技术人员可以采用冷的氮气作为加工气体,这样就降低了成本,从使用氦气的23美元/分钟降到使用氮气的美元/分钟。 同时,能耗也随之降低,因为不再需要气体加热器。 资本和运行成本的降低意味着LCS在许多CS略显昂贵的应用领域更为有利,它使得冷喷涂的优势被用于更广的范围中。 LCS系统LCS系统(如图1)包括了一个高压氮气输送设备(10-30bar),该输送设备被分为两路,送至缩放喷嘴(拉伐尔喷嘴)。 两路直接通过高压粉末输送设备产生金属粉末微粒。 随后两路重新合并,并且通过喷嘴,在喷嘴中它们被加速到超音速。 高速且带有粉末的气体流从喷嘴中射到基底表面。

带粉末的气体流作用到基底表面,该表面同时由980nm,1kW的二极管进行辐照。 激光功率由一个闭环反馈系统控制,该系统使用了红外高温计来控制沉积区的温度。

在目前使用的测试系统中,拉伐尔喷嘴、头和高温计被一起固定在一个工作箱的顶部,而基底部分则可以在沉积过程中自由地在电脑数值控制(CNC)的X-Y工作台上活动。

通过把激光功率和高温计读数结合到一起,运作时的沉积处温度可以被控制在50℃以内。

图4、SEM图像显示钛层加工轨迹与不锈钢基底之间的交界面。

涂层涂层已经可由不同的材料得到,包括316L不锈钢、铝、钛和铝-钛混合粉末。

其目的是对LCS系统进行微调,对LCS加工过程进行定性分析,并确定工作温度的范围和微粒的速度,以确保更好地进行涂层操作。 图5、光学显微图像给出了由铝和钛粉末得到的LCS涂层情况。 钛涂层已经得到研究人员详细全面的考察。 它们在生物医学领域具有特殊的应用,且具有抗腐蚀的特性以及生物适应性,因此它们成为移植材料的上佳选择。 如图3所示,加工典型的厚钛涂层的横向速率为/min。

虽然涂层被沉积在冷而薄(1mm)的基底上,但是并没有任何的材料变形,这说明LCS所带来的非熔融加工过程得到的残余应力低,使得薄板材料无需进行基底预热也能进行涂层加工。 涂层的附着力随着基底材料和涂层材料的不同而不同。 不过,技术人员发现,LCS的涂层接合程度要优于CS的接合程度,在用于附着力测定的拉拔试验中,316L涂层胶着面破裂的应力为50MPa。

在对抛光的横截面的检查中(如图4),技术人员发现沉积所得的涂层痕迹密度很高(多孔性%),没有可见的氧化物存在。

化学分析结果证实了这个发现。

虽然,沉积处经过加热,但是氧化物和氮化物的含量与用来比较的CP2级别钛板是类似的。 这里,基底变形的程度比CS涂层过程更为明显,这说明使用激光导致了明显的基底软化。

将混合的粉末喷到材料表面形成涂层的过程(如图5)表明LCS过程能够得到混合的涂层,且涂层中具有硬度不同的各种成分。

虽然硬性材料没有太多的变形,但是它周边上的铝材料变形情况越严重,所形成的涂层厚度越高。

这个效应可以被用来拓宽可用LCS加工的材料范围,使得应用于耐用性领域的涂层可以得到更好的沉积。 未来发展方向目前的工作集中于检验LCS加工在硬质材料与混合涂层沉积中的适用性,这两种应用目前是由激光熔覆技术来实现的。 以目前的技术水平,对薄板材料的加工是比较困难的,因为固化过程的收缩带来材料的变形。

但是,使用LCS来进行涂覆,就可以使涂层被应用在薄板材料上。

目前,本文三位作者在英国剑桥大学工程系工业光学中心工作。

联系人AndrewCockburn。

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