冷喷涂技术研究进展及其在舰船领域的应用

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冷喷涂作为一种低温固态成型技术,具有基材热影响小、粉末材料不易氧化、沉积效率高等特点,可用于金属防护涂层制备、零部件修复和增材制造.首先从冷喷涂系统、喷涂材料、喷涂工艺3个方面介绍了冷喷涂技术的特点;其次总结了近年来冷喷涂技术在粉末材料设计、涂层结合机理、组织结构与性能调控方面的研究进展;然后,详述了冷喷涂技术在国外海军舰船领域的应用情况;最后,简述了冷喷涂技术在我国海军舰船领域的研究及应用情况,并对其未来发展方向进行了展望,以期提高我国海军舰船装备腐蚀防护及维修保障能力.
其他文献
早期火灾识别需要从视频图像中分割出疑似火焰区域,有效的火焰区域分割不但可以剔除杂乱背景,减小运算量,而且有助于后期特征提取和处理.通过对独立分量分析(ICA)方法应用于图像分离的研究,将其应用于视频火焰图像分割.首先将图像序列进行白化处理,接着使用ICA方法将图像中包含着独立信息的区域分离出来,最后通过颜色模型确定火焰所在的区域.实验结果表明:该方法能有效地分割出疑似火焰区域,且不易受到噪声和光线变化影响.
针对传统清洁机器人缺乏清洁效果反馈的问题,提出了基于YOLO v3算法的地面垃圾检测与清洁度评定方法.利用由垃圾巡检小车搭载的Jetson TX2和USB摄像头采集地面垃圾图像,选择兼具检测精度与速度的YOLO v3模型进行垃圾检测与分类;然后通过对不同类别的垃圾分配不同的权重系数,并与统计的垃圾数量加权出清洁度指数,从而实现清洁度等级的评定;系统可根据等级信息来指挥地面清洁机器人高效地完成清洁任务,以减少机器人的盲目性.实验结果表明:模型检测准确率为90.6%,各类垃圾检测在测试集上的mAP达到了88.
冷喷涂技术自其发现,就在制备致密金属涂层方面表现出突出的优势,但有时候涂层性能并不能满足工业需要.鉴于此,以被广泛关注的纯铜为例,主要综述了近年来国内外冷喷涂铜涂层的工艺与性能特征,讨论了4种后处理工艺对冷喷涂铜涂层组织及性能的影响,并给出了冷喷涂铜涂层在主要领域的应用,最后对冷喷涂制备纯铜仍然存在的难题与解决策略进行了分析展望.
高熵合金是近年来一种突破传统合金设计理念的新型多主元合金材料,在抗压强度、硬度、热稳定性、耐磨性、耐腐蚀性等方面具有显著优于常规金属材料的特质.冷喷涂作为一种固态沉积技术,在高性能涂层制备、零件修复与再制造和零构件增材制造等方面受到国内外的广泛关注,为高熵合金的制备提供了一种新的途径.通过分析国内外冷喷涂制备高熵合金的研究现状,重点阐述了冷喷涂高熵合金原料粉末制备、喷涂工艺参数优化、涂层显微组织结构及性能、粒子结合机制和后处理工艺等方面的进展,并对冷喷涂制备高性能高熵合金未来的研究方向提出了展望.
冷喷涂沉积层中的孔隙率反映了喷涂颗粒的变形程度及它们之间的结合程度,对沉积层的硬度、弹性模量、摩擦磨损性能、耐腐蚀性能和疲劳性能等均有一定影响.沉积层孔隙率对评价沉积层综合性能、优化冷喷涂工艺等均有着重要的意义,是衡量沉积层质量的重要指标之一.目前已有多篇文章系统介绍了冷喷涂工艺对沉积层性能的影响,但鲜有关于冷喷涂沉积层中孔隙及其控制措施的综述性报道.为此,在参阅了大量文献的基础上,系统阐述了冷喷涂沉积层中孔隙的形成及其检测方法和影响因素,并总结了孔隙率对沉积层性能的影响及降低沉积层孔隙率的措施.
原位微锻造冷喷涂技术是一种通过在喷涂粉末中混入大尺寸喷丸颗粒,借助喷丸颗粒对已沉积涂层的锤击效应实现喷涂沉积层的原位致密化,同时提高沉积体的自身强度和与基材的结合强度的技术.为此,对原位微锻造冷喷涂技术的发展状况进行了总结.首先,对该技术工作原理进行了简要介绍,并探讨了喷丸体积分数、颗粒尺寸等参数对涂层的影响;其次,探讨了涂层微观组织的变化,包括颗粒间结合质量、塑性变形程度以及后续热处理对组织的影响;之后,总结了力学性能和腐蚀保护性能的特点;最后,指出了进一步深入研究需要关注的问题.
铝合金以其轻量化特性及优异的耐腐蚀性能得到广泛应用.冷喷涂技术具有低温高速沉积的特点,是制备铝防腐涂层的有效方法.采用机械混合的方式制备了铝基-陶瓷相混合粉末,并通过冷喷涂在Al1060表面制备了Al5056,Al5056-Al2O3,Al5056-SiC,Al5056-WC 4种涂层.通过 Image-Pro Plus 软件分析了涂层气孔率及陶瓷相在涂层中的含量,并采用显微硬度测试了涂层的硬度;研究陶瓷种类对复合涂层电化学性能的影响,并结合腐蚀形貌分析了涂层的耐蚀性.结果表明,陶瓷相都能有效沉积,但喷涂
腐蚀和生物污损是海工装备长效服役面临的主要问题,也是海工装备防护的重点和难点.为此,提出了采用低成本水热法制备铝/银纳米线复合颗粒、利用冷喷涂的低温特性制备铝/银纳米线复合涂层的新思路,通过复合涂层成分和结构设计,构筑了致密的复合涂层;分别采用人造海水溶液和革兰氏阳性枯草芽孢杆菌评估了复合涂层的耐蚀和防污性能.结果表明,复合涂层的耐蚀性能与冷喷铝涂层接近,杀菌率为99.23-0.22+0.20%.本研究为海洋耐蚀防污涂层制备提供了新的思路.
目前,对低压冷喷涂Al-Al2O3复合涂层的研究主要集中在工艺和性能方面,对颗粒的沉积特性和机理的研究较少.为此,利用低压冷喷涂技术沉积Al-Al2O3复合涂层,研究了不同载气温度对复合涂层沉积特性的影响规律,采用扫描电镜(SEM)、三维轮廓仪对复合涂层的厚度、表面形貌、显微组织进行了分析.结果表明:不同载气温度(300,400,500,600℃)制备的Al-Al2O3复合涂层厚度依次为213.34,321.62,920.64,986.97 μm,复合涂层厚度随载气温度升高而增加,尤其当冷喷涂载气温度由4
针对目前二极管玻壳缺陷检测中存在的自动化程度低、效率低、错误率高和成本高等问题,提出了一种基于MobileNet V2卷积神经网络模型的图像识别算法,实现对二极管玻壳缺陷的准确识别.实验结果表明:该模型能够准确识别二极管玻壳缺陷,网络模型收敛后对玻壳缺陷的总体识别准确率达到93.3%,同时具备了检测速度快(图像识别速度不小于5张/s),模型体量小(不大于26.8 M)等特点,具有一定的实际工业应用价值.