《電爆炸發生機理及其對噴塗塗層的影響規律研究》是依託北京理工大學，由宋遒志擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：電爆炸發生機理及其對噴塗塗層的影響規律研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：宋遒志
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
項目針對電爆炸發生機理及其對噴塗塗層的影響展開研究，從機理上弄清噴塗影響因素和塗層性能參數間的內在聯繫，對於確定電爆炸噴塗工藝條件具有重要意義。主要研究內容為：①通過對電爆炸發生機理進行研究，確定電爆炸爆發的臨界條件，研究輸入能量及能量輸入方式、爆炸絲的材料參數（材質和尺寸參數）等對臨界狀態的影響；②對電爆炸臨界爆發時爆炸絲的多相共存狀態進行研究，研究在爆發點爆炸絲的氣液共存狀態對塗層的影響；③研究電爆炸衝擊波在大氣介質中的傳播特性，即衝擊波的壓力、速度等隨傳播距離的變化及其沿爆炸絲長度方向的強度分布，研究波後液滴粒子速度隨傳播距離的變化，研究衝擊波的反射波對液滴飛濺的擾動影響，從而確定衝擊波對塗層的影響；④在上述研究的基礎上，從機理上建立噴塗條件參數（輸入能量及能量輸入方式、材料參數等）與塗層性能參數（結合強度、硬度、緻密性、厚度等）之間的內在聯繫及其各參數的影響規律和影響敏度。
結題摘要
項目以鉬絲電爆炸為主要研究對象，對電爆炸發生過程中基於熱力學模型的電熱發生機理進行了研究。計算了其在電爆炸過程中的熱力學特性參數，得到了電阻、沉積能量與時間的關係。測量了鉬絲在不同輸入能量情況下電爆炸過程中的電流、電壓、電阻、沉積能量和時間的關係。研究表明，由於電爆炸噴塗的“慢爆炸”特性，現有的熱力學模型的理論計算結果與實際相去較遠，因此，本項目提出了基於金屬絲膨脹半徑的熱力學修正模型，使修正後的理論計算結果與實測結果吻合較好。 項目採用實驗測試的方法確定了鉬絲的爆炸發生時刻為電流、電阻突然終止時刻，約為230μs左右。通過電爆炸過程電學特性參數測試結合熱力學機理分析，根據金屬絲沉積能和歐姆加熱相變能量間的關係，確定了電爆炸過程中金屬絲的開始熔化時刻、熔化結束時刻和開始汽化時刻等特徵時刻點。在此基礎上，根據沉積能和汽化吸收熱量間的關係，確定了電爆炸發生時刻的金屬絲汽液兩相比例。並對鉬絲和高碳鋼絲電爆炸產生的金屬液滴進行了收集，對其粒徑進行了測量和分析。 研究了能量對電爆炸噴塗的影響，對金屬絲尺寸參數一定的情況下，不同輸入能量和不同能量輸入方式條件下鉬絲和高碳鋼絲電爆炸過程中沉積能量與時間的關係進行了分析，製備了不同輸入能量和不同能量輸入方式情況下的塗層，並對塗層性能進行了測試，在此基礎上研究了輸入能量對塗層性能的影響。研究表明，輸入能量增大，電爆炸液滴粒徑減小，粒徑分布更集中，液滴在基體的鋪展更充分，形成塗層孔隙減少，塗層厚度分布更均勻，粗糙度減小。能量輸入方式對金屬絲上的沉積能量有影響，其影響與材料有關，其對塗層性能有影響。相對而言，低電壓大電容條件下噴塗塗層的綜合性能較好。 進行了鉬絲在輸入能量及方式一定的情況下不同長度、直徑和噴塗距離條件下的噴塗試驗，製備了塗層，並分析了長度和直徑變化對鉬絲單位體積上沉積能量的影響。研究表明，長度、直徑減小，單位體積上的沉積能量增大，爆炸更充分，氣化比例提高，塗層平均厚度和表面粗糙度減小，平均硬度增大。 對電爆炸產生的衝擊波進行了測量，衝擊波的傳播速度決定了波後液滴粒子的飛濺速度。衝擊波對塗層質量的影響是綜合性的，主要原因是輸入能量大，則爆炸產生衝擊波的壓力和速度大，但液滴粒徑小，汽化比例高。輸入能量小，則爆炸產生衝擊波的壓力和速度較小，液滴粒徑大，汽化比例小。
