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内容介绍

《多功能微弧等离子喷涂技术与应用》总结了作者多年来的研究结果和实验数据，同时在参考了国内外同行的研究成果和相关文献资料的基础上，重点讲述了多功能微弧等离子喷涂逆变电源与等离子喷枪的设计开发，以及多功能微弧等离子喷涂技术在热障、吸波等功能涂层和45#钢淬火中的应用。《多功能微弧等离子喷涂技术与应用》共7章，主要内容包括：绪论，多功能微弧等离子喷涂逆变电源系统设计，多功能微弧等离子喷枪的设计与实现，微弧等离子喷涂射流与粒子特性，多功能微弧等离子喷涂复合热障涂层，吸波涂层的制备与性能研究，微弧等离子表面淬火硬化层性能研究。该书在立意、选材、学科交叉及写作上做了有益的探索。书中不仅有多功能微弧等离子喷涂系统设计过程的理论分析和计算，有科学实验的图样和数据，而且有该技术在热障涂层、吸波涂层制备以及等离子淬火方面的具体应用。《多功能微弧等离子喷涂技术与应用》可供从事金属材料、粉末冶金、机械制造、表面工程等领域的科研人员及高等院校相关专业的师生参考。

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精彩书摘

4）电磁干扰严重。随着频率提高，电路中的di／dt和du／dt增大，从而导致电磁干扰（EMI）增大，影响整流器和周围电子设备的工作。 软开关技术的出现为克服硬开关存在的缺陷提供了一条有效途径。软开关技术的实质是在电路中增加小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后引入谐振，使开关条件得到改善，从而降低开关损耗和开关噪声。因此，软开关有时也称为谐振开关。软开关工作方式与硬开关工作方式不同，理想的零电流软开关关断过程是电流先降到零，电压再缓慢上升到断态值，关断损耗近似为零，从而避免了感性关断问题。理想的零电压软开关开通过程是电压先降到零，电流再缓慢上升到通态值，开通损耗也近似为零，器件结电容上的电压亦为零，解决了容性开通问题。同时，开通时，二极管反向恢复过程已经结束，不存在二极管反向恢复问题，di／dt和du／dt的降低使得EMI问题得以解决。 2.主要软开关逆变器类型 逆变式电源中，实现软开关技术可以设计新的软开关拓扑结构，也可以利用原有的电路拓扑结构，采用合适的控制模式，添加适当的电感和电容，实现功率开关管的软开关，其中最常见的软开关逆变器主要有七种形式，如图2.6所示。 图2.6中七种常见软开关型逆变器中，前五种逆变器功率的调节主要依靠调节频率来进行，电路中的主功率器件受到很大的应力，较少用于弧焊逆变器。第六种直流母线谐振逆变主电路的优点是将整流、谐振、逆变三种组合成电路，功率器件实现零电压开关与负载无关，易于控制，其缺点是直流环节振荡电压幅值较大，并且只能采用离散脉冲调整的方法来控制，应用于等离子体逆变器还有一定困难。移相控制软开关电路由于其开关频率恒定，在大范围内实现PWM控制，而在功率开关器件换流瞬间实现软开关换流，减少了开关损耗，降低硬开关造成的干扰，提高了系统的可靠性，是目前软开关逆变器最为流行的一种主电路。 3.新型移相软开关逆变主电路拓扑结构的提出 传统移相软开关逆变电路存在开关负载范围较窄，空载及轻载状态无法实现软开关，占空比损失大，附加环路电流导通损耗以及变压器副边易产生寄生振荡等不足。目前解决这些问题的主要方法是利用变压器的漏感或原边串接饱和电感和功率管的寄生电容来实现开关管的零电压开关，降低占空比损失，消除环流；在环流阶段，由于隔断电容的作用，使原边电流逐渐衰减，降低环流损耗；变压器回路中串联的饱和电感，使换流能量基本恒定，消除随输出电流增加而占空比丢失增加的现象。一种新型移相谐振式软开关电路可实现超前臂的零电压开关，滞后臂的零电流开关，如图2.7所示。

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前言 第1章绪论 1.1 等离子喷涂的原理及特点 1.2 等离子喷涂技术最新进展 1.2.1 等离子喷涂电源的最新进展 1.2.2 等离子喷枪的最新进展 1.3 等离子喷涂技术的发展趋势 1.3.1 等离子喷涂技术的发展方向 1.3.2 数值模拟在等离子喷涂中的应用研究 1.3.3 等离子喷涂涂层应用研究 1.3.4 涂层性能检测与分析研究 1.4 多功能微弧等离子喷涂技术的提出 参考文献 第2章多功能微弧等离子喷涂逆变电源系统设计 2.1 微弧等离子喷涂电源特性设计 2.1.1 等离子喷涂电源外特性要求 2.1.2 等离子喷涂电源调节特性要求 2.1.3 等离子喷涂电源动特性要求 2.2 多功能微弧等离子喷涂逆变电源方案 2.2.1 多功能微弧等离子喷涂逆变电源设计思想 2.2.2 多功能微弧等离子喷涂逆变电源总体设计方案 2.3 多功能微弧等离子喷涂逆变电源主电路设计 2.3.1 输入整流滤波电路设计 2.3.2 新型软开关谐振逆变电路设计 2.3.3 主电路参数的选择与计算 2.3.4 输出整流滤波电路设计 2.4 多功能微弧等离子喷涂逆变器控制模式 2.4.1 多功能微弧等离子喷涂逆变电源控制模式研究 2.4.2 驱动电路设计 2.4.3 多功能微弧等离子喷涂逆变电源数字化控制研究 2.5 多功能微弧等离子喷涂逆变电源效率 参考文献 第3章多功能微弧等离子喷枪的设计与实现 3.1 低温等离子体物理过程与传输特性分析 3.1.1 低温等离子体物理过程分析 3.1.2 低温直流等离子弧传输模型研究 3.1.3 等离子弧的压缩效应 3.2 多功能微弧等离子喷枪的设计 3.2.1 喷枪设计要求 3.2.2 喷枪设计方案 3.3 微弧等离子喷枪送粉与进气方式设计 3.3.1 传统等离子喷涂送粉方式分析 3.3.2 微弧等离子喷涂送粉方式设计 3.3.3 微弧等离子喷涂进气方式设计 3.4 微弧等离子喷枪喷嘴的设计与优化 3.4.1 喷嘴的主要结构形式与几何参数 3.4.2 拉瓦尔喷嘴特征参数计算 3.4.3 拉瓦尔喷嘴型面设计 3.4.4 基于MATLAB的微弧等离子喷涂超音速喷嘴设计 3.5 喷枪冷却系统设计 3.5.1 喷枪冷却系统设计方案 3.5.2 微弧等离子喷枪冷却过程的数学建模与仿真 3.5.3 喷枪冷却的参数计算 3.6 多功能微弧等离子喷枪电弧特性与热效率 3.6.1 电弧的伏安特性 3.6.2 喷枪热效率分析 参考文献 第4章微弧等离子喷涂射流与粒子特性 4.1 微弧等离子喷涂射流的特性 4.1.1 喷枪出口处基本参量的确定 4.1.2 数学模型 4.1.3 结果与分析 4.2 微弧等离子喷涂粒子特性 4.2.1 基本假设 4.2.2 微弧等离子喷涂粒子运动模型 4.2.3 微弧等离子喷涂粒子加热模型 4.2.4 材料选择与几何模型 4.2.5 结果与分析 4.3 微弧等离子喷涂Al2O3粒子温度、速度测试 4.3.1 测试设备与原理 4.3.2 实验方法与测试结果 4.3.3 结果分析 参考文献 第5章多功能微弧等离子喷涂复合热障涂层 5.1 实验材料与方法 5.1.1 实验材料 5.1.2 实验方法 5.2 空心莫来石隔热涂层的制备与性能 5.2.1 涂层制备 5.2.2 涂层的组织形貌与结合强度 5.2.3 涂层的隔温性能 5.2.4 涂层的抗热震性能 5.3 莫来石与金属复合热障涂层的制备 5.3.1 涂层制备 5.3.2 涂层的组织形貌和结合强度 5.3.3 涂层的隔热性能 5.3.4 涂层的抗热震性能 5.3.5 涂层热震过程的裂纹扩展 5.4 纳米ZrO2／莫来石与金属复合热障涂层的制备 5.4.1 涂层制备 5.4.2 涂层的组织形貌和结合强度 5.4.3 涂层的隔热性能 5.4.4 涂层的抗热震性能 5.4.5 涂层热震过程的裂纹扩展 5.5 莫来石基梯度热障涂层的制备 5.5.1 复合梯度热障涂层的制备 5.5.2 涂层的微观组织和结合强度 5.5.3 涂层的隔热性能 5.5.4 涂层的抗热震性能 参考文献 第6章吸波涂层的制备与性能研究 6.1 吸波材料及其制备技术 6.1.1 吸波材料研究进展 6.1.2 吸波涂层制备技术 6.1.3 纳米颗粒喂料制备和涂层性能测试 6.2 吸波粉末的表征 6.3 涂层吸波性能的表征 6.3.1 复合粉末的电磁参数 6.3.2 复合粉末的反射率模拟 6.3.3 复合涂层的电磁波反射率 6.3.4 复合涂层的高温反射率 6.4 涂层理论厚度和实际厚度的关系 6.5 涂层结合强度 6.6 涂层面密度 参考文献 第7章微弧等离子表面淬火硬化层性能研究 7.1 试验材料与方法 7.1.1 试验材料 7.1.2 实验方法 7.1.3 工艺参数的确定 7.2 淬火硬化层组织结构 7.2.1 淬火硬化层宏观形貌特征 7.2.2 淬火硬化层显微组织分析 7.2.3 淬火工艺参数对硬化带尺寸的影响 7.3 淬火硬化层显微硬度特性研究 7.3.1 硬度分布特征 7.3.2 淬火工艺对硬化层硬度的影响 7.4 淬火硬化层磨损特性 7.4.1 磨损实验结果 7.4.2 磨损形式分析 7.4.3 磨损层表面形貌特征 7.4.4 磨损机理的探讨 7.5 基于遗传神经网络的淬火工艺参数优化 7.5.1 遗传神经网络训练方法（GA-BP算法）的实现 7.5.2 实验结果建模与仿真 7.5.3 基于遗传算法（GA）的工艺参数优化 参考文献

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