[發(fā)明專利]電子束輔助真空電掃超音速沉積噴槍

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011485629.1
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112718290B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周留成;何衛(wèi)鋒;延黎;柳平;苗卓廣;林敏;羅思海;李玉琴;安志斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍工程大學(xué);重慶交通大學(xué)綠色航空技術(shù)研究院
• 主分類號: B05B7/16
• 分類號: B05B7/16;B05B16/20;B05D3/14
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

本發(fā)明公開了一種電子束輔助真空電掃超音速沉積噴槍，包括冷噴頭、高能電子束發(fā)射器以及電子束控制裝置，所述電子束控制裝置安裝于高能電子束發(fā)射器出射口處用于控制電子束的發(fā)射方向，以使得電子束與冷噴頭噴射方向匯聚于一點(diǎn)。本發(fā)明通過高能電子束發(fā)射器可對基體和粉末束中的粉末粒子加熱，通過溫度控制可使得粉末粒子在固態(tài)狀態(tài)下提高溫度，提高固體粒子的塑性，使的基體表面溫度提高甚至熔融，以降低固體粒子沉積需要的臨界速度，或者可使得粉末粒子加熱后在相變條件下沉積，實(shí)現(xiàn)熱噴涂，同時(shí)粉末粒子沉積過程對基體形成夯實(shí)、強(qiáng)化效應(yīng)，進(jìn)一步提高沉積層結(jié)合強(qiáng)度；而且利于控制整個(gè)噴涂介質(zhì)的方向，防止噴涂過程的飛濺和發(fā)散現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面噴涂技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電子束輔助真空電掃超音速沉積噴槍。

背景技術(shù)

現(xiàn)有超音速冷噴涂技術(shù)通常是利用壓縮氣體通過縮放型拉瓦管產(chǎn)生超音速氣流，將粉末沿軸向送入超音速氣流中，形成氣-固雙相流，經(jīng)加速后在完全固態(tài)下撞擊基體，發(fā)生較大的塑性變形而沉積在基體表面上形成涂層。為了提高粉末的沉積效率，通常通過空氣加熱的方式對粉末粒子進(jìn)行加熱，該加熱方式只可滿足粉末粒子固體狀態(tài)下的加熱，無法適應(yīng)于不同的噴涂工況。

因此，需要一種電子束輔助真空電掃超音速沉積噴槍，以使得粉末可在固態(tài)和熔融態(tài)切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)冷噴涂和熱噴涂的切換。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種電子束輔助真空電掃超音速沉積噴槍，該結(jié)構(gòu)通過高能電子束發(fā)射器作為輔助設(shè)備用于對基體及粉末束加熱，可使得粉末以較高的溫度沉積于更高溫度的基體表面，從而提高噴涂沉積效率，甚至實(shí)現(xiàn)熱噴涂和基于相變的沉積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)冷噴涂和熱噴涂的切換，提高噴槍的適用范圍，同時(shí)高速粉末射流還對基體形成夯實(shí)、強(qiáng)化效應(yīng)，提高了材料沉積強(qiáng)度甚至一體化成型。

本發(fā)明的電子束輔助真空電掃超音速沉積噴槍，包括冷噴頭、高能電子束發(fā)射器以及電子束控制裝置，所述電子束控制裝置安裝于高能電子束發(fā)射器出射口處用于控制電子束的發(fā)射方向，以使得電子束與冷噴頭噴射方向匯聚于一點(diǎn)。

進(jìn)一步，所述冷噴頭包括順序設(shè)置的送粉裝置、靜電發(fā)生裝置、拉瓦爾噴管、噴嘴以及偏轉(zhuǎn)線圈Ⅰ，所述靜電發(fā)生裝置用于使送粉裝置中送出的粉末粒子帶電，所述拉瓦爾噴管中通入高壓氣體用于使帶電粒子加速并使得加速后的粒子通過噴嘴噴出，所述偏轉(zhuǎn)線圈Ⅰ設(shè)置于噴嘴出口端用于控制帶電粒子束的噴射方向。

進(jìn)一步，電子束控制裝置為安裝于高能電子束發(fā)射器出射口處的偏轉(zhuǎn)線圈Ⅱ，所述偏轉(zhuǎn)線圈Ⅱ用于控制電子束以使得電子束實(shí)時(shí)與噴嘴噴出的帶電粒子束匯聚于一點(diǎn)。

進(jìn)一步，所述冷噴頭還包括設(shè)置于送粉裝置出口側(cè)用于對粒子進(jìn)行加熱的加熱裝置。

進(jìn)一步，所述冷噴頭還包括加速裝置，所述加速裝置設(shè)置于拉瓦爾噴管出口側(cè)，所述加速裝置具有加速電場用于使帶電粒子加速并使得加速后的粒子通過噴嘴噴出。

進(jìn)一步，所述拉瓦爾噴管出口端設(shè)置有用于使帶電粒子束聚焦的一級磁透鏡，所述加速裝置設(shè)置于一級磁透鏡出口端側(cè)。

進(jìn)一步，所述噴嘴外接有使粒子束聚焦的二級磁透鏡，所述偏轉(zhuǎn)線圈Ⅰ安裝于二級磁透鏡出口端。

進(jìn)一步，所述冷噴頭還包括殼體，所述送粉裝置連接于殼體頂部用于將粉末送至殼體內(nèi)部，所述噴嘴設(shè)置于殼體底部并豎向正對送粉裝置出口端，所述殼體上設(shè)置有用于為拉瓦爾噴管通入高壓氣體的進(jìn)氣口。

進(jìn)一步，所述殼體上還開設(shè)有用于抽出氣體以使殼體內(nèi)形成近真空環(huán)境的抽氣口。