Experimental study of anti-clogging nozzle in cold sprayed pure aluminum: from coating to additive manufacturing

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21220%2F25%3A00390061" target="_blank" >RIV/68407700:21220/25:00390061 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

<a href="https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2025.000118" target="_blank" >https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2025.000118</a>

DOI - Digital Object Identifier

<a href="http://dx.doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2025.000118" target="_blank" >10.11868/j.issn.1001-4381.2025.000118</a>

Jazyk výsledku

čínština

Název v původním jazyce

冷喷涂纯铝抗堵嘴实验研究： 从涂层到增材制造

Popis výsledku v původním jazyce

采用聚合物聚苯并咪唑（PBI）喷嘴结合轴向中心送粉的改进工艺，对喷嘴堵塞行为及其对涂层沉积的作用规律进 行研究，并利用X射线计算机断层扫描（X-CT）、光学显微镜及电子背散射衍射对涂层形貌和微观组织进行多尺度表征。 结果表明：在现有工艺下，SiC 喷嘴因铝粉软化粘连于内壁形成堵塞物，致使涂层表面出现粉末团聚现象，孔隙率为 0.32%；而采用PBI喷嘴配合轴向中心送粉工艺，可显著降低颗粒黏附，形成均匀的气固两相流，实现连续稳定沉积，所制 备涂层内部颗粒塑性变形明显，孔隙率降至 0.16%。基于优化工艺开展铝金属增材制造实验，成功实现连续 2 h无堵嘴 喷涂，在铝合金基体上制备出38 mm厚的沉积体。X-CT检测显示，沉积体界面处和内部均无明显缺陷，其平面方向与法 向方向的抗拉强度分别约为180 MPa和80 MPa，表现出显著的各向异性。 关键词：冷喷涂；铝金属；喷嘴堵塞；组织性能；增材制造

Název v anglickém jazyce

Experimental study of anti-clogging nozzle in cold sprayed pure aluminum: from coating to additive manufacturing

Popis výsledku anglicky

The improved process combining a polybenzimidazole (PBI) polymer nozzle with axial center powder feeding is employed to study the nozzle clogging behavior and its impact on coating deposition. Multi-scale characterization of the coating morphology and microstructure is carried out using X-ray computed tomography(X-CT), optical microscopy, and electron backscatter diffraction. The results show that in the existing process, aluminum powder softening causes adhesion to the inner wall of the SiC nozzle, forming clogging materials. This leads to a powder agglomeration on the coating surface and a porosity of 0.32%. In contrast, the PBI nozzle, when used with the axial center feeding process, significantly reduces particle adhesion and forms a uniform gas-solid two-phase flow, enabling continuous and stable deposition. The resulting coating exhibits significant internal particle plastic deformation with the porosity reduced to 0.16%. Based on the optimized process, aluminum metal additive manufacturing experiments are carried out, achieving continuous spraying for 2 h without nozzle clogging and depositing a 38 mm thick coating on an aluminum alloy substrate. X-CT analysis indicates that there are no significant defects at the interface or within the deposit. The in-plane and out-of-plane tensile strengths of the deposit are about 180 MPa and 80 MPa, respectively, indicating significant anisotropy.

Druh

J_imp - Článek v periodiku v databázi Web of Science

CEP obor

—

OECD FORD obor

20501 - Materials engineering

Projekt

—

Návaznosti

I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Rok uplatnění

2025

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Název periodika

Journal of Materials Engineering

ISSN

1001-4381

e-ISSN

1001-4381

Svazek periodika

53

Číslo periodika v rámci svazku

12

Stát vydavatele periodika

CN - Čínská lidová republika

Počet stran výsledku

10

Strana od-do

14-23

Kód UT WoS článku

001650204200002

EID výsledku v databázi Scopus

—