Modellierung der Gefügeausbildung bei thermischen Spritzprozessen:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Mainz
2007
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Werkstofftechnologie
1 |
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*MODELLIERUNG DER GEFUEGEAUSBILDUNG BEI
THERMISCHEN SPRITZPROZESSEN
DISSERTATION
ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES
DOKTORINGENIEUR (DR.-ING.)
VORGELEGT DER FAKULTAET FUER MASCHINENBAU
DER TECHNISCHEN UNIVERSITAET ILMENAU
VON
DIPLOM-PHYSIKER HEIKO FRANK
GEBOREN AM 28. APRIL 1971 IN KARL-MARX STADT
1. GUTACHTER: UNIV.-PROF. DR.-ING. HABIL. J. WILDEN
2. GUTACHTER: UNIV.-PROF. DR.-ING. HABIL. H. KERN
3. GUTACHTER: UNIV.-PROF. DR.-ING. HABIL. B. WIELAGE
TAG DER EINREICHUNG: 6.DEZEMBER 2005
TAG DER WISSENSCHAFTLICHEN AUSSPRACHE: 6. APRIL 2006
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
2 STAND DER TECHNIK 3
2.1 DEFINITION DES THERMISCHEN SPRITZENS 3
2.2 EINSATZGEBIETE UND WERKSTOFFE 4
2.3 VERFAHREN DES THERMISCHEN SPRITZENS 5
2.4 GRUNDLAGEN DES THERMISCHEN SPRITZENS 6
2.4.1 PARTIKELBESCHLEUNIGUNG UND ERWAERMUNG 6
2.4.2 PARTIKELAUFPRALL UND PARTIKELAUSBREITUNG AUF DEM SUBSTRAT 7
2.4.3 ERSTARRUNG UND SCHICHTBILDUNG 8
2.4.4 HAFTUNG 8
2.5 VAKUUMPLASMASPRITZEN 10
2.6 BEEINFLUSSUNGSFAKTOREN AM BEISPIEL DES VAKUUMPLASMASPRITZENS 11 2.7
PROZESSOPTIMIERUNG 12
2.8 SIMULATIONSSTUDIEN ZUM THERMISCHEN SPRITZEN 14
2.9 GRENZEN UND DEFIZITE BEIM AKTUELLEN STAND DER TECHNIK 18
3 ZIELSETZUNG 20
4 METHODISCHE VORGEHENSWEISE 21
4.1 BETRACHTETE TEILPROZESSE BEIM THERMISCHEN SPRITZEN 21
4.2 MODELLIERUNG DER EINZELNEN PROZESSSCHRITTE 21
4.3 MODELLIERUNG DER SCHICHT- UND GEFUEGEAUSBILDUNG 22
4.4 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN 23
5 PLASMAERZEUGUNG UND PLASMAGASSTROEMUNG 24
5.1 GRUNDLAGEN ZUR PLASMAERZEUGUNG UND PLASMAGASSTROEMUNG 24 5.2
MODELLGRUNDLAGEN 29
5.2.1 MODELLGLEICHUNGEN UND VEREINBARUNGEN 29
5.2.2 GEOMETRIE 30
5.2.3 RANDBEDINGUNGEN 31
5.3 SIMULATIONSSTUDIEN 32
5.3.1 PLASMAEIGENSCHAFTEN BEI VARIATION DER PLASMAGASFLUSSRATE 32
5.3.2 PLASMAEIGENSCHAFTEN BEI VARIATION DES WASSERSTOFFANTEILS 34
5.3.3 PLASMAEIGENSCHAFTEN BEI VARIATION DER ZUGEFUEHRTEN LEISTUNG 36
5.4 ZUSAMMENFASSUNG PLASMAEIGENSCHAFTEN 38
IMAGE 3
6 PARTIKELINJEKTION, -BESCHLEUNIGUNG UND -ERWAERMUNG 39
6.1 GRUNDLAGEN ZUR PARTIKELBESCHLEUNIGUNG UND -ERWAERMUNG 39
6.2 MODELLGRUNDLAGEN 42
6.2.1 MODELLGLEICHUNGEN UND VEREINBARUNGEN 42
6.2.2 GEOMETRIE 42
6.2.3 RANDBEDINGUNGEN 43
6.3 SIMULATIONSSTUDIEN ZUR PARTIKELERWAERMUNG UND -BEWEGUNG 44
6.3.1 PARTIKELEIGENSCHAFTEN BEI VARIATION DER PLASMAPARAMETER 44
6.3.2 PARTIKELEIGENSCHAFTEN BEI VARIATION DER INJEKTIONSGESCHWINDIGKEIT
48
6.4 ZUSAMMENFASSUNG PARTIKELEIGENSCHAFTEN 50
7
7.1 7.2 7.2.1 7.2.2 7.2.3
7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 7.3.5 7.3.6 7.3.7 7.3.8
7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.3
PARTIKELAUSBREITUNG
GRUNDLAGEN ZUR PARTIKELAUSBREITUNG MODELLGRUNDLAGEN MODELLGLEICHUNGEN
UND VEREINBARUNGEN MODELLGEOMETRIE
RANDBEDINGUNGEN
SIMULATIONSSTUDIEN ZUR PARTIKELAUSBREITUNG EINZELNER PARTIKEL
EINFLUSS DER PARTIKELTEMPERATUR EINFLUSS DER PARTIKELGESCHWINDIGKEIT
EINFLUSS DER PARTIKELGROESSE EINFLUSS UNTERSCHIEDLICHER
PARTIKELTEMPERATUREN UND -GESCHWINDIGKEITEN EINFLUSS UNVOLLSTAENDIG
GESCHMOLZENER PARTIKEL
EINFLUSS DER SUBSTRATTEMPERATUR
EINFLUSS DER SUBSTRATGEOMETRIE EINFLUSSPARAMETER AUF DIE AUSBREITUNG
EINZELNER PARTIKEL - ZUSAMMENFASSUNG
SCHICHTAUFBAU BEI DER PARTIKELUEBERLAGERUNG
AUSBREITUNG MEHRERER PARTIKEL UEBEREINANDER VERSETZTE UEBERLAGERUNG
ZUSAMMENFASSUNG PARTIKELUEBERLAGERUNG
52
52 56 56 56 57 59 59 61 63 65 66
68 71 72 74 75 82 85
8
8.1 8.2 8.3 8.3.1
8.3.2
8.4
KEIMBILDUNG GRUNDLAGEN ZUR KEIMBILDUNG MODELLGRUNDLAGEN BERECHNUNGEN ZUR
KEIMBILDUNG
KEIMBILDUNGSRATE KEIMVERTEILUNG IN EINER SCHMELZE
ZUSAMMENFASSUNG KEIMBILDUNG
88 88 92 93 93 94 96
IMAGE 4
9
9.1 9.1.1 9.1.2
9.2
9.3 9.3.1 9.3.2 9.3.3
9.4
10 10.1 10.2 10.3
11 11.1 11.2 11.3
11.4
12 12.1 12.2 12.3 12.4
12.5
13 13.1 13.2
LITERATUR
ERSTARRUNG 97
GRUNDLAGEN ZUR ERSTARRUNG 97
EINPHASIGE ERSTARRUNG 97
ERSTARRUNG MEHRPHASIGER LEGIERUNGEN 101
MODELLGRUNDLAGEN 105
SIMULATIONSSTUDIEN 107
EINFLUSS DER WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN 107
EINFLUSS DER RANDBEDINGUNGEN 109
ERSTARRUNG MEHRPHASIGER LEGIERUNGEN 111
ZUSAMMENFASSUNG ERSTARRUNG 112
GEFUEGEAUSBILDUNG 114
RANDBEDINGUNGEN 114
UNTERSUCHUNGEN ZUR SCHICHTBILDUNG 116
MIKROSTRUKTUR 127
EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN 132
PROZESS- UND ANLAGENPARAMETER 132
PARTIKELAUSBREITUNG AUF DEM SUBSTRAT 133
MIKROSTRUKTUR IN AUSGEBREITETEN SPRITZPARTIKELN 137
ZUSAMMENFASSUNG ZU DEN EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN 139
DISKUSSION UND SCHLUSSFOLGERUNGEN 140
PROZESSMODELL 141
PLASMA-PARTIKEL-WECHSELWIRKUNG 142
SCHICHTBILDUNG 144
KEIMBILDUNG UND ERSTARRUNG 145
VERGLEICH MIT EXPERIMENTELLEN ERGEBNISSEN 147
ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 149
ZUSAMMENFASSUNG 149
AUSBLICK 150
152
SYMBOLE UND FORMELZEICHEN 163
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