《等離子噴塗工藝及熱障塗層數值模擬理論及應用/面向“十三五”高等教育規劃教材》是面向“材料成型及控制工程”專業本科生及“材料加工工程”專業碩士生編寫的專業教材，同時也適用於其他相關專業及廣大工程技術人員。等離子噴塗工藝制備熱障塗層技術，是延長發動機使用壽命的關鍵技術之一，在航空、航天、車輛、船舶及軍事領域有著廣泛的應用。隨著各領域對新型發動機性能需求的不斷提高，完全基於經驗或試驗進行工藝優化的傳統方法已不再適用，掌握等離子噴塗工藝及熱障塗層數值模擬技術則有望大幅縮短研發周期、節約研制成本。《等離子噴塗工藝及熱障塗層數值模擬理論及應用/面向“十三五”高等教育規劃教材》繫統介紹了等離子噴塗工藝制備熱障塗層過程的數值模擬理論與方法，以及塗層典型熱物理性能、力學性能及使用壽命數值模擬理論與方法。全書凝聚了作者多年來的研究成果，參考了大量國內外文獻資料，並針對一些具體工程應用實例進行了深入闡述和剖析。

第1章 等離子噴塗及熱障塗層數值模擬發展現狀
1．1 等離子噴塗數值模擬概述
1．1．1 等離子體射流模型
1．1．2 等離子體與顆粒的相互作用模型
1．1．3 塗層的沉積模型
1．1．4 顆粒與基體的相互作用模型
1．2 熱障塗層性能預測研究現狀
1．2．1 塗模型構建
1．2．2 塗層基本屬性計算
1．2．3 塗層結合強度預測
1．2．4 塗層熱循環失效機理分析
1．2．5 塗層熱循環壽命預測
參考文獻

第2章 等離子噴槍出口關鍵參數預測方法及實例分析
2．1 數學模型
2．1．1 能量守恆方程與輸入功率
2．1．2 冷卻水帶走的熱功率
2．1．3 氣體的受熱功率
2．1．4 氣體電離功率
2．1．5 噴槍出口處基本參量的確定
2．2 工程應用實例分析
2．2．1 基本試驗參數
2．2．2 電流強度的影響
2．2．3 工質氣體的影響
2．2．4 電流強度與氣體流率的綜合影響
2．2．5 噴槍出口處溫度與速度的分布
參考文獻

第3章 等離子體二維射流場數值模擬及實例分析
3．1 數學模型
3．1．1 連續性方程
3．1．2 動量守恆方程
3．1．3 能量守恆方程
3．1．4 k-逅匠?
3．1．5 化學反應方程
3．2 基本物性參數與輸運繫數
3．3 工程應用實例分析
3．3．1 幾何模型與邊界條件
3．3．2 典型工況下射流溫度場與速度場
3．3．3 典型工況下射流場內的組分分布
3．3．4 電流強度對射流場的影響
3．3．5 Ar流率的影響
3．3．6 He流率的影響
參考文獻

第4章 等離子體二維射流場中飛行顆粒數值模擬及實例分析
4．1 數學模型
4．1．1 顆粒的受力平衡方程
4．1．2 熱量交換方程
4．2 飛行顆粒關鍵參量試驗驗證方法
4．3 工程應用實例分析
4．3．1 幾何模型與邊界條件
4．3．2 顆粒的飛行軌跡
4．3．3 固定軸向位置顆粒直徑、速度與溫度的分布狀況
4．3．4 顆粒的速度變化歷程
4．3．5 顆粒的表面溫度變化歷程
4．3．6 電流強度對顆粒的影響
4．3．7 Ar流率對顆粒的影響
4．3．8 He流率對顆粒的影響
4．3．9 顆粒在飛行過程中的熔化狀態
參考文獻

第5章 等離子噴塗三維場數值模擬及實例分析
5．1 數學模型
5．1．1 連續性方程
5．1．2 動量守恆方程
5．1．3 能量守恆方程
5．1．4 k-逅匠?
5．1．5 化學反應方程
5．1．6 射流與基體相互作用方程
5．1．7 顆粒軌道模型
5．1．8 等離子體-顆粒熱量交換方程
5．2 工程應用實例
5．2．1 幾何模型與邊界條件
5．2．2 無基體三維空間射流場
5．2．3 有基體三維空間射流場
5．2．4 三維空間顆粒群
參考文獻

第6章 等離子噴塗塗層的數值模擬
6．1 計算模型及計算過程
6．1．1 蒙特卡洛隨機模型介紹
6．1．2 隨機操作過程
6．1．3 網格的劃分
6．2 模擬塗層三維形貌及其生長過程
6．2．1 塗層三維形貌計算過程及表征參量
6．2．2 塗層密度的計算
6．2．3 塗層生長時間的確定
6．3 模擬塗層的二維組分分布
6．4 隨機模型的影響因素
6．4．1 材料組分的影響
6．4．2 隨機操作數的影響
6．4．3 初始輸入顆粒數的影響
6．5 工程應用實例
6．5．1 塗層的三維形貌
6．5．2 塗層的二維組分分布
參考文獻

第7章 顆粒與基體相互作用過程數值模擬及實例分析
7．1 數學模型
7．2 顆粒傾斜入射的數值模擬參數定義
7．3 計算方法
7．4 工程應用實例
7．4．1 熔融顆粒垂直踫撞瞬間變形歷程分析
7．4．2 熔融顆粒傾斜入射過程的數值模擬
參考文獻

第8章 基於塗層顯微組織模型生成方法
8．1 塗層顯微組織圖像的數字圖像處理
8．1．1 圖像數字化
8．1．2 閾值分割處理
8．1．3網格模型的生成
8．2 基於Micro-CT的塗層三維模型的構建
8．2．1 Micro-CT測試繫統
8．2．2 三維微觀組模型的生成
參考文獻

第9章 缺陷及片層粒子間界面對塗層基本屬性的影響
9．1 缺陷及片層粒子間界面對塗層基本屬性影響的數學模型
9．1．1 缺陷及片層粒子間界面對塗層彈性模量影響的數學模型構建
9．1．2 缺陷及片層粒子間界面對塗層熱導率影響的數學模型構建
9．2 缺陷對塗層基本屬性影響繫數的確定
9．2．1 缺陷對塗層彈性模量影響繫數的確定
9．2．2 缺陷對塗層熱導率影響繫數的確定
9．2．3 缺陷對塗層彈性模量及熱導率的影響比較
9．3 片層粒子間界面對塗層基本屬性影響繫數的確定
9．3．1 塗層基本屬性的試驗測定
9．3．2 片層粒子間界面對塗層基本屬性影響繫數的計算
9．4 缺陷及片層粒子間界面對塗層基本屬性的影響分析
參考文獻

第10章 塗層拉伸結合強度預測方法及實例分析
10．1 塗層拉伸結合強度的試驗測試
10．1．1 塗層拉伸試驗
10．1．2 結合強度試驗值Weibull統計分析
10．1．3 塗層拉伸失效位置
10．2 塗層結合強度預測方法
10．3 解析法預測塗層拉伸結合強度
10．3．1 解析模型
10．3．2 結合強度解析解Weibull統計分析
10．3．3 塗層結合強度預測的解析方法
10．4 塗層拉伸結合強度預法與解析法的比較
10．5 工程應用實例1
10．5．1模型、材料性能參數與載荷施加
10．5．2 拉伸失效裂紋擴展模擬
10．5．3 塗層典型區域拉伸結合強度計算
10．5．4 結合強計算值Weibull統計分析
10．6 工程應用實例2
10．6．1 基本參數及三模型的構建
10．6．2 施加載荷及邊界條件
10．6．3 模擬結果與試驗結果的對比
10．6．4 塗層失效過程及機理分析
參考文獻

第11章 塗層熱循環壽命預測方法及實例分析
11．1 塗層熱循環試驗
11．1．1 試驗條件
11．1．2 TGO生長動力學曲線
11．1．3 塗層熱循環試驗壽命
11．2 塗層熱循環應力計方法
11．3 多因素耦合計算方法
11．4 工程應用實例分析
11．4．1 幾何模型及邊界條件
11．4．2 陶瓷層高溫階段的應力
11．4．3 陶瓷層室溫階段的應力
11．4．4 陶瓷層熱循環應力影響因素分析
參考文獻