Influence of slip correction factor, back pressure, standoff distance, and nozzle expansion ratio on impact conditions of fine copper particles in vacuum sold spray
Notice bibliographique
Résumé
Vacuum cold spray is an additive manufacturing technique used to produce metal and ceramic thick films. In this process, metal or ceramic powders smaller than 5 μm are accelerated to high velocities through a converging-diverging (de Laval) nozzle in a supersonic flow and deposited onto a solid substrate in a vacuum chamber. The vacuum environment minimizes the velocity loss of submicron particles by reducing supersonic spray jet impingement effects, which enables dense deposition of fine metal and ceramic powders through metallurgical and mechanical adhesion mechanisms. However, most existing studies on vacuum cold spray focus on ceramic materials and operate at inlet gas pressures below 1 bar. Impact conditions of metal particles less than 5 μm under inlet pressure ranging between 2 bar and 35 bar in full vacuum of 0 Pa, partial vacuum of 5066.3 and 10132.5 Pa remain largely unexplored. In this study, a series of CFD simulations were conducted to investigate the impact behavior of fine copper particles injected at 2, 10, 20, and 35 bar into three different vacuum levels of 0, 5066.3, and 10132.5 Pa with the Cunningham correction factor applied to account for slip effects. Standoff distances and nozzle expansion ratios were varied to examine their influence on impact conditions. Results showed that the application of Cunningham correction factor was crucial for capturing slip effects on particles, particularly in the nozzle expansion region. Under full vacuum conditions, copper particles as small as 100 nm can theoretically achieve deposition when the inlet pressure exceeds 2 bar. Furthermore, high pressure nozzles with large expansion ratio of 10 and 15 operated in partial vacuum can yield particle impact velocities significantly higher than compared to nozzles operated in open atmosphere for fine copper particles in the range of 1 µm to 5 µm. The results of this study are expected to be influential in understanding and designing high pressure vacuum cold spray nozzles, gas dynamic conditions, and large nozzle expansion ratios for achieving high impact velocities and improved deposition qualities.--Author's abstract
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».