本技术涉及表面工程，特别是涉及一种钟形下游喷嘴。
背景技术：
1、冷喷涂是一种基于流体动力学与高速固态金属粉末粒子碰撞沉积制备涂层的技术，在冷喷涂过程中高压气流通过收缩-扩张型喷嘴(又叫拉瓦尔喷管)，气流通过喉部后达到超音速状态，在喷嘴下游形成超音速气流；然后将金属粉末粒子送入气流，被加速形成高速粒子流，粒子飞出喷嘴出口后撞击预置的基体表面，发生碰撞变形而与基体结合，最后形成一定厚度的涂层。因其突出的固态冶金优势，在制备高性能金属、金属基复合材料涂层，零件修复，增材制造成形等方面具有广阔的应用前景。
2、大量研究及喷涂实践表明，在冷喷涂过程中，粒子碰撞速度是决定喷涂效果与质量的最重要的条件之一。如何获得更高粒子碰撞速度来形成高质量涂层是学界与企业界共同关注的。而其中也就引出了喷嘴的优化设计，以获得尽量高的速度。以前的研究表明，喷嘴的下游长度与扩张比(喷嘴出口截面积与喉部截面积的比)是两个重要的影响因素。而考虑到喷嘴加工可行性，均采用了锥形下游形状(喷嘴的轴对称旋转内壁为直线，沿轴向线性变化的径向尺寸)。同时，随着喷嘴使用次数的增加，下游堵塞的问题也亟待解决。喷嘴下游堵塞会使喷嘴直接报废，无法使用，导致工业生产时间与经济成本大大增加。
技术实现思路
1、本实用新型的目的是针对现有技术中冷喷涂用喷嘴中粒子碰撞速度不够高以及下游易堵塞的技术缺陷，而提供一种钟形下游喷嘴。
2、为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：
3、一种钟形下游喷嘴，包括依次衔接的喷嘴入口、收缩段、喉部、扩张段以及喷嘴出口，其中：喷嘴内部的壁面为轴对称结构，所述收缩段与喉部之间光滑过度，所述喉部与扩张段之间光滑过度；
4、所述喷嘴入口、喉部、喷嘴出口的截面均为圆形；所述收缩段位于所述喷嘴入口和喉部之间，所述收缩段的内壁面为锥形壁面，从喷嘴入口到喉部的截面尺寸和形状渐变为线性渐变；所述扩张段位于所述喉部和喷嘴出口之间，所述扩张段的内壁面为钟形壁面。
5、在上述技术方案中，所述喷嘴入口的直径为15～25mm。
6、在上述技术方案中，所述喉部的直径为2～4mm。
7、在上述技术方案中，所述喷嘴出口的直径为6～10mm。
8、在上述技术方案中，所述喷嘴入口到喉部之间的间距即所述收缩段的长度为25～35mm。
9、在上述技术方案中，所述喉部和喷嘴出口之间的间距即所述扩张段的长度为200～300mm。
10、在上述技术方案中，所述收缩段的内壁面符合线性方程：
11、
12、其中，ri为所述喷嘴入口的半径，rt为所述喉部的半径，lu为所述收缩段的长度；喉部中心点x＝0。
13、在上述技术方案中，所述扩张段的内壁面符合曲线方程：
14、
15、其中，rt为所述喉部的半径，re为所述喷嘴出口的半径，ld为所述扩张段的长度；喉部中心点x＝0。
16、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
17、1.本实用新型通过优化喷嘴内部形状，在满足基本流体动力学原理(下游截面积渐变)的前提下，提出了喷嘴下游钟形设计新思路，在保证粒子加速效果的前提下，实现了不堵喷嘴，可长时间工作，高质量的制备铝涂层。
18、2.相比于传统的锥形下游喷嘴，钟形下游喷嘴对金属粒子的加速效果更好，显著提高了金属粒子的碰撞速度和沉积效率。通过3d打印出来钟形下游喷嘴冷喷涂试验验证结果中可以看出，钟形下游喷嘴所制备的涂层厚度显著高于传统锥形下游喷嘴制备的涂层厚度，并且在一定的喷涂时间内可以显著改善喷嘴堵塞的情况。
1.一种钟形下游喷嘴，其特征在于，包括依次衔接的喷嘴入口、收缩段、喉部、扩张段以及喷嘴出口，其中：喷嘴内部的壁面为轴对称结构，所述收缩段与喉部之间光滑过度，所述喉部与扩张段之间光滑过度；
2.如权利要求1所述的钟形下游喷嘴，其特征在于，所述喷嘴入口的直径为15～25mm。
3.如权利要求1所述的钟形下游喷嘴，其特征在于，所述喉部的直径为2～4mm。
4.如权利要求1所述的钟形下游喷嘴，其特征在于，所述喷嘴出口的直径为6～10mm。
5.如权利要求1所述的钟形下游喷嘴，其特征在于，所述喷嘴入口到喉部之间的间距即所述收缩段的长度为25～35mm。
6.如权利要求1所述的钟形下游喷嘴，其特征在于，所述喉部和喷嘴出口之间的间距即所述扩张段的长度为200～300mm。
7.如权利要求1所述的钟形下游喷嘴，其特征在于，所述收缩段的内壁面符合线性方程：
8.如权利要求1所述的钟形下游喷嘴，其特征在于，所述扩张段的内壁面符合曲线方程：