Соударение частиц с поверхностью основы. Виды удара и стадии его развития, страница 17

Наконец, в области, расположенной вблизи центра пятна напыления и оси потока (см. рис. 16, д), материал в значительной мере формируется из полностью проплавленных и перегретых жидких частиц. Он имеет характерную слоистую структуру. Вследствие удара о поверхность расплавленные частицы сильно деформируются и приобретают форму чешуек (рис. 19) с отношением толщины к диаметру 1:20…1:15.

Рис. 19. Фрактография поверхности (а, ×225) и поперечного излома (б, ×375) плазменно-напыленного Аl₂О₃ в области, сформированной преимущественно из полностью проплавленных частиц

Внутренняя структура многих чешуек представляет собой столбчатые кристаллы, ориентированные в направлении теплоотвода, а на их поверхности наблюдается дендритная структура с сетью микронеровностей. Впадины дендритной структуры имеют клиновидную форму. Характерный размер впадин с наружной стороны обычно не превышает 0,5 мкм. Толщина границы схватывания между частицами часто определяется высотой этих микронеровностей и составляет менее 0,3 мкм. В структуре, формируемой на этом участке, в меньшей степени наблюдаются темные области, соответствующие порам и выкрашиванию мелких слабо закрепленных элементов, характерных для структуры, приведенной на рис. 16, г, встречаются лишь отдельные закрепленные ядра и пустоты. Экспериментальные данные исследования структуры подтверждают результаты измерений скорости и температуры частиц в потоке, говорящие о заметном падении их температуры и скорости в радиальном направлении при смещении от оси потока к периферии. [18 С. 273-286]

Пористость. Плазменно-напыленные материалы и покрытия как пористая среда

[18 С. 295-286]Как пористая среда плазменно-напыленные материалы и покрытия представляют сложные объекты исследования. Связано это, во-первых, с тем, что, их общая пористость может изменяться в пределах от 0,01…0,02 до 0,4…0,6; во-вторых, со сложной структурой пористости.

Форма пор в плазменно-напыленных материалах и покрытиях весьма разнообразна. Можно выделить закрытые поры, образовывающиеся вследствие попадания полых частиц или газовыделения в частицах при формировании покрытия. Формирование открытой пористости в плазменных материалах и покрытиях обусловлено множеством причин. Это и некомпактная укладка частиц-блоков в формируемом слое, и пустоты, образующиеся вследствие трещинообразования, испарения, выкрашивания, разбрызгивания, газовыделения и т.д. Размеры пор и их протяженность весьма различны. В покрытиях присутствуют поры с размерами от нескольких ангстрем до долей миллиметра. Открытая пористость носит, как правило, сквозной характер, причем соединение пор происходит во всех возможных направлениях и не имеет ярко выраженной ориентации в пространстве.

Многообразие элементов, формирующих пористую структуру плазменно-напыленных материалов и покрытий, делает актуальным их четкую классификацию. Представляется целесообразным классифицировать элементы пористой структуры плазменно-напыленных материалов по следующим признакам: размеру; механизму образования; соответствию тем или иным структурным элементам напыляемого материала.

Рассмотрим с позиций такой классификации пористость плазменно-напыленных материалов и покрытий. Условно поры в плазменно-напыленных материалах и покрытиях могут быть классифицированы по трем диапазонам размеров.

К первому диапазону относятся крупные, или "грубые" поры, которые обычно имеют средний размер от нескольких микрон до нескольких десятков микрон. К этой же области следует отнести и сверхкрупные поры размером в сотни микрон. Однако для современных процессов плазменного напыления из порошков при правильной организации технологического процесса они не характерны.

Второй размерный диапазон составляют микропоры со средним размером от единиц до десятых долей микрон, а третий - субмикро- и мезопоры со средним размером от единиц до десятков ангстрем.