Соударение частиц с поверхностью основы. Виды удара и стадии его развития, страница 19

3. Поры, образующиеся вследствие разбрызгивания частиц при соударении с основой и формируемым материалом. Они, как правило, относятся к области микропор и имеют крайне сложную форму – П₄ (рис. 20, е). В принципе, их можно отнести к разновидности пор П₁. Доля таких пор возрастает по мере перегрева материала (потери вязкости), а также при возрастании скорости частиц материала в потоке.

К порам, образующимся при наличии мелких фрагментов разбрызгивания, близки поры, формирующиеся при конденсации паров – П₅ (рис. 20, ж, з). Часто это пространства квазисферической или неправильной форм, содержащие внутри квазисферические мелкодисперсные частицы материала. Формирование этих пор при наличии значительного перегрева материала и интенсивного его испарения характерно для межслойных границ и границы покрытие-основа, а также – по периферии пятна напыления. Это могут быть как микро-, так и мезопоры.

4. Поры, образующиеся вследствие особенностей кристаллизации материала частиц. Для плазменно-напыленных частиц оксидных керамик и тугоплавких металлов часто характерен явно выраженный дендритный характер кристаллизации. В этом случае появляются еще два характерных вида пор (рис. 21, а, б, в). Первый тип таких пор является следствием выхода дендритов на поверхность частицы и образованием соответствующего микрорельефа.

Рис. 21. Элементы пористой структуры плазменно-напыленного Аl₂О₃, связанные с дендритным характером кристаллообразования и трещинообразованием

а - ×900; б - ×2250; в - ×975; г -×750; д - ×2250

Результатом образования такого микрорельефа является нарушение сплошности по границам раздела поверхности частиц (формирование "зазоров") П₆) (рис. 21, а). Аналогичные нарушения плотности характерны при дендритной кристаллизации и для границы между частицей и поверхностью основы. Они появляются вследствие островкового характера сцепления частиц с основой и роста дендритов из этих мест (рис. 21, б). Дендритный характер кристаллизации в результате фиксируется как мезопоры (П₇) (рис. 21, б). Размеры пор П₆, соответствуют микропорам и мезопорам.

5. Трещины и микротрещины. Частицы и более крупные участки слоя, слагающие плазменно-напыленное покрытие или материал, зачастую пронизаны сетью трещин, микротрещин и субмикротрещин. Эти трещины при порометрии фиксируются как поры и вносят соответствующий вклад в соединение перечисленных выше пор, содействуя формированию сквозной пористости (рис. 21, г-д).

Выделенные элементы пористой структуры локализованы в объемах различных структурных элементов плазменно-напыленных материалов. Внутри отдельных частиц локализованы: субструктурные мезопоры (П₇), микро- и мезопоры - продукты газовыделения (П₃), и макро- и микропоры - продукты взаимодействия частиц с газами и газовыделения (П₂), а также микро- и субмикротрещины в теле частиц. К порам, располагающимся в области по границам между частицами, относятся микро- и мезопоры П₆; микро- и мезопоры, формирующиеся вследствие фрагментации (разбрызгивания, диспергирования) частиц при соударении с поверхностью и конденсацией паров; макро-, микро- и мезопоры, связанные с неплотной укладкой частиц материалов в слой; а также трещины и микротрещины по местам контакта частиц друг с другом. Межслойная граница материала представляет область, обладающую пониженной плотностью. В этой области располагаются все типы пор, но доля пор, связанных с неплотностью укладки материала и конденсации паров, выше.

В граничной области покрытие-основа может быть характерен специфичный вид пористости, связанный с наличием рыхлых продуктов окисления или других реакций среды напыления с материалом основы.

Рис. 22. Обобщенная схема элементов структуры пористости в плазменно-напыленном материале