Соударение частиц с поверхностью основы. Виды удара и стадии его развития, страница 4

Первым вариантом является непосредственно плоский диск, края которого могут иметь различную форму в зависимости от смачивания и других условий формирования покрытия. В частности, это может быть тороидальный валик. Вторым видом структурного элемента, образование которого можно объяснить с помощью рассмотренных моделей, является дисковидная частица, имеющая в центре выступ сферической формы. Этот вид частиц был назван частицами типа сомбреро. Такие частицы формируются, с позиций рассмотренной модели, в случае, если частица затвердевает раньше, чем растекание достигнет такой стадии, когда сферическая поверхность (остатки исходной формы частицы) полностью исчезнет. С позиций других моделей это может также произойти, если частица окончательно затвердевает в фазе стягивания в тот момент, когда сферическая поверхность в центре уже в большей или меньшей степени восстановилась. Наконец, если при растекании в диск нарушаются условия устойчивости, то могут образовываться диски с рваными (развитыми) краями, частично или полностью диспергировавшие частицы (более мелкие частички), закрепившиеся на основе - результат фрагментации исходных капель.

Важную роль при соударении расплавленных частиц с твердой поверхностью играет смачивание, поскольку оно определяет совершенство контакта расплава с поверхностью, а также возможность заполнения им микронеровностей и микрополостей.

По оценкам, выполненным для Аl₂O₃, даже если расплав не смачивает твердую поверхность, он способен в условиях плазменного напыления заполнять очень мелкие полости на поверхности (в доли микрометров). При смачивании (что характерно для расплава на твердой поверхности того же материала) жидкий материал даже при небольших давлениях способен заполнять мелкие полости. Степень смачивания фактически будет увеличиваться с увеличением шероховатости поверхности.

Вместе с тем анализ результатов ряда работ, говорит о том, что ситуации, возникающие в результате актов индивидуального взаимодействия частицы напыляемого материала с поверхностью твердого тела, равно как и характер протекания самого процесса взаимодействия, представляют собой более сложные и многообразные объекты исследования.

На рис. 3 представлена схема, иллюстрирующая результаты ряда возможных вариантов элементарных актов взаимодействия частиц дисперсной фазы, которые имеют разные скорости и находятся в различном агрегатном состоянии. Условно изображены форма и агрегатное состояние частиц дисперсной фазы I-VIII (сечения А-А; Б-Б; В-В; Г-Г; Д-Д), находящихся в потоке, а также результат их деформации и затвердевания при закреплении на гладкой основе (1-30).

Рис. 3. Возможные результаты актов индивидуального взаимодействия частиц дисперсной фазы с основой

Частицы: I - полностью расплавленная: 1-6; II - полностью расплавленная с полостью, заполненной газом, сечение А-А: 7-11; III - перегретая, испаряющаяся: 12-14; IV - оплавленная на выступах поверхности, сечение Б-Б: 15; V - с расплавленной оболочкой и твердый ядром, сечение В-В: 16-19; VI – с вторично затвердевшей оболочкой и расплавленным ядром, сечение Г-Г: 20, 21, 30; VII - с вторично затвердевшей оболочкой, прослойкой расплава и твердым ядром, сечение Д-Д: 22-30; VIII - твердая, сильно ускоренная частица: 28, 29.

На рис. 4. схематично изображены сечения наиболее характерных видов частиц из показанных на рис. 3.

В зависимости от условий смачивания, температуры частицы и ее скорости края частицы могут по-разному прилегать к поверхности основы (рис. 4).

Рис. 4. Сечения и структуры частиц различного типа, выделенных на рис. 3.

Виды частиц (в скобках номера соответствующих позиций на рис. 3): а, б, в, г - диски (1-3); д, е - "звездообразные частицы" (3-6, 12-14); ж, з -"сомбреро" (7, 8, 10); и - кольца (9, 19); к, л, м, н - "сомбреро" с твердым ядром (15, 16); о, п - комкообразные частицы (20-25); р - баллоны, сферы (30)