Соударение частиц с поверхностью основы. Виды удара и стадии его развития, страница 7

Другим видом частиц, имеющих сложное агрегатное состояние, являются непроплавленные гранулы со сплошной жидкой оболочкой типа V (сечение В-В, рис. 3), которые, закрепляясь на гладкой основе, образуют частицы вида 16-19. Частицы 16 были классифицированы как частицы типа сомбреро. Они имеют центральную выпуклую часть и утолщенные (тороидальные) или плоские края (рис. 4, л, м). На тонкой части диска рядом с утолщенной во многих случаях наблюдаются трещины, иногда происходит удаление ядра (частицы 17, 19), а в отдельных случаях всей центральной зоны (частица 18).

На рис. 8. представлены фотографии нескольких типов частиц, которые образуются при соударении с основой частиц, находящихся в сложном агрегатном состоянии.

Рис. 8. Частицы Аl₂О₃, находившиеся в потоке в сложном агрегатном состоянии: а, б - частицы, имевшие твердое нерасплавленное ядро, основа -кварц, ПНА, ×225: а - частица "сомбреро"; б - комкообразная частица; в - центральная часть частицы, имевшей пузырь газа внутри, с разрушенным сфероподобным куполом, основа - кварц, ПНА, ×750

Рис. 8, а, б соответствуют частицам, не полностью проплавленным в потоке, т. е. имевшим к моменту соударения твердое ядро, заключенное в расплаве. На рис. 8, в показан результат соударения частицы Аl₂О₃, содержавшей в своем объеме пузырь газа. Видна сфероподобная форма купола, верхняя часть купола разрушена.

Как отмечалось выше, появление в потоке частиц, находящихся в сложном агрегатном состоянии, может быть обусловлено не только неполным проплавлением, но и вторичным затвердеванием. Так образуются частицы типа VI (сечение Г-Г, рис. 3) с твердой оболочкой и жидким ядром и частицы типа VII (сечение Д-Д, рис. 3) с твердой оболочкой, жидкой прослойкой и твердым ядром. При соударении этих частиц с основой происходит местное (частица 30) или полное разрушение внешней твердой оболочки (частицы 20-24, 26) с растеканием и затвердеванием жидкой фазы. В результате на основе образуются частицы, состоящие из закрепившихся осколков оболочки и жидкой фазы, затвердевшей после растекания (рис. 4, н, о, п, р).

Частицы 28 и 29 условно показывают результаты закрепления на основе материала, пластифицированного в потоке или остававшегося в исходном твердом состоянии. Следует подчеркнуть, что при скоростях свыше 400…1000 м/с твердые частицы ряда материалов при соударении с основой могут сильно деформироваться. В результате таких актов взаимодействия возможно появление не только частиц вида 28, 29, но и близкого к 1-6. [18 С. 242-252]

ПРОЦЕССЫ, ВЕДУЩИЕ К ПРОЧНОМУ СЦЕПЛЕНИЮ ЧАСТИЦ С ОСНОВОЙ

Стадии взаимодействия материалов при плазменном напылении

[18 С. 253-259] Процессы, происходящие в области контакта материалов формируемого слоя и основы при плазменном напылении, рассматриваются с позиций развития и протекания топохимических реакций. Для топохимических реакций характерна двухстадийность процесса, в результате протекания которого образуется прочная связь между атомами соединяемых веществ. На первой стадии происходит образование физического контакта, т.е. сближения соединяемых веществ на расстояния, требуемые для межатомного взаимодействия, и подготовки поверхности к взаимодействию. На второй стадии - химического взаимодействия - заканчивается процесс образования прочного соединения. По мере завершения указанных стадий поверхностного взаимодействия могут развиваться процессы объемного взаимодействия материалов.

Таким образом, весь процесс взаимодействия материалов при плазменном напылении на каждом элементарном участке поверхности условно разделяется на три стадии: сближение соединяемых веществ - образование физического контакта; активация контактных поверхностей и химическое взаимодействие материалов на границе раздела фаз; объемное взаимодействие.