Технические науки/1. Металлургия

К.т.н. Денисенко А.И.

Национальная металлургическая академия Украины

К НАЧАЛЬНОМУ ЭТАПУ ОБРАЗОВАНИЯ ПРИПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ МИКРОЧАСТИЦ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ МЕТАЛЛОКОМПОЗИТНОГО ЭЛЕКТРОДА

Для технологии газодинамической инжекции микрочастиц литированых оксидов металлов двухфазной струей в приповерхностный слой металлической матрицы электрода (в дальнейшем называемой мишенью) характерными являются их разгон в высокоскоростном потоке газа и торможение ударом о поверхность формируемого металлокомпозита, причем образование сцепления микрочастицы с основой происходит за счет кинетической энергии ударного взаимодействия [1].

Процессы ударного взаимодействия над поверхностью мишени между не закрепившимися на проверхности после соударения с ней микрочастицами дисперсной фазы и микрочастицами из налетающей двухфазной струи способны существенно изменить кинетические параметры налетающих микрочастиц относительно мишени и повлиять на эффективность механизма инжектирования оксида в формируемый металлокомпозит [2].

Образование экранирующего слоя из микрочастиц над поверхностью мишени на начальном временном участке его существования определяется величиной среднего времени пребывания в нем микрочастиц и их начальным количеством [2].

В условиях стартового запуска двухфазного потока и разгона первых микрочастиц дисперсной фазы начинающим поступать в систему с нарастающим давлением газом [3] на начальных этапах переходного процесса недоразогнанные микрочастицы массово отскакивают от поверхности мишени, формируя экранирующий слой сравнительно медленно покидающих его микрочастиц, и, как следствие, последующую лавину экспоненциального разрастания этого слоя за счет столкновений c ним налетающих микрочастиц, вплоть до достижения полного экранирования (в некоторых условиях) от них поверхности мишени. В этом случае воздействие микрочастиц двухфазной налетающей струи на поверхность мишени преобразуется в взаимодействие дисперсной фазы налетающей струи с микрочастицами приповерхностного экранирующего слоя и, как следствие, на поверхность мишени воздействуют преимущественно микрочастицы, рикошетирующие после соударений между собой. Рассмотренный выше вариант стартового запуска двухфазного потока является наиболее неблагоприятным в связи с интенсивными как начальным формированием приповерхностного слоя микрочастиц так и его последующим развитием.

Рассмотрим вариант введения микрочастиц дисперсной фазы в уже сформированный (разогнанный до скоростей, несколько превышающих нижнюю границу диапазона существования механизма инжекции оксидных микрочастиц в металлокомпозит) газовый поток. В этом случае возможны два механизма пополнения приповерхностного экранирующего слоя микрочастиц: первый – микрочастицами, отскочившими и не закрепившимися при ударе о поверхность мишени, второй – микрочастицами, принявшими участие в соударениях над поверхностью мишени.

Вследствие первого из упомянутых механизмов некоторое, ограниченное коэффициентом отскока, количество микрочастиц (с экранирующим эффектом) воспроизводимо присутствует над поверхностью мишени, постоянно поддерживая условия для осуществления второго механизма пополнения (соударениями между частицами) экранирующего слоя микрочастицами вплоть до достижения полного экранирания (в некоторых условиях) приповерхностным слоем микрочастиц поверхности мишени от микрочастиц двухфазного потока.

Рассмотрим также вариант введения микрочастиц дисперсной фазы в уже сформированный газовый поток, разогнанный до скоростей, обеспечивающих инжекцию оксидных микрочастиц в металлокомпозит и низкую вероятность отскоков. В этом случае небольшое начальное количество микрочастиц, которое сформировалось в приповерхностном слое вблизи мишени вследствие случайных причин, по истечении среднего времени пребывания в этом слое полностью из него уходит. Обратим внимание на то, что экранирующий слой микрочастиц над поверхностью мишени, в начальный момент сформировавшийся вследствие случайных причин, пополняется микрочастицами с течением времени уже по иному механизму.

Вследствие важности начального этапа образования экранирующего слоя микрочастиц над поверхностью мишени представляет интерес дополнительное специальное исследование оценки условий стабильности поддержания и развития экранирующего слоя микрочастиц над поверхностью мишени, в особенности для механизма воспроизводства исключительно соударениями между его микрочастицами и дисперсной фазой экранируемого налетающего двухфазного потока.

Литература

1. Денисенко А.И. К инжекционному методу формирования металлокомпозитного катода // Физика и техника высокоэнергетической обработки материалов. – Днепропетровск: АРТ-ПРЕСС, 2007. – С. 108-118.

2. Денисенко А.И. К оптимизации инжекционного метода формирования металлокомпозитного электрода // Материалы I Международной научно-практической конференции "Научное пространство Европы – 2007”. – Т.10. Технические науки. – Днепропетровск: Наука и образование, 2007.– С. 22-25.

3. Denysenko O.I Formation of impulse of high-speed diphase flow for metal-composit syntesis // www.rusnauka.com/13.DNI_2007/Tecnic/21161.doc.