47. Механізм активації при газотермічному напилюванні (канали активації).

Проанализируем какие каналы активации могут приводить к разрыву межатомных связей в системе (Ме׳ – О) при разнообразных способах напыления.

Термический цикл. Под действиии этого канала существует вероятность того, что в индивидуальном комплексе (Ме ׳ – О) произойдёт разрыв межатомных связей

W = exp (- E / RT)

E – энергия разрыва связей (Ме ׳ – О), численно равная q 0 или q а для слоя окисла или комплекса химически адсорбированного кислорода на поверности твёрдого металла соответственно; Т – температура

Механический канал. Разрыв межатомных связей в системе (Ме ׳ – О) может быть реализован механически или другим воздействием, способным частично или полностью разрушить слои окисла или химически адсорбированного кислорода. Классическим примером срабатывания механического канала активации является сварка взрывом, при которой кумулятивная струя очищает от окислов и других загрязнений соединяемые поверхности, вступающие в физический контакт. Следует иметь в виду, что длительность жизни атомов в активированном состоянии, т.е. поверхностных атомов металла с ненасыщенными связями, крайне мала. Такие атомы могут образовать связь (Ме ׳ – Ме ׳׳) или вновь образовать комплекс (Ме ׳ – О).

Канал активайии., связанный с высвобождением энергии при выходе на поверхность в результате пластической деформации структурных дефектов типа дислокаций, вакансий, межузельных атомов. Энергия, которая может высвобождаться при выходе кажлого из этих дефектов, различна.Общая энергия, которая выносится тем или иным типом дефектов, зависит от частоты их выхода на поверхность, а скорость релаксации этой энергии определяется, в основном, температурой. При срабатывании этого канала весьма важным обстаятельством является то, что активируется не один поверхностный атом металла, а группа атомов.

Химическая активация. Этот канал активации предпологает взаимодействие слоя окисла или химически адсорбированного кислорода с каким-либо веществом по механизму восстановительной реакции, в результате которой окисел металла восстанавливается до чистого металла. Такой канал активации используется в технологических процессах. Предпологающих ограничение температуры, чтобы компесировать низкую эффективность термического канала активации.

48. Температурний режим у між фазній зоні в умовах плазмового напилювання.

49. Роль поверхневої енергії і дефектів у підвищенні контактної температури при плазмовому напилюванні.

Температура, устанавившася в зоне крнтакта при взаимодействии частиц с поверхностью твёрдого тела со скоростью частиц, является одним из основных факторов активизирующий физико-химический процесс в межфазной зоне. Контактная температура устанавливается за счёт передачи тепла ударяющимися о поверхность подложки частицами, а так же тепла переданного потоком газа.

Полный поток рассчитан согласно теплопроводности:

ӘТ / Әt = a (Ә² Т / Ә х ² )

а = λ / с γ

а – температура пров., λ – коэффициент теплопроводности, с – удельная теплопроводность, γ – удельный вес.

Наиболее простой способ вычислить контактную температуру предпологает контакт двух полу бесконечных тел.

Тк = (Т 10* в 1 + Т 20 * в 2) / в 1 + в 2

В = √λ с γ

Т10 – температура частицы, в 1,2 – покрытий.

Уравнение теплопроводности Фурье, в основе которого лежит распостранение тепла не вполне корректна для малого времени контакта. В этом случае при анализе коротковременных тепловых процессов необходимо учитывать конечную скорость распостранения тепла.

При решении задачи нужно учитывать:

Малое время контакта предпологает, что над каждой точкой контакта действуют точечные источники тепла определяющую мощность эквивалентную поверхностной энергии взаимодействия фаз.

В процессе ударного взаимодействия происходит активация большого числа атомов. Они схватываются и в дальнейшем химически взаимодействуют. Результат смачивания и образования химических связей является анигеляция поверхностной энергией двух тел. Такая убыль свободной поверхностной энергии является мерой работы адгезии. Высвободившаяся в результате образования новой системы энергия приводит к увеличению контактной температуры.

Взаимодействие частиц при напылении с матрицей происходит на активных центрах. Это место выхода вакансий и дислокаций на поверхность при ударе. При этом выход дефектов на поверхность сопровождается выносом энергии в зону контакта вышедшую на поверхность можно рассматривать как действие источника тепла. Способны дополнительно разогреть локальные объёмы твёрдого тела. Дополнительный вклад в повышение контактной температуры от энергии вакансий составляет:

Δ Т в = ((1,8 G 2 в³ ) / (4 π R³ )) / 1/ ρ 2 c 2 *

* ( V + 1)