Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 4

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 4 2018 85 MATERIAL SCIENCE нален квадрату напряжения. Количественные же оценки, учитывающие влияние влаги на диэлек- трические свойства керамических покрытий, в литературе отсутствуют. В технологии ДН важную роль играет со- став используемой детонирующей смеси, т. е. отношение содержания кислорода к топливу. При малом содержании кислорода (богатая смесь) продукты детонации могут оказывать восстановительное воздействие на напыляе- мый материал, а при большом (бедная смесь) – окислительное. В случае оксида алюминия ДН применение богатых смесей предположитель- но может приводить к частичному восстанов- лению окисла на поверхности частиц, появле- нию свободного алюминия и вследствие этого ухудшению электроизоляционных свойств по- крытий. По этой причине экспериментальная проверка влияния состава детонирующей сме- си на электропроводность покрытий является актуальной с точки зрения практического при- менения ДН. Цель настоящей работы заключалась в выяв- лении механизма электропроводности и пробоя алюмооксидных покрытий, получаемых мето- дом ДН, построении физической модели, позво- ляющей количественно оценивать удельное объемное сопротивление покрытий, и опреде- лении влияния состава детонирующей смеси на их электропроводность. Для достижения цели решались задачи, связанные с получением по- крытий на детонационной установке CCDS2000 [2, 7] и измерением их электросопротивления и напряжения пробоя. На основе анализа получен- ных экспериментальных данных строилась мо- дель электропроводности. Методика исследований Используемые материалы и получение покрытий В экспериментах применялся алюмооксид- ный (корунд) порошок М40 Super с размером зерна 40…28 мкм, производитель ООО «Инокс» (г. Новосибирск). Корунд представляет собой α-модификацию Al 2 O 3 , которая по сравнению с другими формами оксида алюминия (γ-, δ-, θ- и т. д.) имеет максимальную плотность 3,9…4,1 г/см 3 и твердость (9, по Моосу). Температура плавления оксида алюминия 2044 °С. Покрытия наносились с помощью детонаци- онной установки CCDS2000 [2, 7] с длиной ство- ла 800 мм и диаметром 20 мм, которая благодаря прецизионной системе газопитания, локализо- ванной подаче и дозированию порций напыляе- мого порошка в каждом цикле (выстреле) работы установки обеспечивает высокую повторяемость режима ДН. В качестве подложек использовались диски из дюралюминия диаметром 40 мм и тол- щиной 7 мм и пластинки из стали Ст 3 размером 70×50×1,5 мм. Первые – для определения ди- электрической прочности покрытий, вторые – для измерения удельного сопротивления. Рабочий заряд формировали из ацетиленокислородных детонирующих смесей C 2 H 2 + k O 2 со значения- ми k = 1,0; 1,75; 2,5; 4,0; 5,0. Вычисления пара- метров детонации газовых смесей выполнялись с помощью компьютерной программы DETON, созданной на основе модели, описанной в [15]. Поскольку DETON не работает на граничном значении k = 1, то для оценки параметров про- дуктов детонации данной смеси расчет выпол- нен с k = 1,02. В табл. 1 представлены расчет- Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Параметры детонации газовых смесей C 2 H 2 + k O 2 The detonation parameters of gas mixtures C 2 H 2 + k O 2 k D , м/с U , м/с P , МПа T , К ρ g , кг/м 3 H , МПа 1,02 2930 1310 4,69 4519 2,15 1,86 1,75 2628 1196 3,96 4408 2,24 1,61 2,50 2425 1108 3,45 4215 2,28 1,41 4,00 2192 1004 2,89 3934 2,32 1,18 5,00 2096 960 2,67 3794 2,34 1,08