Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 75 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ частицах. Скорости частиц при ударе о подложку в данном режиме выше, чем в режиме с заполнением ствола на 30 %. Коалесценция капель расплава се- ребра происходит в меньшей степени, в результате чего размер агломератов в покрытии уменьшается. При этом более значительными становятся процессы диспергирования капель расплава серебра (рис. 2, в ). При напылении частиц с заполнением ствола детона- ционной пушки на 60 % частицы-включения серебра оказываются значительно перегретыми в композици- онных агломератах размером 40 … 60 мкм, а в агломе- ратах размером 20 мкм они достигают температуры кипения. Диоксид титана нагрет до темпе- ратуры, близкой к температуре плавления, в частицах размером 60 мкм, и находится в расплавленном состоянии в частицах размером 20 … 40 мкм. В покрытиях, по- лученных в этом режиме, содержатся не- агломерированные субмикронные и нано- частицы серебра, крупные же агломераты серебра не характерны (рис. 2, г – д ). Сферическая форма частиц серебра в покрытиях свидетельствует об их образо- вании путем разбрызгивания капель рас- плава. Из рис. 3 можно заключить, что в покрытиях, нанесенных при заполнении ствола на 60 %, субмикронные и наноча- стицы серебра распределены равномерно по всей толщине покрытия. Особенности диспергирования рас- плавленных или частично расплавленных композиционных частиц при столкнове- нии с подложкой определяются физико- химическими свойствами составляющих их фаз. Диспергирование может заключаться в дроблении напыляемых частиц как целого [9], если частицы полно- стью расплавлены или содержат значительное количе- ство жидкой фазы. В некоторых системах происходит диспергирование одного из компонентов многофазного сплава вследствие расслоения жидкой фазы при бы- стром охлаждении напыленной на подложку частицы. Так, диспергирование включений олова наблюдали при термическом напылении сплавовAl–Sn–Si [10]. Для дис- пергирования олова в сплаве необходимо иметь частицы Расчетные значения скоростей и температур частиц при детонационном напылении композиционных порошков TiO 2 -2.5об.%Ag Степень заполнения ствола, % Размер частиц, мкм Ско- рость, м ͽ с –1 Темпера- тура, К Отноше- ние* T / T m TiO2 Отноше- ние* T / T m Ag 30 20 554 782 0.37 0.63 40 431 1315 0.62 1.06 60 364 1124 0.53 0.91 40 20 614 1606 0.76 1.30 40 514 1703 0.80 1.38 60 430 1400 0.66 1.13 60 20 678 2646 1.25 Достигнута температура кипения 40 534 2123 1.00 1.72 60 417 2039 0.96 1.65 * Температура плавления ( T m TiO2 ) диоксида титана составляет 2123 К; ем- пературы плавления ( T m Ag ) и кипения серебра составляют 1235 и 2435 К со- ответственно. а б в г д Рис. 2. Микрофотографии поверхности покрытий, полученных детонационным напылением композиционного порошка TiO 2 -2.5об.%Ag, и результаты микрорентгеноспектрального анализа: а – покрытие, нанесенное при степени заполнения ствола 30 %; б – результаты микрорентгеноспектрального анализа участка поверхности, содержашего агломераты серебра, в – покрытие, нанесенное при степени заполнения ствола 40 %, г , д – покрытие, нанесенное при степени заполнения ствола 60 % (разные увеличения)