Особенности детонационных покрытий АК4-стекло

Аннотация

Исследование направлено на изучение возможности нанесения детонационным способом термобарьерных покрытий (ТБП), которые представляют собой композиты с различным содержанием алюминия АК4 и силикатного стекла. Показан высокий потенциал использования данных композитов в качестве ТБП, для применения в условиях механических и термических нагрузок в двигателях внутреннего сгорания. Образцы наносились с помощью газовой пушки с диаметром ствола 20 мм. Для исследования покрытий применялись сканирующая электронная микроскопия, энергодисперсионный рентгеновский спектральный анализ, рентгеновская порошковая дифракция и измерение твердости. Исходя из полученных данных, наиболее перспективными характеристиками обладают образцы, которые представляют собой композиты стекла и алюминия, имеющие высокую плотность и гладкую поверхность, в частности композит 25 % АК4 с 75 % стекла (43 % заполнение ствола). Данный состав имеет высокое содержание стекла, толщину полученного слоя 1,34 мм и гладкую плотную поверхность. Этими свойствами данный состав выгодно отличается от покрытий из чистого стекла или из чистого АК4. Очевидно, что два компонента (металл и стекло) действуют синергетически, снижая образование настылей, возможно, за счет повышения температуры жидких капель. Можно полагать, что более широкий по длинам волн спектр излучения стекла в случае смеси металл + стекло приводит к более эффективному нагреванию металла по сравнению с напылением чистого АК4. При использовании чистого стекла покрытие является слишком неоднородным, хрупким, трещиноватым и шероховатым из-за формирования волокнистых стеклянных хлопьев в полете. С точки зрения коэффициента полезного действия пушки (усвоение порошка до 30 %) наилучшие результаты показали образцы чистых АК4 и АК6 и чистого стекла. Их композиты также дают приемлемое усвоение (не менее 15 %). Пористость композитов незначительно выше пористости чистых компонентов. Данные композиты имеют высокий потенциал применения в качестве термобарьерных покрытий для двигателей внутреннего сгорания, за счет доступности компонентов и демонстрируемых характеристик, а также возможности нанесения в промышленных масштабах.