АНАЛІЗ КОНТАКТНОЇ ВЗАЄМОДІЇ МІКРОЧАСТИНОК ТРИОКСИДУ ВОЛЬФРАМУ WO3 З ШАМОТНИМ ВОГНЕТРИВОМ ПРИ ВИСОКОШВИДКІСНОМУ УДАРІ

Анотація

У роботі представлено комплексне теоретичне дослідження трибологічної взаємодії та контактної механіки при високошвидкісному ударі сферичної мікрочастинки триоксиду вольфраму (WO3 ) діаметром 10 мкм об плоску підкладку з алюмосилікатного вогнетриву (шамоту) при швидкості зіткнення 200 м/с. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю оптимізації процесів холодного газодинамічного напилення функціональних керамічних покриттів та прогнозування механізмів ерозійного зносу футерівки промислових агрегатів. Головною метою роботи є розрахунок максимальних контактних напружень, оцінка глибини індентування та прогнозування характеру руйнування матеріалів у локальній зоні контакту. Аналіз базується на модифікованій теорії Герца для динамічних процесів з урахуванням квазістатичного наближення, справедливого для дозвукових швидкостей удару відносно швидкості звуку в досліджуваних матеріалах. Дослідження включає детальний огляд фізико-механічних властивостей взаємодіючих тіл, розрахунок зведеного модуля пружності системи та визначення полів нормальних і дотичних напружень. Окрема увага приділяється аналізу ймовірності переходу від пружної деформації до крихкого руйнування або пластичної течії з урахуванням масштабного ефекту міцності мікрочастинок. У роботі доведено, що, незважаючи на мікроскопічний масштаб події, виникаючі пікові контактні тиски (близько 7 ГПа) та радіальні розтягуючі напруження багаторазово перевищують межі міцності шамотної підкладки. Це переводить процес з області пружного зіткнення в режим інтенсивного ерозійного зносу, що супроводжується утворенням кільцевих тріщин (cone cracks) та локальним кратероутворенням. Отримані результати формують наукову базу для коригування технологічних режимів напилення та вибору стійкіших керамічних підкладок