Физические основы получения покрытий методом холодного газодинамического напыления, синтеза и сфероидизации металлокерамических порошков

Объектом исследования являются дозвуковые и сверхзвуковые газовые струи с расплавленными и нерасплавленными частицами металлов и неметаллов (полимеров, керамик), их натекание на преграду, а также формируемые при этом покрытия и их свойства; порошки для нанесения покрытий, в том числе многокомпонентные композитные. Цель работы – исследование физических основ получения порошков для нанесения покрытий методами холодного газодинамического и газотермического напыления; математическое моделирование физико-химических процессов при напылении. В процессе работы получены следующие новые важнейшие результаты: Проведено исследование влияния механической обработки в планетарной мельнице смеси порошков стехиометрического состава для синтеза интерметаллида Ni3Al перед напылением. Исследовалось влияние на устойчивость реакции горения СВС в тонких пленках Ti-Ni начальной температуры прогрева и температуры зажигания при различном стехиометрическом составе системы Ti-Ni. Впервые приведены результаты расчетных и экспериментальных исследований взаимодействия сверхзвуковой струи с частицами в условиях ХГН со сложной преградой, состоящей из маски с расширяющимся отверстием, отстоящей на некотором расстоянии от поверхности подложки. Впервые разработана физико-математическая модель и написана программа для расчетов роста покрытия с учетом зависимости коэффициента напыления от температуры торможения воздуха, скорости перемещения сопла и угла напыления. Представлены результаты численного моделирования методом молекулярной динамики разрушения кристалла интерметаллида TiAl при различных температурах. На основе метода SPH разработан алгоритм и создана программа расчета высокоскоростного деформирования упругопластического материала с учетом его разрушения при динамическом нагружении. Полученные в рамках проекта результаты вносят значительный вклад в понимание процессов: формирования покрытий при разных углах установки, что перспективно для развития практических высокопроизводительных аддитивных технологий на основе этого метода; адгезии при соударении микрочастицы с преградой при условиях ХГН. Область применения результатов: разработка новых технологий получения и обработки порошковых материалов; нанесения покрытий методом ХГН и развитие на его основе аддитивных технологий.