Математическое прогнозирование вероятности столкновения частиц в процессе детонационного напыления

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлены методы математического прогнозирования вероятности столкновения частиц разнородных материалов в процессе детонационного напыления композиционных покрытий. Вследствие разных свойств исходных порошковых материалов (массы, аэродинамического сопротивления) показатели качества композиционных покрытий определяются не только параметрами движения частиц, но и их взаимным положением в потоке продуктов детонации. В случае использования реагирующих компонентов взаимодействие расплавленных частиц в потоке может привести к протеканию химических реакций и образованию новых материалов на подложке, созданию неоднородной структуры покрытия и ухудшению его прочностных и адгезионных свойств. Предварительный прогноз вероятности столкновения частиц до соприкосновения с поверхностью изделия дает возможность до проведения натурных испытаний сделать вывод о получении качественных показателей покрытия.

Об авторах

Сергей Юрьевич Ганигин

Самарский государственный технический университет

Email: ganigin.s.yu@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5778-6516
SPIN-код: 5725-6961
Scopus Author ID: 56674530800
ResearcherId: J-8539-2014
http://www.mathnet.ru/person38985

доктор технических наук, доцент; декан; инженерно-технологический факультет

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Мария Сергеевна Гречухина

Самарский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: mariya_grechukhina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7797-3802
SPIN-код: 6179-8126
Scopus Author ID: 57214888777
http://www.mathnet.ru/person191499

кандидат технических наук; старший научный сотрудник; лаб. цифровых двойников материалов и технологических процессов их обработки

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Александр Сергеевич Нечаев

Самарский государственный технический университет

Email: nechaev-as@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0939-8292
SPIN-код: 4564-7570
http://www.mathnet.ru/person53600

кандидат технических наук; доцент; каф. радиотехнических устройств

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Андрей Юрьевич Мурзин

Самарский государственный технический университет

Email: ttxb@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-6737-036X
SPIN-код: 2014-2813
Scopus Author ID: 56462370600
ResearcherId: E-3954-2014
http://www.mathnet.ru/person191501

кандидат технических наук, доцент; доцент; каф. технологий твердых химических веществ

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Валерия Андреевна Воронцова

Самарский государственный технический университет

Email: vorontsova.va@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8759-1805
http://www.mathnet.ru/person191502

младший научный сотрудник; лаб. цифровых двойников материалов и технологических процессов их обработки

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список литературы

  1. Haridasan V. P., Velayudham A., Krishnamurthy R. Response surface modeling and parameter optimization of detonation spraying with enhanced coating performance // Materials Today: Proceedings, 2021. vol. 46, no. 9. pp. 3474–3481. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.11.867.
  2. Ulianitsky V. Yu., Shtertser A. A., Batraev I. S., Rybin D. K. Fabrication of layered ceramic-metal composites by detonation spraying // Ceramics Intern., 2020. vol. 46, no. 17. pp. 27903–27908. EDN: PAVTPA. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.07.225.
  3. Ulianitsky V. Yu., Batraev I. S., Shtertser A. A., Dudina D. V., Bulina N. V., Smurov I. Detonation spraying behavior of refractory metals: Case studies for Mo and Ta-based powders // Adv. Powder Technol., 2018. vol. 29, no. 8. pp. 1859–1864. EDN: YCBFVR. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apt.2018.04.023.
  4. Rybin D. K., Batraev I. S., Dudina D. V., Ukhina A. V., Ulianitsky V. Yu. Deposition of tungsten coatings by detonation spraying // Surf. Coat. Technol., 2021. vol. 409, 126943. EDN: EUTKJS. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.126943.
  5. Shtertsera A. A., Rybin D. K., Ulianitsky V. Yu., Park W., Datekyu M., Wada T., Kato H. Characterization of nanoscale detonation carbon produced in a pulse gas-detonation device // Diamond Relat. Mater., 2020. vol. 101, 107553. EDN: HRUGOT. DOI: https://doi.org/10.1016/j.diamond.2019.107553.
  6. Cui S., Zhai H., Li W., Fan X., Li X., Ning W., Xiong D. Microstructure and tribological properties of Fe-based amorphous coating prepared by detonation spray // J. Non-Cryst. Solids, 2021. vol. 556, 120564. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2020.120564.
  7. Ulianitsky V. Yu., Rybin D. K., Ukhina A. V., Bokhonov B. B., Dudina D. V., Samodurova M. N., Trofimov E. A. Structure and composition of Fe-Co-Ni and Fe-Co-Ni-Cu coatings obtained by detonation spraying of powder mixtures // Materials Letters, 2021. vol. 290, 129498. EDN: SINNEA. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2021.129498.
  8. Ulianitsky V. Yu., Dudina D. V., Batraev I. S., Kovalenko A. I., Bulina N. V., Bokhonov B. B. Detonation spraying of titanium and formation of coatings with spraying atmosphere-dependent phase composition // Surf. Coat. Technol., 2015. vol. 261. pp. 174–180. EDN: UEKMPD. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.11.038.
  9. Dudina D. V., Korchagin M. A., Zlobin S. B., Ulianitsky V. Yu., Lomovsky O. I., Bulina N. V., Bataev I. A., Bataev V. A. Compositional variations in the coatings formed by detonation spraying of Ti3Al at different O2/C2H2 ratios // Intermetallics, 2012. vol. 29. pp. 140–146. EDN: RGCVLH. DOI: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2012.05.010.
  10. Haridasan V. P., Velayudham A., Krishnamurthy R. Response surface modeling and parameter optimization of detonation spraying with enhanced coating performance // Materials Today: Proceedings, 2021. vol. 46, no. 9. pp. 3474–3481. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.11.867.
  11. Batraev I. S., Ulianitsky V. Yu., Dudina D. V. Detonation spraying of copper: Theoretical analysis and experimental studies // Materials Today: Proceedings, 2017. vol. 4, no. 11. pp. 11346–11350. EDN: XOISOM. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.09.006.
  12. Ulianitsky V., Batraev I., Dudina D., Smurov I. Enhancing the properties ofWC/Co detonation coatings using two-component fuels // Surf. Coat. Technol., 2017. vol. 318. pp. 244–249. EDN: XNHHSJ. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.08.008.
  13. Dudina D. V., Pribytkov G. A., Krinitcyn M. G., Korchagin M. A., Bulina N. V., Bokhonov B. B., Batraev I. S., Rybin D. K., Ulianitsky V. Yu. Detonation spraying behavior of TiC${}_x$-Ti powders and the role of reactive processes in the coating formation // Ceramics Intern., 2016. vol. 42, no. 1, part A. pp. 690–696. EDN: XXBCUX. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.08.166.
  14. Dudina D. V., Batraev I. S., Ulianitsky V. Yu., Korchagin M. A. Possibilities of the computer-controlled detonation spraying method: A chemistry viewpoint // Ceramics Intern., 214. vol. 40, no. 2. pp. 3253–3260. EDN: SKKGHD. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.09.111.
  15. Dudina D. V., Zlobin S. B., Bulina N. V., Bychkov A. L., Korolyuk V. N., Ulianitsky V. Yu., Lomovsky O. I. Detonation spraying of TiO2–2.5 vol.% Ag powders in a reducing atmosphere // J. Europ. Ceramic Soc., 2012. vol. 32, no. 4. pp. 815–821. EDN: PDGOPL. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2011.10.022.
  16. Shtertser A., Muders C., Veselov S., Zlobin S., Ulianitsky V., Jiang X., Bataev V. Computer controlled detonation spraying of WC/Co coatings containing MoS2 solid lubricant // Surf. Coat. Technol., 2012. vol. 206, no. 23. pp. 4763–4770. EDN: RGCAMH. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.03.043.
  17. Ulianitsky V. Yu., Dudina D. V., Batraev I. S., Rybin D. K., Bulina N. V., Ukhina A. V., Bokhonov B. B. The influence of the in-situ formed and added carbon on the formation of metastable Ni-based phases during detonation spraying // Materials Letters, 2016. vol. 181. pp. 127–131. EDN: XFJUMP. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2016.06.022.
  18. Liao W.-B., Wu Zh.-X., Lu W., He M., Wang T., Guo Z., Huang J. Microstructures and mechanical properties of CoCrFeNiMn high-entropy alloy coatings by detonation spraying // Intermetallics, 2021. vol. 132, 107138. DOI: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2021.107138.
  19. Shtertser A. A., Batraev I. S., Ulianitsky V. Yu., Kuchumova I. D., Bulina N. V., Ukhina A. V., Bokhonov B. B., Dudina D. V., Trinh Ph. V., Phuong D. D. Detonation spraying of Ti-Cu mixtures in different atmospheres: Carbon, nitrogen and oxygen uptake by the powders // Surf. Interf., 2020. vol. 21, 100676. EDN: JEFFAG. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfin.2020.100676.
  20. Патент № RU 2744805 C1: Способ нанесения реакционноспособного композиционного покрытия на основе Ni-Al / М. В. Ненашев, Д. А. Деморецкий, С. Ю. Ганигин, И. В. Нечаев, И. А. Кузнецов, А. А. Новиков, В. Л. Симогин, А. Ю. Мурзин, А. Г. Попов, А. Т. Нурмухаметов, Н. С. Альдебенев, М. С. Гречухина, И. Р. Тонеев. Патентообладатель: ФГБОУ ВО «СамГТУ». Номер заявки: 2020113997. Дата регистрации: 03.04.2020. Дата публикации: 15.03.2021, 2021. http://www.fips.ru/cdfi/fips.dll/ru?ty=29&docid=2744805. EDN: XVKCSP.
  21. Nechaeva I., Nechaev A. Method of assessing the sensitivity of the dust-air mixture to thermal effects caused by electric discharge / 2019 XXI International Conference Complex Systems: Control and Modeling Problems (CSCMP), 2019. pp. 553–557. EDN: DMELHU. DOI: https://doi.org/10.1109/CSCMP45713.2019.8976612.
  22. Lakshmi D. V., Babu P. S., Krishna L. R., Vijay R., Rao D. S., Padmanabham G. Corrosion and erosion behavior of iron aluminide (FeAl(Cr)) coating deposited by detonation spray technique // Adv. Powder Technol.. vol. 32, no. 7. pp. 2192–2201. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apt.2021.04.032.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематичное представление сечения ствола

Скачать (95KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схематичное представление распределения частиц по длине в канале ствола

Скачать (107KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость процесса прогрева частиц диаметром 40 мкм (1) и 20 мкм (2) от времени при детонационном напылении

Скачать (781KB)
Метаданные

© Авторский коллектив; Самарский государственный технический университет (составление, дизайн, макет), 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах