Friktion og slid adfærd af wolframlegeringskugler afsløret

Forskere ved Institute of Modern Physics (IMP) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS) har for nylig afsløret den kollektive friktion og slidadfærd af wolframlegerede kugler, det vigtige kandidatmålmateriale for Accelerator Driven Subcritical System (ADS). Resultaterne blev offentliggjort i Tribology International .

Det nye granular flow spallation -mål betragtes som en af ​​de mest lovende kandidatmåltyper for ADS. Spallationsmålet vil fungere under ekstreme forhold såsom høj temperatur og stærk stråling. Derudover mange målkugler, der cirkulerer i målsløjfen, vil forårsage stærk og kompleks friktion og slid, hvilket påvirker målkuglernes levetid. Indtil nu, ingen passende metode er blevet foreslået til at evaluere friktions- og slidadfærden forårsaget af den granulære kollektive bevægelse.

Med fremragende ejendomme og lave omkostninger, wolframlegeringskuglerne betragtes som en af ​​de vigtige kandidater til målet for granulatstrømning. Ved at bruge den egenudviklede enhed, forskerne ved IMP gennemførte det kollektive slidforsøg af wolframlegeringskuglerne ved 250 ℃.

De fandt ud af, at massetabforholdet mellem målkuglerne først steg og derefter faldt, med et maksimum på ca. 0,32 vægtprocent, og nåede endelig en steady-state på ca. 0,28 vægtprocent.

Hele processen kan opdeles i flere faser, som svarer til forskellige friktions- og slidadfærd. I den indledende fase, træthedsslid er dominerende, og derefter begynder mikro-crack-netværket på kuglens overflade at spire og udvikler sig til et knust lag. Efter at det knuste lag falder af, underoverfladen begynder at slides. Endelig, et selvsamlet nyt lag med en struktur af amorfe omgivende nanokrystalliner dannes på kugleoverfladen.

Ifølge forskerne, da det har større tolerance for friktionsdefekter og kan hæmme spredning af mikro-revner, dette nye lag er nyttigt til forbedring af kuglens overflades slidstyrke.

I øvrigt, resultaterne afslører også slideaffaldets vigtige rolle. I den tidlige fase, det bidrager til dannelsen af ​​det øverste knuste lag. I mellemfasen, det fungerer som det faste smøremiddel og bufferlag mellem kuglerne, bremser friktion og slid. Og i den senere fase, den deltager i dannelsen af ​​et selvsamlet lag for at beskytte bolden.

Resultaterne giver ikke kun en afgørende eksperimentel metode til vurdering af friktion og slidadfærd for det granulære spallationsmål, men også give evalueringsdata om levetid for wolframlegeringskugler som spallationsmålmateriale fra tribologiens perspektiv.