МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА «ВЫСОКОЭНТРОПИЙНОЕ ПОКРЫТИЕ/ПОДЛОЖКА» ПРИ ХОЛОДНОМ ПЕРЕНОСЕ МЕТАЛЛА: 10.25712/ASTU.1811-1416.2022.03.005

Сергей Андреевич  Невский; Владимир Дмитриевич  Сарычев; Сергей Валерьевич  Коновалов; Юрий Федорович  Иванов; Кирилл Александрович  Осинцев; Виктор Евгеньевич  Громов

Авторы

Сергей Андреевич Невский Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007, Новокузнецк, Россия https://orcid.org/0000-0001-7032-9029
Владимир Дмитриевич Сарычев Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007, Новокузнецк, Россия https://orcid.org/0000-0002-4861-0778
Сергей Валерьевич Коновалов Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007, Новокузнецк, Россия https://orcid.org/0000-0003-4809-8660
Юрий Федорович Иванов Институт сильноточной электроники СО РАН, пр. Академический 2/3, 634055, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0001-8022-7958
Кирилл Александрович Осинцев Самарский Национальный исследовательский университет им. С.П. Королева, Московское шоссе, 34, 443086, Самара, Россия https://orcid.org/0000-0003-1150-6747
Виктор Евгеньевич Громов Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007, Новокузнецк, Россия https://orcid.org/0000-0002-5147-5343

Ключевые слова:

высокоэнтропийные сплавы, неустойчивость Кельвина-Гельмгольца, неустойчивость Рэлея-Тейлора, уравнения Навье-Стокса

Аннотация

Изучено формирование рельефа поверхности раздела «высокоэнтропийное покрытие/подложка» при холодном переносе металла с позиций представлений о возникновении на границе раздела гидродинамических неустойчивостей Кельвина-Гельмгольца и Рэлея-Тейлора. Показано, что наличие только неустойчивости Кельвина-Гельмгольца не дает адекватного объяснения формирования волнообразного рельефа поверхности «высокоэнтропийное покрытие/подложка». Учет ускорения слоя (неустойчивости Рэлея-Тейлора), занимаемого покрытием из сплава Co-Cr-Fe-Mn-Ni, качественно изменяет картину взаимного перемешивания материалов. При значении поперечной скорости слоя 50 м/с и вертикальной составляющей ускорения 10⁷ м/с². Формирование вихрей начинается при t > 4 мкс, а их распад на капли происходит в интервале от 8,4 мкс до 22,5 мкс. При t > 22,5 мкс начинается процесс интенсивного перемешивания. При отличной от нуля горизонтальной составляющей ускорения слоев (a_y/a_x ~ 0,5) фрагментация вихрей будет происходить в интервале от 16,5 мкс до 23 мкс, а интенсивное перемешивание вещества слоев начинается при t > 23 мкс. Показано, что в этих условиях расчётная конфигурация горницы раздела «покрытие/подложка» совпадает с наблюдаемой в эксперименте. Размеры образовавшихся частиц составляют от 57 до 127 мкм, что приближенно соответствует экспериментальным данным.