Pesquisadores do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) revelaram recentemente o atrito coletivo e o comportamento de desgaste das esferas de liga de tungstênio, o importante material alvo candidato para o Sistema Subcrítico Acelerado (ADS). Os resultados foram publicados em Tribology International .

O novo alvo de fragmentação de fluxo granular é considerado um dos tipos de alvo candidatos mais promissores para ADS. O alvo de fragmentação funcionará sob condições extremas, como alta temperatura e forte radiação. Adicionalmente, numerosas bolas alvo circulando no loop alvo causarão fricção e desgaste fortes e complexos, o que afeta a vida útil das bolas alvo. Até aqui, nenhum método adequado foi proposto para avaliar o comportamento de atrito e desgaste causado pelo movimento coletivo granular.

Com excelentes propriedades e baixo custo, as bolas de liga de tungstênio são consideradas um dos candidatos importantes para o alvo de fragmentação de fluxo granular. Ao usar o dispositivo de desenvolvimento próprio, os pesquisadores do IMP conduziram o experimento de desgaste coletivo das bolas de liga de tungstênio a 250 ℃.

Eles descobriram que a taxa de perda de massa das bolas alvo aumentou primeiro e depois diminuiu, com um máximo de cerca de 0,32% em peso, e finalmente atingiu um estado estacionário de cerca de 0,28% em peso.

Todo o processo pode ser dividido em várias etapas, que correspondem a diferentes comportamentos de atrito e desgaste. Na fase inicial, o desgaste por fadiga é dominante, e então a rede de microfissuras na superfície da bola começa a brotar e se desenvolver em uma camada esmagada. Depois que a camada triturada cair, o subsolo começa a se desgastar. Finalmente, uma nova camada auto-montada com uma estrutura de nanocristalinos circundantes amorfos é formada na superfície da bola.

De acordo com os pesquisadores, pois tem maior tolerância a defeitos de fricção e pode inibir a propagação de microfissuras, esta nova camada é útil para melhorar a resistência ao desgaste da superfície da esfera.

Além disso, os resultados também revelam o importante papel dos detritos de desgaste. No estágio inicial, contribui para a formação da camada superior de esmagamento. No estágio intermediário, ele atua como o lubrificante sólido e a camada tampão entre as esferas, diminuindo o atrito e o desgaste. E na fase posterior, participa da formação da camada auto-montada para proteção da bola.

Os resultados não fornecem apenas um método experimental crucial para avaliação do comportamento de atrito e desgaste do alvo de fragmentação granular, mas também fornece dados de avaliação de vida útil de bolas de liga de tungstênio como material alvo de fragmentação da perspectiva da tribologia.