Comportement au frottement et à l’usure des billes en alliage de tungstène révélé


Des chercheurs révèlent le comportement de frottement et d'usure des billes en alliages de tungstène

Fig. 1. Le processus de développement de l’usure billes en alliage de tungstène pendant le mouvement collectif. Crédit photo : PANG Lilong

Des chercheurs de l’Institut de physique moderne (IMP) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) ont récemment découvert le de et d’usure collectif des billes en alliages de tungstène, le matériau cible important pour le système sous-critique piloté par accélérateur (ADS). Les résultats ont été publiés dans Tribologie Internationale.

La nouvelle cible de spallation à écoulement granulaire est considérée comme l’un des types de cibles candidats les plus prometteurs pour l’ADS. La cible de spallation fonctionne dans des conditions extrêmes telles qu’une température élevée et un fort rayonnement. De plus, de nombreuses billes cibles circulant dans la boucle cible provoquent des frottements et une usure importants et complexes, ce qui affecte la de vie des billes cibles. Jusqu’à présent, aucune méthode appropriée n’a été proposée pour évaluer le comportement de frottement et d’usure dû au mouvement collectif granulaire.

Avec d’excellentes propriétés et un faible coût, les sphères en alliage de tungstène sont considérées comme l’un des candidats importants pour la cible de spallation par écoulement granulaire. Avec le dispositif qu’ils ont eux-mêmes développé, les chercheurs de l’IMP ont réalisé l’expérience d’usure collective sur des billes en alliage de tungstène à 250 ℃.

Ils ont constaté que le rapport de perte de masse des sphères cibles augmentait d’abord puis diminuait avec un maximum d’environ 0,32 % en poids et atteignait finalement un état stable d’environ 0,28 % en poids.

L’ensemble du processus peut être divisé en plusieurs étapes, qui correspondent à différents comportements de frottement et d’usure. Dans la phase initiale, l’usure par fatigue domine, puis le réseau de microfissures commence à germer à la surface de la bille et se développe en une couche écrasée. Après la chute de la couche concassée, le sous-sol commence à s’user. Enfin, une nouvelle couche auto-organisée avec une structure de nanocristaux environnants amorphes se forme à la surface de la sphère.

Des chercheurs révèlent le comportement de frottement et d'usure des billes en alliages de tungstène

Fig. 2. Représentation schématique du processus d’usure et de la formation d’une nouvelle couche à la surface de la bille en alliage de tungstène. Crédit photo : PANG Lilong

Selon les chercheurs, cette nouvelle couche est utile pour améliorer la résistance à l’usure de la surface de la balle, car elle a une plus grande tolérance à la rupture par frottement et peut inhiber la propagation des microfissures.

De plus, les résultats montrent également le rôle important des pièces d’usure. Dans les premiers stades, il contribue à la formation de la couche réfractive supérieure. Au stade intermédiaire, il agit comme un lubrifiant solide et une couche tampon entre les billes et ralentit la friction et l’usure. Et à un stade ultérieur, il participe à la formation d’une couche auto-organisée pour protéger le ballon.

Les résultats fournissent non seulement une méthode expérimentale décisive pour évaluer le comportement de frottement et d’usure de la cible de spallation granulaire, mais fournissent également des données d’évaluation sur la durée de vie des sphères en alliage de tungstène en tant que matériau de cible de spallation d’un point de vue tribologique.


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Plus d’information:
Lilong Pang et al., Étude sur la friction collective et le comportement à l’usure des billes en alliage W-Ni-Fe, Tribologie Internationale (2021). DOI : 10.1016 / j.triboint.2021.107232

Fourni par l’Académie chinoise des sciences

Citation: Friction and Wear Behavior of Tungsten Alloy Balls Revealed (2021, 27 août), consulté le 28 août 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-08-friction-behavior-tungsten-alloy-balls.html

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