Onderzoekers van het Institute of Modern Physics (IMP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) hebben onlangs het collectieve wrijvings- en slijtagegedrag van kogels van wolfraamlegering onthuld, het belangrijke kandidaat-doelmateriaal voor het Accelerator Driven Subcritical System (ADS). Resultaten zijn gepubliceerd in Tribologie Internationaal .

Het nieuwe granulaire stroomafbraakdoel wordt beschouwd als een van de meest veelbelovende kandidaat-doeltypen voor ADS. Het spallatiedoel zal werken onder extreme omstandigheden zoals hoge temperaturen en sterke straling. Aanvullend, talrijke doelballen die in de doellus circuleren, zullen sterke en complexe wrijving en slijtage veroorzaken, wat de levensduur van de doelballen beïnvloedt. Tot dusver, er is geen geschikte methode voorgesteld om het wrijvings- en slijtagegedrag veroorzaakt door de granulaire collectieve beweging te evalueren.

Met uitstekende eigenschappen en lage kosten, de kogels van wolfraamlegering worden beschouwd als een van de belangrijke kandidaten voor het doel van granulaire stroming. Door gebruik te maken van het zelf ontwikkelde apparaat, de onderzoekers van IMP voerden het collectieve slijtage-experiment van de wolfraamlegeringsballen uit bij 250 ℃.

Ze ontdekten dat de massaverliesverhouding van de doelballen eerst toenam en vervolgens afnam, met een maximum van ongeveer 0,32 gew.%, en bereikte uiteindelijk een stabiele toestand van ongeveer 0,28 gew.%.

Het hele proces kan worden onderverdeeld in verschillende fasen, die overeenkomen met verschillende wrijvings- en slijtagegedragingen. In de beginfase, vermoeidheidsslijtage is dominant, en dan begint het microscheurnetwerk op het oppervlak van de bal te ontkiemen en ontwikkelt zich tot een verpletterde laag. Nadat de verpletterde laag eraf valt, de ondergrond begint te slijten. Eindelijk, een zelf-geassembleerde nieuwe laag met een structuur van amorfe omringende nanokristallen wordt gevormd op het boloppervlak.

Volgens de onderzoekers is omdat het een grotere tolerantie heeft voor wrijvingsdefecten en de verspreiding van microscheuren kan remmen, deze nieuwe laag is nuttig voor het verbeteren van de slijtvastheid van het baloppervlak.

Bovendien, de resultaten laten ook de belangrijke rol van slijtageresten zien. In het beginstadium, het draagt ​​bij aan de vorming van de bovenste verpletterde laag. In de middenfase, het fungeert als het vaste smeermiddel en de bufferlaag tussen de bollen, het vertragen van de wrijving en slijtage. En in het latere stadium het neemt deel aan de vorming van een zelf-geassembleerde laag om de bal te beschermen.

De resultaten bieden niet alleen een cruciale experimentele methode voor de evaluatie van het wrijvings- en slijtagegedrag van het korrelige spallatiedoel, maar bieden ook evaluatiegegevens van de levensduur van kogels van wolfraamlegering als spallatiedoelmateriaal vanuit het perspectief van tribologie.