ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Внутренние процессы в теле электрода из "Плазменные и высокочастотные процессы получения и обработки материалов в ядерном топливном цикле - настоящее и будущее" Выход растворенных газов из материала катода при высоких температурах приводит к его уносу, особенно при расплавлении металла в зоне электродного пятна. Механизм уноса включает, в добавление ко всему прочему, механическое увлечение капелек и паров над расплавом. Согласно наблюдениям, этот механизм особенно проявляется на начальной стадии работы. Исследования показывают [5], что проведение предварительного отжига электродов из торированного вольфрама позволяет примерно на порядок повысить его долговечность. [c.76] Процесс рекристаллизации приводит к повышению температуры в катодном пятне с 3600 К до 3800 К при постоянной плотности тока 2 10 А/м . Возрастает также тепловой поток в катод, градиент температуры у поверхности составляет 10 К/м. Значение эффективной работы выхода электрона при этом увеличивается от 4,2 до 4,4 эВ, что приводит к росту прикатодного падения потенциала. [c.77] При отключении электрического тока происходит кристаллизация жидкой пленки расплава на электроде, изготовленном из тугоплавкого металла (как правило, вольфрама). Во время работы плазматрона, когда катодный конец электрической дуги замкнут па жидкую ванну расплава, в последнем могут образовываться кластеры, поскольку они обладают более высокой проводимостью, чем просто расплав, и нагреваются выше за счет джоулева тепловыделения. После отключения тока расплав охлаждается, кластеры или распадаются, или, с какой-то вероятностью, становятся центрами непрерывной кристаллизации, если достаточно велика скорость охлаждения расплава, при которой кристаллические зародыши сохраняются к началу фазового перехода жидкость кристалл. При отключении тока при достаточно высокой скорости охлаждения расплава, когда характерное время распада кластеров намного больше времени охлаждения жидкости, строго ориентированные кластеры становятся центрами направленной кристаллизации. При этом происходит преимущественный рост зерен с кристаллографическим направлением, обладающим минимальным удельным электросопротивлением и совпадающим с направлением тока. [c.77] Затравкой для роста зерен может быть наличие определенной структуры в твердой фазе на границе с расплавом. Фронт кристаллизации движется от границы раздела фаз к поверхности расплава. Поскольку ориентация структуры в твердой фазе также соответствует направлению с минимальным электросопротивлением по вектору тока, оба рассмотренных механизма направленной кристаллизации имеют один конечный результат. [c.78] Среди явлений в ванне расплава вольфрама под пятном электрической дуги необходимо отметить еще одно. Температура поверхности электродного пятна (ванны расплава) максимальна в центре и спадает к краю, а сила поверхностного натяжения при этом возрастает. За счет изменения силы поверхностного натяжения (термокапиллярный эффект) возникает движение жидкости на поверхности расплава от центра к краю. Оно передается внутрь за счет сил вязкого трения. Последние удерживают расплав в замкнутом объеме, т. е. это явление действует в одном ключе с электрическим полем, которое возвращает ионизованные испарившиеся атомы вольфрама обратно на катод. [c.78] Из других, плохо понятых явлений в механизме эрозии катода отмечается так называемый капельный унос из зоны расплава [5, 6], вклад которого в общую эрозию катода составляет 1 %. [c.78] Вернуться к основной статье