ПАРАМЕТРИ ІСКРОВОЇ ПЛАЗМИ МІЖ ЕЛЕКТРОДАМИ З TIB₂ ТА ТИТАНУ. ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЕКСПЕРИМЕНТ

Анотація

Чисельне моделювання використано для порівняння впливу чистого титану та TiB₂ на параметри плазми іскрового розряду у повітрі та інтенсивність спектральних ліній при різних значеннях швидкості ерозії, густини потужності на осі розряду та потенціалів збудження однозарядних іонів Ti II. Модель враховує рівняння переносу маси на осі розряду, квазірівноважні умови для розрахунку складу плазми у припущенні локальної термодинамічної рівноваги (ЛТР). Температуру на осі розряду розраховували за допомогою рівняння енергетичного балансу, яке враховує енергію, набуту електронами у зовнішньому полі, та втрати енергії при непружних зіткненнях (іонізації і збудженні атомів та іонів, дисоціації молекул). Система нелінійних рівнянь розв’язується в циклі до одержання самоузгоджених значень температури та концентрації частинок. Показано, що для електродів з TiB₂ температура на 500–1000 К вища, ніж для електродів з Ti, у всіх діапазонах потужності та швидкості ерозії. Побудовано 3D графіки для температури, концентрації електронів, густини частинок, інтенсивності ліній як функції густини потужності розряду та швидкості ерозії електродів. Температура, концентрація електронів, а також інтенсивність спектральних ліній атомів, одно- та двозарядних іонів чистого титану та титану в його бориді, — є нелінійними функціями потужності розряду та швидкості ерозії електродів. Характер змін концентрації частинок суттєво відрізняється від змін інтенсивності ліній, які випромінюються цими частинками. Розраховані значення параметрів узгоджуються з експериментом в межах помилки вимірювань та певних спрощень, прийнятих у моделі. Одержані результати можуть бути використані як для аналізу складу нових матеріалів, так і для спектральної діагностики ерозії електродів.