Мнстерство освти науки Украни Укранський державний хмко технологчний унверситет Кафедра ХТКС Реферат з дисциплни Основи наукових дослджень Тема Високотемпературна золяця для космчних кораблв Виконав студ. гр. 3-ТК-64 Гурський .А. Переврила доцент Смакота Н.П. Днпропетровськ 2001 Змст Вступ 1. Види високотемпературно золяц, призначення. Умови служби 2.Сировинн матерали для виготовлення високотемпературно золяц 3.Особливост технолог виробництва високотемпературно золяц 14 Висновок 18 Лтература 19 Вступ Високотемпературна золяця для космчних кораблв та надзвуково авац представля собою зазвичай багатошаровий композицйний матерал, що може протистояти тривалй д пдвищених температур бльше 1000 С, витримувати дю пдвищеного та низького вакуум тиску та ма ще ряд подбних властивостей. Матерал отримують з оксидв, таких бескисневих з днань, як нтрид кремню, борид кремню, карбд кремню та багато нших, схожих по свом якостям з днань.
Для отримання таких матералв застосовуються дуже дорог технолог виробництва, що не в останню чергу вплива на кнцеву вартсть отриманих виробв.
Подальша досконалсть технолог виготовлення та хмчного складу дозволить знизити вартсть високотемпературно керамки, а також покращити ряд властивостей, котр необхдн для подальшого використання цього матералу в космчнй галуз при тому, що вона тльки розвиваться та ма велик перспективи на майбутн завдяки потрбност людини в дослдженн космчного простору.
Взагал, високотемпературна керамка це так званий пдклас спецально керамки, виробництво яко безперервно поширються завдяки вимогам новтнх технологй, таких як виробництво теплових машин, електронних та оптичних пристров, аерокосмчно галуз, ржучих нструментв та нших. За цю сферою дяльност слдку Нацональний нститут стандартв та технологй, метою чого досягнення кращого розумння критичних параметрв матералв мкроструктури та хм, котр контролюють властивост спецально керамки та експлуатацйн характеристики розвинення методв вимрювання, стандартв та накопичення даних, необхдних для управлння цими параметрами, з тим щоб промисловсть могла надйно та ефективно виробляти конкурентноспроможну продукцю високо якост при бльш низьких цнах. Завдяки цьому об м продаж спецально керамки на внутршньому ринку в 1990 роц склав приблизно 53,6 млрд. доларв та досяг 59,2 млрд. доларв у 2000 роц.1. 1. Види високотемпературно золяц, призначення.
Умови служби Високотемпературна золяця призначена для захисту поверхн об ктв в нашому випадку поверхн космчних кораблв вд рзномантно д навколишнього середовища, в якому перебува той чи нший об кт. Високотемпературна золяця може бути рзних видв в залежност вд призначення.
Так, наприклад, композицйний матерал може застосовуватись для передньо кромки надзвукових лтакв для захисту вд тертя повтря об поверхню апарата. Матерал ма склад 20 об. ZrB2 SiC, змцнений безперестанним волокном, отриманим методом хмчного осадження на вуглецеве волокно SiC ПК з послдуючим нанесенням 30 об. покриття з аморфного вуглецю товщиною 2 3 мкм, даметром 140 мкм. Композицйний матерал ма густину 3,12 гсм3, модуль пружност 173 ГПа, порг мцност на розтяг при температурах 1000 та 1200 С дорвню 441 та 200 МПа, та волод високою стйкстю при високих температурах.2. Одним з матералв, призначених для захисту космчних кораблв при вход в густ шари атмосфери 6- шаровий еластичний золюючий композицйний матерал.
Зовншнй шар цього матералу представля собою лист товщиною 0,065 см з SiC- волокон даметром 9 мкм з теплопровднстю 0,644 ВтмК. Послдуючий шар складався з корундового матералу товщиною 2,305 см з теплопровднстю 0,15 ВтмК та складеного з волокон даметром 3 мкм, деклька шарв з волокон алюмоборосилкатного скла з даметром волокон 3 мкм, алюмнзовано поламдно плвки, шару волокон з алюмоборосилкатного скла товщиною 0,109 см та даметром волокон 3 мкм та покриття з SiC товщиною 0,036 см. Теплозоляцйн властивост композицйного матералу, при мтуванн входу корабля в атмосферу псля полту, дослдили шляхом нагрву в дуговй плазм та встановили ефективнсть композицйного матералу при густин енергетичного потоку до 31 Втсм. Наведен аналтичн модел термчних характеристик композицйного матералу, результати випробувань.
При товщин композицйного матералу 2,61 см та густин 0,174 гсм, його теплопровднсть при 670 К склала 0,055 ВтмК, а величина питомо тепломкост при 1078К 1,5410 ДжкгК.3. Так матерали мають можливсть використання також для створення та забезпечення надзвукових полетв, високоефективних турбнних двигунв, розробки сучасних ракетних систем. Одним з нових теплозолюючих матералв система термчного захисту ТОРНАТ, яка складаться з зовншнього керамчного композицйного матералу, з днаного високомцним жорстким золятором, котрий, в свою чергу, з днуться з поверхнею апарату.
Мж зовншнм шаром та жорстким золятором помщують гнучкий золятор мало густини.
Система волод значним опором удару часток малих енергй, витриму температуру на поверхн до 1700С.4. Зазвичай, теплозолююч матерали для космчних кораблв це вироби багатократного використання з кремнезему, вкритих глазур ю на основ карбду кремню, що дозволя оптимзувати вдвд тепла вд поверхн космчного корабля в кордонах 650-1260С. Така золяця вкрива близько 80 поверхн космчного корабля.
Для порвняння композицйний матерал на основ Si3N4 з введенням 20 об. нитковидних кристалв SiC, виготовлений горизонтальним зостатичним пресуванням без спкаючих добавок волод доброю структурною стабльнстю при температурах навть до 2000С, але деяк властивост розтрскування та нш не дають можливост використовувати цей матерал окремо, а використання його в поднанн з ншими матералами знижу теплостйксть захисного матералу в цлому.
В ракетнй технц можуть застосовуватись графто-епоксидн матерали в сумсност з скловолокном, котр мають нижч властивост, анж матерали на основ карбдв, але достатн для х експлуатац.
Як в авац, так в космчнй технц ус детал повинн мати порвняно невелику масу. Це стосуться також золяцйних матералв, тому нелегко виробити такий матерал, котрий мав би наряду з високими механчними та теплозоляцйними характеристиками невелику масу та мати невелику вартсть. Так, наприклад, фрма PNL США розробила керамчний матерал з тканих металевих та керамчних ниток. Мцнсть матералу порвняна з мцнстю стал A1, хоча х питома маса склада 0,1 маси металв.
Матерал назначений для довгостроково експлуатац в космос та його вартсть склала близько 11250 доларв за 1 кг. Для запобгання виробв вд ударв метеоритв передбачен багатошаров екрани. У композицйних матералв з вуглецевою матрицею, армованою волокнами вуглецю низька густина, пдвищена механчна мцнсть при дуже високих температурах та висока стйксть до окислення. Вартсть таких композицйних матералв склала 5000 45000 доларв за один клограм.5. 2.
Перш керамчн реакцонно спечен порист вироби з Si3N4 були отриман пресу... Нтрид кремню кристалзуться в орторомбчнй систем. При температур 1900 С... Термостйксть виробв добра. Мцнстн характеристики до 1400С змнюються незначно. Густа Si3N4 керамка... Свтове виробництво Si3N4 склада приблизно 500 трк.
Розглянемо деяк з них. При нанесенн покриття методом хмчного осадження з газово фази при виго... Псля обробки на протяз 100 хвилин при температур 1500С композицйний ма... Перший шар цього покриття товщиною 20-150 мкм складаться з одного або ... Все бльший попит ма автоматизована технологя нанесення багатошарових в...
Висновок Галузь виробництва високотемпературно золяц для космчних кораблв ще тльки розвиваться, в цй сфер величезний обсяг роботи, тому це дуже прибуткова дяльнсть особливо для тих компанй, як не тльки запропонували, а займаються виробництвом високотемпературно золяц, котрих в наш час поки ще не багато.
В ход розвитку ц галуз по мр вдосконалення технологй виробництва буде знижуватись вартсть та пдвищуватись яксть продуктв.
180-181 Англ. 20-22, 1992 Covina Calif 1992 c. т935-т949 Англ. Engineering news Des. and Adv.