Технологические процессы и материалы. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Исследование износостойкости и нагрузочной способности резин для шкивов грузоподъемного оборудования
Статья научная
В современном грузоподъемном и транспортном оборудовании на предприятиях аэрокосмической промышленности широко применяются полимерные тросы с грузоподъемностью до 60 т. Для создания требуемой тяговой способности поверхность стального шкива при контакте с полимерным тросом имеет резиновое покрытие. При этом к свойствам резин для покрытий предъявляется одновременно целый ряд требований: максимальный коэффициент трения (тяговая способность), высокая износостойкость (долговечность по износу), высокая нагрузочная способность (отсутствие катастрофического износа резины) и долговечность поверхностного слоя резины (отсутствие усталостных трещин за весь срок службы). Рассматривается контакт c резиновым покрытием троса из высокомодульного полиэтилена (HMPE). Экспериментально решены вопросы выбора составов резин для создания резиновых покрытий на рабочей поверхности тяжелонагруженных шкивов грузоподъемного и транспортного оборудования аэрокосмической промышленности при контакте с полимерным тросом. Составы резин оценивались по их трибологическим свойствам и нагрузочной способности. Описана конструкция стенда возвратно-поступательного движения и методика исследований коэффициента трения и износа резин. Конструкция стенда включает кривошипно-шатунную группу, систему нагружения образцов и систему измерения коэффициента трения. При испыта- ниях на стенде возможно изменение скорости возвратно-поступательного движения образцов от 0,02 до 0,5 м/с. В зависимости от веса грузов и размеров образцов давление на поверхности трения образцов может регулироваться в диапазоне от 0,2 до 20 МПа. Измерение коэффициента трения проводилось посредством тензобалки с тензодатчиками. Значение сигнала с выхода тензобалки измерялось цифровым запоминающим осциллографом PCS-500A, работающим в комплекте с компьютером. Износ резины определялся методом искусственных баз. Получены экспериментальные зависимости коэффициента трения и интенсивности изнашивания от давления на контактирующих поверхностях резины и троса. Осмотр поверхностей резины после изнашивания и наблюдение за ходом экспериментов показали, что в данном случае происходит усталостное изнашивание резины, что соответствовало началу отделения макрочастиц резины. Установлено, что при определенном давлении установившийся режим изнашивания (линейная зависимость) переходит в катастрофический. Определены величины критических давлений для всех исследованных резин. Использование метода конечных элементов позволило создать конечно-элементную модель контакта троса с поверхностью резинового слоя на шкиве. На основании анализа этой модели изучены долговечность слоев различных резин с точки зрения образования усталостных трещин и их долговечность по изнашиванию.
Бесплатно
Статья обзорная
Представлены результаты исследования топографии поверхности радиопрозрачных терморегулирующих покрытий методом атомно-силовой микроскопии.
Бесплатно
Исследование неравновесных фаз, образующихся при сварке взрывом титана и алюминия
Статья научная
Представлено исследование физико-химических процессов, происходящих в зоне контакта титана и алюминия при совместной пластической деформации, вызванной сваркой взрывом. Один из наиболее эффективных путей решения задач материаловедения заключается в разработке композиционных материалов. Важным достоинством материалов, используемых в летательных аппаратах, является их малая плотность, обеспечивающая возможность получать в итоге композиты с высоким уровнем удельной прочности. Данное исследование способствует разработке композитных материалов на основе Ti-Al, которые могут быть использованы для изготовления лопаток газовых турбин, пустотелых и ребристых сварных конструкций для авиационной промышленности. Сварка взрывом представляет собой высокоэнергетический технологический процесс, позволяющий с высоким качеством соединять разнородные металлические материалы, в том числе различные комбинации материалов, используемых для композитов металл-интерметаллид. Система Ti-Al исследована достаточно широко, однако остается ряд неясных вопросов, а именно, какие интерметаллидные фазы могут образоваться при сварке взрывом. Условия образования ряда интерметаллидных фаз Ti-Al: Al5Ti2, Al11Ti5, Al2Ti, AlTi3, Al3Ti, среди которых в рамках одной формульной единицы могут быть реализованы различные типы структур (стабильные, метастабильные, виртуальные). В процессе механохимических реакций в зоне контакта титана и алюминия при сварке взрывом формируются неравновесные интерметаллические фазы: Al2Ti, Al5Ti3, Ti3,3Al. Для исследования структуры переходных зон полученных образцов использовали сканирующий электронный микроскоп JEOL 6390LV. Фазовый анализ проводили на рентгеновском дифрактометре фирмы Bruker в излучении меди. Показано, что массоперенос титана в алюминий происходит направленными потоками атомных кластеров со скоростью не менее 35 м/с. В зоне контакта Ti и Al формируются интерметаллические фазы в процессе механохимических реакций, протекающих на интерфейсе. Процессы структурообразования при сварке взрывом объясняются с позиций аномально быстрого направленного массопереноса в условиях напряжений, создающих кривизну кристаллической решетки.
Бесплатно
Исследование особенностей роста эпитаксиальных пленок Fe3Si, выращенных на Si(111)
Статья научная
Представлены результаты структурных исследований эпитаксиальных пленок ферромагнитного силицида Fe3Si, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на атомарно чистой поверхности Si(111)7×7 при температуре подложки 150 °С. Активное исследование эпитаксиальных металлических пленок на кремнии вызвано необходимостью увеличения быстродействия, уменьшения размеров и повышения энергоэф- фективности устройств микроэлектроники, в том числе используемых в автоматических космических аппаратах. Исследование пленок ферромагнитных силицидов связано с производством наноматериалов для фотоники, микросистемной техники и устройств памяти, что тесно связано с развитием нового направления спиновой электроники, поскольку силициды железа сочетают в себе ферромагнитные и полупроводниковые свойства. Также силицид железа Fe3Si имеет гранецентрированную кубическую структуру и малый параметр рассогасования кристаллической решетки с кремниевой (4,2 %) и германиевой (0,5 %) подложками, что позволяет выращивать монокристаллические пленки Fe3Si в направлении . Методами дифракции электронов изучена структура пленок, которая идентифицирована как монокристаллическая пленка Fe3Si(111), определена толщина и шероховатость пленки, рассчитан угол поворота кристаллической решетки между пленкой Fe3Si и Si-подложкой. Полученные данные необходимы для разработки рекомендаций по улучшению технологии выращивания эпитаксиальных пленок ферромагнитных силицидов.
Бесплатно
Статья научная
Получение каналов малого сечения при создании деталей изделий требует определения параметров взаимодействия инструмента-дорна и заготовки при деформирующем протягивании.
Бесплатно
Исследование процесса абразивно-экструзионной обработки малых отверстий
Статья научная
Проведены исследования потока рабочей среды отверстий с малой площадью поперечного сечения. Разработан новый состав рабочей среды, наполненной алмазными пастами. Экспериментальная обработка зубча того венца показала применимость рабочей среды нового состава для обработки малых отверстий.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен вопрос создания тонкостенных формостабильных интегральных конструкций методом частичного отверждения. Актуальность работы обусловлена возрастающими требованиями, предъявляемыми к конструкциям аэрокосмического назначения: увеличением прочности конструкции и снижением ее веса. Используя метод частичного отверждения, возможно создание интегральных конструкций с пониженным весом за счет отсутствия механических креплений, а высокая прочность конструкции достигается формованием различных элементов конструкции за один технологический цикл. Рассмотрен вопрос формостабильности тонкостенных конструкций из полимерных композиционных материалов, эксплуатируемых в космическом пространстве, с точки зрения степени отверждения связующего. Степень отверждения связующего может быть выражена через желаемое свойство конечного изделия. Приведено краткое описание и сравнение современных методов определения степени отверждения связующего. Показано, что преимуществом метода диэлектрического анализа является возможность проводить мониторинг процесса отверждения в режиме реального времени. Кратко рассмотрена теория метода диэлектрического анализа для определения степени отверждения термореактивных, в частности эпоксидных, связующих, используемых в полимерных композиционных материалах. Разработана технологическая оснастка с принудительным теплоотводом для изготовления интегральных конструкций из полимерных композиционных материалов методом частичного отверждения. В качестве охлаждающего агента была использована вода. Проведена экспериментальная оценка работоспособности технологической оснастки для формования интегральных конструкций из полимерных композиционных материалов. Показана работоспособность технологической оснастки для формования интегральных конструкций методом частичного отверждения. Определено, что для метода частичного отверждения наиболее подходящим методом определения степени отверждения является диэлектрический анализ. Полученные результаты могут быть применимы при проектировании и изготовлении интегральных конструкций из полимерных композиционных материалов, формуемых за один технологический цикл с использованием метода частичного отверждения связующего.
Бесплатно
Исследование процесса хонингования заготовок трубопроводов для летательных аппаратов
Статья научная
Описано исследование процесса хонингования заготовок трубопроводов, имеющих продольную подачу относительно инструмента по всей ее длине, с использованием эластичного инструмента, вибрирующего с частотой до 30 Гц и амплитудой до 2 мм. Шероховатость поверхностей за 10 мин уменьшается с 5... 7 мкм до 0,2 мкм.
Бесплатно
Исследование процессов регулирования эксплуатационных свойств керамических материалов
Статья научная
Приведены результаты исследований дисперсных структур керамических масс с минерализаторами радиоспектроскопическими методами ядерного, магнитного и электронного парамагнитного резонансов. Нашло экспериментальное подтверждение предположение, что морозостойкость керамических изделий в определенной мере зависит от изменений в степени подвижности молекул воды в заданном температурном интервале, а также от температур начала интенсивного торможенияпо движности молекул воды и ее полного замерзания. Повышение морозостойкости керамических материалов с низковязкими минерализующими добавками определяется созданием однородных структур с тонкими порами и капиллярами, не приводящих к миграции воды, пластическому перемещению льда и, как следствие, к внутреннему давлению в керамических изделиях.
Бесплатно
Исследование радиоэкранирующих свойств тонких прозрачных пленок одностенных углеродных нанотрубок
Статья научная
Представлены результаты исследования экранирующих свойств тонких прозрачных пленок одностенных углеродных нанотрубок на гибких подложках из полиэтилентерефталата. Пленки формировались спрей распылением коллоидного раствора одностенных углеродных нанотрубок. Толщина пленок задавалась объемом распыляемого коллоидного раствора и измерялась при помощи просвечивающей электронной микроскопии в режиме cross-section. Морфология и структурное качество пленок были изучены методами электронной микроскопии, методами оптической спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света. Результаты позволяют судить о высоком структурном качестве материала. Согласно данным спектроскопии комбинационного рассеяния, соотношение интенсивностей пиков G/D составляет 23,4, что является свидетельством существенного преобладания углерода, находящегося в состоянии sp2 гибридизации. Это характерно для графитоподобных систем и, в частности, углеродных нанотрубок. Изучены спектральные зависимости коэффициента прохождения и отражения радиоволн в К-диапазоне 18-26,5 ГГц. Доминирующим механизмом экранирования является поглощение излучения. Увеличение толщины пленки c 15,9 до 56,1 нм сопровождается снижением поверхностного сопротивления с 971 до 226 Ом/кв, оптическая прозрачность при этом снижается с 93,58 до 76,71 %. Эффективность экранирования увеличивается с 2,29 до 6,6 дБ, повышая долю поглощенного излучения с 34,6 до 51,2 % на частоте 18 ГГц. Это говорит о перспективах применения пленок в качестве радиоэкранирующих и антиобледенительных покрытий в аэрокосмической отрасли. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/arhiv/)
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты исследований распределения давления рабочей среды по длине канала. Выявлено, что при установившемся течении величина давления рабочей среды зависит от величины давления сдвига на входе в канал и градиента скорости потока среды.
Бесплатно
Исследование свойств МДО-покрытий, сформированных на алюминиевом сплаве системы Al-Mg-Sc
Статья научная
При производстве современных образцов ракетно-космической техники (РКТ) применяется алюминиевый сплав 01570 системы Al-Mg-Sc. Сплав 01570 имеет высокие прочностные характеристики (370-390 МПа), но при всех положительных свойствах данного сплава его стойкость к коррозии остается невысокой при условиях эксплуатации в агрессивных средах, что влияет на снижение физико-механических характеристик поверхности. Существует возможность решить данную задачу, повысив эксплуатационные свойства данного сплава, например обработкой поверхности микродуговым оксидированием (МДО). МДО - это технология получения оксидного покрытия с уникальным комплексом свойств, позволяющих эксплуатировать изделие в экстремальных условиях. Экспериментальные исследования по формированию покрытий микродуговым оксидированием проводились на образцах из алюминиевого сплава 01570. В результате было установлено, что толщина оксидного слоя, получаемого на сплаве 01570, меньше, чем на сплаве АМг6, при одинаковых режимах обработки. Проведен анализ морфологии покрытия, которая характеризует ее пористость и оказывает влияние на коррозионную стойкость и прочностные характеристики обработанной поверхности, являющиеся основополагающими при эксплуатации изделий РКТ. Определено, что при увеличении соотношения катодной и анодной составляющих тока (Ik/Ia) поверхность меняет свою структуру, количество пор уменьшается, визуализируется более однородная, сглаженная поверхность. По результатам электронной микроскопии установлено, что в плотных бездефектных местах содержание оксида алюминия возрастает, на участках со сложной рельефной структурой преобладают алюмосиликаты и поверхностные комплексы, образовавшиеся из состава электролита. В покрытии, сформированном на сплаве 01570, содержание оксида алюминия достигает до 80 %.
Бесплатно
Исследование свойств защитных покрытий для космических аппаратов
Статья научная
Получены образцы покрытий микродуговым оксидированием (МДО) на алюминиевой фольге для защиты элементов космического аппарата (КА) от воздействия стационарных плазменных двигателей (СПД). Выявлены оптимальные режимы обработки, проведены исследования структуры и свойств, защитных покрытий, нанесенных микродуговым оксидированием. Проведены исследования МДО покрытий на воздействие факторов хранения и эксплуатации, измерения терморадиационных характеристик, электрического сопротивления и испытания на эрозионную стойкость. Приведено описание экспериментальной установки по определению воздействия плазмы на эрозионную стойкость МДО покрытий. Исследования показали, что характеристики покрытий, полученные методом МДО, удовлетворяют требованиям и могут быть использованы в качестве защитных покрытий космических аппаратов.
Бесплатно
Исследование состава остаточного и плазмообразующего газов в камере установки вакуумного напыления
Статья научная
С помощью квадрупольного масс-спектрометра исследован состав остаточного газа в вакуумной камере установки АРМ НТП при подготовке оборудования к отработке технологии магнетронного напыления радиоотражающих покрытий. Показано, что при напуске в камеру чистого аргона, в составе плазмообразующего газа может содержаться до 0,3 % примесей из состава остаточного газа камеры, включая 0,02 % воды и кислорода. Большое содержание углеродсодержащих газов показывает на присутствие остатков использованных растворителей, сорбированных в резиновых уплотнителях, зазорах оснастки и в других элементах камеры. Для уменьшения загрязнения плазмообразующей атмосферы камеры и повышения чистоты состава и свойств покрытий, потребуются дополнительные меры по очистке и обезгаживании поверхностей камеры от остатков влаги и углеродсодержащих соединений. Для обеспечения минимального загрязнения напыляемого покрытия необходимо принятие мер по тщательной очистке и обезгаживании поверхностей камеры от остатков влаги и углеродсодержащих соединений.
Бесплатно
Исследование структурных фазовых переходов в оксифториде K 3WO 3F 3
Статья научная
Проводилось исследование колебательных спектров оксифторида K 3WO 3F 3 методом комбинационного рассеяния света при различных температурах и в условиях высокого гидростатического давления, а также был выполнен неэмпирический расчет динамики решетки в рамках обобщенной модели Гордона-Кима. Исследования показали, что в криолите K 3WO 3F 3 в результате фазовых переходов при Т 1 = 452 K и Т 2 = 414 K сегне-тоэлектрическая фаза реализуется за счет смещения атомов калия из положения равновесия, а не за счет упорядочения анионов в октаэдре [WO 3F 3] 3-.
Бесплатно
Исследование структуры и свойств штамповых инструментальных сталей
Статья научная
Рассматривается влияние легирующих элементов на критические скорости охлаждения при закалке и формирование структуры и свойств в штамповых инструментальных сталях для горячего деформирования.
Бесплатно
Статья научная
Описывается получение сферических частиц полиметилметакрилата, осаждение этих частиц с образованием структуры опала, пропитка опалов прекурсором, отжиг с формированием структуры инверсного опала.
Бесплатно
Статья научная
Приведена технология высокоэффективного процесса наплавки независимой трехфазной дугой покрытыми электродами. Доля участия основного металла в наплавленном состоянии не превышает 10 %, что неосуществимо при однодуговой наплавке.
Бесплатно
Исследование условий получения наноразмерных монодисперсных сферических частиц полиметилметакрилата
Статья научная
Исследуются условия синтеза водных дисперсий сферических частиц полиметилметакрилата с узким распределением по размерам. Морфология частиц анализируется методом растровой электронной микроскопии.
Бесплатно
Исследование электрических свойств сульфидов марганца, допированных ионами тулия и иттербия
Статья научная
Материалы, обнаруживающие связь между электрическими и магнитными свойствами, являются привлекательными для возможного использования в качестве элементной базы в микроэлектронике, спинтронике, сенсорных устройствах. Соединения с переменной валентностью проявляют ряд фазовых переходов металлдиэлектрик, магнитных фазовых переходов, включая изменения магнитных свойств без изменения магнитной симметрии. Перспективными материалами для изучения этих эффектов являются катион замещенные соединения Mn1-xRexS (Re = 4f элементы), синтезированные на основе антиферромагнитного полупроводника моносульфида марганца. Последнее имеет практическую значимость в разработке новых материалов для датчиков температуры, широко используемых в металлургической отрасли. Проведены исследования структурных и электрических свойств соединений с переменной валентностью TmXMn1-ХS (0 ≤ X ≤ 0.15) и TmXMn1-ХS (0 ≤ X ≤ 0.25) в области температур 80-1100 K. Определены области существования твердых растворов сульфидов TmХMn1-ХS с ГЦК решеткой типа NaCl. Установлено уменьшение проводимости при замещении катионов марганца ионами тулия и более резкое увеличение постоянной решетки по сравнению с законом Вегарда. При замещении ионами иттербия проводимость увеличивается с ростом концентрации и температурная зависимость имеет вид, типичный для полупроводников.
Бесплатно
