Отзыв ведущей организации (Разработка стойких к ионной эрозии материалов на основе нитрида кремния для разрядных камер электроракетных двигателей)

узлов ЭРД по причине значительных затрат времени и средств на изготовление технологической оснастки, использования дорогостоящего оборудования, что значительным образом снижает эффективность исследовательской работы при разработке новых двигательных установок для ориентации и перемещения космических летательных аппаратов. Рассматриваемая работа посвященная, разработке стойких к ионной эрозии материалов на основе нитрида кремния, является весьма актуальной, так как позволяет обеспечить широкое применение данной керамики, которая в настоящее время имела ограниченное применение из-за недостаточности проработки данной темы (не были рассмотрены вопросы получения керамических деталей ЭРД, отсутствуют работы по альтернативным решениям проблемы обеспечения эрозионной стойкости керамики и возможности снижения материальных затрат на их изготовление).

Научнан новизна работы. Научно обоснован подход по изготовлению разрядных камер электроракетных двигателей из керамических материалов на основе нитрида кремния. Подход опирается на одностадийную технологию реакционного спекания в среде азота заготовок, предварительно отформованных одним из методов трехмерного моделирования (методом наплавляемого слоя (ГАМ) или методом впрыска связующего (В1пйег Зе111пд)) или классическим методом горячего литья.

Исследованные зависимости процесса ионно-плазменного распыления позволили установить закономерности процесса распыления керамических материалов на основе ВМ-ЯзМ». Показано, что фазы ВМ гексагональной модификации и а-ЯзМ4 тригональной модификации устойчивы к распылению ионами Аг+, Хе+, фаза ~-ЯзМ~ гексагональной модификации подвержена интенсивному распылению. Общая деградация структуры материалов системы ВХ-ЯзМ~ происходит в результате распыления матрицы на основе р- ЯзХ, и последующего выкрашивания одиночных частиц ВМ и и-ЯзХ1, утративших связь с основной массой керамики. Установлены закономерности влияния параметров технологического процесса реакционного спекания в среде азота отформованных заготовок на механические свойства изделий.

В частности, увеличение темпов нагрева до 100 град/час в диапазоне температур от 473 К до 1443 К процесса приводит к возникновению напряжений в объеме получаемых изделий, а увеличение темпов нагрева до 30 град!час в диапазоне температур от 1443 К до 1673 К приводит к повышению пористости изделий в результате потери исходного кремния за счет его частичного выплавления, связанного с высокой экзотермичностью реакции 331+ 2Мз — + К1;М~ + Щ. Практическая значимость работы.

Достигнуто повышение эксплуатационных характеристик керамических материалов и изделий из них в условиях ионна-плазменной эрозии путем выбора оптимальных видов и концентраций наполнителей в матрицу из нитрида кремния. В частности, наиболее эффективно себя показала керамика системы ВМ-ЯзХ~ с весовым содержанием нитрида бора на уровне 50-90 вес.',4. Разработаны технологические процессы формования заготовок деталей ЭРД из поликристаллического кремния с добавками необходимых неорганических наполнителей (ВМ, А120з, ЯС и др.): ° по методу горячего литья керамики. Спроектирован и изготовлен участок для получения заготовок методом заливки термопластичного шликера с содержанием парафинов на уровне 12-30 вес. '.4 под давлением 0,5-0,6 МПа и при температуре 343 — 363 К в металлические формы.

Метод позволяет получать заготовки с точностью не ниже 0,01 мм; ° путем трехмерного моделирования по методу послойного наплавления (Г1ЗМ) спроектирована и изготовлена установка для получения заготовок методом послойного нанесения термопластичного шликера с содержанием парафинов на уровне 12-30 вес. ',4 под давлением 0,10-0,15 МПа и при температуре 343 — 363 К на платформу, программно перемещаемую по осям Х, У и Л, метод позволяет получать заготовки с точностью не ниже 0,2 мм, скорость роста заготовок оставляет не менее 0,5 мм!час; ° путем трехмерного моделирования по методу послойного впрыска связующего (В1пйег 1еп1пф спроектирована и изготовлена установка для получения заготовок методом послойного нанесения исходного порошка с содержанием эпоксидных диановых смол (например, ЭД-20) на уровне 12- 20 вес.

о~'о с последующим ультразвуковым уплотнением порошка и нанесением на его поверхность связующего (отвердителя) по программно заданной траектории, этот метод позволяет получать заготовки с точностью не ниже 0,2 мм. при скорости роста заготовок не менее 0,5 мм/час. Впервые предложен способ повышения плотности заготовок, формующихся трехмерным моделированием при помощи метода впрыска связующего (В1пйег 1еп1пц). Суть предложенного способа заключается в использовании послойного уплотнения исходного порошка методом его подпрессовки с незначительным давлением (до 0,25 МПа) при помощи пуансона перед каждым нанесением связующего. Активация уплотнения обеспечивается продольными ультразвуковыми колебаниями, возбуждаемыми в пуансоне пьезоэлектрическим излучателем, Применение ультразвукового уплотнения порошка позволяет более чем в 2 раза повышать прочность на изгиб моделируемых изделий.

Разработан технологический процесс реакционного спекания заготовок из поликристаллического кремния с добавками необходимых неорганических наполнителей, отформованных методом горячего литья керамики или методами трехмерного моделирования. Реакционное спекание осуществляется в герметизированной печи при максимальной температуре спекания ниже 1673 К в среде технического азота с низким (до 0,15 МПа) его давлением. В результате открывается возможность получения деталей ЭРД из керамики на основе нитрида кремния с высокими механическими и диэлектрическими свойствами, стойкой к термическим ударам, высокотемпературному окислению и ионно-плазменной эрозии. Технические решения, полученные автором, реализованы в изделиях из керамических материалов на основе нитрида кремния, соответствуют критериям мировой новизны и защищены двумя заявками на изобретение РФ (заявка на патент РФ М 2016143185 от 03.11.2016 г., заявка на патент Х~ 2017108155 от 13.03.2017 г.).

Рекомендованы для внедрения в узлы и агрегаты ракетно-космической техники, в том числе для получения газоразрядных камер ЭРД. Достоверность результатов научных положений и сделанных выводов достигается совпадением теоретических и экспериментальных результатов, полученных с использованием современных лазерно- оптических методов измерения параметров, а также сравнением с результатами других авторов, исследовавших устройства аналогичного назначения. В качестве замечаний можно отметить: 1.Глава 2.2. посвящена исследованиям распыляемости, сформированных керамик при воздействии ионов Аг и Хе, однако результаты исследований приведены только для Хе. Эффект воздействия ионов Аг на керамику, с научной точки зрения, интересен тем, что в потоке Аг, как правило, содержится остаточный кислород, разрушающий керамику в ускорителях типа УЗДП, применяемых в установках для ВИП обработки (нанесение покрытий). 2.

В тексте диссертации нет четкости в изложении вопроса применения конкретного типа композита для различных типов ЭРД и требуется пояснение отличий в использовании этого материала для различных типов СПД. Сделанные замечания не снижают научную и практическую ценность рассматриваемой диссертации. Результаты диссертационной работы, выносимые на защиту, прошли апробацию на 8 научно-технических конференциях, опубликованы в 20 печатных работах, в том числе 9 статьей в ведущих рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК. Результаты диссертационной работы могут быть использованы в области создания тепловых, электроракетных Отзыв рассмотрен на заседании НТС лаборатории ионно-вакуумной обработки поверхности (протокол № 7 от 29 ноября 2017 года).

На заседании присутствовало 7 членов из 9. Результаты голосования: «з໠— 7, против— нет, воздержавшихся — нет. Зам. Генерального дирек науке, д.т.н., проф. В.Н. Егоров С.Б. Иванчук Начальник НИЛ, к.т.н. ОАО «Национальный институт авиационных технологий» 117587, г. Москва, Кировоградская ул., д.

3, т1офп1а1.гц Егоров Виталий Николаевич Иванчук Светлана Борисовна двигателей и энергоустановок летательных аппаратов. Автореферат полностью отражает содержание диссертации. По научному уровню, полученным результатам, содержанию и оформлению представленная диссертационная работа является законченной научно-исследовательской и квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технические решения и разработки, имеющие существенное значение для развития авиакосмической и двигателестроительной отрасли, удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к диссертациям на соискание ученой степени кандидата технических наук п.п.

9-14 Положения о присуждении ученых степеней, утвержденного постановлением правительства РФ от 24.09.2013 г. № 842, а ее автор Ситников Сергей Анатольевич заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.05 — «Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов».

.