строение (557054), страница 78
Текст из файла (страница 78)
* Пиролиз — разложеиие полимеров яа низкомоиекуляриые компоненты (газы, жидкости) и коксовый остаток под воздействием высоких температур. Т а б л и ц а 40. Свойства компонентов материалов для теплоэащитных покрытий Полнея теплота гззнфнкзцнн Ц, кдж/моль Мзтернвв т, кг/м Т а б л и ц а 4!. Абляциоивые характеристики фенольных тевстолятов на различных тваиях при 30 сек воздействия воздушного дозвукового потока (тепловой поток 8.
10з я 8 Юй кВт/мз) йе»* ье»» $:дщ Волокна ермнрующзх ткевеа Волокне зрмврующнх ткевеа зеа ° мм/с /пов "зал мм/с пов' Полиамид- 2400 ные 1600 Стеклянные 2150 1500 2100 ! 450 2100 1650 0,0856 82,2 0,0214 ' 32,7 0,1925 1 26,4 0,0228 ~ 21,8 51,0 79,0 34,6 72,4 Кварцевые Асбестовые 0,1290 0,0071 0,1480 0,0!07 Т а 6 л и ца 42. Коксовые числа полимеров (связующих) прв длительном изотермическом нагреве без доступа кислорода прв 800 'С Кексовое число. и Структура полимеров Впд полнмерв !связующего) Линейная Редкссетчатая Густосегчатан Линейная гетероциклоцепная Лестничная гетероциклоцепная Линейная гегероцепная Густосегчатая 60 70 70 75 ...
85 ° ко»созна остеток по составу орвблвжеется к яО 332 Графит Ннтрид бора Оксид бериллин Окснд алюминия Гсиоксид кремния Хлорид аммония Фторлон-4 Полиэтилен Полиамиды Вольфрам Бериллий Полиэтилен Фторлои-4 Полибутадиен вулканизат Непредельные полиэфиры Эпоксидные Фурфурольноноволачные Фенолоформальдегидные новолачные смолы Полиимиды Пирровы Полибензимидаэолы Кремнийорганические ' 1 720 2 290 2 880 3 8)Х) 2 240 1 530 2 250 0 950 1 150 19 000 1 840 2 700 2 820... 2 550 2 050 1 700 130 250 3 410 ! 285 360 790 290 3 270 865 205 175 15 60 925 355 ! 1 5... 1О 5...!5 !О ...
20 50 50... 55 Защитная зона характеризуется уровнем температур (обычно 500... 1600 'С), при которых наполнитель существенно не изменяется, а наблюдается лишь эндотермический процесс пиролиза связующего. Твердый коксообразный продукт пиролиза служит вторичной связкой для наполнителя, обеспечивая механическую прочность и стойкость. Поэтому механические свойства защитной зоны во многом определяют линейный унос и работоспособность ТЗП. Рабочая (третья) зона имеет температуру, не превышающую уровня длительной теплостойкости материала (обычно 150...
300 С), поэтому его физико-механические свойства сохраняются на допустимом уровне, и он может воспринимать эксплуатационные механические нагрузки. Первые две зоны образуют фронт абляции, перемещающийся во времени в глубину покрытия. Эффективное теплозащитное покрытие проектируют на основе следующих основных условий: низкая теплопроводность композиции (для полимеров )с = 0,1... 0,5 Вт/(и К)); малая плотность композиции (для ТЗП на полимерных связующих Т = 1000... 2000 кгlмз); высокие значения полной теплоты газификации компонентов при оптимальном уровне температуры (значения этих параметров представлены в табл. 40, 41); сбалансированное соотношение между количеством образующегося кокса (табл. 42) и газообразных продуктов пиролиза (с оптимальным составом; высокая механическая прочность защитной зоны, а также высокая вязкость пленки расплава на поверхности, достигаемые использованием связующих с густосетчатой или лестничной гетероциклической структурой и применением армирующих наполнителей из тугоплавких волокон.
В настоящее время эффективными материалами для абляционных (расходуемых) теплозащитных слоев являются стекло- и асбопластики на фенолоформальдегидных и других термостабнльных связующих. Композиционные материалы на полимерной матрице (стекло-, асбо- и углепластики) используют в качестве конструкционного материала в антенных обтекателях, обшивке корпуса и крыльев ЛА. При этом также используются теплозащнтные свойства этих материалов.
В то время как наружные слои обшивки могут нагреваться до температур 800... 2000 'С, внутренние остаются ненагретыми и сохраняют свою исходную начальную прочность (500... 1000 МПа для стеклотекстолитов и до 1500... 2500 МПа для ориентированных стекло- и углепластиков). й 6. Сплавы с эффектом памяти механической формы Эффект памяти формы (ЭПФ) в металлах и сплавах привлекает внимание исследователей и конструкторов, поскольку его использование обеспечивает решение очень сложных технических проблем. Основу современной теории пластичности составляет представ- ление о том, что неупругие деформации в кристаллах необратимы, Однако существуют сотни металлических материалов, которые после значительного неупругого деформирования способны полностью восстанавливать форму. Явление самопроизвольного формовосстановления — эффект памяти формы (ЭПФ) — наблюдается как в изотермических условиях, так и при изменении температуры.
Величина эффекта различна у разных материалов и в некоторых случаях достигает 30 е', П о, ри теплосменах эти металлы могут многократно обратимо фо деформироваться, несмотря на отсутствие силового воздействия. х материа- В настоящее время создан новый класс металлических мате лов с ранее неизвестными физико-механическими свойствами, Необычность и разнообразие функциональных возможностей таких материалов решает многочисленные инженерные, металловедческие и технологические задачи на основе новых физичес физических принципов.
Среди таких сплавов наибольший интерес представляют сплавы на основе никелида титана, так как они имеют высокие прочностные и пластические характеристики (предел прочности 700 ... 1000 МПа, относительное удлинение и сужение до 30 аг', ная вязкость 0,3 МДжlмв, степень восстановления фор 95 ...
о, удар- 100 ас е мы после 6... 8 га деформации, усилия, развиваемые в процессе восстановления формы 300... 600 МПа). В отечественной промышленности разработан ряд сплавов на основе. соединения титан †нике с различными добавками, известные под общим названием сплавы ТН. За рубежом эти сплавы получили название нитинол. Сущность эффекта памяти заключается в том, что изделие из такого материала, пластически деформируют при температуре (г' ) выше температуры прямого мартенситного превращения (Ми) с целью придания ему определенной формы, затем охлаждают до температур, обеспечивающих протекание мартенситного п щ ( Мк) и деформируют в этой температурной области для ения < получения удобной плоскостной формы.
При дальнейшем нагреве выше температуры начала обратного мартенситного превращения (Аи) изделие вновь восстанавливает формы, которая была ему первоначально придана при температуре гл выше М,. Схематически этот эффект изображен на рис. 168. М , определяет нижнюю границу работоспособности материала ни е к с памятью, при этой температуре резко изменяются физикоч с ие свойства материала и развиваются релаксационные процессы. Т аким образом, температурный интервал восстановления формы определяется положением точек А, и А„но может отличаться от него на десятки градусов, так как зависит от величины и вида деформации.
Эффект ПМФ реализуется в сплавах, которым свойственны следующие особенности: 334 Рис. 166. Схематическая интерпретация аф4ыкта памяти формы М, М температуры качала и конце прямого мвРтенснтиога пРевРаЩениЯ; Ан, Ак— температуры начала и конца обрат- нога мартеиситного вревращення; — тснисраттра ЛЕФОРМапни; Аи— — температуриыя интервал вос к ств и овлемн я формы Иа Ан Аа при прямом мартенситном превращении фиксируется термоупругий мартенсит; температурный гистерезис мартенситного превращения невелик; механизмом пластической деформации может являться двойникование; объемный эффект превращения, связанный с разностью удельных объемов мартенсита и матричной фазы невелик; прямое и обратное мартенситное превращение протекает при сравнительно низких температурах, исключающих релаксационные процессы.
Механизм памяти сплавов связан с особенностями термоупругого превращения мартенсита. Известно, что в случае термоупругого мартенсита при обратном превращении межфазные границы проходят пути, обратные тем, которые проходили бы при прямом превращении. Фактически термоупругость означает сохранение когерентности на межфазных границах, ибо только в этом случае они сохраняют высокую подвижность. Межфазная когерентность исключает возникновение необратимых дефектов типа дислокаций при мартенситном переходе. Следовательно, внутренние аккомодационные напряжения не должны превышать предела текучести и соответственно вторичная деформация должна быть обратимой: упругой или неупругой, но не пластической. Это и имеет место при термоупругом мартенситном превращении.
Таким образом, структурно-обратимый мартенситный переход, лежащий в основе проявления эффекта памяти формы, подразумевает обратимость всех составляющих мартенситной деформации. Существует критическая степень деформации, превышение которой приводит к уменьшению эффекта ПМФ, поскольку наряду с образованием термоупругого мартенсита она способствует возникновению двойников деформации, необратимых при превращении и исчезающих только при рекристаллизации. Центры новой фазы, когерентные исходной фазе, растут, если при этом уменьшается свободная энергия системы, изменение которой при фазовом превращении подчиняется соотношению: Ьг = — ЬРР + ЛРю где Лг"у — выигрыш в свободной энергии вследствие появления крисгалла новой фазы объема )т; Лг'я— проигрыш в свободной энергии из-за создания поля упругих лсжн структурных напряжений, свябй Г е ° ° ванных с упругой деформацией кристаллической решетки вслед- 47 тб и ° ствие разницы удельных объеиб и ~~.л мов старой и новой фаз и пла° стической деформации фаз или энергии упругой деформации.
1 Величина ЬРа пропорциональна объему выделившейся новой бг фазы. ж габ бба С'б На определенном этапе прев- ращения при достижении некотоРис. 109. Гистерезнснме кривые возврата зарим сплава тн-1: рой температуры устанавливает- 1 крнван — нагрев — охлажценне в олпом Ся раВЕНСтВО атРР = ЬРа дО На" цикле с 400 'С120 'С; 2 нриван — иагрев— охлаждение 400 'с/20 'с после 1О.тн цнк- рушения когерентности матричлов ной и новой фаз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
