Звіт про науково-дослідну роботу: „Визначення властивостей матеріалів та елементів конструкцій теплового захисту багаторазових космічних апаратів при моделюванні входження в атмосферу та орбітального польоту. Удосконалення процесів синтезу оксидів металів, отримання та дослідження порошкових матеріалів з використанням концентрованої променевої енергії”

Abstract

ОБ'ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ – процеси, що мають місце при термоерозійних випробуваннях зразків з високотемпературної кераміки та металевих сплавів, при переробці промислових відходів з вольфрам-мідних псевдосплавів та інших сплавів, високотемпературні технології отримання зразків дрібно- та нанодисперсних матеріалів і покриттів на основі композиційних нітридів за допомогою концентрованих джерел енергії. МЕТА РОБОТИ – дослідження фізико-технічних властивостей матеріалів і покриттів для ракетно-космічної та інших галузей техніці при моделюванні умов їх експлуатації. Удосконалення процесів синтезу оксидів металів, отримання та дослідження порошкових матеріалів з використанням концентрованої променевої енергії. МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ - радіаційний і конвективний нагрів, випробування при високих температурах, металографічний, мікрорентгеноспектральний, рентгеноструктурний і інші аналізи і дослідження. Проведено дослідження термоерозійної стійкості зразків ультра-високотемпературної кераміки (УВТК) та покриттів на її основі на вуглець-вуглецевих підкладках при температурах до 1800 С. Встановлено, що термоерозійна стійкість УВТК-покриття виявляється цілком сумірною зі стійкістю монолітної УВТК. Випробування зразків сплавів на основі Nb при температурі 1200 °С в умовах конвективного нагріву продуктами згоряння виявили жаростійкість, достатню для використання цих сплавів в металевих системах теплового захисту багаторазових космічних апаратах. Рентгеноструктурний аналіз показав, що висока ефективність розроблених сплавів пояснюється утворенням на поверхні захисних плівок. Проведені дослідженя впливу домішок на формування дрібно- та нанодисперсних матеріалів та покриттів на основі композиційних нітридів до складу яких входять: залізо, мідь, нікель, цирконій, тантал, тітан, алюміній, хром, ніобій, індій та нітрид тітану. Зміна хімічного, фазового та елементного складу, морфології отриманих структур на основі композиційних нітридів, порівняно з нітридом бору, отриманого без домішок. Аналіз отриманих властивостей та узагальнення результатів у порівнянні з властивостями інших аналогів говорить про значний потенціал дрібно- та нанодисперсних матеріалів та покриттів на основі композиційних нітридів, синтезованих під дією КСВ в потоці азоту, оскільки вони суттєво відрізняються від аналогів, отриманих низько температурними методами. Наведено експериментальні дані, що характеризують послідовні етапи перетворення вольфрам - мідного псевдосплава в окиснювальному середовищі. Показано вплив складових елементів псевдосплаву, розмірного фактору, розвитку реакційної поверхні досліджуваних матеріалів на кінетику окиснювальних процесів. Представлена залежність розвитку поверхні від степеня диспергування. Виявлено необхідність кореляції технологічних параметрів окисного процесу з оптимальним диспергуванням матеріалу. Інформація корисна при розробці технології регенерації вольфраму з матеріалів, які містять вольфрам. Методи і устаткування високотемпературного нагріву використовуються в ІПМ НАН України для нанесення та дослідження теплозахисних і корозійностійких покриттів; результати визначення теплопровідності зразків вуглець-вуглецевих матеріалів будуть використані при розрахунках соплових розтрубів двигунів  в ДП «КБ "Південне"» (Рецензія на звіт від 21.11.2017). Отримані результати також використані при виконанні проекту програми FP7 “LIGHTTPS” (FP-7 GA № 607182). КЛЮЧОВІ СЛОВА: ВИСОКОШВИДКІСНЕ КИСНЕВО-ТА ПОВІТРЕНО ПАЛИВНЕ НАПИЛЕННЯ, РАДІАЦІЙНИЙ І КОНВЕКТИВНИЙ НАГРІВ, ТЕПЛОВЕ РОЗШИРЕННЯ, ТЕРМОСТІЙКІСТЬ, ПРОМИСЛОВІ ВІДХОДИ.