CC BY
15К вопросу изучения теплофизических свойств композиционных материалов на основе титана, полученных микродуговым
оксидированием Крюков Д. Б.1, Кривенков А. О.2, Чугунов С. Н.3, Курдина М. А.4,
Султанбеков В. И.5
1Крюков Дмитрий Борисович /Kryukov Dmitriy Borisovich - кандидат технических наук,
доцент;
2Кривенков Алексей Олегович /Krivenkov Aleksey Olegovich - кандидат технических наук,
доцент;
3Чугунов Сергей Николаевич / Chugunov Sergey Nikolaevich - кандидат технических наук,
доцент;
4Курдина Мария Александровна / Kurdina Mariya Aleksandrovna - студент;
5Султанбеков Вильдан Ильгизович /Sultanbekov Vildan Ilgizovich - студент, кафедра сварочного, литейного производства и материаловедения, факультет машиностроения и транспорта, Пензенский государственный университет, г. Пенза
Аннотация: актуальность выбранной темы обусловлена недостаточно изученным вопросом исследования комплекса теплофизических характеристик композиционных материалов в процессе нанесения на них термостабилизирующих покрытий методом микродугового оксидирования.
Abstract: relevance of the chosen subject is caused by insufficiently studied question of research of a complex of heatphysical characteristics of composite materials in the course of drawing on them the thermostabilizing coverings by method of microarc oxidation.
Ключевые слова: микродуговое оксидирование, теплофизические свойства, покрытие, оксид, теплопроводность.
Keywords: microarc oxidation, thermal and physical properties of the coating, an oxide, the thermal conductivity.
Титан и его сплавы находят широкое применение в авиа- судостроении в качестве конструкционных материалов. Так, в современных сверхзвуковых самолетах требуются материалы, которые способны гарантировать надежную работу узлов под воздействием мощных механических и тепловых нагрузок.
Для повышения теплозащитных свойств указанных материалов, в качестве метода высокоэнергетического воздействия на обрабатываемую поверхность, предлагается использовать технологию микродугового оксидирования. Технология микродугового оксидирования (МДО) представляет собой электрохимический процесс модификации поверхности вентильных металлов и их сплавов, позволяющий формировать на них оксидные слои, содержащие как окислы основного металла, так и окислы и соединения на основе компонентов электролита [1]. Химический состав покрытий, формируемых МДО, определяют вид обрабатываемого материала, режимы процесса и компоненты электролита, попавшие в зону действия электрического пробоя. Следовательно, МДО обеспечивает возможность изменения состава оксидных слоев на обрабатываемых материалах и существенно расширяет области их применения, в том числе в химическом машиностроении и переработке.
В этой связи актуальной является задача исследования влияния МДО на теплофизические характеристики композиционных материалов на основе титана и его сплавов. Исследования выполняются в ПГУ за счет средств, гранта Российского научного фонда (соглашение № 14-19-00251 от 26 июня 2014 г.).
Окончательный комплекс теплофизических характеристик композиционные материалы приобретают на стадии МДО в процессе нанесения на них термостабилизирующих покрытий, представляющих собой тонкие покрытия (пленки)
на основе оксидов обрабатываемых материалов и комплексных соединений входящих в состав электролитов [2].
Измерение проводили на оборудовании для определения температуропроводности и теплопроводности методом лазерной вспышки LFA 427/7/G на образцах из сплава ВТ1-0 с целью определения их минимального значения для создания термостабилизирующих покрытий на композиционном материале.
Толщину покрытий на поперечных срезах образцов определяли микроструктурным анализом по стандартной методике. Измерения производились на металлографическом микроскопе NIKON EPIPHOT 200, при помощи программы анализа изображения VESTRA Imaging System [3].
Проведено исследование характера влияния толщины, пористости и фазового состава оксидного слоя на величину коэффициента его теплопроводности.
По результатам измерения коэффициента теплопроводности оксидо-керамических покрытий на сплаве титана, сформированных в щавелевокислом электролите. Выявлено незначительное падение величины X с 1,17 до 1,0 Вт/(м-К) - для титана связано, по-видимому, с тем, что оксидные слои, получаемые в щавелевокислом электролите, являются очень плотными (пористость составляет 1-2 %) при сравнительно небольшой толщине (до 40 мкм). Таким образом, данное понижение X связано с незначительным увеличением пористости оксидного слоя по мере увеличения его толщины и не зависит от состава оксида, который является аморфным [4].
Установлено, что оксидные слои, полученные на сплаве титана в силикатно-щелочном электролите, обладают более низкими значениями X (0,45 - 0,6 Вт/(м-К)) по сравнению с покрытиями, полученными в борном электролите, так как они имеют большую пористость и состоят из стеклофаз, обладающих низким коэффициентом теплопроводности X, на основе оксидов кремния и соединений титана. Результаты измерений величины X оксидо-керамических покрытий, на основе титана, полученных в сульфатном электролите показали, что с ростом толщины покрытия до 80 - 82 мкм. пористость возрастает до 8 - 10 %, покрытие при этом состоит из кристаллических модификаций оксида титана, обладающего низким коэффициентом теплопроводности X, что и обуславливает снижение X до 0,3 - 0,4 Вт/(м-К) [5].
Таким образом, установлено, что теплопроводность покрытий зависит от толщины, пористости и состава оксидного слоя. Выявлено, что минимальной теплопроводностью обладают оксидо-керамические покрытия на сплаве титана, сформированные в сульфатном электролите (X~0,3 - 0,4 Вт/(м-К)) при толщине покрытия 80 - 82 мкм. Результаты проведенных исследований показывают высокую эффективность технологии МДО при изготовлении термостабилизирующих оксидо-керамических покрытий композиционных материалов на основе сплавов титана.
Формируемые в процессе МДО защитные оксидо-керамические покрытия позволяют в значительной степени снизить тепловой удар (до 30 %) при импульсном воздействии теплового потока и повысить термостабильность композиционных металлических материалов.
Литература
1. Казанцев И. А., ^ивенков А. О., Чугунов С. Н., Крюков Д. Б. Теплофизические свойства материалов, полученных микродуговым оксидированием / Thermophysical properties of microarc oxide coated materials // Материаловедение, 2011. № 3. Изд-во «Наука и технологии». С. 22-27.
2. Розен А. Е., Крюков Д. Б., Кирин Е. М., Гуськов М. С. и др. Пат. 2522505 Российской Федерации от 26.04.2013 г. Способ получения композиционного материала // Официальный бюл.: Изобретения. Полезные модели, 2014. № 20.
3. Казанцев И. А., Кривенков А. О., Скачков В. С. Пат. 2266987 Российской
Федерации от 27.12.2005 г. Способ получения покрытий // Официальный бюл.: Изобретения. Полезные модели, 2005. № 36.
4. Крюков Д. Б., Кривенков А. О., Чугунов С. Н., Чипков А. В., Баранов А. Н. Применение технологии микродугового оксидирования для улучшения теплофизических свойств композиционных материалов В сборнике: Наука, образование, общество проблемы и перспективы развития: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. 31 июля 2015 г. Том 3. Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2015. С. 65-66.
5. Чугунов С. Н., Кривенков А. О., Крюков Д. Б., Казанцев И. А., Окин М. А. Теплофизические свойства металлокерамических материалов, полученных микродуговым оксидированием // Огнеупоры и техническая керамика. № 10, 2015. С. 40-43.
Взаимосвязь функциональных блоков оптико-электронной системы слежения на подвижном носителе в режиме наведения
Мичурина А. А.
Мичурина Анастасия Андреевна /Michurina Anastasia Andreevna - студент, кафедра систем автоматического управления и контроля, факультет интеллектуальных технических систем, Национальный исследовательский университет, Московский институт электронной техники, г. Зеленоград
Аннотация: в статье анализируются алгоритмы взаимодействия функциональных блоков оптико-электронной системы слежения, которые реализуют работу данной системы на подвижном носителе в режиме наведения.
Abstract: the article analyzes the algorithms of interaction of functional blocks of optical-electronic tracking system, which realize the work of this system in a flexible carrier in the guidance mode.
Ключевые слова: оптико-электронная система, наведение, алгоритм взаимосвязи. Keywords: optical-electronic system, guidance, algorithms of interaction.
Оптико -электронные системы слежения всё более интенсивно применяются в различных отраслях науки и техники. Наиболее широкое распространение они получили при решении таких задач, как наблюдение, обнаружение и обеспечение безопасности различных объектов.
Оптико-электронная система слежения представляет собой совокупность различных функциональных блоков, которые выполняют необходимые задачи для корректной работы всего устройства в целом. Особенностью этой системы является работа в условиях колебаний, тряски и других негативных факторов. Поэтому для оптимальной работы устройства должны быть легкими, компактными и иметь прецизионное управление. Но это налагает ограничения на угол поворота. Для решения этой проблемы в состав системы слежения включают еще один функциональный блок - панорамную платформу, способную вращаться на 360°.
Цель работы заключается в разработке алгоритма взаимосвязи функциональных блоков в режиме наведения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить основные задачи: 1. анализ существующих математических моделей взаимосвязи функциональных блоков оптико-электронных систем слежения в режиме наведения;
