CC BY
24Функциональная схема генератора СВЧ-КВЧ квантов на основе квантово-волновых явлений
в электронных пучках
Библиографические ссылки
1. Энциклопедия низкотемпературной плазмы : в 4 т. / под ред. В. Е. Фортова. М. : Наука, 2000.
2. Большой энциклопедический словарь. Физика. М. : Большая российская энциклопедия, 1998.
3. Патент РФ № 2541162, МПК Н03В 7/10, Н018 3/104. Генератор СВЧ-квантов на основе электронных пучков / Б. Н. Казьмин, И. В. Трифа-нов, Д. Р. Рыжов и др.
4. Принципы построения электроэнергетических и электродинамических технологий космических аппаратов / Б. Н. Казьмин, И. В. Трифанов, Д. Р. Рыжов и др. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т Красноярск, 2015. 182 с.
References
1. Entsiklopediya nizkotemperaturnoy plazmyi : v 4 t. / Pod red. V. E. Fortova, M. : Nauka, 2000.
2. Bolshoy entsiklopedicheskiy slovar, fizika, - M., «Bolshaya rossiyskaya entsiklopediya», 1998.
3. Patent RF # 2541162, MPK H03B 7/10, H01S 3/104. Generator SVCh kvantov na osnove elektronnyih puchkov / Kazmin B. N., Trifanov I. V., Ryizhov D. R. i dr.
4. Printsipy postroeniya elektroenergeticheskih i elek-trodinamicheskih tehnologiy kosmicheskih apparatov // Kazmin B. N., Trifanov I. V., Ryizhov D. R. i dr. Krasnoyarsk : Sib. gos. aerokosmich. un-t, 2015. 182 s.
© Казьмин Б. Н., Трифанов И. В., Рыжов Д. Р., 2015
УДК 544.653
МНОГОСЛОЙНЫЕ НАНОСТРУКТУРНЫЕ ТЕРМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ ПОКРЫТИЯ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И БОРТОВОЙ
АППАРАТУРЫ
А. И. Мамаев, Т. А. Константинова, А. К. Чубенко, В. А. Мамаева
Национальный исследовательский Томский государственный университет Российская Федерация, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 36. E-mail: [email protected]
Представлена разработка метода конструирования многослойных термостойких покрытий, предназначенных для деталей космических аппаратов и бортовой аппаратуры. Рассмотрено влияние строения границы раздела на физические свойства слоистых материалов. Представлены модели процесса последовательного нанесения слоев и их поведения при внешнем термическом и механическом воздействии.
Ключевые слова: слоистые материалы, термически стойкие покрытия, наноструктурные неметаллические неорганические покрытия, текстурирование поверхности.
Решетнеескцие чтения. 2015
MULTILAYER NANOSTRUCTURED THERMALLY RESISTANT COATINGS, TO BE USED FOR SPACECRAFT ARTICLES AND ONBOARD EQUIPMENT
A. I. Mamaev, T. A. Konstantinova, A. K. Chubenko, V. A. Mamaeva
National Research Tomsk State University 36, Lenina Av., Tomsk, 634050, Russian Federation. E-mail: [email protected]
The research develops a method of constructing multilayer thermally resistant coatings, to be used for spacecraft parts. The structure of interface has an impact on physical properties of laminates. The research shows models of successive applying layers and their behavior under external thermal and mechanical stress.
Keywords: laminated materials, thermally resistant coatings, nanostructured inorganic non-metallic coating, surface texturing.
Разработка и создание новых слоистых материалов, а также способов их нанесения на сегодняшний день является актуальной задачей в области авиационной и космической промышленности, в электронном приборостроении (многослойные платы, защитные покрытия). Актуальность конструирования слоистых материалов связана с вопросом их стойкости при эксплуатации в условиях высоких и повышенных температур. Разогрев компонентов электронной аппаратуры приводит к возникновению локальных термических напряжений и, как следствие, к возникновению локальных механических нагрузок. В какой-то момент все это приведет к разрушению целостности слоистых материалов, к разрушению проводников в местах их соединений, а также к выходу всей аппаратуры из строя.
При разработке новых типов покрытий необходимо учитывать строение, состав и функциональные свойства получаемых покрытий. Одним из способов, позволяющим улучшить функциональные свойства покрытия, является создание пористого покрытия и введение в его поры дополнительных материалов. Также особо важным является то, что сформировавшееся покрытие должно быть максимально сцеплено с поверхностью металла, т. е. не должно отслаиваться от основы за время работы, этого можно достичь путем текстурирования границы раздела фаз. Деформация текстурированной поверхности слоистого материала, образованного соединением двух материалов, приводит к появлению трещин. Причем трещины возникают по-разному, в зависимости от вида текстуры: трещины могут быть ортогональными или кольцевыми [1]. Появление кольцевых трещин в текстуриро-ванной поверхности покрытия приводит к снятию нагрузок, предотвращает развитие магистральных трещин и отслоение материала в слоистом неметаллическом неорганическом покрытии. В результате повышается стойкость самого материала покрытия при деформации.
Разработанный группой ученых под руководством А. И. Мамаева новый класс покрытий (наноструктур-ные неметаллические неорганические покрытия) и метод нанесения таких покрытий путем локализации высокоэнергетических потоков на границе раздела фаз, который сопровождается возникновением микроплазменных процессов в растворах, позволяет создавать композиционные материалы различного соста-
ва и назначения [2; 3]. При нанесении наноструктур-ных неметаллических неорганических материалов в микроплазменном режиме появляется возможность создания пористого покрытия с текстурированной поверхностью основы.
В качестве материала основы авторами выбраны титан, цирконий, магний, алюминий. Для увеличения термостойкости материала на его поверхность наносятся наноструктурные неметаллические оксидные слои, при необходимости модифицированные стабилизирующими добавками. Далее на поверхность оксидных слоев наносятся тонкие слои меди 1-3 мкм для выравнивания температурных напряжений с целью повышения стойкости слоистых материалов к локальным термическим и механическим воздействиям. Благодаря тому что медь осаждается в поры оксидного материала, стойкость этих слоев значительно повышается. Толщина не превышает шероховатости покрытия. В дальнейшем наносятся последующие слои материалов с более высокой термостойкостью и низкой теплопроводностью [4; 5]. Таким образом, авторами преследовалась задача создания слоистого материала со слоями, работающими как залечивающие появившиеся трещины, термостойкими и обеспечивающими активную защиту при испарении защитных слоев.
Свойства полученных слоистых материалов в микроплазменном режиме сильно отличаются от свойств материалов, полученных другими методами.
Механические свойства разработанных покрытий: микротвердость - до 21 ГПа; адгезия - до 350 МПа; увеличение износостойкости - 2-8 раз образцов с ННН-покрытием относительно образцов без покрытия; модуль упругости - не менее 50 ГПа.
В качестве теплофизических свойств покрытий исследовались степень черноты, температуропроводность и теплопроводность.
1. Степень черноты. Сформированные покрытия имеют высокую степень черноты, составляющую не менее 0,96. Это позволяет использовать их для сброса тепла аппаратуры с температурой до 400 °С в вакууме.
2. Коэффициент теплопроводности. Сравнение коэффициента теплопроводности материалов с покрытием и без покрытия соответственно: алюминий Д16 - 67,26 и 180 Вт/(м-К); титан ВТ1-0 - 3,78
и 3,78 Вт/(м-К); магний МА2-1 - 6,19 и 6,19 Вт/(м-К); цирконий Э110 - 1,53 и 1,53 Вт/(м-К).
3. Коэффициент температуропроводности. Именно этот коэффициент определяет термическое сопротивление слоев и способность уменьшать теплообмен. Коэффициенты температуропроводности для образцов с покрытием и образцов без покрытия соответственно, (толщина образцов 4 мм), толщина покрытия 20 мкм: алюминий Д16 - 15,4-10-6 и 15,6-10-6 м2/с; титан ВТ1-0 - 2,81 10-6 и 2,91 10-6 м2/с; магний МА2-1 -3,58• 10-5 и 3,7510-5 м2/с; цирконий Э110 - 1,1910-5 и 1,3410-5 м2/с. Максимальное отличие достигает 0,25 10-5 м2/с, то есть 7,5 %.
Таким образом, возможность изменения в широком диапазоне состава покрытий позволяет изменять функциональные свойства сформированных слоев. В этой части наиболее важным является продолжение теоретических работ по выявлению механизма образования слоистых материалов в плазменном режиме в растворах и способов управления процессом, составом и строением покрытия.
В настоящий момент работы в области создания покрытий методом микроплазменного оксидирования посвящены нанесению однослойных покрытий [2; 3]. Но, несмотря на хорошие физико-механические и электрофизические свойства, в изделиях требуются покрытия, обладающие совокупностью свойств, которые распределены неравномерно по объему слоистого материала.
Библиографические ссылки
1. Механизм моделирования нагрузок деформации и разрушения слоистых неметаллических неорганических материалов с нано- и микроразмерным волновым текстурированием поверхности / А. И. Мамаев,
B. А. Мамаева, Т. И. Дорофеева и др. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2012. Т. 55, № 9/3.
C. 78-86.
2. Мамаев А. И., Мамаева В. А., Дорофеева Т. И., Бориков В. Н. Формирование наноструктурных неме-
таллических неорганических покрытий путем локализации высокоэнергетических потоков на границе раздела фаз : учеб. пособие / Том. гос. ун-т. Томск, 2010. 360 с.
3. Мамаев А. И., Мамаева В. А. Сильнотоковые процессы в растворах электролитов. Новосибирск : СО РАН, 2005. 255 с.
4. Зиновьев В. Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах : справ. издание. М. : Металлургия, 1989. 384 с.
5. Физические величины : справ. / под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. М. : Энергоиздат, 1991. 1232 с.
References
1. Mamaev A. I., Mamaeva V. A., Dorofeeva T. I., Emel'yanova E. Yu. [Mehanizm modelirovanija nagruzok deformacii i razrushenija sloistyh nemetallicheskih neor-ganicheskih materialov s nano- i mikrorazmernym vol-novym teksturirovaniem poverhnost]. Izvestiya vysshih uchebnih zavedenii. Phizika. 2012, Vol. 55, no 9/3, p. 78-86 (In Russ.)
2. Mamaev A. I., Mamaeva V. A., Dorofeeva T. I., Borikov V. N. [Formirovanija nanostrukturnyh nemet-allicheskih neorganicheskih pokrytij putem lokalizacii vysokojenergeticheskih potokov na granice razdela faz: ucheb. posobie]. Izd-vo Tom. un-ta, 2010, 360 p. (In Russ.)
3. Mamaev, A. I., Mamaeva, V. A. [Sil'notokovye processy v rastvorah jelektrolitov]. Novosibirsk, SO RAN, 2005, 255 p. (In Russ.)
4. Zinov'ev V. E. [Teplofizicheskie svojstva metallov pri vysokih temperaturah. Spravochnoe izdanie]. Moscva, Metallurgija, 1989, 384 p. (In Russ.)
5. Grigorev I. S., Meilihov E. Z. [Spravochnik. Fizicheskie velichiny]. Moscva, Jenergoizdat 1991, 1232 p.
© Мамаев А. И., Константинова Т. А., Чубенко А. К., Мамаева В. А., 2015
УДК 629.78.066:621.37/.39.001.4
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ БЛОКОВ АППАРАТУРЫ РАДИОНАВИГАЦИИ ДЛЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА МЕТОДОМ ПЕРИФЕРИЙНОГО СКАНИРОВАНИЯ
ПО ИНТЕРФЕЙСУ JTAG
А. И. Михайлов, О. И. Цветкова
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
Рассмотрено тестирование блоков бортовой аппаратуры космических аппаратов методом периферийного сканирования через интерфейс JTAG. Приведен пример реального внедрения в производство. Описаны перспективы применения.
Ключевые слова: периферийное сканирование, JTAG, ПЛИС, аппаратура радионавигации, бортовая аппаратура, космический аппарат.
