CC BY
65
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
УДК 621.892
А. А. Мишин Научный руководитель - Г. Г. Крушенко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ПЛАСТИЧНЫЕ СМАЗКИ, СОДЕРЖАЩИЕ НАНОАЛМАЗНЫЕ ПОРОШКИ
В результате введения в состав пластичных смазок наноалмазного порошка уменьшается износ трущихся металлических поверхностей.
Некоторые механизмы космических аппаратов работают в космическом вакууме, в связи с чем элементы конструкций этих механизмов подвергаются различным видам воздействий, включая трибологиче-ские [1].
Поскольку обычные «наземные» масла и смазки для работы в вакууме непригодны, то были разработаны специальные твердые смазки на основе дисульфида молибдена (Мо82) [2] и олеофильного углерода, а также смазка в виде ионно-напыленного свинца [1]. Применяются также пластичные полимерные смазки [3], которые используются в узлах трения механизмов ракетно-космических систем [4]. Особенности применения космических смазок (КС) и требования к ним определяются условиями эксплуатации: глубокий вакуум (до 10-10 Па), проникающая радиация (до 104— 106 Дж/кг), низкие (до -130 °С) и повышенные (120...150 °С) температуры. КС приготовляют на основе синтетических масел, загущенных литиевым мылом, органическими пигментами, неорганическими соединениями. КС содержат также антиокислительные противоизносные, антикоррозионные, противоза-дирные и др. присадки. Однако такие смазочные материалы обладают целым рядом недостатков, проявление которых заключается в протекании возможных химических реакций в зазорах и на поверхностях три-босопряжений, термодеструкции смазочных материалов и их флокуляции.
Указанных недостатков лишены пластичные смазки, содержащие нанопорошки (НП) химических соединений, например, алмазографитовые НП (АГ-НП), полученные из взрывчатых веществ. АГ-НП получали по следующей технологии [5; 6]: заряд взрывчатого вещества, состоящий из смеси тротила с гексогеном в соотношении 60/40, массой 0,65 кг, подрывали во взрывной камере объемом 3 м3. После расширения продуктов детонации и установления теплового равновесия дают возможность газовой смеси истекать из камеры через сверхзвуковое расходное сопло Лаваля с сечением 15 мм за 40 с. За счет теплоотдачи в стен-
ку камеры и совершения газом работы скорость охлаждения смеси достигает 304 град/мин. Полученные конденсированные продукты улавливают в циклонах.
В состав пластичных смазок входят [7], масс. %: АГ-НП - 0,2.5,0; высокодисперсная соль металла -2.15; мыльная пластичная смазка - до 100. В качестве солей применяли сульфат олова 8п804, сульфат меди Си804, сульфат бария Ба804, сульфат свинца РЪ804, сульфид бария Ба8.
Испытывали смазки, приведенные в табл. 1. АГ-НП вместе с высокодисперсной 8п804 диспергировали в дисперсионной среде (бензин, ацетон и др.) в течение 15 минут, после выпаривания жидкой среды остаток перемешивали механически. Соотношение компонентов в полученной смеси: алмаза - от 2 до 50 %, графита - от 50 до 98 %.
В таблице 2 приведены результаты испытаний разработанных смазок в сравнении со смазкой ВНИИ НП-232 (ГОСТ 14068-79), содержащей масс. %: стеа-рат лития Ь1(СпНз5С00) - 3,0; дисульфид молибдена Мо82 масло индустриальное И-20А - до 100, из которой видно, что при концентрации в смазках АГ-НП в пределах 0,2-5,0%, коэффициент трения снижается на 12-15 %, в связи с чем износ стальных образцов уменьшается в два раза, что свидетельствует о высоких противоизносных и антифрикционных свойствах смазок.
Эффект применения в смазках Си804, Ба804, РЬ804 и Ба8 при такой же концентрации (2.17 %) оказался близким к эффекту применения 8п804.
Высокие антифрикционные свойства разработанной смазки объясняется тем, что соли металлов заполняют макротрещины, а твердые частицы алмаза и мягкие частицы графита - микротрещины и микронеровности, упрочняя поверхностный слой и масляную пленку, тем самым понижая коэффициент трения и существенно уменьшая износ. Частицы алмаза выполняют роль абразивного материала, которые срезают микровыступы соприкасающихся металлов, что приводит к увеличению площади контакта пар трения.
Таблица 1
Составы смазок
Алмазографитовый НП, в том числе Содержание в составах, масс. %
1 2 3 4 5
0,20 0,75 1,50 3,00 5,00
НП алмаза 0,05 0,188 0,375 0,75 1,25
НП графита 0,15 0,562 1,125 2,25 3,75
Сульфат олова 8пБ04 1,00 5,0 10,0 15,0 17,0
Мыльная пластичная смазка 98,80 94,25 88,50 82,00 78,0
Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»
Таблица 2
Результаты испытаний смазок на машине СМТ-1 на образцах из ст45 при нагрузке 5 кН
Состав смазок (№ 1-5 - табл. 1) Максимальная удельная нагрузка, МПа Коэффициент трения Интенсивность износа, 1 х 10-6 кг/м3
1 26,3 0,062 59,4
3 30,3 0,050 30,2
5 21,4 0,063 57,5
Смазка ВНИИНП-232 23,5 0,059 66,0
Испытания смазки в подшипниках ступиц колес автомобиля ЗиЛ-130 и автобуса «Икарус» показали, что после пробега 16 000 км их весовой износ оказался в 2,2 раза меньше, чем при использовании другие известные пластичные смазки.
Библиографические ссылки
1. Нусинов М. Д. Космический вакуум и надежность космической техники. М. : Знание, 1986. № 6. 64 с.
2. Morimoto T. Effect of molybdenum disulphide upon the friction and wear in ceramic-steel pair // Tri-bology International. 1997. Vol. 30. Issue 12. 1997. P. 871-879.
3. Fusaro R. L. Self-lubricating polymer composites and polymer transfer film lubrication for space applications // Tribology International. 1990. Vol. 23. Issue 2. P. 105-122.
4. Космические смазки // URL: http://www.elkalub. ru/dictionary-05.php.
5. Патент РФ № 2041165 С1 МПК С01В31/06 Алмазоуглеродное вещество и способ его получения. Заявка № 93003669 от 12.02.1993 / А. Л. Верещагин, Г. А. Петров, В. Ф. Комаров, А. В. Климов, Н. В. Козырев. Опубл. 09.08.1995.
6. Редькин В. Е., Ставер А. М. Ультрадисперсные порошки в материалах и технологиях различного назначения // Вестник Краснояр. гос. техн. ун-та. 1996. № 1. С. 147-161.
7. Патент РФ № 2163921. Пластичная смазка / С. И. Щелканов, В. Е. Редькин, С. Г. Докшанин, В. Ф. Терентьев, А. И. Лямкин. БИ. 2001. № 7.
© Мишин А. А., 2012
УДК 669.713.7
:И. И. Назаренко Научный руководитель - 2С. Н. Софронова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева1, Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН2, Красноярск
ТЕОРЕТИКО-ГРУППОВОЙ АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ МАГНИТНЫХ СТРУКТУР ТВЕРДОГО РАСТВОРА Ш50Е04(В03)2
В ходе исследования был проведен теоретико-групповой анализ возможных магнитных структур Ы150е04(В03)2, по результатам которого были получены разложения магнитного представления магнитного представления по неприводимым представлениям для различных точек зоны Бриллуэна.
В настоящее время современные магнитные материалы являются очень востребованным продуктом во многих областях науки и техники. Новые соединения создаются каждый год, и в основном это делается для решения определенных задач технологического характера. Так в Институте физике имени Л. В. Кирен-ского СО РАН были выращены кристаллы МзОе^ВОзЪ.
Они принадлежат к семейству людвигитов. Кристаллы данного семейства обладают очень интересными магнитными свойствами. Характерной особенностью этих соединений является наличие в структуре треугольных или тетраэдрических групп, что может привести к возникновению фрустраций, обусловленных структурными особенностями соединений.
Как правило, большая часть получаемых из новых соединений материалов исследованы недостаточно подробно, однако информация об их структуре чаще всего установлена. Получение данных обо всех физи-
ческих свойствах прямо из информации о структуре, к сожалению, невозможно, однако, информация о структуре оказывается достаточной для проведения теоретико-группового анализа. На базе теоретико-группового анализа можно из соображений симметрии определить, какие колебания присутствуют в кристалле, найти собственные векторы и построить оператор проектирования. А если в кристалле имеются магнитные атомы, провести анализ возможных магнитных структур [1].
Целью исследования было установление возможной магнитной структуры кристаллов №5ве(О2ВО3)2 методом теоретико-группового анализа.
Для определения магнитной структуры кристалла необходимо разложить магнитные представления по неприводимым представлениям и для каждого из неприводимых представлений вычислить оператор проектирования, столбцы которого и будут задавать направления магнитных моментов [2].
