CC BY
46
Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»
Для отопления помещений используется двухтрубная система с нижней разводкой. В качестве отопительных приборов приняты алюминиевые радиаторы «Calidor Super» Н = 350мм. с терморегулятом. Трубопроводы системы отопления приняты из метал-лопластиковых труб, а также из стальных электросварных по ГОСТ 10704-91.
Подвальные магистральные трубопроводы изолируются. «Термафлекс ФРЗ» с толщиной листа 19 мм.
Температурный диапазон его использования - от минус 80 °С до +95 °С. Низкий коэффициент теплопроводности (0,033 Вт/мК при 10 °С) и высокая устойчивость к диффузии водяного пара обеспечивает долговечность изоляции. Хорошая эластичность сохраняется при самых низких температурах, и не ухудшается со временем.
© Селиванов А. Е., 2012
УДК 629.423.33
Е. В. Сергеева Научный руководитель - Г. Г. Крушенко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СКОЛЬЗЯЩИХ ТОКОСЪМНИКОВ
Введение алмазно-графитового нанопорошка в состав троллейбусных скользящих токосъемников повышает срок их эксплуатации в экстремальных эколого-климатических условиях.
Питание двигателя троллейбуса марки ЗИУ электрическим током при движении осуществляется с помощью контактных вставок при скольжении по контактному проводу. При этом вставки испытывают силовые, трибологические и электрические нагрузки (дуга между поверхностями вставки и контактного провода). Согласно технической документации вставки должны изготовляться методом порошковой металлургии из композиций: а) (26,5 % РЬ, ост. - графит) - вставка типа ВТ или - б) (10 % РЬ + 3,0 % графита + 30 % Си, ост. - Бе) - типа ВТП.
Отличительной особенностью разработанной технологии изготовления вставок явилось введение в их объем алмазно-графитового нанопорошка (НП-АГ), полученного методом детонационного синтеза [1] из углерода, содержащегося во взрывчатых веществах. Отпрессованные из разработанного состава (52 % Бе + 30 % Си + 15 % РЬ + 3 % С) с добавкой 1 % пластификатора (стеарат цинка СэбИ70042п, температура плавления 122 °С) и спеченные вставки (пористость составляла до 20 %) с использованием ультразвукового генератора УЗГ3-10 при частоте 22 кГц в течение 30 мин подвергали пропитке суспензией, состоящей из масла И-20А и НП-АГ.
Алмазно-графитовый порошок, полученный методом детонационного синтеза, имеет размер частиц в пределах 2-12 нм. Удельная поверхность порошка зависит от режима процесса, а также состава взрывчатого вещества и составляет 200...420 м2/г. Содержание углерода в порошке составляет 85 мас. %, алмазов -не более 15 мас. %, остальное - примеси металлов и адсорбированные газы.
Нанопорошки представляют собой тонкодисперсные сверхмелкозернистые образования, размеры которых не превышают 100 нм. Количество атомов в их поверхностном слое и в объеме оказываются соизмеримым, вследствие чего они обладают новыми уникальными свойствами. Рентгеноструктурными, ней-троно- и электроно-графическими исследованиями установлено [2], что среднее межатомное расстояние
в нанодисперсных частицах существенно меньше, чем в соответствующих массивных материалах, а развиваемое в них лапласовское сжимающее давление [3] настолько значительно (103...105 атм.), что вызывает существенное искажение кристаллической решетки, приводит к уменьшению до 10 % объема, влияет на энергию активации большинства процессов таким образом, что в итоге ультрадисперсные среды характеризуются комплексом свойств, существенно отличающихся от таковых для обычных материалов того же состава. В определенной степени эти свойства влияют на характеристики, получаемые с их участием.
Существуют материалы, износ которых можно уменьшить с помощью пропитки, например масляной суспензией, содержащей наноразмерные частицы углерода и алмаза. Пропитка осуществлялась в ультразвуковой ванне. Полученные материалы испытыва-лись на специально разработанном стенде [4].
Пропитке подвергались углеграфитовые и метал-локерамические материалы различных производителей.
Вследствие присутствия в масле ансамблей нано-частиц углерода происходит изменение свойств дисперсионной среды с образованием в ней упорядоченных структур, которые оказывают положительное влияние на процесс поглощения суспензии материалом вставки. Наиболее высокое объемное поглощение суспензии наблюдалось при содержании в ней порошка порядка 3,5 мас. %.
Эффект увеличения пропитываемости вставок мясляной суспензией, содержащей частицы углерода и алмаза нанометрического диапазона размеров при наложении ультразвуковых колебаний основан на образовании микроструй вещества, образующихся в результате схлопывании кавитационных пузырьков. Созданные в результате кавитации локальные поля температуры и скорости в объеме суспензии приводят к уменьшению вязкости ее и усиливают эффект ее проникновения вглубь пористого материала (эффект тиксотропии).
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Лабораторные испытания пропитанных контактных вставок проводилось в сравнении с углеграфито-выми производства. Испытания вставок проводилось на стенде при различной относительной скорости непрерывного вращения.
Хорошие результаты показали образцы, изготовленные из металлокерамического материала, пропитанного масляной суспензией, содержащей алмазно-графитовый нанопорошок, в результате чего износ этого образца оказался значительно больше нормы (при этом глубина износа не должна превышать 10 мм). При дальнейших испытаниях износ по мере приработки уменьшается. Кроме того, уменьшение износа образца, как и в случае испытания образцов, пропитанных маслом, связано с образованием на контактной поверхности тонкого слоя смазки, в результате чего уменьшается коэффициент трения и нагрев образца (не выше 100°С).
Результаты эксплуатационных испытаний, проведенных на троллейбусных линиях Красноярска, показали, что пробег троллейбусов со вставками, пропитанными суспензией, состоящей из масла И-20А и НП-АГ, достигает в летний период в сухую погоду не менее 2 500 км, в условиях выпадения осадков -до 2 100...2 200 км, а в зимних условиях при температуре -35 °С - в пределах 400...450 км. В общем виде этот эффект можно отнести за счет проявления эффекта «самосмазывания», подобного тому, который имеет место при работе предварительно пропитанных маслом с помощью ультразвуковых колебаний пористых антифрикционных подшипников [5]. Сущность
эффекта заключается в том, что в процессе трения-скольжения вставки по поверхности контактного провода масло поступает в зону трения из капилляров. Кроме того, присутствующие суспензии частицы алмаза оказывают полирующее воздействие на поверхность контактного провода.
Библиографические ссылки
1. Ставер А. М., Губарева Н. В., Лямкин А. И. и др. Ультрадисперсные алмазные порошки, полученные с использованием энергии взрыва // Физика горения и взрыва. 1984. № 5. С. 100-103.
2. Морохов И. Д., Трусов Л. И., Чижик С. П. Ультрадисперсные металлические среды. М. : Атом-издат, 1977. 264 с.
3. Физический энциклопедический словарь. М. : Сов. энциклопедия, 1984. 944 с.
4. Патент на полезную модель № 45827. Установка для испытания на износ скользящих контактов токосъемных устройств электротранспорта / И. В. Карпов, В. Е. Редькин, А. В. Ушаков, Г. Г. Кру-шенко. Бюл., 2005. № 15.
5. Гладунова Е. В., Кашо О. С. Применение ультрадисперсных порошков в технологи изготовления самосмазывающихся подшипников // Высокоэнергетические процессы и наноструктуры : Материалы межрегиональной конф. КГТУ. Красноярск, 2002. С. 60-61.
© Сергеева Е. В., 2012
УДК 535.681.785.5; 535.620.19; 539.620.18
А. Б. Шестаков, Н. С. Наумкин, А. А. Иваненко Научный руководитель - Н. П. Шестаков Институт инженерной физики и радиоэлектроники Сибирский федеральный университет Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН, Красноярск
АНАЛИЗ НЕСВЯЗАННЫХ КОМПОНЕНТ В СТРУКТУРЕ ЭПОКСИДНОГО ПОЛИМЕРА
Описана установка и методика оптических измерений, предназначенных для оценки содержания несвязанных компонентов в эпоксидном полимере. Принцип работы установки основан на измерении спектров поглощения инфракрасного излучения конденсированными продуктами испарения несвязанных компонент. Повышена чувствительность установки для анализа структуры с малым содержанием (менее 1 %) свободных и частично связанных молекул.
Области применения композиционных материалов не ограниченны. Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, их сочетания, количественного соотношения и прочности связи между ними.
При исследовании границ раздела молекулярных блоков эпоксидных полимеров было обнаружено [1], что при нагреве выше температуры стеклования на поверхности полимера выступают избыточные компоненты исходной смеси в виде микроскопических капель. Размер капель и их количество зависят от содержания химически несвязанных компонентов в образцах. Это явление было использовано при создании установки для измерения содержания несвязанных компонент полимера.
Основу установки составляет инфракрасный спектрометр Фурье преобразования Vertex 70 оснащенный микроскопом Hyperion 2000 фирмы Bruker Optics, термостоликом THMS 600 и температурным контроллером T96 фирмы Linkam Scientific Instruments Ltd (рис. 1). Перечисленное выше оборудование оснащено цилиндрическим Пельтье микрохолодильником ТВ-19-1,0-1,3СНЯ с отверстием в центре. Холодная поверхность микрохолодильника установлена на поверхности прозрачного в среднем ИК диапазоне ZnSe окна. Горячая поверхность микрохолодильника охлаждается металлическим радиатором, который обдувается сухим воздухом. Цилиндрический образец эпоксидного полимера с отверстием в центре помещается на нагреватель, таким образом, чтобы отверстие в
