Научная статья на тему 'Влияние армирования керамического покрытия на теплотехнические свойства'

Влияние армирования керамического покрытия на теплотехнические свойства Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
61
11
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КЕРАМіЧНИЙ КОМПОЗИТНИЙ МАТЕРіАЛ / ПЛАЗМОВЕ НАПИЛЕННЯ / ТЕПЛОЗАХИСНЕ ПОКРИТТЯ / ШПіНЕЛЬ / ТЕПЛОПРОВіДНіСТЬ / КЕРАМИЧЕСКИЙ КОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ / ПЛАЗМЕННОЕ НАПЫЛЕНИЕ / ТЕПЛОЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ / ШПИНЕЛЬ / ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ / CERAMIC COMPOSITE MATERIAL / PLASMA SPRAYING / HEAT PROTECTIVE COATING / SPINEL / THERMAL CONDUCTIVITY

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Вашкевич Ф. Ф., Спильник А. Я., Загородний А. Б., Журавель В. И., Лясота А. В.

Керамические покрытия, обладающие высокой температурой плавления, могут быть получены расплавлением материалов в потоке плазмы. Для этого используют плазменные установки типа УПУ, Киев-7 и др. Но эти покрытия имеют существенный недостаток они слабо сопротивляются переменным температурным нагрузкам, т. е. термостойкость этих покрытий очень низкая. В последнее время для повыщения термостойкости начали напылять не чистую керамику, а смеси нескольких окислов.В даннойработе исследовалась термостойкость шпинели как с армированием сеткой, так и без армирования. Методика . Для изготовления такой композиции использовался золь-гель процесс. При напылении указанной шпинели подготавливались частички порошка крупностью 50...100 мкм и использовалась плазменная установка типа УПУ. Толщина напыленного покрытия находилась в пределах 2...3 мм. Металлическая сетка подбиралась из нержавеющей стали и NiCr с крупностью ячейки 3 мм. Для фиксации сетки на поверхности металла использовали точечное микросваривание. Для исследования коэффициентов теплопроводности шпинели воспользовались прибором для измерения теплопроводности ИТ-λ-400. Измерение теплопроводности проводилось в режиме монотонного нагревания методом динамического калориметра. При исследовании теплопроводности использовалась теплопроводная паста до 400 ºС. Результаты . Теплопроводность шпинели типа Аl2О3 Сr2О3 с увеличением температуры незначительно уменьшается, приблизительно на 5..10 %, и составляет для покрытия без армирования 3,5...3,21 Вт/м К, для армированного 5,46...4,46 Вт/м К. На теплопроводность покрытия влияет армирование его сеткой, которое вызывает повышение теплопроводности в широком интервале температур от 25 до 400 ºС. Научная новизна . Результаты исследования теплозащитных покрытий, армированных металлической сеткой, для шпинели приведены впервые. Практическая значимость . Для получения покрытий шпинели типа Аl2О3 Сr2О3,обладающих высокой теплопроводностю и прочностю, можно рекомендовать армирование металлической сеткой.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE INFLUENCE OF CERAMIC COATING REINFORCEMENT ON THERMAL ENGINEERING PROPERTIES

Ceramic coatings, having a high melting point, can be obtained by melting materials in a plasma stream. For this purpose, plasma units like UPU, Kyiv-7 and others are used. But these coatings have a significant drawback they resist poorly variable temperature loads, i.e. the thermal stability of these coatings is quite low. Now, not pure ceramics but mixtures of several oxides are sprayed to increase the thermal stability. In this article, the thermal stability of the spinel with mesh reinforcement and without reinforcement is studied. Methodology. . For the manufacture of such a composition sol-gel process was used. During the spraying of the indicated spinel, powder particles with a particle size of 50-100 μm were prepared and a UPU plasma unit was used. The thickness of sprayed coating was within 2…3 mm. Metal mesh was selected from stainless steel and NiCr with a lattice size of 3 mm. For fixing the mesh on the metal surface, point micro-welding was used. A device for measuring the thermal conductivity of IT-λ-400 was used to study the thermal conductivity coefficients for the spinel. The measurement of thermal conductivity was carried out in the monotonous heating mode using the dynamic calorimeter method. In the study of thermal conductivity, heat conductive paste up to 400 ºС was used. Results. The thermal conductivity of the spinel Аl2О3 Сr2О3 type slightly decreases with temperature increasing, approximately by 5…10 %, and amounts to 3.5…3.21 W/m∙K for the coating without reinforcement, and 5,46…4,46 W/m Кfor the reinforced The thermal conductivity of a coating is affected by its reinforcement with a mesh, which causes an increase in thermal conductivity in a wide range of temperatures from 25 to 400 °. Scientific novelty. The results of the study of thermal protective coatings reinforced with metal mesh for spinel are presented for the first time. Practical relevance. To obtain coatings for the spinel Аl2О3 Сr2О3 type with high thermal conductivity and strength, we can recommend the reinforcement with metal mesh.

Текст научной работы на тему «Влияние армирования керамического покрытия на теплотехнические свойства»

УДК 621.793.7

DOI: 10.30838/J.BPSACEA.2312.280519.42.434

ВПЛИВ АРМУВАННЯ КЕРАМ1ЧНОГО ПОКРИТТЯ НА ТЕПЛОТЕХН1ЧН1 ВЛАСТИВОСТ1

ВАШКЕВИЧ Ф. Ф.1, канд. техн. наук, доц., 2*

СП1ЛЬНИК А. Я. , канд. техн. наук, доц. , ЗАГОРОДНШ О. Б.3, ст. викл., ЖУРАВЕЛЬ В. I 4, ст. н. с., ЛЯСОТА А. В.5, пров1дн. фах1вецъ

1 Кафедра матерiалознавства та обробки матерГалгв, Державний вищий навчальний заклад «Придшпровська державна академш будiвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Дншро, Укра!на, тел. +38 (0562) 46-98-82, ORCID ID: 0000-0003-0962-0890

2 Кафедра матерiалознавства та обробки матерГалш, Державний вищий навчальний заклад «Придншровська державна академiя будiвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Дншро, Укра!на, тел. +38 (050) 910-49-47, +38 (098) 600-32-58, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-4931-9675

3 Кафедра матерiалознавства та обробки матерiалiв, Державний вищий навчальний заклад «Придшпровська державна академш будiвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Дншро, Укра!на, тел. +38 (0562) 46-98-82, ORCID ID: 0000-0002-4158-1740

4 Кафедра матерiалознавства та обробки матерiалiв, Державний вищий навчальний заклад «Придшпровська державна академш будiвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Дншро, Укра!на, тел. +38 (0562) 46-98-82, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-9501-5106

5 Кафедра матерiалознавства та обробки матерiалiв, Державний вищий навчальний заклад «Придшпровська державна академш будiвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Дншро, Укра!на, тел. +38 (0562) 46-98-82, ORCID ID: 0000 0002 4269 2434

Анотащя. Постановка проблеми.КерамГчнГ покриття, володшчи високою температурою плавления, можуть бути огримaиi розплaвлеиням мaгерiaлiв у потощ плазми. Для цього використовують плaзмовi усгaиовки типу УПУ, Кшв-7 та ш. Але щ покриття мають суттевий иедолiк - вони слабко опираються змшним температурним навантаженням, тобто термостшшсть цих покритпв досить низька. Останшм часом для тдвищення термостшкосп почали напиляти не чисту керашку, а сумшГ дек1лькох окислГв. У цш статп дослщжувалась термостшшсть штнел з армуванням сгткою та без армування. Методика. Для виготовлення тако! композицп використовували золь-гель процес. Для напилення вказано! штнелГ тдготовляли частинки порошку крупшстю 50 _ 100 мкм та використовували плазмову установку типу УПУ. Товщина напиленого покриття складала 2.. .3 мм. Металеву сГтку шдбирали з нержавшчо! сталГ i NiCr з крупшстю комГрки 3 мм. Для фгксаци сгтки на поверхт металу використовували точкове мжрозварювання. Для дослщження коефщенпв теплопровщносл шшнелГ скористались приладом для вимГрювання теплопровщносл ИТ-Х-400. ВимГрювання теплопровщносл проводили в режимГ монотонного нагрГвання методом динамГчного калориметра. Для дослщження теплопроввдносл використовували теплопровщну пасту до 400 °С. Результати. Теплопроввдшсть штнел типу А12Оз Сг2Оз зГ збГльшенням температури незначно зменшуеться, приблизно на 5...10 %, i складае для покриття без армування 3,5.3,21 Вт/м К, для армованого - 5,46.4,46 Вт/м К. На теплопроввдшсть покриття впливае армування його сгткою, яке викликае тдвищення теплопроввдносл в широкому штервалГ температур вщ 25 до 400 °С. Наукова новизна. Результати дослщження теплозахисних покритпв, армованих металевою сгткою для шшнелГ наведет вперше. Практична значим^ть. Для отримання покритпв шшнелГ типу А12Оз Сг2О3, що володшть високою теплопровщшстю i мщшстю, можна рекомендувати армування металевою сгткою.

Kro40Bi слова: керамгчний композитный матергал; плазмове напилення; теплозахисне покриття; шптелъ; теплопровгдшстъ

ВЛИЯНИЕ АРМИРОВАНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ НА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ВАШКЕВИЧ Ф. Ф.1, канд. техн. наук, доц., 2*

СПИЛЬНИК А. Я. , канд. техн. наук, доц., ЗАГОРОДНИЙ А. Б.3, ст. препод., ЖУРАВЕЛЬ В. И.4, ст .н. с., ЛЯСОТА А. В.5, вед. спец.

1 Кафедра материаловеденияи обработки материалов, Государственное высшее учебное заведение «Приднипровская государственная академия строительстваи архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днипро, Украина, тел. +38 (0562) 46-98-82, ORCID ID: 0000-0003-0962-0890

2 Кафедра материаловеденияи обработки материалов, Государственное высшее учебное заведение «Приднипровская государственная академия строительстваи архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днипро, Украина, тел. +38 (050) 910-49-47,+38 (098) 600-32-58, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-4931-9675

3 Кафедра материаловеденияи обработки материалов, Государственное высшее учебное заведение «Приднипровская государственная академия строительстваи архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днипро, Украина, тел. +38 (0562) 46-98-82, ORCID ID: 0000-0002-4158-1740

4 Кафедра материаловеденияи обработки материалов, Государственное высшее учебное заведение «Приднипровская государственная академия строительстваи архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днипро, Украина, тел. +38 (0562) 46-98-82, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-9501-5106

5 Кафедра материаловеденияи обработки материалов, Государственное высшее учебное заведение «Приднипровская государственная академия строительстваи архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днипро, Украина, тел. +38 (0562) 46-98-82, ORCID ID: 00000002 4269 2434

Аннотация. Постановка проблемы. Керамические покрытия, обладающие высокой температурой плавления, могут быть получены расплавлением материалов в потоке плазмы. Для этого используют плазменные установки типа УПУ, Киев-7 и др. Но эти покрытия имеют существенный недостаток - они слабо сопротивляются переменным температурным нагрузкам, т. е. термостойкость этих покрытий очень низкая. В последнее время для повыщения термостойкости начали напылять не чистую керамику, а смеси нескольких окислов.В даннойработе исследовалась термостойкость шпинели как с армированием сеткой, так и без армирования. Методика. Для изготовления такой композиции использовался золь-гель процесс. При напылении указанной шпинели подготавливались частички порошка крупностью 50...100 мкм и использовалась плазменная установка типа УПУ. Толщина напыленного покрытия находилась в пределах 2...3 мм. Металлическая сетка подбиралась из нержавеющей стали и NiCr с крупностью ячейки 3 мм. Для фиксации сетки на поверхности металла использовали точечное микросваривание. Для исследования коэффициентов теплопроводности шпинели воспользовались прибором для измерения теплопроводности ИТ-Х-400. Измерение теплопроводности проводилось в режиме монотонного нагревания методом динамического калориметра. При исследовании теплопроводности использовалась теплопроводная паста до 400 °С. Результаты. Теплопроводность шпинели типа А12Оз Сг2О3 с увеличением температуры незначительно уменьшается, приблизительно на 5..10 %, и составляет для покрытия без армирования 3,5...3,21 Вт/м К, для армированного -5,46...4,46 Вт/м К. На теплопроводность покрытия влияет армирование его сеткой, которое вызывает повышение теплопроводности в широком интервале температур от 25 до 400 °С. Научная новизна. Результаты исследования теплозащитных покрытий, армированных металлической сеткой, для шпинели приведены впервые. Практическая значимость. Для получения покрытий шпинели типа А120з Сг2О3,обладающих высокой теплопроводностю и прочностю, можно рекомендовать армирование металлической сеткой.

Ключевые слова: керамический композитный материал; плазменное напыление; теплозащитное покрытие; шпинель; теплопроводность

THE INFLUENCE OF CERAMIC COATING REINFORCEMENT ON THERMAL ENGINEERING PROPERTIES

VASHKEVYCHF.F.1, Cand. Sc. (Tech.)., Ass. Prof, SPILNYK A.Ya.2*, Cand. Sc. (Tech.)., Ass. Prof, ZAHORODNYI O.B.3, Assistant Professor, ZHURAVEL V.I.4, Senior Research Assistant,. LIASOTA A.V.5, Head Researcher

1 Department of Materials and Materials Processing, State Higher Educational Institution "Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture", 24-A, Chernyshevskoho St., 49600, Dnipro, Ukraine, tel. +38 (0562) 46-98-82, ORCID ID: 0000-0003-0962-0890

2 Department of Materials and Materials Processing, State Higher Educational Institution "Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture", 24-A, Chernyshevskoho St., 49600, Dnipro, Ukraine, tel. +38 (050) 910-49-47, +38 (098) 600-32-58, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-4931-9675.

3 Department of Materials and Materials Processing, State Higher Educational Institution "Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture", 24-A, Chernyshevskoho St., 49600, Dnipro, Ukraine, tel +38 (0562) 46-98-82, ORCID ID: 0000-0002-4158-1740

4 Department of Materials and Materials Processing, State Higher Educational Institution "Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture", 24-A, Chernyshevskoho St., 49600, Dnipro, Ukraine, tel.+38 (0562) 46-98-82, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-9501-5106

5 Department of Materials and Materials Processing, State Higher Educational Institution "Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture", 24-A, Chernyshevskoho St., 49600, Dnipro, Ukraine, tel. +38 (0562) 46-98-82, ORCID ID: 00000002 4269 2434

Abstract. Purpose. Ceramic coatings, having a high melting point, can be obtained by melting materials in a plasma stream. For this purpose, plasma units like UPU, Kyiv-7 and others are used. But these coatings have a significant drawback - they resist poorly variable temperature loads, i.e. the thermal stability of these coatings is quite low. Now, not pure ceramics but mixtures of several oxides are sprayed to increase the thermal stability. In this article, the thermal stability of the spinel with mesh reinforcement and without reinforcement is studied. Methodology.. For the manufacture of such a composition sol-gel process was used. During the spraying of the indicated spinel, powder particles with a particle size of 50-100 ^m were prepared and a UPU plasma unit was used. The thickness of sprayed coating was within 2.. .3 mm. Metal mesh was selected from stainless steel and NiCr with a lattice size of 3 mm. For fixing the mesh on the metal surface, point micro-welding was used. A device for measuring the thermal conductivity of IT-X-400 was used to study the thermal conductivity coefficients for the spinel. The measurement of thermal conductivity was carried out in the monotonous heating mode using the dynamic calorimeter method. In the study of thermal conductivity, heat conductive paste up to 400 °C was used. Results. The thermal conductivity of the spinel Al203 Cr203 type slightly decreases with temperature increasing, approximately by 5.10 %, and amounts to 3.5.3.21 W/m-K for the coating without reinforcement, and 5,46.4,46 W/m Kfor the reinforced The thermal conductivity of a coating is affected by its reinforcement with a mesh, which causes an increase in thermal conductivity in a wide range of temperatures from 25 to 400 Scientific novelty. The results of the study of thermal protective coatings reinforced with metal mesh for spinel are presented for the first time. Practical relevance. To obtain coatings for the spinel Al203 Cr203 type with high thermal conductivity and strength, we can recommend the reinforcement with metal mesh.

Keywords: ceramic composite material; plasma spraying; heat protective coating; spinel; thermal conductivity

Постановка проблеми. Керамiчнi покриття (в основному це окисли металiв), що володшть високою температурою плавлення, можуть бути отримаш розплавленням матерiалiв у потощ плазми. Для цього використовують плазмовi установки типу УПУ, Кшв-7 та ш. Але щ покриття мають суттевий недолш - вони слабко опираються змшним температурним навантаженням, тобто термостшюсть цих покритпв досить низька[1-7].

Останшм часом для пщвищення !х термостшкосп почали напиляти не чисту керамшу, а сумiшi декшькох окисшв, наприклад штнель У наведених нижче дослщженнях використовували штнель АЬОз СГ2О3.

Матер1али та методи дослщження. Для виготовлення тако!' композицп використовували золь-гель процес. Для напилення вказано!' шпiнелi виготовляли частинки порошку крупнютю 50...100 мкм, яю розплавляли в плазмовш установщ типу УПУ. Товщина напиленого покриття складала 2...3 мм. Дослщження проводили на шпiнелi армованш металевою аткою та без армування. Металеву атку пщбирали з нержав^чо!' сталi i №Сг з крупнютю комiрки 3 мм. Для фшсацл атки на поверхш

металу використовували точкове

мшрозварювання.

Результати та Тх обговорення. Аналiз аток, використаних для армування, показав, що найбшьш перспективна атка ткана (рис. 1 г), оскшьки за такого способу виготовлення можна застосовувати дргг будь-якого хiмiчного складу (вольфрам, молiбден, шхром, нержав^ча сталь). Ткана атка легко утримуе необхщний розмiр комiрки. Отки перфорована i проачна обмежеш в матерiалi та розмiрах комiрки. Отка плетена дуже рухлива, що ускладнюе й запилення керам1чним матер1алом.

а

(Шр

в (c)

Рис. 1. Р1зновиди сток, як можна використовувати для армування: а - перфорована, б - плетена, в - проачна, г - ткана. /Fig.1. Variety of grids that can be used for reinforcement: a - perforated, b - wicker, c - permeable, d - woven

Для дослщження температурно! залежносп штнелей типу Al203 Cr203

■■Г'Т^.7'^,; г (d)

використали прилад для вимфювання теплопровщносп ИТ-Х-400. У дослщженш теплопровщносп застосовували теплопро-вщну пасту до 400 °С.

Рис. 2. Теплова схема методу: 1 - основа, 2 - тепломгр, 3 - контактна пластинка, 4 - зразок, 5 - стержень. /Fig. 2. Thermalcircuitofthemethod. 1 - base, 2 - heatmeter, 3 - wayplate, 4 - sample, 5 - rod

Вимiрювали теплопровщносп у режимi монотонного на^вання методом динамiчного калориметра. Теплова схема методу показана на рисунку 2.

У цьому дослщженш для теплового потоку Qc,, який проходить через зразок товщиною "h" i захоплений стержнем, для будь-якого рiвня температур справедлива формула:

п, 1 ¿Гп . Qh

Q = a де а=——,

^ ti ¿.Tai '

де, дТо - перепад температур на зразку, К, S -площа поперечного перетину зразка, м2

Таблиця 1

Експериментальш данi для визначення коефiцieнтiв теплопровщносп покриття А12О3 Сг2О3, без армування / Experimentaldatafordeterminingthecoeffitientsofther malconductivityof А12О3 Cr203coating, withoutreinfo rcement

Ti, По Кт, Пт/ По Xi А(Т)

°С мкВ мкВ вт/К вт/мК К/мв

25 11,5 7,5 0,1197 1,53333 3,22 24,8

12,0 1,60000 3,55

50 21,0 14,0 0,1219 1,50000 3,21 24,5

20,5 13,0 1,57692 3,57

75 24,0 15,0 0,1244 1,60000 3,49 24,6

23,3 1,55333 3,58

100 24,5 16,0 0,1295 1,53125 3,48 24,7

24,0 15,0 1,60000 3,84

125 25,0 16,1 0,1253 1,55279 3,41 24,8

24,0 15,0 1,60000 3,72

150 25,0 16,1 0,1259 1,55279 3,43 25,0

23,8 15,0 1,58666 3,70

175 25,0 16,0 0,1278 1,56250 3,50 25,0

23,8 14,8 1,60810 3,81

200 25,0 16,0 0,1267 1,56250 3,47 25,0

23,6 14,7 1,60544 3,77

225 25,1 16,1 0,127368 1,55900 3,48 24,9

24,2 15,2 1,59210 3,76

250 25,6 17,0 0,1279 1,50588 3,38 24,9

25,0 15,8 1,58227 3,75

275 25,8 17,0 0,1281 1,51764 3,41 24,8

25,3 16,0 1,58125 3,75

300 25,0 16,8 0,1277 1,48809 3,33 24,5

16,2 1,54320 3,66

325 24,5 16,0 0,1255 1,53125 3,37 24,2

24,1 1,50625 3,50

350 24,0 16,0 0,1236 1,50000 3,25 24,0

23,5 15,8 1,48734 3,41

375 24,0 16,0 0,1232 1,50000 3,24 23,8

23,0 15,8 1,45569 3,33

400 23,0 15,5 0,1234 1,48377 3,21 23,8

22,5 1,45161 3,32

Примтка. Ti - температура вимiрювання, °С, пт - покази приладу на тепломiрi, мкВ, no - покази приладу на зразку, мкВ, А(Т) - чуmливiсmь термопари, К/мВ, Кт - постшна приладу, Вт/К. Данi в чисельнику - вимiр зразка № 1, дат в знаменнику - вимiр зразка № 2.

Експериментальш даш для визначення коефщенпв теплопровщносп покриття А12О3 Сг2О3 зразюв, армованих аткою (^аметр 15 мм, товщина 3,21 мм), наведеш в таблиц 2.

Таблиця 2

Експериментальш даш для визначення коефщен^в теплопровщносп покриття А12О3 Сг2О3, з армуванням спкою / Experimental data for determining the coefficients of thermal conductivity of А12О3 Cr203 coating, with grid reinforcement

Ti, По Кт, Пт/ По Xi А(Т)

°С мкВ мкВ Вт/К Вт/мК К/мв

25 11,5 5,5 0,1197 2,09090 4,55 24,8

12,0 5,2 2,30769 5,09

50 22,0 9,5 0,1219 2,31578 5,13 24,5

21,0 9,00 2,33333 5,17

75 25,0 11,0 0,1244 2,27272 5,14 24,6

23,0 10,0 2,30000 5,20

100 26,0 11,2 0,1295 2,32142 5,46 24,7

23,5 10,0 2,35000 5,53

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

125 25,2 11,2 0,1253 2,25000 5,12 24,8

23,0 10,0 2,30000 5,24

150 25,1 11,1 0,1259 2,26126 5,17 25,0

23,0 10,0 2,30000 5,26

175 25,0 11,0 0,1278 2,27272 5,28 25,0

23,0 10,0 2,30000 5,34

200 25,2 11,2 0,1267 2,25000 5,18 25,0

23,0 10,0 2,30000 5,29

225 26,0 11,8 0,127368 2,20338 5,10 24,9

23,2 10,5 2,20952 5,11

250 26,5 12,0 0,1279 2,20833 5,13 24,9

23,6 11,0 2,14545 4,99

275 26,7 12,7 0,1281 2,10236 4,89 24,8

24,0 11,0 2,18181 5,07

300 26,0 12,0 0,1277 2,16666 5,027 24,5

24,2 11,2 2,16071 5,01

325 25,0 12,0 0,1255 2,08333 4,75 24,2

23,2 11,0 2,10909 4,81

350 24,5 11,0 0,1236 2,27272 5,00 24,0

22,5 11,0 2,04545 4,59

375 23,6 11,8 0,1232 2,00000 4,48 23,8

22,0 11,0 2,00000 4,48

400 22,5 11,3 0,1234 1,99115 4,46 23,8

21,5 11,0 1,95454 4,38

У розрахункову формулу для визначення коефщента теплопроводности внесено ряд поправок для врахування систематичних похибок вим1рювання. З урахуванням втрат тепла через боков1 поверхш стержня, зразка та теплом1ра, втрат тепла на нагр1вання зразка, а також теплового опору в мюцях заведення термопар та контактних пластин вираз теплопровщносл 'Т' може бути записано в виглядк

^ = Вт/мК,

аТчК-Т ^

де а - поправка, яка враховуе теплоемк1сть зразка; Pk - поправка, яка враховуе тепловий ошр контакту, не1дентичн1ссть 1 тепловий ошр заведення термопар, м К/Вт.

Параметри Кт та Рк е «постшними» вим1рювача 1 визначаються в процес1 градуювання приладу по матер1алах 1з в1домими теплоф1зичними властивостями теплоемкосл та теплопров1дност1.

У статт1 наведено дослщження з теплопровщноси шп1нел1 типу А12О3 Сг2О3 у двох вар1антах: шп1нель, армована металевою с1ткою та неармована:

Зразки для досл1дження

теплопровщносл готували з в1дшарованого покриття за розм1рами, вказаними на рисунку 3.

111 0,01 А RjO.63 , V

-

15±0,3 Л М-63

Рис.3. Креслення зразка/Fig. 3 Drawingasample

Граф1чна залежшсть коефщенлв теплопров1дност1 шп1нел1 в1д температури для покритпв, не армованих металевою сггкою та армованих, показан1 на рисунках 4 i 5.

25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 Температура, Т °С

Рис. 4. Залежшсть коефщента теплопров1дност1 штнелг А12Оз Cr203 в1д температури для покритт1в, не армованих металевою сткою: 1 - теплопров1дшст1 кварцевого скла;

2 - вимгри зразка № 1; 3 - вимгри зразка № 2 / Fig.4 The dependence of the thermal conductivity of the spinel А12О3 Cr203 on the temperature for the coatings not arranged by a metal grid.1. thermal conductivity of quartz glass;2 - measurements of sample number 1;

3 - measurements of sample number 2

Bt/mK 2

25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 Температура, T eC

Рис. 5. Залежшсть коефщента теплопров1дност1 шп1нелi А12О3 Сг2О3 eid температури для покритт1в, армованих металевою сткою: 1 - теплопровiднiстi кварцевого скла; 2 - вимiри зразка № 1; 3 -вимiри зразка № 2 / Fig. 5. The dependence of the heat transfer coefficient of the spinel А12О3 Сг2О3 on the temperature

of the coatings arranged by a metal grid.1. thermal conductivity of quartz glass;2 - measurements of sample number 1; 3 - measurements of sample number 2

Висновки

1. Теплопровгдшсть шпiнелi типу А12О3 Сг2О3 зг збгльшенням температури незначно зменшуеться, приблизно на 5...10 %, i складае для покриття без армування 3,5...3,21 Вт/м К, для армованих -5,46...4,46 Вт/м К.

2. На теплопровгдшсть покриття впливае армування його сггкою, яке викликае пгдвищення теплопровгдностг в широкому гнтервалг температур вгд 25 до 400 °С.

3. Для отримання плазмових покритпв з та високу мщшсть, можна рекомендувати !х шпшел1, яка мала б високу теплопровщнють армування металевою с1ткош.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Физика твердого тела : монография / [Павлов П. В., Хохлов А. Ф.]. - Москва : Высшая школа, 1985. - 384 с.

2. Лялякин В. П. Физическая сущность и условия сцепления частиц металлического порошка с подложкой при

газотермическом напылении / В. П. Лялякин, Н. Н. Литовченко., А. С.Саблуков, В. И. Денисов,

B. Н. Соковцева. // Технология металлов. - 2006. - № 5. - С. 36-44. - Режим доступа : http://hvof.org/theory/gptstructure/.

3. Демиденко Л. М. Высокоогнеупорные композиционные покрытия : монография / Л. М. Демиденко. - Москва

: Металлургия, 1979. - 245 с.

4. Газотермические покрытия из порошковых материалов : справочник. / [Ю. С. Борисов, Ю. А. Харламов,

C. Л. Сидоренко, Е. Н. Ардатовская]. - Киев : Наукова думка, 1987. - С. 543.

5. Плазменно-порошковые покрытия : монография / [Ю. С. Борисов, А. Л. Борисова]. - Киев : Техника, 1986. -

223 с.

6. Большаков В. И. Особенности применения световой и электронной микроскопии при изучении структурооб-

разования покрытий / В. И. Большаков, А. В. Зайцев, Г. Д. Сухомлин, Ф. Ф. Вашкевич // Металознавство та термГчна обробка металГв. - 2007. - № 1. - С. 7-12.

7. Химико-термическая обработка и защитные покрытия в авиадвигателестроении : монография [Ю. С. Елисеев, Н. В. Абрамов, В. В. Крымов]. - Москва : Высшая школа, 1999. - 256 с.

REFERENCES

1. Pavlov P.V. and Khokhlov A.F. Fizika tverdogo tela [Solid State Physics]. Moscow : Vysshaya shkola, 1985, 384 p.(un Russian).

2. Lyalyakin V.P., Litovchenko N.N., Sablukov A.S., Denisov V.I. and Sokovtseva V.N. Fizicheskaya sushchnost' i usloviya stsepleniya chastits metallicheskogo poroshka s podlozhkoy pri gazotermicheskom napylenii [Physical nature and adhesion conditions of particles of a metal powder with a substrate during gas thermal spraying]. Tekhnologiya metallov [Metal technology]. 2006, no. 5, pp. 36-44. (in Russian).

3. Demidenko L.M. Vysokoogneupornyye kompozitsionnyye pokrytiya [High-refractory composite coatings]. Moscow :

Metallurgy Publ., 1979, 245 р. (in Russian).

4. Borisov Yu.S., Kharlamov Yu.A., Sidorenko S.L. and Ardatovskaya Ye.N. Gazotermicheskiye pokrytiya iz poroshkovykh materialov. Spravochnik [Thermal coatings from powder materials Reference]. Kyiv : Naukova Dumka, 1987, 543 p. (in Russian).

5. Borisov Yu.S. and Borisova A.L. Plazmenno-poroshkovyye pokrytiya [Plasma powder coatings]. Kyiv : Technics,

1986, 223 p. (in Russian).

6. Bol'shakov V.I., Zaytsev A.V., Sukhomlin G.D. and Vashkevich F.F. Osobennosti primeneniya svetovoy i elektronnoy mikroskopii pri izuchenii strukturoob-razovaniya pokrytiy [Features of the use of light and electron microscopy in the study of the structure formation of coatings]. Metaloznavstvo ta termichna obrobka metaliv. [Metallurgy and metallurgy of metals]. 2007, no. 1, pp.7-12. (in Russian).

7. Yeliseyev Yu.S., Abramov N.V. and Krymov V.V. Khimiko-termicheskaya obrabotka i zashchitnyye pokrytiya v aviadvigatelestroyenii [Chemical heat treatment and protective coatings in the aircraft engine-building industry]. Moscow : Vyszha shkola, 1999, 256 p. (in Russian).

Надшшла до редакцп: 28.03.2019 р.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.