1.3. Согласование присоединительных размеров образцов и разработка их держателей.на стенде
Для испытаний от Заказчика получены образцы 4типов материалов. Параметры образцов и типы материалов приведены в таб.2.
При согласовании размеров образцов учитывались требования одновременного облучения 4-х образцов и образца-свидетеля одинаковым флюенсом в потоке АК сечением 35*35 мм.
Таблица 2. Характеристики испытательных образцов материалов
Тип материала
|
Размеры, мм
|
Масса исходная, мг
|
Размер экспонированной части, мм
|
Ткань НТ-7
|
20х60
|
600,15
|
18х20
|
Лента КЛ-11
|
20х45
|
260,35
|
20х20
|
Ткань Т-10
|
50х20
|
308,20
|
20х20
|
Нить 7К ТУ 17-09-09-1431-83
|
Длина 100
|
30,25
|
80
|
Образец-свидетель ПМ-1
|
40Х20
|
95,60
|
20х10
|
Для крепления образцов разработан держатель. Он выполнен в виде пластины из сплава Д16 размером 50*50 мм, установленной на теплоотводящую поверхность манипулятора. Образцы тканей и ленты размещаются внахлест и прижимаются к пластине с помощью рамки с окном 35*35 мм. Образцы нити выполнялись в виде 5 витков, натянутых параллельно на прямоугольной пластине толщиной 1мм размером 10х40 мм. Пластина одновременно служила каркасом и экранировала от АК участки витка на нижней стороне. Таким образом при облучении верхние половины витков подвергались прямому действию АК, а нижние рассеянному потоку, что имитировало условия эксплуатации в негерметичном замкнутом объеме (НГЗ).
Для измерения температуры в процессе облучения между слоями двух образцов размещен пленочный термометр сопротивления размерами 10х5х0,1 мм3.
1,5. Проведение облучения атомарным кислородом образцов материалов Определение потери массы образцов.
Облучение образцов проводилось в режиме работы источника плазмы без вывода заряженных частиц. Пучок ускоренной плазмы, падающий на образцы, состоял из ионов, атомов и молекул кислорода со среднемассовой скоростью 13 км/с ( средняя энергия атомов 20 эВ) и плотностью потока (4-5)*1016см-2*с-1. Быстрые молекулы потока при столкновении с поверхностью диссоциируют [7] , ионы нейтрализуются и в результате на материал воздействуют атомы, имеющие среднюю скорость 13 км/с
. При воздействии пучка во время испытаний температура не превышала 80С (353 К).
Облучение проводилось несколькими циклами для исследования кинетики потери массы образцами. Эквивалентный флюенс АК, приведенный к скорости 8 км/с, оценивался по потерям массы образца-свидетеля в предположении его коэффициента эрозии Y=4,4*10-24г/атом О [ 17].
В каждом цикле облучения взвешивание образцов материала и полиимидного образца-свидетеля производилось на аналитических весах HR-202i с погрешностью 0,05 мг вне камеры до и после обработки АК. Измерялась площадь экспонированных участков и вычислялась величина удельных потерь массы.
1.6. Обработка результатов измерений потери массы образцов
Данные измерения массы образцов приведены в табл. 3, а зависимости от флюенса АК на рис. 3-6.
Таблица 3. Потери массы образцов при различных флюенсах АК
№ п/п
|
Материал
|
масса
|
Эквивалентный флюенс АК, 1022 см-2.
|
0
|
0,3
|
0,7
|
1,4
|
0
|
ПМ
|
Уд. потери,мг/см2
|
0
|
13,8
|
31,5
|
62,0
|
1
|
НТ-7
|
Масса,мг
|
600,1
|
599,5
|
599,2
|
599,0
|
Потери, мг
|
0
|
0,6
|
0,9
|
1,1
|
Уд. потери, мг/см2
|
0
|
0,17
|
0,25
|
0,3
|
% потерь
|
0
|
0,34
|
0,5
|
0,6
|
2
|
КТ-10
|
Масса, мг
|
308,2
|
307,7
|
307,55
|
307,5
|
Потери, мг
|
0
|
0,5
|
0,65
|
0,7
|
Уд. потери, мг/см2
|
0
|
0,12
|
0,16
|
0,18
|
|
% потерь
|
0
|
0,4
|
0,53
|
0,6
|
3
|
КЛ-11
|
Масса,мг
|
260,35
|
259,75
|
259,65
|
259,55
|
Потери, мг
|
0
|
0,6
|
0,7
|
0,8
|
Уд. Потери, мг/см2
|
0
|
0,15
|
0,18
|
0,2
|
% потерь
|
0
|
0,5
|
0,6
|
0,67
|
4
|
7К
|
Масса,мг
|
30,25
|
23,6
|
15,5
|
14,8
|
Потери, мг
|
0
|
7,65
|
14,75
|
15,45
|
% потерь
|
экранир
|
0
|
3
|
4
|
7
|
экспонир
|
0
|
50
|
100
|
100
|
Рис. 3 . Изменение удельных потерь массы образца ткани КТ-10 при увеличении эквивалентного флюенса АК
Рис.4 . Изменение удельных потерь массы ленты КЛ-11 при увеличении эквивалентного флюенса АК
Рис.5 . Изменение относительных потерь массы облученного и экранированного участков образца нити капроновой 7К при увеличении эквивалентного флюенса АК
Рис.6 . Изменение удельных потерь массы ткани НТ-7 при увеличении эквивалентного флюенса АК
Ткань прорезиненная НТ-7
При воздействии АК на облученной части образцов наблюдается увеличение шероховатости поверхности. При эквивалентном флюенсе АК 1,4 1022 см-2 удельные потери массы составили 0,3 мг см-2, что соответствует потере 0,6% исходной массы. Рассмотрение кинетики потери массы показывает, что на начальном участке при флюенсе АК 0,3 1022 см-2 наблюдается резкий рост удельных потерь массы, который затем замедляется. Таким образом, результаты испытаний показывают возможность продления срока использования прорезиненной ткани НТ-7 на внешней поверхности изделия ФГБ до 12 лет.
Ткань КТ-10 и лента КЛ-11 кремнеземные
Воздействие АК не приводит к существенному изменению массы образцов.
При экспозиции с эквивалентным флюенсом АК 1,4 1022см-2 удельные потери массы на экспонированных участках не превышают 0,18 мг см-2 для КТ-10 и 0,2 мг см-2 для КЛ-11, что составляет 0,6% и 0,67% соответственно. Зависимость удельных потерь массы от эквивалентного флюенса АК показывает, что после дегазации образца в начальный период экспозиции, наблюдается малое уменьшение его массы, что свидетельствует о высокой стойкости тканей КТ-10 и КЛ-11 к воздействию АК.
Таким образом, результаты испытаний показывают возможность продления срока использования ткани КТ-10 и ленты КЛ-11 на внешней поверхности изделия ФГБ до 12 лет.
Нить капроновая 7К.
При ускоренных испытаниях при экспозиции с флюенсом АК 0,3 1022см-2 , на экспонированных участках нити полностью разрушаются и разделяются на отдельные фрагменты без приложения внешних усилий. В тоже время под экраном, закрывающим от прямого действия быстрого АК, заметных изменений материала не наблюдается даже при флюенсе АК. 1,4 1022 см-2 , измеренном на поверхности экрана. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что капроновая нить 7К на открытой поверхности под действием АК теряет прочность и при минимальных силовых нагрузках разрушается.
При применении в негерметичных замкнутых объемах (НГЗ), в частности под экранами, где флюенс АК в десятки раз меньше, допустимый срок эксплуатации может быть увеличен до 12 лет.
|
