Материалтану
ҒАРЫШТЫҚ ВАКУУМ МАТЕРИАЛДАРЫНА, ИОНОСФЕРАЛЫҚ ПЛАЗМА БӨЛШЕКТЕРІНЕ ЖӘНЕ КҮН РАДИАЦИЯСЫНА ӘСЕРІ
жүктеу/скачать 5,17 Mb.
|
ҒАРЫШТЫҚ ВАКУУМ МАТЕРИАЛДАРЫНА, ИОНОСФЕРАЛЫҚ ПЛАЗМА БӨЛШЕКТЕРІНЕ ЖӘНЕ КҮН РАДИАЦИЯСЫНА ӘСЕРІМатериалдарды вакуумда буландыру және МІА-ны қалыптастыруЖоғарыда айтылғандай, вакуумда материалдардың булануы (сублимация) жүреді. Сублимация жылдамдығы материалдың бетінен уақыт бірлігіне буланатын заттың массасымен сипатталады. Бұл жылдамдық материалдың беткі температурасының жоғарылауымен жоғарылайды, ол сонымен қатар будың бетінен шығарылу жағдайларына байланысты: буланатын заттың қаныққан буының қысымына қатысты будың қысымы неғұрлым төмен болса, булану жылдамдығы соғұрлым жоғары болады. ҒА- ның ашық беттерінде пайдалану үшін олар ғарыш кеңістігінде қызуы мүмкін, температурада төмен булану жылдамдығы бар материалдарды таңдау қажет екені анық. Ғарыштық вакуумда пайдалану үшін материалды таңдау кезінде, атап айтқанда, мынадай өлшемдер пайдаланылады: 125°С температурада 24 сағат бойы вакуумда ұстау кезінде сыналатын материал үлгісі бастапқы массасының 1% - нан артық жоғалтпауы тиіс, ал 0 С дейін салқындаған сынақ камерасының беттерінен үлгі массасының 0,1% - дан артық конденсацияланбауы тиіс. ҒА-ны ұзақ пайдалану үшін, мысалы ХҒС, материалдарға одан да қатаң талаптар қояды: конденсация жылдамдығы 10–14 г см–2 с–1 аспауы тиіс , бұл жоғарыда көрсетілген әдеттегі талаптардан едәуір аз. Іс жүзінде қолданылатын құрылымдық материалдар үшін ғарыштық вакуумдағы булану салдарынан массаның жоғалуы әдетте, соншалықты мардымсыз, сондықтан өте жұқа пленкалар мен жабындарды қолдану жағдайларын, сондай-ақ материалдарды жоғары температурада пайдалану жағдайларын қоспағанда, материалдар қабаттарының қалыңдығының төмендеуін ескеру қажет емес. Газ шығару және сублимация процестерінің нәтижесінде материалдардың беткі қабаты мен беткі қабаттарының жай-күйі бетінен және сіңірілген газдар көлемінен шығару, бетіндегі тотықты қабықшалардың бұзылуы, қоспаларды кетіру, біркелкі емес булану нәтижесінде бетінде микрон түзілімдердің пайда болуы және т.б. осының бәрі материалдардың пайдалану сипаттамаларының айтарлықтай нашарлауына әкелуі мүмкін. ҒА сыртқы беттерінде түрлі металдар (Au, Ag, Al, Ni, Cu,) электр өткізгіш және жарық шағылыстырғыш материалдар ретінде, антенна тораптарының құрамында, күн батареяларында, кабельдерде және ажыратқыштарда, айналы элементтерде, сондай-ақ күш элементтерінде (тот баспайтын болат) және т.б. пайдаланылады. Металдардың ішінде Cd, Zn және Mg булануға ең аз қарсылыққа ие. Мысалы, Cd және Zn үшін булану арқылы қалыңдығының төмендеуі 100-150 ° C температурада жылына шамамен 0,1 мм құрайды, бұл күн сәулесімен қыздыру арқылы ҒА бетінде өте нақты болып келеді. Al, Cu және Ni үшін бірдей булану жылдамдығына тек 750- 1000 С температурада қол жеткізуге болады, ал 100–150°C температурада бұл материалдардың булану жылдамдығы ескерілмейді. Металдардың бетінде қалыңдығы бірнеше ондаған нанометр болатын тотықтырғыш пленка пайда болуы мүмкін, бұл одан әрі тотығуды тежейді. Al, Ni, Cr, Mo, W-де бұл пленка жеткілікті тығыздыққа ие және металдан қабыршақтанбайды. Ag және Cu бетінде пайда болатын тотықты пленкалар металл торлар мен оксидтердің параметрлерінің айырмашылығына байланысты үлкен ішкі кернеулермен сипатталады, бұл көбінесе олардың қабыршақтануына және бетінен бөлінуіне әкеледі (пиллинг). ҒА конструкциясының құрамында әртүрлі бейорганикалық қосылыстар пайдаланылады, олардың қасиеттері вакуумда ұзақ уақыт болған кезде айтарлықтай тұрақты болып қалады. Атап айтқанда, металдар мен полимерлердегі термореттегіштік, қорғаныс оксидтері мен нитридті жабындарды қоса алғанда, оптикалық элементтердің әйнектерін, шыны маталарды, керамикалық оқшаулағыштарды, жабын пигменттерін құрайтын металл оксидтері мен нитридтері, бор және кремний оксидтері кеңінен қолданылады. Бұл материалдар класына вакуумда жұмыс істейтін үйкеліс түйіндерінде қолданылатын вольфрам және молибден дисульфидтері жатады. Вакуумда болған кезде материалдардың беті адсорбцияланған газдарды кетіру, ластану қабықтарының бұзылуы және т.б. нәтижесінде тазартылады. Адгезияның ерекше жағдайы-бұл байланыста болатын материалдар бірдей болған кезде бірігу. Адгезияға байланысты үйкеліс коэффициенті айтарлықтай артады. Шекті жағдайда жабысқақ байланыстардың жоғарылауы жанасатын материалдарды суық дәнекерлеуге әкелуі мүмкін. Вакуумдағы үйкелетін беттердің өзара әрекеттесу ерекшелігіне байланысты, атап айтқанда, пробгрунтты алу үшін автоматты станциялардың механизмдерімен Ай, Венера және Марста топырақты бұрғылау кезінде көптеген проблемалар туындады. Ғарыштық вакуум жағдайында қарапайым майлар үйкеліс түйіндерінен тез буланып кетеді. Сондықтан, ғарыштық техникада құрғақ немесе қатты майлау кеңінен қолданылады, олардың типтік өкілі молибден дисульфиді (MoS2), оны молибденит деп те атайды. Молибденит пен басқа құрғақ майларды қолданған кезде, механикалық сипаттамалары вакуумда іс жүзінде өзгермейтін тегіс ысқылайтын беттер пайда болады. Қазіргі заманғы ҒА бетінде айтарлықтай мөлшерде әртүрлі полимерлер бар. Олар әр түрлі мақсаттағы жабындар мен арнайы маталарды жасау кезінде пленкалар мен талшықтар түрінде қолданылады, композициялық материалдардың матрицасы ретінде қолданылады, эмальдар мен желімдердің бөлігі болып табылады. Вакуумдағы полимерлердің булану жылдамдығы әдетте өте жоғары, бұл олардың құрамы мен өндіріс технологиясына байланысты. Вакуумдағы полимерлердің булану жылдамдығына олар жұмыс істейтін температура да айтарлықтай әсер етеді. Көптеген полимерлер үшін масса жоғалуы 100 с дейінгі температурада ҒА бетінде жұмыс істеген жылы шамамен 10% құрауы мүмкін. Вакуумдағы газ шығару және сублимация процестері, сондай-ақ төменде талқыланған материалдардың бүрку процестері ҒA маңында МІА бұлтының пайда болуында үлкен рөл атқарады. МІА-ның ҒА аппаратурасының материалдары мен элементтеріне әсері негізінен мынадай әсерлерге азаяды: бетінің шөгілетін МІА өнімдерімен ластануы; МІА бөлшектеріндегі жарықтың шашырауы және люминесценттік жарқыл есебінен ҒА төңірегіндегі Жарық фонының ұлғаюы; ашық жоғары вольтты құрылғыларда ағып кету токтарының жоғарылауы және вакуумның нашарлауына байланысты олардың электр беріктігінің төмендеуі. Жоғарыда айтылғандай, МІА қайталама (индукцияланған) әсер етуші фактор ретінде қарастырылады, өйткені ол ҒА материалдары мен жабдықтарына өзінің физикалық-химиялық сипаттамалары мен әсер ету механизмдеріне ие. МІА-ға байланысты көрсетілген әсерлердің ішіндегі ең маңыздысы әдетте ҒА бетінің ластануы болып табылады. Әртүрлі оптикалық элементтер: айналар, линзалар, призмалар, фото сенсорлар МІА өнімдерімен ластанудың әсеріне аса сезімтал. Бұған күн батареяларының фото түрлендіргіштерге ғарыштық сәулеленудің әсерін азайту үшін орнатылған қорғаныс көзілдірігі және термореттегіш жабындар кіреді. Ластану пленкаларының көрсетілген элементтерінің бетінде пайда болған кезде осы элементтердің бастапқы оптикалық сипаттамаларында өзгерістер болады, бұл ҒА борттық жүйелерінің және тұтастай алғанда аппараттың жұмысында әртүрлі бұзылуларға әкеледі. ҒА бетінде ластаушы қабыршақтардың пайда болуына полимерлі материалдарды, эпоксидті шайырларды және т.б. сублимациялау және бүрку есебінен түзілетін, сондай-ақ зымыран қозғалтқыштарының отыны құрамына кіретін жоғары молекулалы қосылыстар үлкен үлес қосатыны анықталды. Ластану пленкасының белгілі бір әсері электродтар мен контактілердің ластануы нәтижесінде электр жабдықтары мен әртүрлі коммутациялық элементтердің жұмысына да әсер етеді. Қазіргі ғарыш аппараттарының беткі бөлімдерінде полиоргансилоксанды желімдерді, лактар мен эластомерлерді кеңінен қолдану, олардың құрамында Si бар бұзылу өнімдерімен беттің ластануының жоғарылауына алып келеді. «Салют» және «Мир» орбиталық станцияларының сыртқы беттеріне әсер ететін материалдарды талдау Si - ластану пленкаларының кең таралған компоненттерінің бірі екенін көрсетті. МІА тудыратын ҒА оптикалық жабдығының жұмысына кедергілер екі түрге бөлінеді: МІА газ бөлшектерімен күн сәулесінің молекулярлық және комбинациялық шашырауы есебінен жарық фонының пайда болуы және ҒА маңында орналасқан жекелеген қатты бөлшектердің жарқырауы. Жарық фонының пайда болуы мен әсер ету механизмі өте түсінікті. Дискретті бөлшектердің жарқылына қатысты, бұл жағдайда біз ҒА бетінен бөлініп, оның айналасына баяу қозғалатын микробөлшектер туралы айтып отырмыз. Күн сәулесінің осындай бөлшектерінің шағылысуы соншалықты қарқынды болуы мүмкін, олар астронавигациялық жабдықтың құрамына кіретін құрылғылармен жалған нұсқаулық ретінде қабылданады. МІА болуына байланысты ҒА маңында қысым артуы мүмкін, бұл кезде пашен қисығына сәйкес разрядтың тұтану кернеуінің төмендеуі кезінде электр разрядының газ нысандары пайда болады. Бұл ҒА ашық электр техникалық және радиотехникалық жабдығының тораптарындағы ағу токтарының өсуіне және жабдықтың электр беріктігінің төмендеуіне әкеледі. жүктеу/скачать 5,17 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|