Обнаруженный в приповерхностном слое загрязнений углерод, по-видимому является продуктом деградации углеводородов (парафинов и церезинов) из внутренних слоев изоляции подложки СБ. Так как подложка примыкает непосредственно к тыльным стеклам, содержание углерода на тыльной стороне было выше, чем на лицевой. Другим источником углерода могли быть КО соединения и их летучие примеси.

Поверхность ЗО имеет зернистую структуру. Она состоит из зерен округлой формы, как близкой к сферической, так и вытянутой, с размерами 0,3 - 0,5 мкм. Местами в поверхность ЗО включены более крупные частицы с размерами до нескольких мкм. Структуры загрязнений на лицевой и тыльных сторонах различаются по форме и ориентации частиц.

Анализ данных ЛРСА показал, что в ЗО содержится кремний, калий, кальций, хлор, фосфор, углерод. Содержание углерода в ЗО на тыльной стороне в 2 раза больше, чем на солнечной. Содержание калия в ЗО меньше, чем в исходном образце.

Было также исследовано около 60 образцов различных материалов экспонированных в условиях НОО на борту орбитальной станции(ОС) «Мир» в течении 997 дней. На всех образцах наблюдалось два эффекта: формирование слоев поверхностных загрязнений и эрозия подложки рис.11.

Рисунок.10. Макроструктура поверхности солнечных батарей после экспонирования в условиях НОО в течении 10.5 лет при различном увеличении. Орбитальная станция «МИР».

Вклад двух этих эффектов варьировался в зависимости от типа образцов и условий экспозиции. Толщина поверхностных отложений варьировалась в пределах от 100 мкм до менее, чем 2 нм. Основным компонентом данных отложений являлся кремний, кроме того, было обнаружено присутствие калия и кальция. Также было обнаружено химическое взаимодействие между фторопластовой подложкой и поверхностными загрязнениями. Аналогичная работа была проведена на образцах экспонированных в условиях НОО на международной орбитальной станции (МКС). Было исследовано более 60 образцов, в основном различных перспективных покрытий, применяемых для космических аппаратов. При сравнении экспонированных образцов и образцов из исходного материала обнаружено, что на исследованных экспонированных образцах по сравнению с исходными наблюдаются:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

1) локальные налеты с характерными размерами до 100 мкм, с окраской или структурой, отличающейся от исходного материала;

2)травление связующего в эмалевых покрытиях, приводящее к изменению структуры поверхности и изменяющее элементный состав приповерхностного слоя;

3)травление полиамидной пленки;

4)образование кремний и углерод содержащих налетов на поверхности экспонированных образцов. Содержание кремния на экспонированных образцах зависит от их ориентации относительно корпуса станции.

Рисунок.11. Эрозия полиимидной пленки после экспонирования в условиях НОО.

Выводы.

1. Проведена модернизация сканирующего электронного микроскопа «Camebax MBX-1». Разработано программное обеспечение и интерфейсный блок для управления микроскопом в режимах регистрации электронных изображений и в режимах элементного анализа с помощью ПЭВМ. После модернизации аналитические возможности микроскопа вышли на современный уровень.

2.  Разработана методика применения СЭМ в энергетическом материаловедении.

Возможности локального рентгеноспектрального анализа позволяют надежно выявлять коррозионные повреждения.

Сочетание методов рентгенофазового анализа и методов СЭМ позволяет оценивать эффективность водного режима энергоблоков и определять реальное состояние оксидной защитной пленки.

Сформулированы требования к прибору для энергетического материаловедения: увеличение сканирующего микроскопа не менее 10000Х, обязательно наличие спектрометра волновой дисперсии с возможностью анализа легких элементов (начиная с углерода), который позволяет надежно определять наличие и концентрацию серы в присутствии молибдена. Такой прибор позволяет проводить макро - и микрофрактографический анализ, исследовать изменение структуры металла при водородном охрупчивании и ранних стадиях ползучести. Эти требования реализованы в модифицированном приборе

3.Разработаны методики исследования структуры алюминизированных композитов с матрицей из высокоэнергоемких веществ. Установлено, что при использовании коммерческих высокоэнергоемких веществ однородного распределения в композите алюминиевого наполнителя добиться не удается. Вне зависимости от вида алюминиевого наполнителя масштаб неоднородности определяется размерами зерен матрицы. Установлено, что равномерное распределение алюминия в нанокомпозите удается достигнуть только при формировании гранул композита методом распылительной сушки дисперсии наноразмерных порошков алюминия со специальными покрытиями в растворе высокоэнергоемкой матрицы.

4.Впервые установлено, что при долговременном пребывании материалов на внешней поверхности станции «Мир» происходит вытравливание связующего из композиционных лакокрасочных покрытий, разрушение органических волокон и пленок, а также образование на наружных поверхностях осадков, содержащих кремний и углерод.

Список литературы.

1., Рентгеновский микроанализ с помощью электронного зонда, 1-е изд., «Металлургия», М., 1966.

2.Дж. Гоулдстейн и Х. Яковиц. Практическая растровая электронная микроскопия. Издательство «Мир», Москва 1978г.

3.J. T. Armstrong. SEM/ 1978 / I, SEM Inc., AMF O` Hare, Illinois, p.455/

4.http://www. amc. anl. gov/ANLSoftwareLibrary/MASLIB(old)/CITZAF3/

5. , , . Обработка электронно-микроскопического изображения поверхности. Тезисы XIII Российского симпозиума по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых , стр. 32.

6.Акользин коррозии металла котлов, М: Энергоатомиздат, 1994. 240 с.

7.Castaing R., Application of Electron Probes to Local Chemical and Crystallographic Analyses, Ph. D. Thesis, Univ. Of Paris, 1951.

8. , . Автоматизация управления электронно-оптической системой РЭМ МС 20. Тезисы XIХ Российской конференции электронной микроскопии,2002, стр.93, 94.

9. , , . Многоканальный растровый электронный микроскоп на базе IBM PC. Тезисы XII Российского симпозиума по растровой электронной микроскопии,2001, стр.91, 92.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях

1. , Пшеченков сканирующего электронного микроскопа – локального рентгеноспектрального анализатора «Camebax MBX-1»,Тезисы XV Российского симпозиума по растровой электронной микроскопии,2007, стр.245.

2. , , . Использование сочетания методов сканирующей электронной микроскопии, микрозондового рентгеноспектрального анализа и рентгенофазового анализа при анализе причин разрушения высоконагруженных узлов энергетического оборудования, Тезисы XV Российского симпозиума по растровой электронной микроскопии, 2007, стр.140.

3 A. N. Jigatch, I. O. Leipunsky, M. L. Kuskov, P. A. Pshechenkov, M. N. Larichev, V.G. Krasovsky, M. F. Gogulya. A technique to prepare aluminized nanosized explosives. // Proc. of 29-th Internationa Pyrotechnic Seminar, July 14-19, Westminster, Colorado, USA, pp. 583-590.

4. , , Красовский покрытий на поверхности ультрамелкодисперсных частиц алюминия. // Химическая физика, 2002, т. 21, №4, стр. 72-78.

5., , Кусков алюминизированных ВВ и ее влияние на их детонационные параметры. // Труды международной конференции «III Харитоновские тематические научные чтения «Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны» 26 февраля – 02 марта 2001 г.» под ред. . ВНИИЭФ, Саров, Россия. 2002. Стр. 20-24.

6. , , ёлкин “Алюминизированный взрывчатый нанокомпозит – получение и свойства» // Сб. тезисов докладов Международной конференции «V Харитоновские тематические научные чтения «Вещества, материалы и конструкции при интенсивных динамических нагрузках», Март 17-21, 2003». ВНИИЭФ, Саров, Россия, 2003. Стр. 132-134.

7. A. N. Jigatch, I. O. Leipunsky, M. L. Kuskov, P. A. Pshechenkov, M. N. Larichev, V. A. Teselkin, M. F. Gogulya “Aluminized nanostructured energetic material – preparation and study” 9-th International Workshop on Combustion and Propulsion, 2003, paper 13-1, 13-12.

8. A. N. Jigatch, I. O. Leipunsky, M. L. Kuskov, P. A. Pshechenkov, M. N. Laritchev, N. G.Berezkina, M. F.Gogulya «An approach to synthesis of Nanophase High Energy Density Materials (NHEDM)». Novel Materials Workshop 2004, United Kingdom, Cambrige, July12-14, 2004

9. M. N. Laritchev, I. O. Leipunsky, P. A. Pshechenkov, A. N. Jigatch, M. L. Kuskov,

E. A. Shafranovsky "Air oxidation of aluminum nano particles :influence of particles size and surface coating, 9-th International Workshop on Combustion and Propulsion, 2003, paper 14-1, 14-14.

10. , , "Алюминиевые наночастицы как основа топлива для марсианских экспедиций посещения" Доклад на осенней сессии Научного совета РАН "Химико-физические проблемы энергетики" г. Казань, ноябрь 2004

11. , , Пшеченков ИНЭПХФ РАН № 04-11-1 по х/д № 04_10_002«Определение структуры, элементного и фазового состава образцов отложений методами электронной микроскопии, локального рентгеноспектрального анализа и рентгенофазового анализа», Москва, 2004.

12. V. E. Skurat, G. D. Tantsyrev, N. G. Beriozkina, A. V. Volkov, A. N. Jigatch1, Leipunsky I. О, Pshechenkov P. A., at rface contamination of some materials of the space station 'MIR', High Perform. Polym.. 13 (2001) 337-353.

13Naumov S. F. Domoratsky A. N., Sokolova S. P, Pshechenkov P. A., at all. Investigation of materials of insurance and fixation arrangements (tapes, ropes, cords, halyards and others) that are used by cosmonauts during their work in open space // Proc. of the 9- th Intern. Symp. on “Materials in a Space Environment”, The Netherlands, Nordwijk,16-20 June, 2003, pp. 595-602 (ESA SP-540 Sept. 2003).

14.Naumov S. F., Gorodetsky A. A., Domoratsky A. N, Pshechenkov P. A. at all. Investigation of screen – vacuum thermal Insulation (SVTI) after prolonged exploitation in a space environment conditions on external surfaces of space station “Mir”// Proc. of the 9- th Intern. Symp. on “Materials in a Space Environment, , The Netherlands, Nordwijk,16-20 June, 2003, pp. 603-608 (ESA SP-540 Sept. 2003)

15. , , ., Новые «реактивные» покрытия для пассивации поверхности наноразмерных частиц Al, предназначенных для энергетического использования, Химическая физика, 2006, том 25, №10, с. 72-79.

16. , , Взаимодействие алюминиевых частиц с жидкой водой и водяным паром при нагревании, Тяжелое машиностроение, 2007, №7, с.19-24.

17.., , Кусков структуры и химико-физических свойств поверхности частиц алюминия на чувствительность взрывчатых композиций. // Труды международной конференции «III Харитоновские тематические научные чтения «Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны» 26 февраля – 02 марта 2001 г.» под ред. . ВНИИЭФ, Саров, Россия. 2002. Стр. 30-34.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4