ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЙ НА КОМПОЗИТЫ И МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ СЛОИСТЫХ ПЛАСТИКОВ

Медведев В.В., д.т.н., Червяков А.Н., к.т.н.

 

Современные пл сильно перегружены энергетическим оборудованием, аппаратурой и вооружением. Создание корабельных виброизолирующих креплений и виброизоляторов для механизмов пл помимо выполнения их основного назначения - обеспечения требуемых виброакустических характеристик, - требует значительной минимизации массы и габаритов при сохранении их прочностных характеристик. В соответствии с этим, перспективными для применения на пл являются композиционные материалы на полимерной основе.

Поскольку корабельное оборудование эксплуатируется в сложных условиях, а в аварийных ситуациях может быть подвержено воздействию радиации, важно знать, как влияет на свойства композитов то или иное излучение, как избежать вредного воздействия излучений на изделия из слоистых пластиков, а так же, как, не разрушая целостность конструкции, обнаружить внутренние дефекты.

Как показывает многолетняя практика и эксперименты, наиболее опасное воздействие на композиционные материалы вообще (и на стеклопластик в частности) оказывает ультрафиолетовое излучение – зона невидимой части спектра за пределами фиолетовой области. Поскольку длины волн ультрафиолетового излучения короче видимых, их фотоны обладают большей энергией, достаточной для инициирования некоторых химических реакций и разрушения (старения) большинства пластмасс.

Применение композитов на космических аппаратах предъявляет повышенные требования к стойкости в условиях сильного УФ-излучения. В основном, как было обнаружено [1], нестабильными оказываются сложные полиэфиры, в то время как эпоксиды и некоторые виды полиамидов удовлетворяют строгим требованиям НАСА к космическим материалам.

Для защиты композитов от УФ-излучения применяются различные покрытия, в состав которых входят ультрафиолетовые стабилизаторы, превращающие энергию фотонов в теплоту [2]. Наиболее распространённым ультрафиолетовым стабилизатором, вводимым непосредственно в полиэфирные стеклопластики, является 2-окси-4-метоксибензофенон (UV=9). Его вводят в связующее в количестве 0,1-0,8 % по массе. Чем тоньше стеклопластик, тем выше должна быть концентрация стабилизатора.

Спектральный состав ядерного источника является таким, что незащищённые композиционные материалы поглощают значительный объём попадающего на них потока энергии. В зависимости от толщины композита, термостойкости смолы и армирующего материала, входящих в его состав, количество и интенсивность поглощённой энергии, степень разрушения композиционного материала будет неодинаковой. Эксперименты, проведённые с использованием различных покрытий для отражения энергии ядерного излучения, свидетельствуют о различной степени повреждения материала [3].

Композиционные материалы выдерживали в условиях ядерного излучения различного уровня. При этом было установлено, что тепловые и быстрые нейтроны и гамма-лучи лишь незначительно влияют или вообще не влияют на их физические свойства.

Более того, радиография является одним из неразрушающих методов контроля армированных пластиков. Она позволяет исследовать внутреннюю структуру твёрдых материалов, делая её видимой. Образец помещается между источником проникающего излучения и регистратором теневого изображения этого образца, в роли которого выступает фотоплёнка или фотопластина. Внутренние поры и разрывы сплошности уменьшают количество твёрдого вещества на пути излучения, а, следовательно, для фотоплёнок появляется возможность локации этих повреждений, т.к. в этих местах интенсивность излучения выше, и фотоплёнка будет засвечена сильнее.

Рентгенография является одним из наиболее распространённых методов неразрушающего контроля [4]. Для контрастирования поверхностных дефектов образцы обрабатывают тетрабромэтаном, непрозрачным для рентгеновского излучения. Этим методом можно определить размеры дефектов и разрывы волокон при условии, что трещины имеют выход на поверхность образца.

Радиографическими методами можно выявлять дефекты, размеры которых больше длины волны излучения. Дефекты меньших размеров или расположенные перпендикулярно излучению детектируются с большими погрешностями.

Оборудование и методы проведения радиографических испытаний описываются военными техническими условиями MIL-T-271 и стандартами: ASTM E 94-68, E 142-77, E 568-76.

Для получения рентгеновских пучков с энергией более высокой, нежели обычные рентгеновские трубки, используют метод бомбардировки мишени из тяжёлых металлов пучками электронов, ускоренными в линейных ускорителях и бетатронах. Такое излучение имеет более высокую проникающую способность, оно слабо рассеивается и может выявлять дефекты структуры материала в глубоких слоях пластиков.

Бета-радиоактивность (электроны больших энергий) может быть использована для определения содержания связующего в стеклопластиках с точностью до 2 %. Метод базируется на явлении обратного рассеивания электронов от материала с более высокой плотностью (средний атомный номер стекла выше, чем у связующего) [5]. Радиация в этом случае проникает на глубину до 500 мкм.

Поглощение тепловых нейтронов ядрами бора, присутствующими в Е-стёклах, служит основой ещё одного метода неразрушающего контроля толщины ламината (числа слоёв) и содержания компонентов в материале.

Гамма-радиационный метод основан на использовании источников кобальта-60, кадмия-109 и цезия-137, имеющих узкий энергетический спектр [6]. Техника просвечивания гамма-лучами, которая может быть использована для определения изменения плотности материалов, основана на соотношении:

In=Ioem r d ,   где

In - энергия излучения, проходящего через образец в единицу времени;

Io – энергия источника g -излучения, рассчитанная в единицу времени;

r - объёмная плотность материала;

m - линейный коэффициент поглощения;

d – толщина образца.

ЛИТЕРАТУРА:

  1. L.B. Johnson. Space Center Report JSCO7572 Rev. D., 1976.
  2. Альперин В.И., Чапский К.А. Светопрозрачные стеклопластики в строительстве. М., Стройиздат, 1968.
  3. Weaver J.H. et al., “Thermal Flux Protection for Aircraft Systems”, AFML – TR 75-167, March, 1976.
  4. Rose J.L. and Shelton W., “Damage Analysis in Composite Materials”, Composite Reliability, ATSM STP 580, 1975, p. 215-f.
  5. Baldanza N.T., PLASTEC Report 22, “A Review of Nondestructive Testing for Plastics: Methods and Applications, Picatinny Arsenal, August 1965.
  6. Zurbrick J.R., “The Mystery of Reinforced Plastics Variability: Nondestructive Testing Hold the Key”, AVCO Space Systems Division, Annual Technical Conference of Society of Plastics Engineers, Detroit, Michigan, May, 1967.

 

Статья поступила в редакцию 07.12.2005г.

 

 

 

 

Вернуться

Ваше время - наша работа!

На головную портала

.

Парусники мира. Коллекционные работы

Услуги сиделок

РУССКИЕ ХУДОЖНИКИ *** RUSSIAN ARTISTS

Только подписка гарантирует Вам оперативное получение информации о новинках данного раздела


Желтые стр. СИРИНА - Новости - подписка через Subscribe.Ru

Нужное: Услуги нянь Коллекционные куклы Уборка, мытье окон

Copyright © КОМПАНИЯ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ. Все права сохраняются. Последняя редакция: января 23, 2012 22:16:16.