Laboratorium Nowoczesnych Materiałów Konstrukcyjnych
Temat: Badanie właściwości termoochronnych kompozytów ablacyjnych
Wydział: Mechaniczny	Prowadzący:
		Ocena:

1.Cel ćwiczenia

Przeprowadzenie bilansu zmian energetycznych oraz bilansu wymiany masy zachodzących w procesie ablacji dla 5 różnych próbek.

2.Wyposażenie stanowiska

• 5próbek na bazie żywic fenolowo-formaldechydowych

Nr. próbki	Skład fazowy	Opis	Opis składu
1	30%(M+N) 70% =>(20Ag/80Cu )	Żywica fenolowo-formaldechydowa Kompozyty proszkowe	M- żywica modafen(ciekła)-odpowiada za zwilżenie N- Żywica nowolak(sypka)odpowiada za proces utwardzenia 20Ag/80Cu- proszki,metaliczne napełniacze
2	30%(M+N) 70% =>(28%SiC + 7%Al2O3 + 7%W+ 28%WCTiC)			28%SiC + 7%Al2O3 + 7%W+ 28%WCTiC - wolfram dodawany ze względu na jego dużą gęstość i małą przewodność
3	40%(M+N) 60% =>(60Al2O3/40C)
4	25%(M+N) +26 warstw tkaniny o gramaturze 450[g/m^2] [g/m^2]		Laminaty hybrydowe+ wzmocnienie włókna szklane
5	40%(M+N) 60% =>(60Al2O3/40C)+8 warstw tkaniny szklanej o gramaturze 250[g/m^2]

Rys1. Schemat stanowiska gdzie: 1) Osłona kartonowo-gipsowa stanowiąca szkielet w którym umieszczone są próbki, spełnia ona również rolę izolacyjną by zapobiec przechodzeniu ciepła do sąsiednich komór; 2)Próbki nagrzewane są w kolejności: 1, 3, 5, 2, 4 -by zapobiec przechodzeniu ciepła do sąsiednich komór; 3) Pojemnik z gazem MAPP wraz z palnikiem; 4)Miernik maksymalnej temperatury płomienia T;5)Miernik temperatury spodu próbki

Parametry badań cech termoochronnych

• czas próby 60[s]

• rodzaj użytego gazu: Gaz MAPP

Gaz MAPP to specjalnie stworzony gaz złożony z płynnej, ustabilizowanej i jednorodnej fazy metylu, acetylenu i propadienu. Zaprojektowany do celów technicznych. Posiada wszystkie cechy gazu czystego. MAPP dzięki wysokiej kaloryczności i energii spalania nagrzewa w bardzo krótkim czasie, zatem praca wykonywana jest szybciej i przy mniejszym zużyciu gazu.

Efektywność tej samej pracy jest jeszcze większa, gdy połączyć możliwości MAPP gazu z palnikami o odpowiedniej konstrukcji.

• Pojemnik jednorazowy 454[g].

• Temperatura płomienia w powietrzu 2100[^oC].

• Szybkośćpodgrzewa szybciej niż propan-butan o 50%.

3.Tabele pomiarowe:

Wzór na ubytek masy (termoerozyjna zmiana masy)

U_m = [(m₀-m_k)/m₀]*100%

gdzie:

m₀- masa początkowa

m_k-masa końcowa

	Nr próbki
		1	2	3	4	5
Masa początkowa m0[g]	13,5	10,3	10,0	10,7	10,9
Masa końcowa mk[g]	12,7	9,9	9,3	10,4	10,2
Ubytek masy Um[%]	5,93	3,88	7	2,8	6,42

Tab1. Pomiar ubytku masy

\

		Temperatura spodu próbki Ts[^oC]							Tp[^oC] (max)
		Czas t[s]	0	10	20	30	40	50		60
1	21,6	21,9	22,0	23,1	31,2	48,8	59,7	900	900
2	22,7	22,7	22,7	23,1	24,6	30,2	43,9	891	891
3	21,1	21,6	22,8	33,2	48,9	56,2	63,6	900	900
4	21,5	22,2	23,2	25,7	32,1	40,4	49,4	895	895
5	21,1	21,2	21,5	21,7	22,6	26,8	31,7	901	901

Tab2. Temperatury

4.Wnioski

• stopień ochrony materiału warstwy ablacyjnej, najlepszy okazuje się materiał próbki nr 5{40%(M+N) 60% =>(60Al₂O₃/40C)+8 warstw tkaniny szklanej o gramaturze 250[g/m²]} , najgorszy zaś materiał próbki nr 2

• {30%(M+N) 70% =>(28%SiC + 7%Al₂O₃ + 7%W+ 28%WCTiC)};

• trwałość warstwy można zauważyć najlepszą w próbce nr 4{25%(M+N) +26 warstw tkaniny o gramaturze 450[g/m²] [g/m²]}najgorszą w próbce nr 3

• Maksymalna temperatura płomienia w każdym z przypadków była prawie jednakowa; widać jednak nieznaczną różnice ok. 1,5% - jest to niewielka różnica więc można przyjąć że temperatura była jednakowa

• wpływ udziału tkaniny szklanej(próbki 3 i 5) można stwierdzić, że polepsza ona trwałość warstwy i jej wpływ na ochronę powierzchni;

• Im większa gęstość i ciepło właściwe(ilość energii potrzebna do zwiększenia temperatury o 1^oC) materiału tym lepsze jego właściwości z punktu widzenia zastosowań ablacyjnych;

---