Стр. 11 - С.В. Резник, М.О. Забежайлов, С.А. Анучин, М.О. Сотников, К.В. Афонин - Высокоэффективное поглощающее покрытие для теплофизических исследований на установках радиационного нагрева

130 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
лазерной вспышки был проведен синхронный термический анализ
порошка кремния. Исследования проводили на установке NETZSCH
STA 449 F1; нагрев осуществлялся по режиму, характерному для ис-
пользования этого покрытия в методе лазерной вспышки. Порошок
нагревался до 1100 °С с темпом 10 °С/мин, затем следовала изотер-
мическая выдержка в течение 1 ч при температуре 1100 °С. Окисле-
ние порошка, которое начиналось при температуре ≈600 °С, сопро-
вождалось выделением энергии и набором массы. После реализации
этого режима остаточная масса порошка составила 107,13 %. Это
означает, что за время проведения эксперимента в установке лазер-
ной вспышки только 7% Si прореагирует с кислородом. При доста-
точной толщине покрытия это не окажет заметного влияния на по-
глощательную способность покрытия.
Для возможности моделирования процесса окисления до более
высоких температур и различных режимов нагрева, на основе данных
термоанализа методом нелинейной регрессии была выполнена оценка
кинетических параметров реакции окисления кремния. По получен-
ным параметрам реакции было смоделировано поведение кремниевого
покрытия при режиме нагрева, соответствующем использованию по-
крытия в установках одностороннего радиационного нагрева при
определении теплофизических свойств материалов. Моделировался
нагрев с темпом 5 °С/с до температуры 1400 °С. В результате расче-
тов установлено, что в конце реализации режима количество крем-
ния, вступившего в реакцию, не превышает 1 %. Таким образом, при
высоких темпах нагрева, которые характерны для этих установок,
реакция окисления кремния не оказывает существенного влияния на
эффективность работы покрытия.
Выводы. Установлено, что покрытие на основе Si пригодно для
использования в качестве поглощающего в установке лазерной
вспышки и позволяет расширить температурный диапазон значений
температуропроводности в атмосфере воздуха выше 600 °С за счет
более высокой термостойкости в сравнении покрытием на основе уг-
лерода. В установке радиационного нагрева при температуре до
1200 °С покрытие на основе Si позволяет в 1,5—2,0 раза увеличить
темп нагрева благодаря более высокой поглощающей способности в
сравнении с покрытием на основе Cr 2O3.
Авторы выражают благодарность своим коллегам кандидатам
физ.-мат. наук С.П. Бородай и М.Н. Кордо за участие в подготовке
экспериментов и анализе их результатов.