24. Пористі литі матеріали (газари). Варіанти їх застосування в РКТ

Анотація: Газари – новий вид пористих литих матеріалів, які виготовляють на основі металів та їх сплавів, деяких видів кераміки. В основі процесу лежить газоевтектичне перетворення у системі метал-водень. Процес дослідження і створення газарів було розпочато у 1979 році в Національній металургійній академії України та на цей час триває в таких країнах, як Україна, США, Китай, Японія, Південна Корея, Польща та ін. Технологічний процес виготовлення газарів полягає в тому, що заданий матеріал (метал, сплав, кераміка) розплавляють у атмосфері водню (або іншого активного газу) за певного тиску. Після насичення розплаву активним газом до необхідної концентрації починається процес кристалізації, під час якого запускається процес пороутворення. Оскільки ріст пор відбувається перпендикулярно до фронту кристалізації, то на їх розташування впливає орієнтація відведення тепла. Так, наприклад, для отримання радіальної пористості потрібно радіальне відведення тепла. Для одержання різних структур, крім процесу спрямованої кристалізації, важливим фактором є тиск у камері кристалізації, від якого також залежить морфологія газару. Порова структура газарів різноманітна. Є газари з поздовжніми, циліндричними, сферичними, конічними порами. Можна чергувати шари пористості і монолітного металу. Розміри пор газарів лежать у межах від 10 мкм до 10 мм за загальної пористості від 7 до 55 (75)%. Проте можна одержувати пори і меншого діаметра. Механічні властивості газарів мають низку переваг перед традиційними пористими матеріалами, які одержують різними способами. Подальше оброблення газарів не відрізняється від оброблення аналогічного непористого матеріалу, що також є перевагою перед традиційними пористими матеріалами. А в разі, якщо діаметр пор становить менше 50 мкм, спостерігається перевищення механічних властивостей газару у порівнянні з монолітним матеріалом такого ж хімічного складу. Це зумовлено тим, що пори утворювалися під час кристалізації і під час впливу тиску на газар, відбувається локальне зміцнення. На цей час газари вже застосовують як легкі та міцні конструкційні матеріали, фільтри, теплообмінники, демпфери, підшипники ковзання, каталізатори, фрикційні матеріали та ін. Використання газарів у ракетній техніці допоможе істотно зменшити масу елементів конструкції ракети-носія без зменшення міцнісних властивостей. Можливість зварювання та паяння газарів дозволяє застосувати їх у конструкціях паливних систем, систем подачі стиснених газів, а також компонентів палива, створювати на основі газарів фільтрувальні елементи, у тому числі системи розпилювання та змішування палива.