Kütle Spektrometresi ve HyMETS Testinden Termal Koruma Sistemi Malzemelerinin Parçalanma Mekanizmalarına İlişkin Bilgiler

PDF'yi İndirin: Kütle Spektrometresi ve HyMETS Testinden Termal Koruma Sistemi Malzemelerinin Parçalanma Mekanizmalarına İlişkin Bilgiler

Yüksek entalpili ortamlara maruz kalan termal koruma sistemi (TPS) malzemeleri içindeki iç basınç oluşumundan sorumlu mekanizmaları araştırmak için bir çaba sarf edildi. Gazların nasıl geliştiğini, göç ettiğini ve bir TPS'nin mikro yapısıyla nasıl etkileşime girdiğini anlamak, bozulma ve parçalanma gibi arıza modlarını tahmin etmek için çok önemlidir. Bu amaçla, yeraltı süreçlerine hem kimyasal hem de mekanik bakış açısı sağlayan tamamlayıcı deneysel yaklaşımlar kullanıldı.

Kimyasal evrim ve iç basınç oluşumu, Şekil 1'de gösterilen süreçler kullanılarak tanımlandı. Bölüm A'da, Hipersonik Malzemeler Çevresel Test Sisteminde (HyMETS) yapılan testler sırasında elde edilen derinlemesine basınç ölçümleri, gazlar geliştikçe yüzey altı basıncının dinamik oluşumunu ölçtü. Kısım B'de, TPS'nin ısıtma altında ayrışması sırasında açığa çıkan uçucu türleri karakterize etmek için kütle spektrometrisi uygulandı. Bu analiz, geçirgenlikteki önemli değişikliklerden önce suyun salınması gibi daha düşük sıcaklıklarda desorbe olan türler ile yüksek sıcaklıkta piroliz yoluyla polimer omurgasının parçalanması sırasında üretilen türler arasında ayrım yaptı. Bu veri setleri birlikte, kimyasal ayrışma ile mekanik tepki arasında niceliksel bir bağlantı kurarak mikro ölçekli kimyasal süreçlerin makro ölçekli malzeme kararsızlığı olarak nasıl ortaya çıktığını yorumlamak için bir temel oluşturdu.

Kütle spektrometrisi ve HyMETS testinden alınan dersler, Şekil 1'de gösterildiği gibi TPS'nin parçalanma mekanizmalarının daha iyi anlaşılmasına yol açtı. TPS'nin ilk ısıtılması, kapsamlı pirolizden önce emilen suyun mikrobalonlardan ve çevreleyen matristen salınmasına neden olur (I). Aşırı suyun bu erken salınımı, malzeme düşük geçirgenlik durumunda olduğunda lokalize gerilimler oluşturabilir ve pirolizden önce lokalize çatlak oluşumuyla sonuçlanabilir. Isıtma devam ettikçe piroliz cephesi ilerler, önemli miktarda gaz açığa çıkar ve hızlı bir basınç oluşumu meydana gelir (II). İç basınç yerel malzeme mukavemetini aşarsa, parçaların aniden fırlaması bunu takip eder ve bu da bir parçalanma olayına işaret eder (III). Bu dizi, hepsi giriş koşulları altında TPS malzemesinin stabilitesini yöneten erken aşamadaki uçucu salınım, piroliz gazı oluşumu ve stres üretimi arasındaki olası etkileşimi vurgulamaktadır.

Bilgi için Dr. Brody K. Bessire ile iletişime geçin. [email protected]