Репер-Калибр

Репер-Калибр
Шифр эксперимента: Репер-Калибр
Направление НПИ: 1. Физико-химические процессы и материалы в условиях космоса
Секция КНТС: Перспективные технологии освоения космического пространства
Наименование эксперимента: Исследование влияния микрогравитации на фазовый переход плавления/кристаллизации в эвтектических сплавах
Цель эксперимента:

Исследование влияния микрогравитации на характеристики фазовых переходов плавления/кристаллизации в интерметаллических эвтектических системах.

Описание эксперимента:

Объектами исследования являются химически малоактивные, нетоксичные металлы (галлий, индий, олово, цинк), заключенные в герметичные механически прочные ячейки.

Новизна эксперимента:

Создание новых эвтектических реперных точек в дополнении к существующим реперным точкам практической температурной шкалы ITS-90, которые при температуре выше от тройной точки воды реализуются фазовыми переходами затвердевания (в случае Ga – плавления) монокомпонентных высокочистых металлов, обусловлено существованием в международной шкале ITS-90 существенных пробелов. Так, температурный диапазон от тройной точки воды (273,16 K) до температуры плавления Ga (302.9146 K) - и от нее до температуры затвердевания In (429,7485 K), неплотно заполненный реперными точками, представляет как раз наибольший интерес с точки зрения калибровки радиометрической аппаратуры, работающей в ИК диапазоне длин волн. В этом плане использование изотермического эвтектического фазового превращения предоставляет поистине неограниченные возможности, поскольку эвтектических сплавов, являющихся перспективными реперными точками, значительно больше, чем чистых металлов. Эвтектические сплавы представляют интерес как объект для космического эксперимента и в более широком контексте, как системы, недостаточно хорошо изученные с точки зрения закономерностей эвтектического фазового перехода. Необходимость более глубокого изучения особенностей фазового перехода в эвтектиках с целью использования их в метрологии (в том числе в космической метрологии) обусловлена также тем, что на настоящий момент эвтектики не позволяют добиться такой же воспроизводимости температур фазового перехода, которой отличаются реперные точки ITS-90, построенные на фазовых переходах однокомпонентных металлов. Это связано со значительно большей сложностью механизма эвтектического фазового перехода и структуры эвтектики в сравнении с фазовым переходом в чистых металлах.

Научная аппаратура:

В эксперименте используется НА "РЕКА"

Состав и характеристики НА «РЕКА»

• тепловой блок, включающий нагреватель и холодильник;

• система питания и управления;

• кабели, исследовательские ячейки и носители информации.

В тепловой блок входят:

• герметичные тефлоновые (или имеющие внутреннее тефлоновое покрытие) контейнеры с эвтектическими сплавами на основе галлия и один подобный контейнер с галлием;

• герметичные тонкостенные выравниватели температур из меди (или другого хорошо проводящего тепло материала);

• термоэлектрические нагревательные - охладительные элементы с радиаторами;

• терморезисторы

Система питания и управления состоит из:

• модуля электропитания и управления температурой термоэлектрических нагревательных - охладительных элементов;

• модуля преобразователя сигналов терморезисторов и регистрации температур в процессе плавления-кристаллизации эвтектических сплавов;

• устройства защиты и аварийного выключения цепей электропитания;

• модуля сбора, хранения и передачи результатов измерений.

Технические характеристики НА "РЕКА"

Диапазон программированного изменения температур термоэлектрических нагревательных – охладительных элементов, °C - от +5 до +40

Погрешность измерения температур термоэлектрических нагревательных - охладительных элементов, °C = ±0,1

Погрешность измерения температур в экспериментальной ячейке, °C - ±0,01

Количество температурных датчиков в экспериментальной ячейке - 1

Потребляемая мощность, Вт - 30

Ожидаемые результаты:

Получение данных по температурам фазовых переходов галлия и эвтектических сплавов на основе галлия, по структурным особенностям эвтектических сплавов, закристаллизованных в условиях микрогравитации. Определение влияния скоростей нагрева и охлаждения на форму температурного плато при плавлении и кристаллизации эвтектических сплавов в условиях микрогравитации. Сравнение полученных экспериментальных данных с результатами наземных экспериментов.

Сроки проведения: 2019-2019 г. (этап с НА «РЕКА»); 2022-2023 г. (этап с НА «РЕКА-2»)
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: ВНИИ оптико-физических измерений
Организации участники: РКК «Энергия», ФГУП ЦНИИмаш, ЦПК им.Ю.А. Гагарина
Научный руководитель: Саприцкий В.И., ВНИИОФИ, профессор
Публикации по эксперименту:

Список публикаций в процессе редактирования.

Последнее обновление: 20.06.2019
Задачи эксперимента:

- регистрация температуры фазовых переходов.

- исследование структурных особенностей эвтектических сплавов, закристаллизованных в условиях микрогравитации.

- исследование влияния скоростей нагрева и охлаждения на форму температурного плато при плавлении и кристаллизации эвтектических сплавов в условиях микрогравитации.

- сравнение экспериментальных данных с результатами наземных экспериментов
Страна: Россия