Khảo sát vật liệu compozit vỏ bộ điều khiển БИП trong khoang lái tên lửa A72

Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> KHẢO SÁT VẬT LIỆU COMPOZIT VỎ BỘ ĐIỀU KHIỂN БИП<br /> TRONG KHOANG LÁI TÊN LỬA A72<br /> Triệu Khương*, Nguyễn Nhật Huy, Ngô Minh Tiến, Đinh Văn Long,<br /> Lê Viết Bình, Phùng Xuân Thịnh, Trần Sơn Hải<br /> Tóm tắt: Bộ điều khiển БИП là một trong những bộ phận rất quan trọng và<br /> thường xuyên xuống cấp nhất trong quá trình bảo quản của phần khoang lái của<br /> tên lửa phòng không tầm thấp A72. Kết quả khảo sát cho thấy vật liệu АГ-4В được<br /> dùng làm vỏ bộ điều khiển БИП trên khoang lái được chế tạo trên cơ sở nhựa<br /> phenolformandehit và sử dụng chất cải thiện các tính năng cơ, nhiệt và bền cháy<br /> là sợi thủy tinh E (với 59,17% về khối lượng) nhằm nâng cao một số tính năng độ<br /> bền cơ và chịu nhiệt cho vật liệu, tỷ trọng của vật liệu là 1,724, độ cứng shore D<br /> là 85, nhiệt độ làm việc đến 350 oC.<br /> <br /> Từ khóa: Khoang lái, Tên lửa phòng không tầm thấp, БИП.<br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU<br /> Tên lửa A72 là một trong những loại tên lửa phòng không tầm thấp rất quan<br /> trọng trong trang bị của Quân đội ta. Hiện nay, thành phần và tính năng kỹ thuật<br /> của vật liệu dùng làm vỏ bộ điều khiển БИП chưa rõ, với số lượng rất lớn bộ điều<br /> khiển БИП đang cần phục hồi và sửa chữa thì việc nghiên cứu phân tích xác định<br /> thành phần của vật liệu vỏ này làm cơ sở cho nghiên cứu chế tạo loại vật liệu này<br /> là rất cần thiết.<br /> Vật liệu vỏ БИП với các tính chất đặc trưng như: Có tính chất cơ lý tốt, ổn định,<br /> trơ về mặt hóa học và đặc biệt là khả năng làm việc ở nhiệt độ cao [4]. Tuy nhiên,<br /> thông tin tài liệu về thành phần và công nghệ chế tạo các sản phẩm vỏ bộ điều<br /> khiển БИП này là chưa được công bố.<br /> Bài viết đưa ra kết quả phân tích xác định thành phần, mác của vật liệu dùng<br /> chế tạo vỏ bộ điều khiển БИП, đáp ứng yêu cầu chủ động trong việc bảo quản,<br /> phục hồi tiến tới góp phần nghiên cứu làm chủ công nghệ chế tạo vật liệu này.<br /> 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 2.1. Hóa chất - thiết bị nghiên cứu<br /> 2.1.1. Hóa chất<br /> - Axeton, Etanol.<br /> 2.1.2. Thiết bị nghiên cứu<br /> Thiết bị xác định khối lượng riêng, trên cân điện tử Shangping JA 1023; Thiết<br /> bị đo độ cứng Shore D (theo TCVN 4502), trên máy TOYOSEIKI; Thiết bị phân<br /> tích nhiệt NETZSCH STA 409 PC/PG (Đức); Thiết bị phân tích phổ hồng ngoại,<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học – Vật liệu, 10 - 2015 119<br />  Hóa học và Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> trên máy IMPACT-410 (Nicolet-Mỹ); Thiết bị phân tích EDX, trên thiết bị JEOL-<br /> 2300; Thiết bị phân tích nhiễu xạ tia X (trên thiết bị SIEMENS D5005).<br /> 2.1.3. Mẫu nghiên cứu<br /> Các mẫu nghiên cứu được lấy ra từ một loại vật liệu trên vỏ bộ điều khiển БИП<br /> là phần vỏ màu nâu đỏ như hình 1 được ký hiệu mẫu là M1 (mẫu vỏ).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Bộ điều khiển БИП của khoang lái TLPKTT<br /> và mẫu vỏ nghiên cứu M1.<br /> 2.2. Phương pháp nghiên cứu<br /> Tiến trình khảo sát mẫu vật liệu nghiên cứu được thực hiện theo sơ đồ ở hình 2.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Sơ đồ quy trình khảo sát mẫu vật liệu vỏ của БИП.<br /> <br /> 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> 3.1. Kết quả khảo sát một số tính chất cơ lý<br /> Kết quả khảo sát định tính mẫu nghiên cứu được chỉ ra trên bảng 1.<br /> Bảng 1. Một số tính chất cơ, lý của vật liệu.<br /> Nội dung thử nghiệm Mẫu vật liệu vỏ<br /> Trạng thái ban đầu Vật liệu dạng vỏ cứng để chứa các linh kiện điện tử, dạng<br /> sợi gia cường.<br /> Tính chất cháy Ngọn lửa cháy nhẹ. Tro có dạng cứng, vỡ vụn khi đập như<br /> thủy tinh.<br /> Khối lượng riêng, g/cm3 1,724<br /> Độ cứng, Shore D 85<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 120 Tr.Khương, N.N.Huy, N.M.Tiến,…, “Khảo sát vật liệu compozit … tên lửa A72.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Từ các kết quả thu được trên bảng 1, kết hợp với những thông tin, tài liệu [1, 2], có<br /> thể nhận định rằng với tỷ trọng cao đến 1,724 và sau khi cháy tro có màu trắng cứng<br /> như thủy tinh do đó ngoài polyme nền vật liệu còn được gia cường thêm hợp chất vô<br /> cơ, với độ cứng (85 shore D) là những vật liệu compozit có độ cứng rất cao. Cấu trúc<br /> và thành phần của polyme và tro sẽ được đưa ra trong phần sau.<br /> 3.2. Kết quả xác định loại, thành phần vật liệu<br /> 3.2.1. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại mẫu<br /> Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của mẫu và so sánh với phổ hồng ngoại<br /> chuẩn của phenolic được trình bày trên hình 3.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> b)<br /> a)<br /> Hình 3. Phổ hồng ngoại của mẫu vỏ.<br /> a) Mẫu M1; b) Phổ chuẩn phenolic gia cường sợi thủy tinh.<br /> Từ phổ IR kết hợp với tài liệu tham khảo [1, 2, 5] có thể nhận xét: Các pic đặc<br /> trưng đỉnh 2932,86  2869,25 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của các liên kết<br /> -CH2-. Đỉnh Pic 1659,16 cm-1 và 1515,35 cm-1 là dao động của liên kết C=C trong<br /> hợp chất vòng thơm. Đỉnh 1479,23 đặc trưng dao động liên kết C=C trong vòng<br /> benzen qua cầu CH2 [1]. Đỉnh pic 1284,12 cm-1 và 1123,39 cm-1 là dao động của<br /> nhóm C-C-OH (phenolic).<br /> Kết quả phổ hồng ngoại cho thấy sản phẩm nghiên cứu trên cơ sở<br /> phenolformandehit.<br /> 3.2.2. Kết quả phân tích nhiệt<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4. Giản đồ phân tích nhiệt mẫu vỏ.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học – Vật liệu, 10 - 2015 121<br />  Hóa học và Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> Trên giản đồ phân tích nhiệt cho thấy ở khoảng nhiệt độ nhỏ hơn 230 oC khối<br /> lượng của mẫu giảm 0,63% do sự thoát hơi ẩm có thể còn trong mẫu, trong khoảng<br /> nhiệt độ từ 230 oC đến 350 oC khối lượng mẫu giảm 7,23% do sự phân hủy của<br /> phần hữu cơ trong mẫu, sự phân hủy diễn ra cho đến nhiệt độ 800 oC, khối lượng<br /> của mẫu còn lại không bị phân hủy là 64,22% chính là phần vô cơ được đưa vào<br /> vật liệu để cải thiện một số tính năng cho vật liệu.<br /> 3.2.3. Kết quả khảo sát cấu trúc và thành phần<br /> <br /> <br /> <br /> Mat cat soi 1<br /> <br /> <br /> <br /> Soi ngang<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> T ong quat<br /> 0.1<br /> 0.1 mm<br /> mm 10<br /> 10 µm<br /> µm 5.0<br /> 5.0 µm<br /> µm<br /> Tong quat Soi ngang Mat cat soi 1<br /> 1000 1000 1000<br /> <br /> 900 O 900 Al 900<br /> <br /> 800 C Al Ca 800 Si Ca 800 O Si Ca<br /> Mg<br /> Si<br /> 700 700 700 Al<br /> 600 600 O 600 C<br /> Counts<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Counts<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Counts<br /> Mg<br /> 500 500 500<br /> C<br /> 400 Ca 400 Mg Ca 400 Ca<br /> 300 300 300<br /> AlKsum AlKsum Fe AlKsum<br /> 200 200 Fe Fe 200<br /> <br /> 100 100 100<br /> <br /> 0 0 0<br /> 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00<br /> <br /> keV keV keV<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5. Ảnh SEM bề mặt gẫy mẫu vỏ và vùng quét EDX.<br /> Bảng 2. Kết quả phân tích EDX các nguyên tố<br /> trong mẫu tương ứng các vùng quét.<br /> Vùng %C %O % Mg % Al % Si % Ca<br /> Tổng quát 50,41 32,01 1,24 2,95 8,5 4,9<br /> Sợi ngang 25,99 37,28 1,71 5,41 16,42 13,19<br /> Mặt cắt sợi 1 19,65 49,33 2,12 5,84 16,84 6,22<br /> Quan sát trên ảnh SEM mặt gãy mẫu ta có thể nhận thấy rằng vật liệu được gia<br /> cường vải sợi. Kết quả EDX trên các vùng quét tương ứng trên hình thì ngoài các<br /> nguyên tố chính là cacbon và oxi trong nền polyme còn có các nguyên tố như Mg,<br /> Al, Si và Ca với hàm lượng tương đối lớn. Từ đây, có thể nhận xét rằng vật liệu<br /> dạng sợi gia cường cho mẫu vỏ là sợi thủy tinh.<br /> 3.2.4. Kết quả phân tích tro<br /> Mẫu vật liệu vỏ được nung trong chén sứ ở nhiệt độ 800 oC trong 3h (sau khi đã<br /> nung chén ở 500 oC trong 2h) kết quả phân tích khối lượng trước và sau khi nung<br /> cho trong bảng sau:<br /> Bảng 3. Khối lượng mẫu vật liệu M1 trước và sau khi nung.<br /> TT Khối lượng trước nung (g) Khối lượng sau nung (g) Khối lượng còn lại (%)<br /> Lần 1 2,16 1,236 57,22<br /> Lần 2 3,46 2,024 58,49<br /> Lần 3 3,2 1,978 61,81<br /> Trung bình 2,94 1,746 59,17<br /> <br /> <br /> <br /> 122 Tr.Khương, N.N.Huy, N.M.Tiến,…, “Khảo sát vật liệu compozit … tên lửa A72.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Với kết quả phân tích khối lượng, có thể thấy rằng hàm lượng các chất hữu cơ<br /> bị cháy, phân hủy trong quá trình nung chiếm 40,83% khối lượng của mẫu nghiên<br /> cứu, phần vô cơ còn lại trong mẫu sau khi nung chiếm 59,17% khối lượng mẫu<br /> nghiên cứu (kết quả phân tích nhiệt là 64,22% điều này có thể giải thích là so với<br /> phân tích nhiệt thì phép phân tích này với khối lượng mẫu lớn hơn, mang tinh đại<br /> diện cao hơn). Để xác định phần vô cơ không cháy còn lại sau khi tro hóa cần phải<br /> dùng các phép phân tích tiếp theo.<br /> 3.2.5. Kết quả phân tích EDX thành phần tro của vật liệu<br /> Mẫu sau khi tro hóa ở phần 3.2.4 ở dạng bột sau khi phân tích EDX ta được kết<br /> quả như sau:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 001 002 003<br /> 0.2<br /> 0.2 mm<br /> mm 0.2<br /> 0.2 mm<br /> mm 0.2<br /> 0.2 mm<br /> mm<br /> <br /> <br /> Hình 6. Ảnh SEM các vùng phân tích và phổ EDX mẫu tro hóa vật liệu vỏ M1.<br /> <br /> Bảng 4. Kết quả phân tích EDX mẫu tro hóa các nguyên tố trong mẫu M1.<br /> Vùng quét %O % Mg % Al % Si % Ca<br /> 001 54,17 3,21 7,37 23,22 12,04<br /> 002 54,90 3,04 7,35 22,49 12,21<br /> 003 54,83 3,15 7,38 22,99 11,66<br /> Trung bình 54,63 3,13 7,37 22,9 11,97<br /> Qua kết quả phân tích cho thấy thành phần sau khi tro hóa chính là thành phần<br /> vật liệu gia cường cho vỏ. Trên ảnh hiển vi điện tử quét có thể thấy vật liệu có<br /> dạng vỡ vụn gồm các hạt, khi phân tích trên thiết bị nhiễu xạ tia X cho thấy vật<br /> liệu có dạng vô định hình (không có dạng tinh thể) vì vậy có thể khẳng định được<br /> rằng vật liệu gia cường cho vỏ là sợi thủy tinh thành phần gồm các oxit kim loại<br /> của các nguyên tố: Al, Mg, Si, Ca... Căn cứ vào kết quả thu được ở bảng 4 có thể<br /> suy ra được thành phần oxit của các nguyên tố kim loại trong mẫu gồm:<br /> 5,22%MgO, 13,92%Al2O3, 49,07%SiO2, 16,76%CaO. Căn cứ vào thành phần oxit<br /> của các nguyên tố sau khi tro hóa kết hợp với tra cứu sổ tay ASM handbook-<br /> volume 21 [3] có thể kết luận rằng sợi thủy tinh dùng để gia cường cho vỏ bộ điều<br /> khiển là sợi thủy tinh tương đương với sợi thủy tinh loại E.<br /> 4. KẾT LUẬN<br />  Thành phần vật liệu vỏ bộ điều khiển БИП trên cơ sở polyme nền là nhựa<br /> phenolformandehit, phần vô cơ gia cường sợi thủy tinh E với khối lượng là<br /> 59,17% (tương đương với mác vật liệu АГ-4В) nhằm nâng cao cơ tính và<br /> tăng khả năng bền nhiệt cho vật liệu;<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học – Vật liệu, 10 - 2015 123<br />  Hóa học và Kỹ thuật môi trường<br /> <br />  Khối lượng riêng của vật liệu vỏ là ρ= 1,724 g/cm3;<br />  Độ cứng shore D trung bình của mẫu vỏ là 85;<br />  Từ những kết quả khảo sát cho thấy vật liệu vỏ bộ điều khiển БИП trên cơ<br /> sở nhựa phenolformandehit gia cường vải sợi thủy tinh E. Với điều kiện<br /> khoa học và công nghệ và kỹ thuật trong nước hiện nay chúng ta hoàn toàn<br /> có thể chủ động chế tạo vật liệu vỏ bộ điều khiển БИП thay thế sản phẩm<br /> nhập ngoại.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. Ida Poljanšek and Matjaž Krajnc, “Characterization of Phenol-Formaldehyde<br /> Prepolymer Resins by In Line FT-IR Spectroscopy”, University of Ljubljana,<br /> Faculty of Chemistry and Chemical Technology, Aškerčeva 5, P. O. Box<br /> 537, SI-1001 Ljubljana, pp. 239-241.<br /> [2]. Martin Forrest,Yvonne Davies, Jason Davies “The rapra collection of<br /> infrared spectra of rubbers, plastics and thermoplastic elastomers”, 3rd<br /> edition, Shanghai 200050, PR China.<br /> [3]. ASM handbook, volume 21, Composite (2001).<br /> [4]. Nguyễn Việt Bắc, Chu Chiến Hữu, Nguyễn Mạnh Tường “Vật liệu polyme<br /> trong kỹ thuật tên lửa,” Hà Nội(2013), tr. 77-78.<br /> [5]. Nguyễn Hữu Bình, Trần Thị Đà, “Ứng dụng một số phương pháp phổ nghiên<br /> cứu cấu trúc phân tử,” Nhà xuất bản Giáo dục (1999), pp. 44-65.<br /> <br /> ABSTRACT<br /> INVESTIGATION OF COMPOSITE MATERIAL CONTROLLER<br /> SHELL IN A72MM MISSILE CABIN<br /> <br /> БИП controller is one of the most important components in A72mm anti-<br /> aircraft missile cabin. But the controller is usually degraded during storage.<br /> Analytics results showed that material label АГ-4В which is used to making<br /> the controller shell are bases on phenolformandehyte with fiberglass E (with<br /> 59.17% in mass) to increase mechanism durability and heat-resistant. The<br /> material АГ-4В has density of 1.724, shore D harness of 85, highest<br /> operating temperature of 350 degree Celsius (oC).<br /> Keywords: Starting, Anti-aricraft missile, БИП.<br /> Nhận bài ngày 09 tháng 07 năm 2015<br /> Hoàn thiện ngày 02 tháng 08 năm 2015<br /> Chấp nhận đăng ngày 07 tháng 09 năm 2015<br /> <br /> <br /> Địa chỉ: Viện Hóa học - Vật liệu/ Viện KH-CN quân sự. ĐT: 0983815048<br /> *Email: trieukhuong1504@gmail.com<br /> <br /> <br /> <br /> 124 Tr.Khương, N.N.Huy, N.M.Tiến,…, “Khảo sát vật liệu compozit … tên lửa A72.”<br />