resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2021-26-1-14resar-181Research ArticleМеталлургия и материаловедение. МатериаловедениеMetallurgy and materials science. Materials scienceФормирование пористости базальтопластиковых композиционных материалов при климатических испытаниях в условиях СевераFormation of the porosity of basalt-plastic composite materials during climate tests under the conditions of the Northhttps://orcid.org/0000-0002-5276-5713КычкинА. К.KychkinA. K.

КЫЧКИН Анатолий Константинович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

677980, Якутск, ул. Октябрьская, 1

KYCHKIN Anatoly Konstantinovich, Cand. Sci. (Engineering), leading researcher

1 Oktyabrskaya st., Yakutsk 677980

kychkinplasma@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3078-0709СтручковН. Ф.StruchkovN. F.

СТРУЧКОВ Николай Федорович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

677980, Якутск, ул.Октябрьская, 1

STRUCHKOV Nikolay Fedorovich, Cand. Sci. (Engineering), senior researcher

1 Oktyabrskaya st., Yakutsk 677980

struchkov_n@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1454-6293ВинокуровГ. Г.VinokurovG. G.

ВИНОКУРОВ Геннадий Георгиевич, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

677980, Якутск, ул. Октябрьская, 1

VINOKUROV Gennady Georgievich, Cand. Sci. (Engineering), leading researcher

1 Oktyabrskaya st., Yakutsk 677980

g.g.vinokurov@iptpn.ysn.ruИнститут физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАНРоссияV.P. Larionov Institute of the Physical-Technical Problems of the North SB RASRussian Federation202118092021261145154Copyright © Кычкин А.К., Стручков Н.Ф., Винокуров Г.Г., 20212021Кычкин А.К., Стручков Н.Ф., Винокуров Г.Г.Kychkin A.K., Struchkov N.F., Vinokurov G.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/181

В настоящее время базальтопластиковые композиционные материалы находят широкое применение в различных областях промышленности. Как показывает практика, при эксплуатации изделий из базальтопластиковых композиционных материалов на их надежность и долговечность значительное влияние оказывают природно-климатические условия внешней среды. Проблема обеспечения высоких служебных свойств базальтопластиковых композиционных материалов особенно четко проявляется при эксплуатации изделий в районах с экстремальными климатическими условиями. Этим определяется актуальность проведения натурных климатических испытаний базальтопластиковых композиционных материалов в природно-климатических условиях Севера и Арктики.В работе методом гидростатического взвешивания исследовано формирование пористости при климатических испытаниях базальтопластиковых композиционных материалов. Показано, что при климатической деградации композиционного материала в условиях Севера происходит значительное увеличение его открытой пористости. На основе теории марковских цепей разработана статистическая модель формирования пористости при климатических испытаниях базальтопластиковых композиционных материалов с цилиндрической и плоской симметрией. Проведены расчеты пористости слоев базальтопластикового композиционного материала при равномерной деградации с наружной поверхности. С ростом количества испытаний пористость распространяется на внутренние слои. При большой длительности испытаний распределение пористости слоев приближается к предельному линейному или равномерному законам в зависимости от формы базальтопластикового композиционного материала.

Currently, basalt-plastic composite materials are widely used in various branches of industry. As practice shows, during the operation of products made of basalt-plastic composite materials, their reliability and durability are significantly influenced by the natural and climatic conditions of the external environment. The problem of ensuring high service properties of basalt-plastic composite materials is especially clearly manifested during the operation of products in the areas with extreme climatic conditions. This determines the urgency of carrying out full-scale climatic tests of basalt-plastic composite materials under the climatic conditions of the North and the Arctic. In this work, the formation of porosity during climatic tests of basalt-plastic composite materials was investigated by means of hydrostatic weighing. It is shown that during climatic degradation of a composite material in the North, there is a significant increase in its open porosity. On the basis of the theory of Markov chains, a statistical model of the formation of porosity during climatic tests of basalt-plastic composite materials with cylindrical and planar symmetry is developed. Calculations of the porosity of the layers of a basalt-plastic composite material with uniform degradation from the outer surface were carried out. As the number of tests increases, porosity spreads to the inner layers. With a long test duration, the distribution of the porosity of the layers approaches the limiting linear or uniform laws, depending on the shape of the basalt-plastic composite material.

Сибирская платформаВилюйско-Мархинский дайковый поясдайкидолеритывысокотитанистые базитыbasalt-plastic composite materialsclimatic testsporositystatistical modelingMarkov chainsРабота выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №18-29-05012 и в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Тема № 0297-2021-0041).The work was supported by the RFBR under Project No. 18-29-05012 and within the State Assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (No. 0297- 2021-0041).ReferencesВапиров Ю.М., Кириллов В.П., Кривонос В.В. Закономерности изменения свойств полимерных композитоконструкционного назначения при длительном климатическом старении в свободном и нагруженном состояниях // Сб. докл. VI научной конф. по гидроавиации «Гидроавиасалон–2006». М., 2006. Ч. II. С. 103–108.Vapirov Yu.M., Kirillov V.P., Krivonos V.V. Zakonomernosti izmeneniya svoistv polimernykh kompozitokonstruktsionnogo naznacheniya pri dlitel’nom klimaticheskom starenii v svobodnom i nagruzhennom sostoyaniyakh // Sb. dokl. VI nauchnoi konf. po gidroaviatsii «Gidroaviasalon–2006». M., 2006. Ch. II. P. 103–108.Старцев О.В., Аниховская Л.И., Литвинов А.А., Кротов А.С. Повышение достоверности прогнозирования свойств полимерныхкомпозиционных материалов при термовлажностном старении // Докл. РАН. 2009. Т. 428, № 1. С. 56–60.Startsev O.V., Anikhovskaya L.I., Litvinov A.A., Krotov A.S. Povyshenie dostovernosti prognozirovaniya svoistv polimernykhkompozitsionnykh materialov pri termovlazhnostnom starenii // Dokl. RAN. 2009. Vol. 428, No. 1. P. 56–60.Ефимов В.А., Шведова А.К., Коренькова Т.Г., Кириллов В.Н. Исследование полимерных конструкционных материалов при воздействии климатических факторов и нагрузок в лабораторных и натурных условиях // Труды ВИАМ. 2013. № 1. (электронный журнал).Efimov V.A., Shvedova A.K., Koren’kova T.G., Kirillov V.N. Issledovanie polimernykh konstruktsionnykh materialov pri vozdeistvii klimaticheskikh faktorov i nagruzok v laboratornykh i naturnykh usloviyakh // Trudy VIAM. 2013. No. 1. (ehlektronnyi zhurnal).Рытов С.В. Введение в статистическую радиофизику. М.: Наука, 1966. 404 с.Rytov S.V. Vvedenie v statisticheskuyu radiofiziku. M.: Nauka, 1966. 404 p.Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы. М.: Советское радио, 1977. 489 с.Tikhonov V.I., Mironov M.A. Markovskie protsessy. M.: Sovetskoe radio, 1977. 489 p.Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая кинетика. М.: Наука, 1979. 528 с.Lifshits E.M., Pitaevskii L.P. Fizicheskaya kinetika. M.: Nauka, 1979. 528 p.Зельдович Я.Б. Избранные труды. Химическая физика и гидродинамика. М.: Наука, 1984. 374 с.Zel’dovich Ya.B. Izbrannye trudy. Khimicheskaya fizika i gidrodi-namika. M.: Nauka, 1984. 374 p.Исакаев Э.Х., Мордынский В.Б., Подымова Н.Б., Сидорова Е.В., Школьников Е.И. Определение пористости газотермических покрытий // Физика и химия обработки материалов. 2010. № 5. С. 71–77.Isakaev Eh.Kh., Mordynskii V.B., Podymova N.B., Sidorova E.V., Shkol’nikov E.I. Opredelenie poristosti gazotermicheskikh pokrytii // Fizika i khimiya obrabotki materialov. 2010. No. 5. P. 71–77.ГОСТ 9.304-87 Покрытия газотермические. Общие требования и методы контроля. вед. 01.07.89. М.: Изд-во стандартов, 1988. 10 с.GOST 9.304-87 Pokrytiya gazotermicheskie. Obshchie trebovaniya i metody kontrolya. ved. 01.07.89. M.: Izd-vo standartov, 1988. 10 s.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.