Патенты автора Оболенский Дмитрий Сергеевич (RU)
Изобретение относится к области получения композиционных материалов на основе углерода и карбида кремния и изделий из них, теплозащитного, конструкционного назначений, предназначенных для эксплуатации в условиях комплексных статических и динамических нагрузок при температурах до 2000°C в окислительной и абразивосодержащих средах (авиакосмическая техника и металлургия). Способ изготовления изделий из керамоматричного композиционного материала включает формирование каркаса из жаростойких волокон, таких как углеродное и карбидокремниевое, частичное уплотнение его углеродным матричным материалом, пропитку керамообразующим полимером, термообработку заготовки при конечной температуре 1300-1600°C, формирование в порах материала заготовки активного к кремнию углерода пористой структуры, путем пропитки коксообразующим полимером с последующей его карбонизацией или путем зауглероживания пор каталитическим углеродом, силицирование полученной заготовки паро-жидкофазным методом путем нагрева, выдержки при температуре карбидизации кремния (1600-1800°C) и охлаждения в парах кремния. Перед формированием в порах материала заготовки углерода осуществляют повторную пропитку заготовки керамообразующим полимером, являющимся прекурсором нитрида и/или карбида кремния, с последующим его отверждением и термообработкой при 1300-1600°C. Перед охлаждением заготовки проводят выдержку при температуре 1600-1700°C в течение 1-3-х часов. Технический результат - повышение работоспособности изделий из керамоматричного композиционного материала при тепловом и механическом нагружении в окислительной среде. 4 з.п. ф-лы., 14 пр., 1 табл.
Изобретение относится к области получения композиционных материалов (КМ) на основе углерод-керамической матрицы и изделий из них теплозащитного, конструкционного назначений, предназначенных для длительной работы в окислительных средах преимущественно в интервале температур 800-1500°C. Способ изготовления изделий из КМ с углерод-керамической матрицей включает пропитку каркаса и/или заготовки раствором борной кислоты, сушку и пропитку коксо- и/или керамообразующим полимером, являющимся прекурсором нитрида- и/или карбида кремния, с последующими операциями термохимической обработки, такими как отверждение полимера, карбонизация, высокотемпературная обработка заготовки при температуре 1300 или 1500оС до получения углерод-керамической матрицы высокой плотности. В соответствии с заявляемым техническим решением пропитку каркаса и/или пористой заготовки производят нагретым до 100-120°C концентрированным раствором борной кислоты с последующим принудительным быстрым охлаждением до комнатной температуры и сушкой при ней до удаления воды из заготовки. Высокотемпературную обработку каркаса или пористой заготовки, пропитанных вначале кислотой, а затем коксо- и/или керамообразующим полимером, предпочтительно проводят в среде особо чистого азота. Некоторое количество повторно проводимых операций термохимической обработки на заключительном этапе получения КМ заменяют на формирование в порах материала заготовки углерода мелко- и открытопористой структуры и последующее силицирование паро-жидкофазным методом с доставкой кремния в поры материала путем капиллярной конденсации его паров. Техническим результатом изобретения является уменьшение длительности цикла изготовления изделий из КМ с углерод-керамической матрицей, содержащей соединения бора, без снижения надежности работы изделий в окислительной среде в интервале температур 800-1500°C. 4 з.п. ф-лы, 6 пр.
Изобретение относится к области получения композиционных материалов на основе углерода и карбида кремния. Технический результат изобретения заключается в повышении работоспособности изделий в условиях нагрева до 1900°С и механической нагрузки в окислительной среде. Формируют каркас из жаростойких волокон, таких как углеродное, карбидокремниевое. Пропитывают каркас керамоматричным полимером и проводят термообработку при температуре 1300-1500°C. Перед силицированием в порах материала заготовки формируют углерод путем пропитки коксообразующим полимером с последующей его карбонизацией или путем зауглероживания пор каталитическим углеродом. Силицирование осуществляют парожидкофазным методом путем капиллярной конденсации паров кремния в интервале 1300-1550°C с последующим нагревом и выдержкой при температуре 1600-1650°C в течение 2-3-х часов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области получения композиционных материалов и изделий теплозащитного и конструкционного назначений для использования в авиакосмической технике и металлургии в условиях комплексных статических и динамических нагрузок при температурах до 2000°С в окислительной и абразивосодержащих средах. Способ изготовления изделий из керамоматричного композиционного материала включает формирование каркаса из углеродных или карбидокремниевых волокон, частичное уплотнение его углеродкерамическим матричным материалом с использованием соответствующих прекурсоров и силицирование полученной заготовки. Каркас вначале пропитывают керамообразующим полимером, являющимся прекурсором нитрида и/или карбида кремния, формуют пластиковую заготовку при температуре отверждения связующего, термообрабатывают ее при конечной температуре 1300-1600°С, после чего в поры материала вводят углерод, например, путем частичного уплотнения пироуглеродом и/или путем пропитки коксообразующим полимером и карбонизации, и/или путем зауглероживания пор каталитическим углеродом. Силицирование осуществляют паро-жидкофазным методом путем нагрева, выдержки при температуре 1600-1700°С в течение 1-3-х часов и охлаждения в парах кремния. Перед пропиткой каркаса керамообразующим полимером на жаростойких волокнах формируют газофазное покрытие из группы: пироуглерод, карбид кремния, нитрид бора. Техническим результатом изобретения является повышение работоспособности изделий из керамоматричного композиционного материала при тепловом и механическом нагружении в окислительной среде. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области композиционных материалов состава SiC/C-SiC-Si, предназначенных для работы в условиях окислительной среды и механического нагружения при высоких температурах. Формируют каркас из карбидокремниевых волокон, содержащих в своей структуре свободный углерод и связанный с атомами кремния кислород. Затем уплотняют его коксопироуглеродной матрицей до ее содержания, составляющего 0,9-1,5 от содержания кислорода в карбидокремниевых волокнах в пересчёте на плотность пластиковой заготовки. После этого проводят силицирование полученной заготовки в вакууме парожидкофазным методом путем нагрева и охлаждения в парах кремния, чередующееся с дополнительным частичным уплотнением пористой заготовки коксопироуглеродной матрицей. Введение в поры материала заготовки кремния при силицировании и коксопироуглеродной матрицы при частичном доуплотнении ею материала осуществляют порционно не менее чем за два приема; при этом на первом этапе введения в поры материала кремния заготовку нагревают до 1300-1500°С, а на последующих - до 1600-1700°С. Силицирование, по крайней мере, на его первом этапе проводят путем капиллярной конденсации паров кремния. Очередное введение коксопироуглеродной матрицы в поры материала, в котором содержание коксопироуглеродной матрицы до проведения первого этапа силицирования составляет 0,9-1,2 от содержания кислорода в карбидокремниевых волокнах, осуществляют путем частичного уплотнения его пироуглеродом перед пропиткой коксообразующим связующим с последующей его карбонизацией. Технический результат: существенное повышение срока службы изделий в условиях окислительной среды и тепломеханического нагружения при высоких температурах. 2 з.п. ф-лы, 22 пр., 1 табл.
Изобретение относится к области композиционных материалов состава SiC/C-SiC-Si, предназначенных для работы в условиях окислительной среды и механического нагружения при высоких температурах. Согласно способу формируют каркас из карбидокремниевых волокон, содержащих в своей структуре свободный углерод и связанный с кремнием кислород, уплотняют его коксопироуглеродной матрицей до ее содержания, составляющего 0,9-1,7 от содержания кислорода в карбидокремниевых волокнах в пересчёте на плотность пластиковой заготовки. После этого проводят термообработку полученной заготовки при 1300-1500°C. В предпочтительном варианте выполнения способа термообработку проводят при атмосферном давлении в среде аргона и/или особо чистого азота или в парах моноокиси кремния. Перед силицированием заготовки ее частично уплотняют пироуглеродом и/или пропитывают коксообразующим связующим с последующей карбонизацией до получения материала с открытой пористостью 20-30% и плотностью более 1,5 г/см3, если они не соответствовали таковым. Силицирование проводят паро-жидкофазным методом путем пропитки материала конденсатом паров кремния. Техническим результатом является существенное повышение срока службы изделий в условиях окислительной среды и механического нагружения при высоких температурах. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 26 пр.
Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов с карбидно-металлической матрицей, получаемых методом объемного металлирования. Способ изготовления изделий из композиционных материалов на основе матрицы из карбидов металлов включает изготовление заготовки из пористого углеродсодержащего материала с низкой плотностью и высокой открытой пористостью и ее металлирование паро-жидкофазным методом. Введение в поры материала заготовки металла осуществляют порционно за 2 или более приема, чередуя его с порционным введением углерода путем пропитки коксообразующим связующим с последующим его отверждением и карбонизацией. Для введения ограниченного количества металла в поры углеродсодержащего материала на промежуточных стадиях металлирования размещают заготовку и тигли с металлом в замкнутом объеме реторты, нагревают в вакууме в парах металла, выдерживают при максимальной температуре карбидизации металла и охлаждают. Нагрев заготовки и изотермическую выдержку при температуре выше температуры испарения, но ниже максимальной температуры карбидизации металла проводят при перепаде температур между парами металла и металлируемой заготовкой с меньшей температурой на последней, последующий за ней нагрев и изотермическую выдержку при максимальной температуре карбидизации металла - в отсутствии перепада температур, а охлаждение - с обратным перепадом температур или в отсутствии паров металла, при этом чем меньше требуется ввести в поры материала заготовки металла, тем меньшую температуру устанавливают на заготовке и/или тем меньший перепад температур создают между заготовкой и парами металла и/или тем меньшее время задают на изотермической выдержке, и наоборот. Технический результат изобретения - повышение прочности и окислительной стойкости композиционных материалов. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к способам изготовления герметичных изделий из углерод-карбидокремниевых материалов (УККМ), предназначенных для работы в химической, химико-металлургической и других отраслях промышленности. Способ включает формирование каркаса из углеродных волокон, имеющих клтр 3-3,5×10-6 град-1, уплотнение его пироуглеродом до его привеса 30-50%, или при его формировании используют углеродные волокна или ткань со сформированным на них пироуглеродным покрытием с образованием заготовки из пористого углерод-углеродного материала. Затем в поры такой заготовки вводят частями, не менее чем за 2 приема, кокс и кремний, чередуя их введение. Кокс вводят путем пропитки коксообразующим связующим с последующим его отверждением и карбонизацией. Введение кремния на промежуточных стадиях осуществляют путем конденсации паров кремния в порах материала заготовки в процессе нагрева и выдержки заготовки и тиглей с кремнием при температуре на силицируемой заготовке 1300-1650°C с последующим нагревом до 1800°C, выдержкой при 1800-1850°C в течение 1-2 часов и охлаждением в условиях, исключающих конденсацию паров кремния в порах материала, а введение кремния на окончательной стадии силицирования - путем конденсации паров кремния в порах материала в период подъема температуры и/или окончательного охлаждения с 1800-1850°C. Техническим результатом изобретения является повышение срока службы герметичных изделий из УККМ в окислительных средах при высоких температурах. 4 з.п. ф-лы, 20 пр., 3 табл.
Группа изобретений относится к получению изделий из композиционных материалов с карбидно-металлической матрицей путем паро-жидкофазного металлирования. Способ включает размещение пористой заготовки и тигля с металлом в реторте замкнутого объема и их нагрев с образованием паров металла и обеспечением массопереноса металла в поры материала заготовки за счет конденсации паров металла, промежуточное охлаждение, изотермическую выдержку при максимальной температуре металлирования и окончательное охлаждение. Процесс металлирования осуществляют с использованием реторты, состоящей из отдельных частей, и регулированием проницаемости стыков между ее частями. Массоперенос металла в поры материала заготовки ведут при сниженной проницаемости стыков частей реторты посредством перекрытия их плавким затвором, а окончательное охлаждение ведут при повышенной проницаемости стыков частей реторты удалением перекрывающего стык плавкого затвора. Предложены также устройство для реализации способа и способ регулирования проницаемости стыков реторты. Обеспечивается равномерность металлирования, воспроизводимость результатов металлирования, а также увеличивается ресурс работы реторты. 3 н.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов с металлической и карбидно-металлической матрицами, а также из керметов. Техническим результатом изобретения является повышение степени и равномерности металлирования. Способ изготовления изделий из композиционных материалов включает изготовление заготовки из пористого термостойкого материала и ее объемное металлирование в установке изотермического нагрева путем размещения заготовки и тиглей с металлом в замкнутом объеме реторты, нагрев, выдержку в вакууме и охлаждение. При этом объему реторты придают квазизамкнутость и/или такой объем создают из заготовок или внутри заготовки, при этом часть тиглей с металлом вместе с оснасткой, на которой они размещены, берут весом, превышающим вес металлируемой заготовки, и устанавливают в квазизамкнутом объеме, а охлаждение производят в парах металла. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к производству изделий с карбид кремния-, нитрид кремния-, углеродсодержащей основой и предназначено для защиты от окисления изделий, работающих в условиях окислительной среды при высоких температурах. Техническим результатом изобретения является повышение стойкости покрытия к термоударам. Способ получения защитного покрытия на изделиях с карбид кремния-, нитрид кремния-, углеродсодержащей основой включает формирование на поверхности изделия шликерного покрытия из смеси мелкодисперсных порошков углерода и нитрида кремния со связующим, нагрев изделия в парах кремния в замкнутом объеме реактора до температуры 1700-1800°C с выдержкой в указанном интервале температур в течение 1-2 часов и охлаждением в парах кремния. Перед нагревом до температуры 1700-1800°C производят капсулирование частиц нитрида кремния более термостойким материалом и/или кремнием. Капсулирование осуществляют, например, путём предварительного нагрева порошка нитрида кремния в парах кремния до 1500оС или в кипящем слое в среде углеродсодержащего газа при температуре частичной карбидизации и формирования на частицах Si3N4 пироуглеродного покрытия, а также путём обработки шликерного покрытия в углеродсодержащей среде при температуре частичной карбидизации нитрида кремния. 7 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ СТЫКОВ МЕЖДУ ЧАСТЯМИ РЕТОРТЫ В ОСНАСТКЕ ДЛЯ СИЛИЦИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ // 2520171
Изобретение относится к области производства конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, в установке для силицирования паро-жидкофазным методом. Между частями реторты установки для силицирования в местах расположения стыков со стороны ее наружной поверхности формируют плавкий затвор. Плавкий затвор формируют в торцевом углублении, а в качестве материала плавкого затвора используют: Si3N4-Si или Ti3SiC5-Ti Si2-Si, или TiSi2-Si. Указанные материалы получают путем пропитки установленных или сформированных на дне кольцевого углубления с перекрытием стыка пористых заготовок на основе Si3N4 или смеси TiC и Ti, или Ti расплавом кремния или его сплавами с Cu и Al. Достигается повышение стабильно высоких результатов по степени и равномерности силицирования при сохранении высокого ресурса работы реторт и устройства для силицирования в целом. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, и может быть использовано в химической, нефтехимической и химико-металлургической отраслях промышленности, а также в авиатехнике для создания изделий и элементов конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред. Заготовку из пористого углеграфитового материала размещают вместе с тиглями с кремнием в замкнутом объеме реторты, нагревают в вакууме или при атмосферном давлении в аргоне в парах кремния до температуры 1700-1900оС, выдерживают в указанном интервале температур и давлений в течение 1-3 часов и охлаждают. При этом часть тиглей с кремнием размещают на оснастке и устанавливают во внутреннем объеме силицируемой заготовки, затем заготовку при наличии со стороны ее торцев припусков на механическую обработку закрывают, а при их отсутствии - прикрывают дисками, обеспечивая зазор между ними и заготовкой не менее 2 мм, после чего устанавливают на диски вблизи торцев заготовки тигли с кремнием. Охлаждение заготовки производят в парах кремния. Вес оснастки с размещенными на ней тиглями с кремнием превышает вес силицируемой заготовки в 4-10 раз. Технический результат изобретения - повышение степени и равномерности силицирования, воспроизводимость результатов. 1 н. 4 з.п. ф-лы, 15 пр., 1 табл., 2 ил.
КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ КАРБИДА И НИТРИДА КРЕМНИЯ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗ НЕГО ИЗДЕЛИЙ // 2511415
Изобретение относится к области конструкционных материалов на основе карбида и нитрида кремния, предназначенных для работы в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, и может быть использовано в химико-металлургической промышленности, а также в авиатехнике для создания изделий и элементов конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред. Техническим результатом изобретения является повышение окислительной стойкости материала и его стойкости к термоудару при больших скоростях нагрева. В керамическом материале на основе карбида и нитрида кремния, получаемом методом реакционного спекания, функцию наполнителя выполняет нитрид кремния, а функцию матрицы - карбид кремния и свободный кремний; при этом материал не имеет открытых пор, а свободный кремний представляет собой вкрапления в карбид кремния. Для получения этого материала готовят пресс-массу на основе связующего, порошка нитрида кремния в качестве будущего наполнителя и порошка углерода который после термохимической обработки будет выполнять функцию матрицы, проводят прессование заготовки, ее термохимическую обработку в парах кремния в вакууме по режиму, предусматривающему нагрев до 1700-1800°C, выдержку в указанном интервале температур в течение 1-2 часов и охлаждение. Порошок нитрида кремния капсулируют перед приготовлением пресс-массы или непосредственно в процессе термохимической обработки заготовки в парах кремния (или до неё) путем заполнения пор между частицами нитрида кремния и углерода конденсатом паров кремния, либо путем частичной карбидизации частиц нитрида кремния, либо путем комбинации указанных приемов. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 пр., 1 табл.
