Патенты автора Трубин Федор Викторович (RU)
Изобретение может быть использовано при изготовлении герметичных изделий, предназначенных для работы под избыточным давлением при высоких температурах и воздействии окислительной среды при её одностороннем или двустороннем доступе к изделию. Герметичное изделие монолитной конструкции выполнено из высокотемпературного композиционного материала (КМ), армированного длинномерными волокнами и включает внутреннюю 1 и наружную 2 оболочки. Герметичное покрытие 3, совместимое по коэффициенту линейного термического расширения (клтр) с материалом внутренней 1 и наружной 2 оболочек, расположено между ними. Оболочки 1 и 2 выполнены из высокомодульного высокопрочного углерод-углеродного и/или углерод-карбидокремниевого композиционного материала, и/или композиционного материала, открытые поры углерод-карбидокремниевой матрицы которого заполнены оксидной матрицей того же состава, что и состав материала герметичного покрытия 3, имеющего состав Y2O3×Al2O3×SiO2 или Y2O3×Al2O3×HfO2×SiO2. Между покрытием 3 и наружной 2 оболочкой расположено барьерное покрытие 4, исключающее непосредственный контакт материала покрытия 3 с углеродом и/или кремнием и термодинамически совместимое с указанным покрытием. Между внутренней 1 оболочкой и покрытием 3 либо также расположено барьерное покрытие 4, либо внутренняя оболочка 1 выполнена из углерод-карбидокремниевого композиционного материала, не содержащего в своем составе свободного кремния. Барьерное покрытие 4 формируют перед формированием оксидного покрытия 3 на внутренней оболочке 1, а наружную 2 оболочку формируют поверх оксидного покрытия 3. Герметичное покрытие дополнительно может быть нанесено со стороны наружной 6 и/или внутренней поверхности изделия. Полученные изделия имеют большую толщину и высокую прочность при пониженном весе. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 6 пр.
Изобретение относится к способу изготовления герметичных изделий. Способ включает изготовление внутренней оболочки из композиционного материала (КМ), формирование на ней герметичного покрытия, изготовление поверх покрытия наружной оболочки из КМ на основе того же типа армирующих волокон, что и КМ внутренней оболочки, при этом используют высокомодульные высокопрочные углеродные волокна. Внутреннюю оболочку изготавливают из углерод-карбидокремниевого композиционного материала, не содержащего свободного кремния. В качестве композиции при формировании герметичного покрытия используют суспензию на основе связующего - раствора органоиттрийоксаналюмоксансилоксана и наполнителя - смеси мелкодисперсных огнеупорных порошков Al2O3, Y2O3, SiO2 или Al2O3, Y2O3, HfO2, SiO2. Формирование покрытия осуществляют путем послойного нанесения суспензии, чередующегося с сушкой, и последующей термообработки при 1600°С. Изготовление наружной оболочки производят по сформированному поверх герметичного оксидного покрытия барьерному покрытию. Изготовление оболочки осуществляют в следующей последовательности: формируют каркас, пропитывают его коксообразующим и/или поликарбосилановым связующим. Далее формуют углепластиковую заготовку, подвергают ее карбонизации и уплотнению пироуглеродом вакуумным изотермическим методом до максимально возможной плотности или уплотняют пироуглеродом до промежуточной плотности. Выращивают в порах материала наноуглерод и силицируют парожидкофазным методом при массопереносе кремния в поры материала по механизму капиллярной конденсации его паров в интервале 1300-1500°С с последующей выдержкой при температуре 1550-1600°С. Технический результат заключается в обеспечении возможности снижения веса изготавливаемых изделий, предназначенных для работы под избыточным давлением при высоких температурах и при наличии окислительной среды. 3 з.п. ф-лы, 10 пр.
Изобретение относится к области углерод-карбидокремниевых композиционных материалов (УККМ), предназначенных для работы в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, и может быть использовано при создании ракетно-космической техники, где к изделиям предъявляется требование по герметичности под избыточным давлением. Способ изготовления герметичных изделий из УККМ включает изготовление заготовки из пористого углеродсодержащего материала, компоненты которого имеют близкий КЛТР, и ее силицирование паро-жидкофазным методом при температуре 1700-1850°C. Для силицирования берут заготовку из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ) на основе углеродного волокнистого каркаса и углеродной матрицы, имеющего плотность 75-80% от максимально возможной для данного типа материала, а силицирование проводят в 2 этапа, чередуя его с введением в поры материала углерода. На 1-м этапе силицирования кремний вводят в поры материала заготовки в количестве 50-70% от содержания углеродной матрицы, осуществляя это в интервале температур 1300-1500°C при температуре паров кремния, превышающей температуру силицируемой заготовки, с последующим нагревом заготовки до 1750-1800°C и охлаждением при температуре, превышающей температуру паров кремния. После завершения 1-го этапа силицирования в порах образовавшегося УККМ формируют углерод в виде ультра и/или нанодисперсных частиц, а затем проводят окончательное силицирование, осуществляя первоначальный массоперенос кремния в поры материала заготовки аналогично 1-му этапу. Техническим результатом изобретения является получение герметичного изделия из УККМ с высоким содержанием стойкой к окислению карбидокремниевой матрицы, упрочненной лишь незначительно карбидизовавшимися углеродными волокнами. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 17 пр.
Изобретение относится к конструкциям, работающим в условиях теплового и механического нагружения в окислительной среде, и может быть использовано при создании ракетно-космической техники, где к изделиям предъявляется требование по герметичности. Герметичное изделие выполнено из углерод-карбидокремниевого материала (УККМ), компоненты которого имеют близкий КЛТР. В соответствии с заявляемым техническим решением оно выполнено по всей его толщине или, по крайней мере, со стороны наружной или внутренней поверхности из УККМ на основе каркаса тканепрошивной или объемно-тканой структуры с ориентацией слоев ткани параллельно рабочей поверхности изделия при содержании прошивных или перевязочных нитей 4-8 об.%; при этом материал имеет открытую пористость не более 0,1 %. Прошивные или перевязочные нити каркаса предпочтительно не имеют сквозного прохода с внутренней поверхности изделия на наружную поверхность. Со стороны внутренней и/или наружной поверхности изделия может быть нанесено герметичное покрытие из карбидокремниевого материала с КЛТР, близким к КЛТР УККМ и его компонентов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы изделия в жестких условиях эксплуатации по величине давления и величине окислительного потенциала контактирующей с ним среды. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОД-КАРБИДОКРЕМНИЕВОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА // 2559248
Изобретение относится к области углерод-карбидокремниевых композиционных материалов (УККМ), работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, и может быть использовано при создании ракетно-космической техники, где к изделиям предъявляется требование по герметичности под избыточным давлением. Способ изготовления герметичных изделий из УККМ включает изготовление заготовки из пористого углеродсодержащего материала, компоненты которого имеют близкий КЛТР, и ее силицирование парожидкофазным методом путем нагрева, выдержки и охлаждения в парах кремния. Для силицирования берут заготовку с преобладающим размером пор не более 40 мкм, перед ее силицированием в поверхностные поры материала втирают шликерную композицию из порошка углерода или его смеси с соединениями, имеющими КЛТР, близкий к КЛТР компонентов материала заготовки, после чего формируют на поверхности изделия шликерное покрытие на основе указанной композиции. В композиции для формирования шликерного покрытия со стороны огневой поверхности используют порошки с размерами частиц, равными или превышающими размеры преобладающих пор материала заготовки не более чем в 2-2,5 раза. В шликерном покрытии для противоположной ей поверхности изделия используют порошки с размерами менее 5 мкм, в том числе наноразмерами. Массоперенос кремния в поры материала заготовки и шликерного покрытия осуществляют путем капиллярной конденсации его паров на стадии нагрева и/или изотермической выдержки в интервале температур 1300-1600°С при температуре паров кремния, превышающей температуру силицируемой заготовки. Техническим результатом изобретения является получение герметичных изделий из УККМ для использования при температурах выше температуры плавления кремния как в вакууме, так и при избыточном давлении. 3 пр., 1 табл.
