Высокопористый ячеистый материал

 

Назначение: изобретение относится к керамике, в частности к получению керамических изделий на основе карбида кремния, и может быть использовано для изготовления высокотемпературной изоляции, носителей катализаторов, а также фильтрующих элементов для расплавов чугуна, стали, меди и т.д. Сущность изобретения: предлагаемый ВПЯМ на основе карбида кремнмя имеет структуру, которая характеризуется совокупностью макропор, составляющих 80-95 об.% материала и разделенных структурными элементами, содержат 98-100 мас.% реакционно-спеченного карбида кремния, а также характеризуется наличием микропористости, образованной при реакционно.м спекании карбида кремния и составляющий 36,0-36,9 об.% структурных элементов. Предлагаемый материал на основе карбида кремния имеет высокие показатели по жарои термостойкости. 1 табл,

СОГОЗ СОВЕ!СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУГзЛИК (я)з С 04 В 35/56

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4876940/33 (22) 23.10,90 (46) 28.02,93. Бюл, N 8 (71) Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии (72) В.Н.Анциферов, Н.M,Àâäååâà, О.П,Кощеев и В.И,Овчинникова (56) Патент США ¹ 4257810, кл. С 04 В 21/00, 1981.

Патент Великобритании N 2168336, кл. С 04 В 35/10, 1986, Патент ГДР ¹ 243695, кл, С 04 В 35/56, 1987.

Патент США ¹ 4803025, кл, С 04 В 35/10, 1989.

Заявка Великобритании N 2168335, кл. С 04 В 35/00, 1986.

Заявка Великобритании N 2168337, кл. С 04 В 35/00, 1986. (54) ВЫСОКОПОРИСТЫЙ ЯЧЕИСТЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к керамике, в частности к получению керамических изделий на основе карбида кремния, и может быть использовано для изготовления высокотемпературной изоляции, носителей катализаторов, а также фильтрующих элементов для расплавов чугуна, стали, меди и т.д.

Целью изобретения является повышение прочности.

Это достигается тем, что высокопористый ячеистый материал из содержащего микропоры карбида Yðeìíèë. включающий

80-95 об.% макропор, выполнен из реакци„„5> „„1798339 А1 (57) Назначение: изобретение относится к керамике, в частности к получению керамических изделий на основе карбида кремния, и может быть использовано для изготовления высокотемпературной изоляции, носителей катализаторов, а также фильтрующих элементов для расплавов чугуна, стали, меди и т.д. Сущность изобретения: предлагаемый ВПЯМ на основе карбида кремния имеет структуру, которая характеризуется совокупностью макропор. составляющих

80-95 об,% материала и разделенных структурными элементами, содержит 98-100 мас.% реакционно-спеченного карбида кремния, а также характеризуется наличием микропористости, образованной при реакционном спекании карбида кремния и составляющий 36,0-36,9 об.% структурных элементов. Предлагаемый материал на основе карбида кремния имеет высокие пока- р затели по жара- и термостойкости. 1 табл, онноспеченного карбида кремния с содержанием основного вещества 98-100% и содержания микропор в нем составляет

36,0-36,9 об.%.

Предлагаемый материал образован карбидом кремния, самосвязанным в процессе реакционного спекания, за счет Этого предлагаемый материал химически гомогенен и сохраняет характеристики, присущие карбиду кремния как индивидуальному соедi! нению, а именно прочность, жарос1о,Koclt. и т.д.

1798339

Микропористость в предлагаемом мате- пенополиуретана,-а также синтеза карбида риале образуется в процессе реакционного кремния. Термообработка включает следуспекания карбида кремния, количество об- ющие стадии: разованной микропориСтости определяется полимеризация; проводимая на воздухе . количеством реакционноспеченного карби- 5 или в инертной атмосфере при 150 С для . да кремния. отверждения термореактивной смолы;

Предлагаемоетехническое решение по- карбонизация, проводимая в инертной ясняется примером конкретного выполне- или восстановительной атмосферах в. ин-. ния., тервале температур от 200 до 1000 С; На

Высокопористый ячеистый материал "0 данной стадии происходит деструкция тер(ВПЯМ) из карбида кремния получен мето- мореактивной.смолы и пенополиуретана с дом реакционного спекания по реакции: образованием углеродного остатка и летуSIC+C - SlC, чих продуктов.

Химическая гомогенность предлагаемо- Полученный на данной стадии материал

ro материала достигается при использова- ".5 представляет собой сетчато-ячеистый углении в качестве исходных компонентов родный. каркас с включениями из дисперссоединений, способных или улетучиваться в ного порошка кремния; процессе термообработки, или взаимодей- высокотемпературная обработка, проствовать между собой до образования кар- водимая в вакууме или инертной.атмосфере бида кремния без каких-либо попутных 20 при температурах 1600-1800 С. На данной . продуктов.: .:, . стадии происходит взаимодействие кремОптимальными исходными .компонен-.. ния с углеродом и образование ВПЯМ на тами для синтеза предлагаемого материала основе карбида кремния. является вспомогательный сетчато-яче- Взаимодействие кремния и углерода истый каркас — пенополиуретан и наноси- 25 .осуществляется в тонких пленках, образомая на него суспензия, состоящая из " вавшихся при нанесении сусйензии йа педисперсного порошка кремния и способной нополиуретан, что исключает возможность к обуглераживанию термореактивной смо- блокировкй образовавшимся карбидом лы; ..: кремния отдельных участков кремния и уг-

Макропористая структура предлагаемо- 30 лерода и, следовательно, одновременное их

ro материала определяется структурой ис- присутствие в готовом материале. пользуемого пенополиуретана. Образование карбида кремния из эле: :Варьирование пористости зависит от ментарных кремния и углерода предполагает количества суспензии,нанесенной напено- возникновение в материале микропори полиуретан. Оптимальная макропористость 35 стости, поскольку .объем, занимаемый предлагаемого материала составляет 80-95 карбидом кремния, меньше суммы объ об.%. Снижение пористости не@ее 80об.% емов, занимаемых кремнием и углеро- создается избыточным количеством нано- дом. симой суспензии, что приводит к залеплива- Следовательно, количество образонию макропор и тем самым, к нарушению 40 ванной микропористости будет соответст-. структуры предлагаемого материала. При вовать разности между объемами увеличении пористооти выше95об.% нане- исходных компонентов и конечного просенной суспензии недостаточно для получе- дукта. Для материала, содержащего 100% ния прочного материала. реакционноспеченного карбида кремния, Для обеспечения химической гомоген- 45 микропористость составляет 36,9 об.%. Это ности предлагаемого материала необходи- . максимальная микропористость, которая . мо строго соблюдать стехиометрическое может образоваться при реакционном спе саотношение исходных компонентов ис - кании карбида кремния, дальнейшее увелипользуемойсуспензии,т.е. количествоугле- чение микропористости возможно за счет рода, полученного при термодеструкции 50 выгорающих добавок, что приводит к резкосмолы должно быть эквивалентно добавлен- му снижению прочности материала. Уменьному к смоле кремнйю с учетом указанной шение микропористости ниже 36,9 об.% реакции, Вязкость суспензии варьируютдо- наблюдается .при избыточном количестве бавлением растворителя, например, этано- одного из исходных компонентов, что связа-: ла или ацетона, Оптимальная вязкость 55 носприсутствием вготовомматериалесвосуспензии для пропитывания пенополиуре- бодного кремния или углерода. Если тана составляет 50-80 пуаз. микропористость составляет менее 36,0

Заготовки пенополиуретана с нане- об,%, количество примесей в карбидокремсенной на него суспензией подвергают ниевом материале превышает 2 Bec.%, что, термообработке для деструкции смолы. и в свою очередь, приводит к существенному

5 1798339 6 снижению термостойкости и жаростойкости ницаемость для гааов.и жидкостей. Наличие предлагаемого материала. . указанных свойств обуславливает применеКритерий оценки прочности предлагае- ние предлагаемого материала в области вы- мого материала по сравнению с аналогами сокйх температур, в качестве фильтров, и прототипом представлены в таблице. 5 теплоизоляции и т,д.

Таким образом, высокопористый яче- - Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я истыйматериал;содержащий.более98мас; - - Высокопористый ячеистый материал Из реакционноспеченного карбида кремния, об- .. содержащего микропоры карбида кремния, ладает характеристиками, присущими гомо- включающий 80-95 об. макропор, о т л и ч в- генному карбиду кремния: высокими 10 ю щ и и сятем,,что,,с целью повышения жаростойкостью; прочностью, химической . прочности, он выполнен из:реакционноспе: . стойкостью, кроме того он приобретает ряд ченного-карбида кремния с содержанием свойств, связанных с особенностями структу- основного вещества 98-100, а содержание, ры высокую термостойкость и высокую про- микропор в нем составляет 36,0 36,9 об,$.

Составитель Н; Авдеева

Редактор Л. Народная . Техред M. Моргентал . Корректор M. Керецман

Заказ 751 Тираж -.. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101