Способ получения композиционного материала на основе карбосилицида титана и титанового пористо-волокнистого компонента


 

B23K18 - Пайка или распаивание; сварка; плакирование или нанесение покрытий пайкой или сваркой; резка путем местного нагрева, например газопламенная резка; обработка металла лазерным лучом (изготовление изделий с металлическими покрытиями экструдированием металла B21C 23/22; нанесение облицовки или покрытий литьем B22D 19/08; литье погружением B22D 23/04; изготовление составных слоистых материалов путем спекания металлического порошка B22F 7/00; устройства для копирования и регулирования на металлообрабатывающих станках B23Q; покрытие металлов или материалов металлами, не отнесенными к другим классам C23C; горелки F23D)

Владельцы патента RU 2462331:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к производству функциональных композиционных металлокерамических материалов, а именно к способу получения материала на основе карбосилицида титана и титанового пористо-волокнистого компонента, и может быть использовано в авиастроении, машиностроении, а также в химической и энергетической промышленности. Согласно способу на поверхности композиционного материала на основе карбосилицида титана создают промежуточный припеченный слой титанового порошка по шликерной технологии. Затем титановый пористо-волокнистый компонент соединяют с припеченным порошковым слоем титана с помощью припоя. При этом для приготовления шликера используют титановый порошок с размером частиц менее 160 мкм, а толщина наносимого слоя шликера составляет 200-500 мкм. Технический результат - повышение термостойкости, ударной вязкости и звукопоглощения материала.

 

Способ получения композиционного материала на основе карбосилицида титана и титанового пористо-волокнистого компонента относится к производству функциональных композиционных металло-керамических материалов, может найти применение в авиастроении, химической, энергетической промышленности, в машиностроении.

Снижение шума в жизнедеятельности человека является актуальной проблемой. Шум не только негативно влияет на здоровье людей, но и приносит убытки экономике страны, так как в условиях воздействия шума значительно снижается производительность людей. Среди всех шумов, оказывающих воздействие на человека, выделяется шум производственного происхождения со значительно возросшим его уровнем за последние десятилетия, причем условия работы промышленных «шумопроизводящих» агрегатов простираются вплоть до экстремальных. Кроме того, в настоящее время уровень шума все чаще регламентируется, например уровень шума, производимый самолетами, подчиняется международным стандартам. В связи с чем возникает необходимость в новых многофункциональных материалах, обладающих свойствами шумогашения и защиты объекта от катастрофических разрушений (бронезащиты) одновременно и работающих при повышенных температурах.

Композиционные материалы на основе карбосилицида титана стойки в условиях экстремальных температур, имеют повышенные по сравнению с традиционной бескислородной керамикой прочностные характеристики, нечувствительны к термоудару и легко поддаются механической обработке, сохраняют высокую химическую устойчивость.

Способность композиционных материалов на основе карбосилицида титана к бронезащите объясняется послойным расположением элементов структуры, что позволяет рассматривать карбосилицид титана как керамический наноламинат с периодом чередования слоев 0,7-1,2 нм. Относительно слабая связь между слоями обусловливает их подвижность в базальной плоскости и позволяет локально в зоне концентрации механических напряжений деформировать (расслаивать) зерна без макроскопического разрушения материала.

Известен ряд композиционных материалов на основе карбосилицида титана, разработанных как за рубежом, например патент US 5942455, С01В 35/04, опубл. в 1999 г., так и в России, например патент RU 2372167, B22F 3/14, С22С 1/05, С22С 29/00, опубл. 10.11.2009.

При получении керамического материала на основе карбосилицида титана используется механосинтез, включающий гомогенизацию, сухое измельчение и твердофазные реакции. Механосинтез проводят в вакуумированной мельнице, в качестве которой используют планетарную мельницу, при массовом соотношении смеси исходных порошков и мелющих шаров 1:15 в циклическом режиме. Для уплотнения механосинтезированной шихты используют горячее прессование, осуществляемое при температуре 1350-1500°С, давлении 5-15 МПа, выдержке 0,5-2 ч, в вакууме или в атмосфере инертного газа.

Известен пористо-волокнистый металлический материал (патент RU 2311262, B22F 3/1, опубл. 27.11.2007), предназначенный для звукопоглащающих конструкций горячего тракта газотурбинного двигателя, выдерживающий температуры 450-600°С.

Для получения пористо-волокнистого металлического материала используют метод войлокования титановых волокон с толщиной, соответствующей характеристикам готового материала, на специализированном оборудовании.

Титановый пористо-волокнистый металлический компонент получают войлокованием и иглопробивкой титановых волокон толщиной 80-120 мкм, обеспечивающих оптимальную пористость и шумопоглощающие свойства. При этом максимальная его ширина может достигать 500 мм.

Техническим результатом заявляемого изобретения является объединение в одном композиционном материале высоких термостойкости и ударной вязкости композиционных материалов на основе карбосилицида титана с эффективной функцией шумогашения титанового пористо-волокнистого компонента.

В пакете бронезащиты, выполняющем одновременно функции защиты от разлетающихся осколков и шумогашения, слой квазипластичной керамики на основе карбосилицида титана погашает энергию летящих осколков, а слой титанового пористо-волокнистого металлического компонента, вследствие высокой пористости, обладает высокими шумогасящими характеристиками и, кроме того, сдерживает разрушение керамического слоя пакета.

Технический результат достигается тем, что в способе получения композиционного материала на основе карбосилицида титана и титанового пористо-волокнистого компонента, включающем создание промежуточных соединительных слоев, согласно техническому решению на поверхности композиционного материала на основе карбосилицида титана создают промежуточный припеченный слой титанового порошка по шликерной технологии, титановый пористо-волокнистый компонент соединяют с припеченным порошковым слоем титана с помощью припоя, причем для приготовления шликера используют титановый порошок с размером частиц менее 160 мкм, толщина наносимого слоя шликера составляет 200-500 мкм.

Для объединения компонентов применяют предварительное нанесение титанового шликера на керамический материал и его термообработку в вакууме и последующую пайку компонентов среднетемпературными припоями.

Способ получения композиционного материала на основе карбосилицида титана заключается в следующем.

Изготовление пакета начинают с приготовления шликера на основе титанового порошка (фракция менее 160 мкм) с добавлением этилового спирта. Шликер замешивают из титанового порошка фракции менее 160 мкм, что обеспечивает его равномерное распределение и достаточную активность. К порошку титана добавляют 5% этилового спирта и растирают в ступке. Затем кистью или шпателем шликер наносят на керамический компонент - композиционный материал на основе карбосилицида титана. Слой шликера имеет толщину 200-500 мкм, достаточную для обеспечения промежуточного слоя для уверенного присоединения титанового пористо-волокнистого компонента. После высыхания керамический компонент пакета подвергают термообработке в среде вакуума (для предотвращения окисления) при температуре 1280-1300°С, необходимой для протекания химического взаимодействия между карбосилицидом титана и частицами титанового шликера.

Объединение керамического и пористо-волокнистого металлического компонентов производят при помощи припоя ВПр28. Порошок припоя наносят на припеченный титановый порошок, сверху устанавливают титановый пористо-волокнистый компонент, конструкцию фиксируют кондуктором и подвергают термообработке при температуре 850-870°С для осуществления пайки.

Полученный слоистый композиционный материал на основе карбосилицида титана и титанового пористо-волокнистого компонента обладает трещиностойкостью 6-10 МПа·м1/2, коэффициентом звукопоглощения 6-8 дБ на частотах выше 1,6 кГц и может эксплуатироваться при температурах до 400°С.

Таким образом, с помощью заявляемого способа объединили в одном композиционном материале на основе карбосилицида титана и титанового пористо-волокнистого компонента высокие термостойкость и ударную вязкость композиционного материала на основе карбосилицида титана с эффективной функцией шумогашения титанового пористо-волокнистого компонента.

Способ получения композиционного материала на основе карбосилицида титана и титанового пористо-волокнистого компонента, включающий создание промежуточных соединительных слоев, отличающийся тем, что на поверхности композиционного материала на основе карбосилицида титана создают промежуточный припеченный слой титанового порошка по шликерной технологии и титановый пористо-волокнистый компонент соединяют с припеченным порошковым слоем титана с помощью припоя, причем для приготовления шликера используют титановый порошок с размером частиц менее 160 мкм, а толщина наносимого слоя шликера составляет 200-500 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к многофункциональным покрытиям, обеспечивающим радиопоглощение, и может быть применено в радиотехнике. .
Изобретение относится к области создания конструкционных полимерных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей из арамидных нитей и полимерных связующих, которые могут использоваться в качестве герметичных обшивок сотовых панелей, а также монолитных деталей в машино-, судостроении, авиационной промышленности.
Изобретение относится к технологии получения слоистых акустических материалов, которые могут быть использованы в авиационной, автомобильной промышленности, для защитных экранов двигателей и звукопоглощающих щитов автомобильных дорог для снижения шума на местности, а также в других отраслях промышленности.
Изобретение относится к области средств транспорта, предпочтительно наземного. .

Изобретение относится к области высокопрочных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей и полимерных связующих, которые могут быть использованы в авиационной промышленности, в машино-, судостроении и других областях техники.

Изобретение относится к собранному в складки слоистому составному материалу, состоящему из ткани, пленки, пены или их сочетания. .

Изобретение относится к проницаемым пленкам и проницаемым тканеподобным пленочно-нетканым композиционным материалам, а также к способу их получения. .

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления стальных осесимметричных сварных конструкций в виде тонкостенного трубчатого каркаса с толстостенными навесными элементами, и может быть использовано при сварке протяженных конструкций, включающих сочетание массивных и тонкостенных элементов.

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления стальных осесимметричных сварных конструкций ответственного назначения в виде сложно-комбинированных оболочковых корпусов, и может быть использовано при сварке конструкций типа сосудов, работающих под давлением.

Изобретение относится к области металлообрабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к сварке трением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, например при производстве или ремонте моноблоков турбомашин из титановых сплавов.

Изобретение относится к сварке трением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, например при производстве или ремонте моноблоков турбомашин из титановых сплавов.

Изобретение относится к способу изготовления стальной трубы путем сварки продольных краев открытой трубы с помощью лазерного луча (далее называемой сваренной лазером стальной трубой), в частности трубы, подходящей для земляных работ и для транспортировки нефти и природного газа для нефтегазопромысловых и магистральных трубопроводов.
Изобретение относится к пайке, а именно к способам изготовления флюсов для пайки алюминия и его сплавов. .

Изобретение относится к области изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (далее ЖРД), содержащего наружную и внутреннюю оболочки. .

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления осесимметричных сварных конструкций из алюминиевых сплавов, и может быть использовано при сварке сложных конструкций, включающих сочетание массивных и тонкостенных элементов.

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к способам подготовки полос к сварке на специализированных машинах контактной стыковой сварки, которые устанавливаются в высокопроизводительных металлургических агрегатах, например трубосварочных и профилегибочных станах, травильных линиях и пр.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к подшипникам скольжения, содержащим стальную основу и спеченный бронзовый материал. .
Наверх