Способ изготовления изделий из композиционных материалов



Способ изготовления изделий из композиционных материалов
Способ изготовления изделий из композиционных материалов
Способ изготовления изделий из композиционных материалов
Способ изготовления изделий из композиционных материалов
Способ изготовления изделий из композиционных материалов

 


Владельцы патента RU 2521170:

Бушуев Вячеслав Максимович (RU)

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 из КМ с металлической и карбидно-металлической матрицами, а также из керметов.

Известен способ изготовления КМ, в том числе керметов, включающий приготовление шихты из термостойкого материала и металла с последующим ее прессованием и спеканием или горячим прессованием [Л.И.Тучинский. «Композиционные материалы, получаемые методом пропитки». М.: Металлургия, 1986, с.74, 174, 175].

Указанный способ из-за сложного аппаратурного оформления применим лишь для получения мелких деталей.

Известен способ изготовления КМ, включающий изготовление заготовки из пористого термостойкого материала и пропитку ее расплавом металла [Л.И.Тучинский. «Композиционные материалы, получаемые методом пропитки». М.: Металлургия, 1986, с.74, 100, 184, 198]. Способ требует менее сложного аппаратурного оформления и позволяет изготавливать более крупногабаритные детали.

Однако из-за необходимости нагрева расплава металла до температуры выше температуры его плавления, производимого с целью придания ему низкой вязкости, зачастую происходит частичная деградация пористого материала, несмотря на его термостойкость. В частности, это может быть вызвано тем, что из-за высокой температуры расплава металла между ним и термостойким материалом происходит химическое взаимодействие, в результате чего снижаются прочностные характеристики материала. Еще одним недостатком способа в ряде случаев является необходимость пропитки расплавом металла под давлением [смотри, в частности, статью В.А.Гулевского и др. «Исследование свойств медных сплавов, предназначенных для пропитки пористых графитовых каркасов с целью создания металло-углеродных композитов функционального назначения» в журнале «Перспективные материалы», 2011, №2, с.60-64].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является способ изготовления изделий из КМ, включающий изготовление заготовки из пористого термостойкого материала и ее металлирование путем размещения заготовки и тиглей с металлом в замкнутом объеме реторты, нагрева, выдержки в течение 1…3 часов и охлаждения в вакууме в парах металла. В качестве металлирующего агента в данном способе используется кремний [Патент РФ №1834839, кл. С01В 31/02, 1993 г.].

Известно, что пары металла образуются при температуре ниже температуры его плавления [Дэшман С. Научные основы вакуумной техники. М.: Мир, 1964]. Таким образом существует принципиальная возможность металлирования при сравнительно низких температурах и без применения устройств для пропитки под давлением. В таком случае упрощается способ изготовления изделий, в том числе и крупногабаритных, при полном устранении возможности деградации прочностных свойств материала заготовки или по крайней мере при существенном снижении отрицательного влияния металла на материал.

Тем не менее, в указанном способе металлирование (в конкретном случае силицирование) производится при температурах, существенно превышающих температуру плавления металла, и необходимость в этом объясняется стремлением увеличить концентрацию паров металла, которая, как известно, увеличивается с увеличением температуры. Поэтому при металлировании с использованием данного способа не исключена существенная деградация свойств металлируемого материала, приводящая в конечном итоге к получению КМ с низким уровнем физико-механических свойств.

Следует также отметить, что данный способ касается лишь получения изделий из углерод-карбидокремниевого материала с использованием процесса силицирования. Способ не предусматривает использования других металлирующих агентов. Кроме того, в данном способе рассматривается диффузионный механизм доставки металла в поры материала, а, как известно, скорость его очень низкая, что приводит к низкой степени металлирования. Более того, кроме низкой степени металлирования в установках изотермического нагрева наблюдается еще и неравномерность металлирования, а также плохая воспроизводимость результатов металлирования от процесса к процессу.

Задачей изобретения является повышение степени и равномерности металлирования, а также повышение степени воспроизводимости результатов металлирования изделий, в том числе в крупногабаритных установках изотермического нагрева.

Эта задача решается за счет того, что в способе изготовления изделий из композиционных материалов (КМ), включающем изготовление заготовки(ок) из пористого термостойкого материала и ее (их) объемное металлирование в установке изотермического нагрева путем размещения заготовки(ок) и тиглей с металлом в замкнутом объеме реторты, нагрева, выдержки в вакууме и охлаждения, в соответствии с предлагаемым техническим решением объему реторты придают квазизамкнутость или такой объем создают из заготовок или внутри заготовки(ок); при этом часть тиглей с металлом вместе с оснасткой, на которой они размещены, берут весом, превышающим вес металлируемой заготовки(ок), и устанавливают в квазизамкнутом объеме, а охлаждение производят в парах металла.

В предпочтительном варианте выполнения способа превышение веса тиглей с оснасткой над весом металлируемой заготовки составляет в 4-10 раз.

При этом квазизамкнутость объему реторты или по крайней мере большей его части придают за счет уменьшения проницаемости стыков между частями реторты и размещения в непосредственной близости от них тиглей с металлом.

Или квазизамкнутый объем внутри заготовки в форме оболочки создают путем закрытия ее дисками и размещения на них вблизи торцов заготовки тиглей с металлом.

Еще в одном предпочтительном варианте выполнения способа часть тиглей с металлом, размещенных в квазизамкнутом объеме, устанавливают в непосредственной близости от металлируемой заготовки.

Придание объему реторты квазизамкнутости или создание его из металлируемых заготовок или внутри заготовки(ок) позволяет создать в нем атмосферу насыщенных паров металла, а при возникновении условий для протекания процесса конденсации - существенно снизить влияние на него утечки паров металла из указанного объема за счет ее уменьшения. В соответствии с [Ю.З.Бубнов и др. Вакуумное нанесение пленок в квазизамкнутом объеме. М.: «Советское радио», 1976 г., с.8] под квазизамкнутым объемом понимается такой не полностью изолированный объем, в котором изменение плотности пара вследствие его утечки во внешнее пространство за время конденсации пренебрежимо мало.

Превышение веса оснастки с размещенными на ней тиглями с металлом над весом металлируемой заготовки (предпочтительно в 4-10 раз) позволяет на стадии охлаждения металлируемой заготовки аккумулировать (удерживать) тиглями с металлом тепло, в то время как металлируемая заготовка существенно быстрее его отдает, в результате чего на тиглях с металлом устанавливается более высокая температура, чем на металлируемой заготовке. И если охлаждение производится в парах металла, то в окрестности металлируемой заготовки(ок) возникает состояние пересыщенных паров металла, следствием чего является конденсация паров металла на поверхности и/или непосредственно в порах материала металлируемой заготовки(ок).

При отсутствии превышения веса оснастки с расположенными на ней тиглями с металлом над весом металлируемой заготовки(ок) процесс конденсации паров металла не реализуется, т.к. между ними не возникает перепад температур.

При меньшем, чем в 4 раза, превышении веса оснастки с расположенными на ней тиглями с металлом над весом металлируемой заготовки(ок) процесс конденсации паров металла реализуется недостаточно эффективно, т.к. образующееся благодаря разнице температур между парами металла и металлируемой заготовкой пересыщенное состояние паров металла является недостаточным по величине и поэтому большей частью снимается из-за все-таки имеющей место утечки паров из квазизамкнутого объема заготовки. Обеспечение превышения веса оснастки и тиглей с металлом более чем в 10 раз нецелесообразно, т.к. при этом существенно усложняется исполнение оснастки или оно вообще становится невозможным.

Уменьшение проницаемости стыков между частями реторты позволяет уменьшить утечку через них паров металла, придавая тем самым объему реторты или по крайней мере большей его части квазизамкнутость.

Что касается размещения тиглей с металлом в непосредственной близости от стыков между частями реторты, то оно также позволяет уменьшить отток паров металла от металлируемой заготовки.

Закрытие заготовки(ок) в форме оболочки дисками и размещения на них вблизи торцов заготовки тиглей с металлом позволяет уменьшить утечку паров металла из указанного объема. Установка части тиглей с металлом, размещенных в квазизамкнутом объеме, в непосредственной близости от металлируемой заготовки позволяет свести к минимуму уменьшение давления паров металла и сработать тем самым на повышение степени пересыщения парами металла в окрестности металлируемой заготовки (известно, что давление паров металла уменьшается по мере удаления от источника испарения).

В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство: способность благодаря реализации процесса конденсации паров металла в окрестности металлируемой заготовки, повысить скорость массопереноса металла в поры материала.

Новое свойство позволяет повысить степень и равномерность

металлирования крупногабаритных заготовок из УУКМ в установках изотермического нагрева.

Способ осуществляют следующим образом. Одним из известных способов изготавливают заготовку из пористого термостойкого материала. Металлируемую заготовку из термостойкого материала и тигли с металлом размещают в замкнутом объеме реторты, которую устанавливают в реакторе вакуумной установки изотермического нагрева. При этом часть тиглей с металлом вместе с оснасткой, на которой они размещены, берут весом, превышающим вес металлируемой заготовки(ок) (в предпочтительном варианте - в 4-10 раз), и устанавливают в квазизамкнутом объеме. Причем квазизамкнутый объем придают реторте или такой объем создают из металлируемых заготовок или внутри заготовки(ок).

При этом квазизамкнутость объему реторты или по крайней мере большей его части придают за счет уменьшения проницаемости стыков между частями реторты и размещения в непосредственной близости от них тиглей с металлом. Или квазизамкнутый объем внутри заготовки в форме оболочки создают путем закрытия ее дисками и размещения на них вблизи торцов заготовки тиглей с металлом.

В предпочтительном варианте выполнения способа часть тиглей с металлом, размещенных в квазизамкнутом объеме, устанавливают в непосредственной близости от металлируемой заготовки.

Затем металлируемую заготовку(и) вместе с оснасткой нагревают в вакууме в парах металла и производят изотермическую выдержку при заданной температуре и давлении. После этого заготовку охлаждают в парах металла.

На стадии охлаждения металлируемая заготовка, имеющая вес меньше, чем вес оснастки и тиглей с металлом, размещенных в квазизамкнутом объеме, быстрее их отдает тепло реторте, в то время как оснастка и тигли с металлом дольше удерживают тепло. В результате в окрестности металлируемой заготовки возникает состояние пересыщенных паров металла. Благодаря квазизамкнутому объему, в котором установлена эта часть тиглей с металлом, возникшее состояние пересыщенных паров металла сохраняется. В результате происходит конденсация паров металла на поверхности и/или в порах материала заготовки.

Ниже приведены некоторые примеры конкретного выполнения способа в подробном изложении.

Пример 1

Одним из известных способов изготовили заготовку в виде конической оболочки размерами ⌀900×⌀1200×h1000×б3-8 мм из термостойкого материала, а именно: из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ) на основе каркаса ткане-прошивной структуры из высокомодульной ткани марки УТ-900П и комбинированной коксопироуглеродной матрицы.

УУКМ имел кажущуюся плотность 1,46 г/см3 и открытую пористость 8,3%.

Заготовку из УУКМ установили в реторту. Во внутреннем объеме заготовки установили на оснастке часть тиглей с кремнием, вес которых превысил вес силицируемой заготовки в 7 раз. Другую часть тиглей расположили на оснастке со стороны наружной поверхности заготовки.

Затем внутреннему объему заготовки придали квазизамкнутость путем закрытия ее дисками и размещения на них вблизи торцов заготовки тиглей с кремнием. Посте этого реторту закрыли крышкой, превратив ее объем в замкнутый. Затем закончили подготовку вакуумной установки к проведению режима силицирования. После этого произвели нагрев заготовки при давлении в реакторе 3 мм рт.ст. до температуры 1800°С. Затем произвели выдержку в течение 2-х часов при температуре 1800-1850°С и давлении в реакторе 5 мм рт.ст. После этого произвели охлаждение заготовки до 1300°С со скоростью 140 град/час при давлении в реакторе 3 мм рт.ст. в парах кремния и с 1300 до 20°С - с произвольной скоростью. В результате получили изделие из углерод-карбидокремниевого материала (УККМ), имеющего на всей поверхности стальной цвет (цвет свободного кремния).

В результате исследования физико-химических характеристик УККМ образцов, вырезанных их верхнего и нижнего припусков изделия, установлено, что УККМ верхнего и нижнего припусков имеет кажущуюся плотность 1,79 и 1,84 г/см3, открытую пористость 5,6 и 4,3%, содержание общего (связанного и несвязанного в карбид) кремния - 19,1 и 21,2% соответственно.

Пример 2

Одним из известных способов изготовили заготовку в виде полутора размерами ⌀1200×⌀600×h120×б5-8 мм из УУКМ аналогично примеру 1. УУКМ имел кажущуюся плотность 1,48 г/см3 и открытую пористость 8,9%.

В реторте напротив ее стыка с крышкой в непосредственной близости от него установили на соответствующей этажерке тигли с кремнием. Затем в нижней части реторты установили на оснастке тигли с кремнием, а в верхней части - силицируемую заготовку. При этом вес тиглей с кремнием, расположенных на оснастке, превысил вес силицируемой заготовки в 7,8 раза, причем часть из них установили в непосредственной близости от нижнего торца силицируемой заготовки. Кроме того, тигли с кремнием установили во внутреннем объеме заготовки, ограниченном диаметром 600 мм. Количество взятых тиглей обеспечило превышение их веса над силицируемой заготовкой в 4,8 раза.

После этого реторту закрыли крышкой. Затем для уменьшения проницаемости стыка между основной частью реторты и крышкой произвели заполнение кольцевой канавки (расположенной со стороны наружной поверхности реторты напротив стыка между ее частями) графитовой фольгой. Заполнение канавки произвели путем намотки графитовой фольги с послойной промазкой клеевым составом. Тем самым объему реторты придали квазизамкнутость. Затем закончили подготовку вакуумной установки к проведению режима силицирования. При этом вакуумирование внутреннего объема реторты осуществлялось через центральное отверстие в крышке реторты, которое по достижении температуры плавления кремния закрывалось пробкой (для этого под фланцевые участки пробки устанавливали кусочки кремния).

После этого произвели нагрев заготовки, выдержку и охлаждение по технологическим параметрам примера 1. В результате получили изделие из УККМ, имеющего кажущуюся плотность 1,82 г/см3, открытую пористость 4,9% и содержание общего кремния 19,4%.

Пример 3

Изготовили из графита марки ГМЗ цилиндрическую заготовку ⌀160×h300×б10 мм.

Графит имел кажущуюся плотность 1,64 г/см3 и открытую пористость 20,3%.

Заготовку установили в нагреватель, выполняющий одновременно функцию реторты. Над заготовкой через проставки в виде брусков установили 2 тигля с титаном. Их вес превышал вес заготовок в 7.4 раза. Нагреватель закрыли крышкой и придали его внутреннему объему квазизамкнутость. Затем произвели нагрев заготовок до температуры 1800°С при давлении в реакторе 18 мм рт.ст. После этого произвели выдержку при 1800-1850°С в течение 2-х часов. Затем произвели охлаждение с 1800 до 1500°С со скоростью 150 град/ч и с 1500°С - с произвольной скоростью.

В результате получили композиционный материал в виде титанированного графита с кажущейся плотностью 1,98 г/см3, открытой пористостью 1,1% и содержанием титана 17,9%.

Пример 4

Изготовили пористую заготовку из термостойкого материала на основе карбида бора. Заготовку изготовили прессованием пресс-массы на основе порошка карбида бора и силоксанового связующего марки КО-916 с последующей термообработкой в среде азота при конечной температуре 850°С. Заготовку установили внутри нагревателя в этажерке. Поверх этажерки разместили 2 тигля с кусочками алюминия, вес которых превысил вес металлируемой заготовки в 8,6 раза.

Нагреватель закрыли крышкой и придали его внутреннему объему квазизамкнутость.

Затем произвели нагрев заготовки до температуры 840°С, выдержку при 840-880°С в течение 1 часа и охлаждение в парах алюминия.

В результате получили композиционный материал с кажущейся плотностью 2,29 г/см3, открытой пористостью 5,8% и содержанием алюминия 38,9%.

Остальные примеры конкретного выполнения способа в более кратком изложении, где примеры 1, 1a, 2, 2б, 3, 3а, 4 и 4а полностью соответствуют заявляемым признакам (при этом примеры 1а, 2б не соответствуют предпочтительным вариантам исполнения способа), а примеры 1б, 1в, 2а, 3а, 4а - с некоторыми отклонениями от них (от заявляемых признаков) приведены в таблице.

Здесь же приведены примеры 1г, 2в, 3б, 4б изготовления изделий из КМ в соответствии со способом-прототипом.

На основе анализа этой таблицы можно отметить следующее:

1. Выполнение способа в полном соответствии с заявляемыми признаками (примеры 1, 1a, 2, 2б, 3, 3а, 4 и 4а, 5, 6) позволяет получить изделия из KM с высокой степенью и равномерностью металлирования при проведении его в вакуумных установках изотермического нагрева.

2. В том случае, когда превышение веса оснастки и тиглей с металлом, устанавливаемых в квазизамкнутом объеме, не соответствует предпочтительному варианту исполнения способа, получают изделие из КМ с меньшей степенью металлирования.

3. В том случае, когда хотя бы часть тиглей с металлом, установленных в квазизамкнутом объеме, не расположена в непосредственной близости от металлируемой заготовки (т.е. не соответствует предпочтительному варианту исполнения способа), получают изделие из КМ с несколько меньшей степенью металлирования, чем при изготовлении его в соответствии с предпочтительным вариантом (сравни между собой пример 2б с примером 2).

4. При неполном соответствии способа изготовления изделий из КМ заявляемым признакам (примеры 1б, 1в, 2в, 3а, 4а), причем хотя бы по одному, получают изделие из КМ с низкой степенью металлирования.

5. Еще более низкие результаты по степени и равномерности металлирования получают при изготовлении изделий из КМ в соответствии со способом - прототипом (примеры 1г, 2в, 3б, 4б), т.е. когда не выполняется ни один из заявляемых признаков.

6. Придание квазизамкнутости одновременно реторте и заготовке в виде оболочки позволяет увеличить степень металлирования (сравни между собой примеры 1 и 6).

1. Способ изготовления изделий из композиционных материалов, включающий 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, нагрева, выдержки в вакууме и охлаждения, отличающийся тем, что 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.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что превышение веса тиглей с оснасткой над весом металлируемой заготовки составляет в 4-10 раз.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что квазизамкнутость объему реторты или по крайней мере большей его части придают за счет уменьшения проницаемости стыков между частями реторты и размещения в непосредственной близости от них тиглей с металлом.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что квазизамкнутый объем внутри заготовки в форме оболочки создают путем закрытия ее дисками и размещения на них вблизи торцов заготовки тиглей с металлом.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть тиглей с металлом, размещенных в квазизамкнутом объеме, устанавливают в непосредственной близости от металлируемой заготовки.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение может быть использовано при получении композиционных материалов. Исходные углеродные наноматериалы, например нанотрубки, нанонити или нановолокна, обрабатывают в смеси азотной и соляной кислоты при температуре 50-100°С не менее 20 мин, промывают водой и сушат.
Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов с карбидно-металлической матрицей. Технический результат - обеспечение возможности изготовления крупногабаритных изделий из композиционных материалов и упрощение способа их изготовления при обеспечении хорошего качества поверхности изделия и высокой степени металлирования.

Изобретения могут быть использованы в аппаратах химической, химико-металлургической отраслях промышленности, а также в производстве особо чистых материалов. Неразъеёмная монолитная деталь аппарата, снабженная выступающими частями, изготовлена из углерод-углеродного композиционного материала на основе каркаса тканепрошивной структуры.

Изобретение относится к композиционному материалу, содержащему частицы алмаза карбида бора и карбида кремния, и может быть использовано в качестве брони, инструментов для резки, сверления и механической обработки, а также в применениях, где происходит абразивный износ.
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, в частности форсунок, тиглей, деталей тепловых узлов, высокотемпературных турбин и летательных аппаратов, испытывающих значительные механические нагрузки при эксплуатации.
Изобретение относится к изделиям скользящего контактного токосъема, в частности к токосъемным вставкам для железнодорожного и городского электротранспорта и технологии ее получения.

Изобретение относится к эрозионностойким теплозащитным композиционным материалам и может быть использовано для создания деталей защиты поверхностей гиперзвуковых спускаемых аппаратов (ГСА).

Изобретение относится к области изделий из композиционных материалов. В соответствии с заявленным способом на углеродную заготовку наносят гальваническое покрытие из карбидообразующего металла или сплава металлов и выполняют термообработку в вакууме или защитной газовой среде с карбидизацией гальванического покрытия.
Изобретение относится к области конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, и может быть использовано в химико-металлургической промышленности для создания изделий и элементов конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред.
Изобретение относится к получению поликристаллического алмаза, который может быть использован при изготовлении водоструйных сопел, гравировальных резцов для глубокой печати, скрайберов, алмазных режущих инструментов, скрайбирующих роликов. Поликристаллический алмаз получают превращением и спеканием углеродного материала, имеющего графитоподобную слоистую структуру, под сверхвысоким давлением от 12 до 25 ГПа и при высокой температуре от 1800ºC до 2600ºC без добавления спекающей добавки или катализатора, причем спеченные алмазные зерна, составляющие этот поликристаллический алмаз, имеют средний диаметр зерна более 50 нм и менее 2500 нм и чистоту 99% или более, а алмаз имеет диаметр зерна D90, составляющий (средний диаметр зерна + средний диаметр зерна × 0,9) или менее, и твердость 100 ГПа или более. Полученный алмаз имеет пластинчатую или тонкослоистую структуру, за счет которой такой алмаз меньше предрасположен к разрушению, что предотвращает его неравномерный износ и истирание за короткое время. 6 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 табл., 5 пр.
Изобретение может быть использовано для получения теплозащитных материалов, стойких к эрозионному разрушению при воздействии высоких температур и давлений. Сначала осуществляют сборку стержневого каркаса цилиндрической формы и пятинаправленного армирования из углеродного волокна и скрепляют его водным раствором поливинилового спирта. Затем проводят его фиксацию на глубину технологического припуска связующим - водным раствором поливинилового спирта, равномерно обжимают в радиальном направлении по всей цилиндрической поверхности путем приложения сжимающих сил и выдерживают в обжатом состоянии в течение не менее 1,5-2 часов в воде, нагретой до 60-70°C. После извлечения из воды каркас просушивают, снимают обжимающие усилия и насыщают углеродной матрицей. Полученный углерод-углеродный композиционный материал имеет плотную и однородную структуру, высокую эрозионную стойкость и прочность при воздействии высоких температур и давлений.

Группа изобретений может быть использована при изготовлении материалов для электротехнической и химической промышленности. Графитсодержащий компонент смешивают с наполнителем на основе каолина, проводят сухое перемешивание с одновременным диспергированием последовательно в барабанном и центробежном смесителях. После этого вводят омагниченный водный раствор алюмоборфосфатного концентрата, содержащего поверхностно-активное вещество, и проводят влажный замес в шнековом смесителе. Затем осуществляют обработку полученной массы в трибохимическом диспергаторе в условиях вакуумирования и всестороннего обжатия до давлений 5-20 МПа. Трибохимический диспергатор включает герметичный пустотелый цилиндрический корпус 40, имеющий фланцы 41 и 42 на торцах, проницаемый поршень 44 со штоком 45, привод 46 возвратно-поступательного перемещения, средство вакуумирования полости 43, два вакуумных затвора 471 и 472. Поршень 44 представляет собой пакет прилегающих друг к другу пар металлических сеток, имеющих разный размер ячеек, размещенный между двумя защитными решетками 445. Из обработанной массы формуют изделия и термообрабатывают их. Обеспечивается воспроизводимость удельного электрического сопротивления в изделиях в диапазоне от 0,005 до 5000 Ом·см при достижении плотности тока более 30 А/см2. Масса нанокомпозита приобретает изотропные свойства и пластичность. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при переработке нефти или тяжелых углеводородных соединений для получения объемного углеродного каркаса для композитных материалов. В соответствии с заявленным способом подготавливают опалубочную форму, сечение которой определяет профиль углеродного каркаса, и формируют внутри опалубочной формы массив твердотельного плавкого катализатора-порообразователя из отдельных элементов, имеющих либо правильную, либо неправильную геометрическую форму, причем укладывание отдельных элементов осуществляют таким образом, что межреберный зазор формирует по ребрам и вершинам уложенных тел неразрывные межреберные опалубочные каналы. Готовят сырьевую смесь путем введения в тяжелые углеводородные соединения сокатализатора, состоящего из смеси легких углеводородов, заполняют внутри опалубочной формы межреберные опалубочные каналы в теле массива твердотельного плавкого катализатора-порообразователя сырьевой смесью, помещают опалубочную форму полностью в расплав каталитической смеси, имеющей температуру 200-300°C, и выдерживают опалубочную форму в расплаве каталитической смеси до расплавления массива твердотельного плавкого катализатора-порообразователя и образования объемного углеродного каркаса. Затем извлекают опалубочную форму вместе с полученным объемным углеродным каркасом и проводят его очистку от остатков жидкого расплава каталитической смеси. В качестве плавкого катализатора-порообразователя используют смесь хлоридов металлов, имеющую температуру плавления 180-200оС. Технический результат изобретения - упрощение производства углеродного каркаса за счёт исключения стадии получения углеродного волокна. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 ил.
Изобретение относится к области получения поликристаллических материалов, а именно к композиционным материалам на основе алмаза, полученным путем спекания алмазных зерен и металлов с дисперсно-упрочняющими добавками и армирующей CVD алмазной компонентой в виде вставки, модифицированной в условиях высоких давления и температуры, и может быть использовано для изготовления бурового и правящего инструмента. Алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочняющей добавкой содержит тугоплавкую оболочку, в которой размещены порошки алмаза, металла и CVD алмазная вставка. Оболочка выполнена из тугоплавкого металла, преимущественно тантала или ниобия. В качестве металлов используются никель, кобальт, а в качестве дисперсно-упрочняющей добавки - нанопорошок карбида вольфрама при следующем соотношении компонентов, мас. %: порошок алмаза и CVD алмазная вставка 85-90, никель 7-9, кобальт 2-4, нанопорошок карбида вольфрама 0,1-3,0. Технический результат изобретения - повышение твердости и износостойкости армированного CVD алмазом спеченного композита и надежное крепление материала в буровом инструменте. 1 пр., 1 табл.

Изобретение относится к производству изделий из углеродсодержащих материалов и предназначено для защиты их от окисления в условиях окислительной среды при высоких температурах. Оно может быть использовано в металлургической промышленности и в других отраслях техники, в том числе в авиастроении. Технический результат изобретения - обеспечение возможности использования покрытий в условиях окислительной среды при температуре газового потока более 1900°C. Способ включает формирование на поверхности изделия шликерного покрытия на основе композиции, состоящей из смеси мелкодисперсных порошков углерода и инертного к кремнию по крайней мере до 1600°C соединения(ий), и временного связующего, нагрев изделия в вакууме до 1600-1700°C в парах кремния в замкнутом объеме реактора, обеспечивающего капиллярную конденсацию паров кремния в порах покрытия при температуре 1300-1600оС, выдержку при 1600-1700°C и охлаждение. В качестве инертного к кремнию соединения(ий) используют нитриды металлов или бора, разлагающиеся с выделением летучих продуктов при нагреве в потоке газов с температурой 1700-2000°C или превращающиеся в указанных условиях в силициды соответствующих металлов и/или тройные соединения, так называемые фазы Новотного, состава Me3SiC2 и/или Me5Si3C, где Ме-металл. 2 з.п. ф-лы, 5 пр., 1 табл.

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способам получения открытопористых материалов на основе стеклоуглерода, и может быть использовано в нефте-газохимической и нефте-газоперерабатывающей промышленностях при получении каталитических систем синтеза жидких углеводородов. Жидкую фенолоформальдегидную смолу смешивают с порошком щавелевой кислоты различного фракционного состава (в качестве порообразователя) до получения однородной пластичной массы, формуют заготовки вибрационным воздействием, отверждают и проводят термообработку в статической атмосфере в интервале температур от 210 до 250°C и пиролитическую карбонизацию в защитной атмосфере. Отверждение заготовки осуществляют при температуре 60-80°C в течение 20-60 минут. Перед карбонизацией в полученную пористую полимерную заготовку возможно введение прекурсоров металлов из группы железа методом пропитки. Порообразователь удаляют из заготовки методом экстракции. Способ технологически прост и экономически выгоден. Технический результат изобретения - уменьшение плотности и повышение прочности при одновременном сохранении удельной адсорбционной поверхности получаемого материала порядка 300 м2/г. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к способу получения формованного изделия из углеродного материала и может быть использовано в качестве графитовых электродов и соединительных элементов для электротермических процессов. Способ включает следующие стадии: a) измельчение отходов производства или бракованных изделий из усиленного карбоновыми волокнами композиционного материала с отсеиванием пыли, при этом указанный материал представляет собой усиленный карбоновыми волокнами полимер, усиленный карбоновыми волокнами углерод или усиленный карбоновыми волокнами бетон; b) получение смеси из полученного на стадии a) измельченного продукта, связующего вещества, такого как пек, углеродного материала, такого как кокс, и необязательно одной или нескольких добавок, причем данная смесь содержит менее 20 масс.% волокон; c) формование полученной смеси в формованное изделие; d) карбонизацию формованного изделия. После карбонизации изделие может быть пропитано пропитывающим средством с последующей графитизацией. Технический результат изобретения: повышение прочности и стойкости изделий к перепадам температуры при упрощении способа их производства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 пр.

Изобретение относится к области получения поликристаллических материалов, которые могут быть использованы, преимущественно, для изготовления бурового и правящего инструмента. Алмазный поликристаллический композиционный материал с дисперсно-упрочненной добавкой содержит оболочку толщиной 0,02-0,15 мм из тугоплавкого металла, в которой размещены порошки алмаза и металлы, при этом в качестве металлов используют никель, кобальт, в качестве дисперсно-упрочняющей добавки - нанопорошок карбида вольфрама при следующем соотношении компонентов, масс. %: алмаз - 85-90, никель - 7-9, кобальт - 2-4, нанопорошок карбида вольфрама - 0,1-3,0. Технический результат заключается в повышении прочности и износостойкости спеченного композита, а за счет выбора тугоплавкой оболочки - в надежном креплении материала в буровом инструменте. 1 табл., 1 пр.

Изобретение может быть использовано при изготовлении герметичных изделий, предназначенных для работы в химической и химико-металлургической промышленности. Сначала формируют каркас из жаростойких волокон, имеющих коэффициент линейного термического расширения, близкий к коэффициенту линейного термического расширения компонентов материала матрицы. Затем каркас уплотняют углеродсодержащим материалом с образованием заготовки из пористого углеродсодержащего композиционного материала, пропитывая его керамообразующим связующим, являющимся прекурсором нитрида и/или карбида кремния. Формируют пластиковую заготовку при температуре отверждения связующего, термообрабатывают ее при конечной температуре 1300-1600°C, после чего в поры материала вводят углерод. Затем проводят силицирование полученной заготовки паро-жидкофазным методом путем нагрева, выдержки и охлаждения в парах кремния, для чего осуществляют капиллярную конденсацию паров кремния при 1300-1600°C и давлении в реакторе не более 36 мм рт.ст. с последующей выдержкой при 1600-1700°C в течение 1-2 часов. После охлаждения полученное изделие извлекают из установки. Изобретение обеспечивает повышение срока службы герметичных изделий. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 11 пр.
Наверх