×
14.02.2019
219.016.ba45

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ЛЕДЯНОЙ МАТРИЦЫ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области получения композиционных материалов. Способ получения композиционного материала на основе льда включает послойную наморозку слоев льда из воды в формах. Послойную наморозку слоев льда осуществляют при температуре от минус 10 до минус 17°С, толщина слоя льда при этом не превышает 1,2 мм, интервал времени между заливками не превышает 30 минут. В процессе наморозки слоев льда осуществляют армирование получаемого композиционного материала путем выкладки по меньшей мере двух слоев армирующего компонента, в качестве которого используют нити РУСАР-С по 5 или 25 нитей в слое, на поверхность намороженного слоя с дальнейшей заливкой нового слоя льда. Использование данного способа позволяет обеспечить прочность композиционного материала на основе льда.

Изобретение относится к области получения композиционных материалов, в которых матрицей выступает лед, а инструментом воздействия на его структуру и свойства являются наполнители (арматура) разного химического состава и морфологии. Данное изобретение может быть использовано для повышения физико-механических характеристик льда при строительстве ледяных переправ, дамб, сооружений и пр.

Лед использовался как строительный материал и даже велись исследования композиционных материалов на основе льда с натуральными растительными наполнителями, в частности, опилками, сообщения о которых были в середине прошлого столетия. При строительстве ледовых дорожных переправ используют искусственное намораживание льда, причем для увеличения выдерживаемой нагрузки в лед вмораживают различные армирующие компоненты (бревна, шпалы, ветки деревьев, стальные тросы и т.д.).

Известен способ усиления ледовых переправ при помощи стальных тросов (RU 2132898 C1, E01D 15/14, опубл. 10.07.1999 г.). В ледяном покрове по обеим сторонам от оси переправы устраивают канавки глубиной меньше толщины ледяного покрова, в которые укладывают стальные тросы. Недостатком данного способа является расположение тросов вверху (в сжатой зоне), что значительно уменьшает прочность переправы.

Известен способ получения многослойного ледового покрытия для керлинга, получаемого последовательным намораживанием слоев толщиной не более 1 мм, с использованием модифицированных высокомолекулярными соединениями растворов (RU 2364806 C1, F25C 3/02, опубл. 20.08.2009 г.), выбранный в качестве прототипа. Недостатком данного способа является отсутствие армирующего компонента, что значительно снижает прочность покрытия.

Техническая задача заявленного изобретения состоит в создании композиционного материала на основе ледяной матрицы, обладающего прочностью на изгиб, превышающей прочность чистого льда (неармированного материала) за счет использования наполнителей.

Технический результат состоит в повышении физико-механических характеристик, прочности на изгиб композиционного материала на основе льда, а также повышении деформационных характеристик.

Для достижения заявленного технического результата предложен способ получения композиционного материала на основе льда, включающий послойную наморозку слоев льда из воды в формах, при этом послойная наморозка слоев льда осуществляется при температуре от минус 10 до минус 17°С, толщина слоя льда при этом не превышает 1,2 мм, интервал времени между заливками не превышает 30 минут, в процессе наморозки слоев льда осуществляют армирование получаемого композиционного материала путем выкладки, по меньшей мере, двух слоев армирующего компонента, в качестве которого используют нити РУСАР-С по 5 или 25 нитей в слое, на поверхность намороженного слоя с дальнейшей заливкой нового слоя льда.

Предпочтительно, в качестве армирующего компонента используют стекловолоконную сетку в шесть слоев равномерно расположенных в объеме образца.

Предпочтительно, в качестве армирующего компонента используют стекловолоконные нити по 10 нитей в слое.

Предпочтительно, в качестве армирующего компонента используют углеродные нити по 10 нитей в слое.

Предпочтительно, в качестве армирующего компонента используют природные волокна в количестве 10 об. %.

Предпочтительно, послойную наморозку слоев льда проводят в формах, выполненных из металлических или полимерных материалов.

Послойная наморозка слоев льда осуществлялась в холодильной камере при температуре от минус 10 до минус 20°С, что позволяет провести достаточно быструю наморозку слоя без образования дефектов, при этом вода послойно заливалась в охлажденные формы, выполненные из металлических (например, алюминиевых сплавов, нержавеющих сталей и т.д.) или полимерных материалов, обеспечивающих необходимые размеры образцов, таким образом, чтобы жидкость равномерно покрывала поверхность, толщина единичного разливаемого слоя не превышала 1,5 мм, при большей толщине слоя возможно образовывание объемных дефектов в образце, что может снижать прочность материала. Интервал времени между заливками не превышал 30 минут и определялся временем, необходимым для полной кристаллизации залитого слоя. В процессе наморозки слоев льда осуществляли армирование получаемого композиционного материала путем выкладки армирующего компонента в заданном количестве на поверхность намороженного слоя с последующей заливкой методом описанным выше. Такой способ армирования позволяет повысить физико-механические характеристики образцов. Влияния армирующего компонента на прочность при изгибе композиционного материала оценивали по диаграмме нагружения, а именно по наличию скачкообразных падений нагрузок, возникающих вследствие разрушения (полного или частичного) материала, остаточной прочности (прочности после разрушения композиционного материала на основе льда) и деформации образцов материала в процессе испытания.

Примеры осуществления.

Пример 1. Получали композиционный материал на основе льда путем заливки слоев воды в алюминиевые формы, в объеме обеспечивающей толщину слоя льда не более 1,5 мм и последующую заморозку слоя льда охлаждением форм с водой в холодильных камерах при температуре от минус 10 до минус 20°С. Армирование материала проводили путем выкладки стекловолоконной сетки в два слоя. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 3,44 МПа, при этом разрушение ледяной матрицы и армирующего компонента (стекловолоконной сетки) происходили одновременно, деформация составила 0,5 мм.

Пример 2. Получали композиционный материал на основе льда, армированный стекловолоконной сеткой в шесть слоев равномерно расположенных в объеме образца. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 2,31МПа (разрушение ледяной матрицы), остаточная прочность составляла 3,46 МПа, общая деформация при этом составила 1,6 мм.

Пример 3. Получали композиционный материал на основе льда, армированный полимерными нитями РУСАР-С по 5 нитей в три слоя. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 2,94 МПа (разрушение ледяной матрицы) остаточная прочность составляла 2,40 МПа, деформация составила 0,5 мм.

Пример 4. Получали композиционный материал на основе льда, армированный полимерными нитями РУСАР-С по 25 нитей в два слоя. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 2,51 МПа (разрушение ледяной матрицы) остаточная прочность составляла 6,23 МПа, деформация составила 34,1 мм.

Пример 5. Получали композиционный материал на основе льда, армированный стекловолоконными полимерными нитями по 10 нитей в пять слоев. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 2,33 МПа (разрушение ледяной матрицы) остаточная прочность составляла 5,45 МПа, деформация составила 12,5 мм.

Пример 6. Получали композиционный материал на основе льда, армированный углеродными нитями по 10 нитей в два слоя. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 3,03 МПа (разрушение ледяной матрицы) остаточная прочность составляла 8,23 МПа, деформация составила 32,9 мм.

Пример 7. Получали композиционный материал на основе льда путем заливки слоев воды в алюминиевые формы, армированный льноволокном объемным содержанием - 10%. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 6,32 МПа, при этом разрушение ледяной матрицы и армирующего компонента происходили одновременно, деформация составила 13,5 мм.

Пример 8. Получали композиционный материал на основе льда путем заливки слоев воды в алюминиевые формы, армированный волокнами люфы объемным содержанием - 10%. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 3,04 МПа (разрушение ледяной матрицы) остаточная прочность составляла 1,09 МПа, деформация составила 7,8 мм.

Приложение к примерам осуществления

Пример 9. Получали композиционный материал на основе льда путем заливки слоев воды в алюминиевые формы, в объеме обеспечивающей толщину слоя льда не более 1,2 мм и последующую заморозку слоя льда охлаждением форм с водой в холодильных камерах при температуре от минус 10 до минус 17°С. Армирование материала проводили путем выкладки стекловолоконной сетки в два слоя. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 2,89 МПа, при этом разрушение ледяной матрицы и армирующего компонента (стекловолоконной сетки) происходили одновременно, деформация составила 0,4 мм.

Пример 10. Получали композиционный материал на основе льда, армированный стекловолоконной сеткой в шесть слоев равномерно расположенных в объеме образца. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 2,11 МПа (разрушение ледяной матрицы), остаточная прочность составляла 3,19 МПа, общая деформация при этом составила 1,6 мм.

Пример 11. Получали композиционный материал на основе льда, армированный полимерными нитями РУСАР-С по 5 нитей в три слоя. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 2,73 МПа (разрушение ледяной матрицы), остаточная прочность составляла 2,35 МПа, деформация составила 0,4 мм.

Пример 12. Получали композиционный материал на основе льда, армированный полимерными нитями РУСАР-С по 25 нитей в два слоя. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 2,40 МПа (разрушение ледяной матрицы), остаточная прочность составляла 5,89 МПа, деформация составила 31,4 мм.

Пример 13. Получали композиционный материал на основе льда, армированный стекловолоконными полимерными нитями по 10 нитей в пять слоев. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 2,25 МПа (разрушение ледяной матрицы), остаточная прочность составляла 5,08 МПа, деформация составила 12,3 мм.

Пример 14. Получали композиционный материал на основе льда, армированный углеродными нитями по 10 нитей в два слоя. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 2,98 МПа (разрушение ледяной матрицы) остаточная прочность составляла 7,3 МПа, деформация составила 15,5 мм.

Пример 15. Получали композиционный материал на основе льда путем заливки слоев воды в алюминиевые формы, армированный льноволокном объемным содержанием - 10%. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 5,07 МПа, при этом разрушение ледяной матрицы и армирующего компонента происходили одновременно, деформация составила 12,5 мм.

Пример 16. Получали композиционный материал на основе льда путем заливки слоев воды в алюминиевые формы, армированный волокнами люфы объемным содержанием - 10%. Полученный материал обладал прочностью на изгиб 2,65 МПа (разрушение ледяной матрицы), остаточная прочность составляла 1,01 МПа, деформация составила 6,7 мм.

Способ получения композиционного материала на основе льда, включающий послойную наморозку слоев льда из воды в формах, отличающийся тем, что послойная наморозка слоев льда осуществляется при температуре от минус 10 до минус 17°С, толщина слоя льда при этом не превышает 1,2 мм, интервал времени между заливками не превышает 30 минут, в процессе наморозки слоев льда осуществляют армирование получаемого композиционного материала путем выкладки по меньшей мере двух слоев армирующего компонента, в качестве которого используют нити РУСАР-С по 5 или 25 нитей в слое, на поверхность намороженного слоя с дальнейшей заливкой нового слоя льда.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 51-60 of 354 items.
20.08.2015
№216.013.70f2

Способ получения композиционного материала на основе железа

Настоящее изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения композиционного материала на основе железа включает перемешивание порошков для матрицы материала и дисперсного порошка оксида металла, механическое легирование полученной смеси, компактирование и прокатку полученного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560484
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.70f3

Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным сплавам пониженной плотности с повышенной вязкостью разрушения на основе системы алюминий-медь-литий, и может быть использовано для изготовления элементов конструкций в авиакосмической промышленности, таких как лонжероны,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560485
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.70f4

Состав для удаления продуктов атмосферной коррозии с поверхности коррозионностойких сталей

Изобретение относится к области химической обработки поверхности коррозионностойких сталей. Предложенный состав содержит ортофосфорную кислоту, щавелевую кислоту, поверхностно-активные вещества в виде синтанола и кислотного технического моющего средства, дезинфицирующую добавку, представляющую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560486
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.09.2015
№216.013.76af

Способ производства многослойного пенопласта

Изобретение относится к вспененным продуктам, в частности к вспененным полимерным материалам, используемым в качестве легкого и теплостойкого заполнителя в производстве сэндвич-панелей. Способ производства многослойного пенопласта включает следующие стадии: приготовление по меньшей мере двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561972
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7783

Высокопрочная дисперсионно-твердеющая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию высокопрочных дисперсионно-твердеющих сталей для высоконагруженных зубчатых колес и подшипников, работающих при температуре до 500°C. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,22-0,27, кремний 0,2-0,4, марганец 0,2-0,6, хром 3,3-4,0,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562184
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7785

Способ получения деформируемой заготовки из титанового сплава

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении заготовок из двухфазных титановых сплавов, применяемых, в частности, в авиационной промышленности. Исходную заготовку нагревают до температуры ниже температуры полного полиморфного превращения. Осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562186
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7789

Сплав на основе магния

Изобретение относится к области металлургии, а именно: к литейным сплавам на основе магния. Предложен сплав на основе магния, содержащий, мас. %: Zn 0,3-1,0, Zr 0,4-0,8, Cd 0,001-0,8, Yb 0,001-0,4, по крайней мере, два редкоземельных металла, выбранных из группы: Nd, Y, Gd, Dy 3,0-10,5, Mg -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562190
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.09.2015
№216.013.7afe

Способ изготовления длинномерной заготовки из титанового сплава

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве длинномерных заготовок типа прутков и профилей из конструкционных титановых сплавов методом изотермической экструзии. Производят ковку или прокатку слитка при температуре β-области с получением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563083
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.09.2015
№216.013.7aff

Способ получения высокотемпературного композиционного материала на основе никеля

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения композиционного материала на основе никеля включает перемешивание порошков для приготовления матрицы материала и дисперсного порошка оксида металла, механическое легирование полученной смеси, компактирование и прокатку полученного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563084
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.09.2015
№216.013.7c3e

Способ производства безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на основе никеля

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству жаропрочных сплавов на основе никеля, и может быть использовано при выплавке сплавов для литья лопаток газотурбинных двигателей. Предложен способ производства безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на основе никеля....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563403
Дата охранного документа: 20.09.2015
Showing 51-60 of 340 items.
20.08.2015
№216.013.6f3c

Керамический окислительно-стойкий композиционный материал и изделие, выполненное из него

Группа изобретений относится к области керамических композиционных материалов, армированных дисперсными частицами тугоплавких соединений, а также теплонагруженных изделий из данных материалов, и может быть использована в энергетическом машиностроении и аэрокосмической технике, в частности для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560046
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.70b1

Стеклопластик и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к технологии изготовления стеклопластиков, в частности тонколистовых обшивочных материалов, используемых для изготовления трехслойных сотовых конструкций планера летательных аппаратов. Стеклопластик состоит из по меньшей мере двух слоев из стеклоткани и по меньшей мере...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560419
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.70b3

Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области композиционных материалов из препрега на основе эпоксидного связующего и волокнистого наполнителя и изделий, выполненных из него и предназначенных для применения в авиационной промышленности, машиностроении и других областях техники. Эпоксидное связующее включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560421
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.70ef

Сплав на основе системы al-cu-li и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокоресурсным деформируемым термически упрочняемым свариваемым алюминиевым сплавам пониженной плотности с высокими характеристиками вязкости разрушения и прочности, в частности системы Al - Cu - Li, используемым в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560481
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.70f1

Припой на основе никеля для изготовления конструкции типа "блиск"

Изобретение относится к области металлургии, а именно к припоям на основе никеля, которые могут использоваться при изготовлении паяных деталей горячего тракта турбин газотурбинных двигателей. Припой на основе никеля содержит, мас.%: хром 8,0-15,0; бор 2,0-3,5; алюминий 3,0-5,0; ниобий 3,0-5,0;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560483
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.70f2

Способ получения композиционного материала на основе железа

Настоящее изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения композиционного материала на основе железа включает перемешивание порошков для матрицы материала и дисперсного порошка оксида металла, механическое легирование полученной смеси, компактирование и прокатку полученного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560484
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.70f3

Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным сплавам пониженной плотности с повышенной вязкостью разрушения на основе системы алюминий-медь-литий, и может быть использовано для изготовления элементов конструкций в авиакосмической промышленности, таких как лонжероны,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560485
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.08.2015
№216.013.70f4

Состав для удаления продуктов атмосферной коррозии с поверхности коррозионностойких сталей

Изобретение относится к области химической обработки поверхности коррозионностойких сталей. Предложенный состав содержит ортофосфорную кислоту, щавелевую кислоту, поверхностно-активные вещества в виде синтанола и кислотного технического моющего средства, дезинфицирующую добавку, представляющую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560486
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.09.2015
№216.013.76af

Способ производства многослойного пенопласта

Изобретение относится к вспененным продуктам, в частности к вспененным полимерным материалам, используемым в качестве легкого и теплостойкого заполнителя в производстве сэндвич-панелей. Способ производства многослойного пенопласта включает следующие стадии: приготовление по меньшей мере двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561972
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7783

Высокопрочная дисперсионно-твердеющая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию высокопрочных дисперсионно-твердеющих сталей для высоконагруженных зубчатых колес и подшипников, работающих при температуре до 500°C. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,22-0,27, кремний 0,2-0,4, марганец 0,2-0,6, хром 3,3-4,0,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562184
Дата охранного документа: 10.09.2015
+ добавить свой РИД