×
10.07.2019
219.017.ade1

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области производства объемносилицированных углеродных композиционных материалов. При изготовлении композиционного материала в качестве заготовки используют углеродный тканый наполнитель, пропитывают его композицией из 100 мас.ч. жидкого бакелита, 54-100 мас.ч. изопропилового спирта, 44-160 мас.ч. тетраэтоксисилана и 7-32 мас.ч. воды, после чего выполняют сушку, отверждение и термообработку при температуре 1800-2000°С с образованием карбида кремния. Технический результат изобретения - получение материала с равномерным распределением карбида кремния, упрощение способа и повышение его надежности. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области производства объемносилицированных углеродных изделий.

Известен способ изготовления изделий из углеродкерамического композиционного материала, включающий изготовление углепластиковой заготовки изделий на основе углеродного волокнистого наполнителя и полимерного связующего, ее карбонизацию и керамизацию с образованием в заготовке карбида кремния - патент RU 2006139257, С04В 35/00, опубл. 20.05.2008.

По своим признакам и достигаемому результату этот способ наиболее близок к заявляемому и принят за прототип.

При этом способе изготовления изделий из углеродкерамического композиционного материала в качестве заготовки используют карбонизованную (с выжженной в инертной газовой среде органической частью состава) углепластиковую заготовку, которую перед керамизацией (силицированием) пропитывают раствором органосиликона в органическом растворителе, сушат, а затем в едином технологическом цикле термостабилизируют и керамизируют.

В процессе термообработки при керамизации получают жидкий низковязкий кремний, заполняющий поры заготовки с образованием в ней карбида кремния.

Недостаток этого способа заключается в его сложной и малой надежности.

Сложность способа объясняется использованием дополнительной операции пропитки карбонизованной заготовки пропиточным раствором, выдержки в нем и сушки, что сопровождается значительными временными затратами и прерыванием единого технологического цикла изготовления углеродкерамического композиционного материала, начинающегося с углепластиковой стадии.

Малая надежность способа объясняется неоднородностью свойств получаемого материала и невозможностью управления последними с требуемой точностью в широком диапазоне. Неоднородность свойств объясняется тем, что в качестве исходной используют карбонизованную заготовку, заполняя пропиточным раствором ее открытые поры, распределение и размеры которых по объему заготовки крайне неоднородны и практически не поддаются управлению. Кроме того, в карбонизованной заготовке имеются и закрытые поры, распределение которых по объему так же неравномерно и которые вообще не заполняются пропиточным раствором.

Задача изобретения заключается в упрощении способа и повышении его надежности.

Эта задача решается усовершенствованием способа изготовления композиционного материала, включающего изготовление пористой заготовки, пропитку ее композицией с силицирующим агентом и связующим, сушку, отверждение и термообработку с образованием в заготовке карбида кремния.

Усовершенствование заключается в том, что в качестве заготовки используют тканый наполнитель, который пропитывают композицией из жидкого бакелита марки БЖ-3, изопропилового спирта, тетраэтоксисилана и воды, с компонентами в массовых частях:

бакелит жидкий марки БЖ-3 100
изопропиловый спирт 54…100
тетраэтоксисилан 44…160
вода 7…32

с образованием в ней сначала двуокиси кремния, после чего выполняют сушку, полимеризацию и термообработку с образованием карбида кремния.

Термообработку ведут при температуре 1800…2000°С в течение 20…30 минут с последующим охлаждением материала вместе в печью.

Использование в качестве заготовки тканого наполнителя и пропитка его композицией из жидкого бакелита, изопропилового спирта, тетраэтоксисилана и воды, в указанных выше массовых частях, с образованием в ней сначала двуокиси кремния позволяет пропитать тканый наполнитель композицией с равномерно распределенным в ней связующим и двуокисью кремния.

Последующие сушка и отверждение позволяют зафиксировать равномерное распределение двуокиси кремния и связующего в тканом наполнителе.

Выполнение термообработки с образованием карбида кремния позволяет выполнить жидкофазное силицирование в процессе получения углерод-углеродного композиционного материала с обеспечением требуемой равномерности распределения и дисперсности карбида кремния в нем, фактически совпадающих с названными показателями для двуокиси кремния в заготовке.

Выполнение предлагаемого способа изготовления композиционного материала позволяет упростить и повысить его надежность по сравнению с прототипом.

Пропитка тканого наполнителя композицией с компонентами в массовых частях:

бакелит жидкий марки БЖ-3 100
изопропиловый спирт 54…100
тетраэтоксисилан 44…160
вода 7…32

обеспечивает получение качественного композиционного материала; выход компонентов за обозначенные пределы ведет к негарантированному качеству композиционного материала.

Выполнение термообработки при температуре 1800…2000°С в течение 20…30 минут с последующим охлаждением материала вместе с печью обеспечивает оптимизацию процесса последней.

При осуществлении предлагаемого способа изготовления композиционного материала сначала изготавливают пористую заготовку, например, в виде тканого прошивного наполнителя из углеродных волокон, который пропитывают вышеназванной однородной композицией, состоящей из жидкого бакелита, изопропилового спирта, тетраэтоксисилана и воды с образованием в ней сначала двуокиси кремния в соответствии со следующими химическими реакциями:

Si(OC2H5)4+4H2O→Si(OH)4+4С2Н5

Si(OH)4→SiO2+2Н2O

(чем достигается равномерное распределение связующего и двуокиси кремния в объеме наполнителя).

Затем производят сушку наполнителя, пропитанного композицией, в течение не менее 48 часов при цеховой (15-25°С) температуре (чем фиксируют равномерное распределение двуокиси кремния и связующего в наполнителе и обеспечивается полное удаление из последнего избыточных летучих веществ).

В зависимости от конечных требований к материалу пропитанный и высушенный наполнитель перед термообработкой может подвергаться отверждению путем обработки давлением до 0,7 МПа с одновременным его низкотемпературным (<200°С) нагревом и последующей выдержкой.

Высушенный и отвержденный наполнитель подвергают высокотемпературной обработке (1850°С) (чем достигается жидкофазное силицирование в соответствии с химической реакцией SiO2+2С→SiC+СО2) в процессе получения углерод-углеродного композиционного материала.

Все приведенные данные подтверждены результатами испытаний опытных образцов на основе наполнителя в виде пластины (200×150×3) мм, сшитых из 6 слоев ткани УТ-900П (табл.1).

Для характеристики равномерности распределения карбида кремния в материале, структуры материала и равномерности его свойств из упомянутых пластин (200×150×3) мм вырезали квадратные образцы 30×30 мм равномерно по диагонали пластин в количестве 10 шт., в каждой из которых определяли величину открытой пористости, плотности и содержания карбида кремния весовым методом, путем выжигания углеродной составляющей и определения массовой доли остатка карбида кремния. Равномерность свойств материала характеризовали величиной среднеквадратичного отклонения (σ) определения пористости, плотности и содержания карбида кремния. Результаты приведены в табл.1.

Анализ данных табл.1 показывает, что при значениях содержания компонентов пропиточной композиции в пределах интервалов, приведенных в формуле изобретения, содержания карбида кремния в различных зонах образца композиционного материала очень мало (в пределах 3-4%) отличаются от среднего значения, что свидетельствует о высокой степени равномерности распределения карбида кремния в объеме образца. При этом композиционный материал становится более плотным за счет мелкодисперсности карбида кремния и менее пористым, сохраняя значительную степень равномерности свойств.

Способ изготовления композиционного материала благодаря введению силицирующих и углеродных агентов в состав связующего в наполнитель из тканого углеродного материала обеспечивает мелкодисперсность, повышенную равномерность и управляемость распределения карбида кремния в получаемом углерод-карбидокремниевом материале и характеризуется по сравнению с прототипом простотой и надежностью, а также возможностью изготовления более широкой номенклатуры материала с гарантированно управляемыми свойствами.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-6 из 6.
09.06.2019
№219.017.791c

Намоточный станок

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционно-волокнистых материалов. Намоточный станок содержит станину, шпиндель с зажимным устройством, центр задней бабки и нитераскладчик. Дополнительно станок содержит дополнительный шпиндель с зажимным устройством и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002342308
Дата охранного документа: 27.12.2008
09.06.2019
№219.017.7954

Способ изготовления баллона

Способ изготовления баллона включает намотку на герметизирующую оболочку волокнистого материала со связующим и полимеризацию. На среднюю часть герметизирующей оболочки наматывают часть волокнистого материала со связующим и выполняют его частичное отверждение, после чего выполняют намотку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002343342
Дата охранного документа: 10.01.2009
09.06.2019
№219.017.7b94

Оболочка

Изобретение относится к области производства труб из композиционно-волокнистого материала. В оболочке (труба, баллон) с кольцевыми и продольно-силовыми слоями из лент волокнистого материала со связующим для повышения надежности, по крайней мере, часть кольцевых слоев выполнена с расположением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339865
Дата охранного документа: 27.11.2008
10.07.2019
№219.017.ac1d

Способ изготовления звукопоглощающего кожуха турбовентиляторного двигателя

Способ изготовления звукопоглощающего кожуха турбовентиляторного двигателя включает закрепление на продольные стенки корпуса распорного устройства и раздвижение им продольных стенок в пределах их усадки в готовом изделии. Затем формуют демпферную рамку, устанавливают в нее сотовый заполнитель и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002342549
Дата охранного документа: 27.12.2008
10.07.2019
№219.017.ada0

Композиция для изготовления углерод-карбидокремниевого материала

Изобретение относится к области производства объемносилицированных изделий из углерод-карбидокремниевого материала. Силицирующая композиция содержит следующие компоненты в массовых частях: бакелит жидкий БЖ-3 - 100, изопропиловый спирт - 67-100, тетраэтоксисилан - 53-160, вода - 11-32....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002375333
Дата охранного документа: 10.12.2009
10.07.2019
№219.017.ada1

Клей-компаунд

Изобретение относится к клеевым композициям и может быть использовано, например, в производстве углеродных материалов и изделий из них. Клей-компаунд содержит бакелит жидкий БЖ-3, отвердитель - 28% раствор бензолсульфокислоты в изопропиловом спирте, волокнистый наполнитель - диспергированное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002375402
Дата охранного документа: 10.12.2009
Показаны записи 1-10 из 27.
27.01.2013
№216.012.1f91

Клей-компаунд

Изобретение относится к клею-компаунду для использования в производстве углеродных, углерод-карбидокремниевых композиционных материалов и изделий из них. Клей-компаунд содержит бакелит жидкий, отвердитель, диспергированное углеродное волокно и наполнитель, имеющий карбид кремния. В качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473582
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.04.2013
№216.012.3288

Способ изготовления изделия из композиционного материала

Изобретение относится к способу изготовления изделия из композиционного материала. Согласно способу для повышения качества готового изделия после выкладки на приспособлении слои тканого материала закрепляют накладкой со сквозными щелями, оппозитными щелям приспособления, с фиксацией накладки на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478479
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33d7

Камера жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Камера ЖРД содержит корпус с раструбом, вкладыш с соплом и стенкой камеры сгорания и форсуночную головку, при этом вкладыш, по крайней мере, на участке сопла выполнен из композиционного материала с геликоидной намоткой препрега тканой ленты и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478814
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33dc

Способ изготовления вкладыша с соплом жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Способ изготовления заготовки вкладыша намоткой на оправку волокнистого материала со связующим, полимеризацию, снятие с оправки заготовки вкладыша и выполнение ее механической и высокотемпературных обработок. При изготовлении заготовки вкладыша на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478819
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.04.2013
№216.012.3ac9

Камера жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Камера сгорания, сопло и раструб выполнены в виде отдельных секций, скрепленных в стыках высокотемпературной клеевой композицией, а камера ЖРД снабжена сплошным герметизирующим слоем клеевой композиции на наружных поверхностях камеры сгорания, сопла и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480610
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3aca

Способ изготовления камеры жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике, точнее - к способам изготовления камер ЖРД. Камера сгорания, сопло и раструб изготовляют в виде отдельных механически обработанных секций, на стыкуемые поверхности которых наносят высокотемпературную клеевую композицию, и устанавливают на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480611
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.4803

Способ получения полых наночастиц

Изобретение относится к технологии получения наночастиц. Предложен способ получения полых наночастиц, заключающийся в нанесении на поверхность углеродных нанотрубок карбидокремниевого покрытия путем пиролиза метилсилана, после чего углеродные нанотрубки удаляют сжиганием. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484015
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.11.2013
№216.012.7d6d

Способ изготовления изделия из композиционного материала

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497782
Дата охранного документа: 10.11.2013
27.12.2013
№216.012.9058

Блок тяги жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике. Блок тяги жидкостного ракетного двигателя содержит раму, камеру сгорания с соплом и устройство защиты блока тяги, имеющее донные экраны. Устройство защиты блока тяги дополнительно оснащено устройством тепловой защиты рамы, выполненным в виде устройства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502645
Дата охранного документа: 27.12.2013
20.06.2014
№216.012.d4ee

Углерод-углеродный композиционный материал

Изобретение относится к композиционным материалам, в частности к углерод-углеродному композиционному материалу, и может использоваться при изготовлении жидкостных ракетных двигателей. Углерод-углеродный композиционный материал с защитным покрытием из карбида кремния выполнен с герметизирующим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520281
Дата охранного документа: 20.06.2014
+ добавить свой РИД