RU2009144010A

RU2009144010A - Наноструктурированный функционально-градиентный композиционный материал и способ его получения

Info

Publication number: RU2009144010A
Application number: RU2009144010/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Игоревич Румянцев (RU); Владимир Игоревич Румянцев; Роман Леонидович Сапронов (RU); Роман Леонидович Сапронов; Владимир Александрович Мех (RU); Владимир Александрович Мех; Станислав Алексеевеч Суворов (RU); Станислав Алексеевеч Суворов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Вириал" (RU); Общество с ограниченной ответственностью "Вириал"
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-05-27
Also published as: RU2428395C2

Abstract

1. Наноструктурированный функционально-градиентный композиционный материал, включающий матрицу на основе реакционносвязанного карбида кремния, армированную пучками углеродных волокон, и расположенный, по крайней мере, на одной из ее поверхностей рабочий слой на основе реакционносвязанного карбида кремния, отличающийся тем, что матрица и рабочий слой содержат: ! 75-92 об.% карбида кремния ! 8-25 об.% свободного кремния, ! причем карбид кремния представлен первичными зернами и наноразмерными вторичными зернами со средним размером не более 200 нм, при этом соотношение объемных содержаний матрицы и армирующих пучков волокон возрастает в пределах от 25/75 до 60/40 в направлении к рабочему слою. ! 2. Материал по п.1, отличающийся тем, что рабочий слой характеризуется относительной плотностью не менее 99,8%. ! 3. Материал по п.1, отличающийся тем, что соотношение толщины рабочего слоя к толщине матрицы не более 1:2, при этом толщина рабочего слоя не менее 0,3 мм. ! 4. Материал по п.1, отличающийся тем, что средний размер зерна первичного карбида кремния в матрице постепенно возрастает от 5 до 30 мкм в направлении к рабочему слою. ! 5. Способ получения наноструктурированного функционально-градиентного композиционного материала, включающий стадии формования заготовки с использованием армирующих пучков углеродных волокон с пониженной реакционной активностью по отношению к расплаву и парам кремния для матрицы и углеродных волокон с повышенной реакционной активностью по отношению к расплаву и парам кремния для рабочего слоя, вулканизации, карбонизации и силицирования, отличающийся тем, что перед формованием производят обработку армирующ

Claims

1. Наноструктурированный функционально-градиентный композиционный материал, включающий матрицу на основе реакционносвязанного карбида кремния, армированную пучками углеродных волокон, и расположенный, по крайней мере, на одной из ее поверхностей рабочий слой на основе реакционносвязанного карбида кремния, отличающийся тем, что матрица и рабочий слой содержат:

75-92 об.% карбида кремния

8-25 об.% свободного кремния,

причем карбид кремния представлен первичными зернами и наноразмерными вторичными зернами со средним размером не более 200 нм, при этом соотношение объемных содержаний матрицы и армирующих пучков волокон возрастает в пределах от 25/75 до 60/40 в направлении к рабочему слою.

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что рабочий слой характеризуется относительной плотностью не менее 99,8%.

3. Материал по п.1, отличающийся тем, что соотношение толщины рабочего слоя к толщине матрицы не более 1:2, при этом толщина рабочего слоя не менее 0,3 мм.

4. Материал по п.1, отличающийся тем, что средний размер зерна первичного карбида кремния в матрице постепенно возрастает от 5 до 30 мкм в направлении к рабочему слою.

5. Способ получения наноструктурированного функционально-градиентного композиционного материала, включающий стадии формования заготовки с использованием армирующих пучков углеродных волокон с пониженной реакционной активностью по отношению к расплаву и парам кремния для матрицы и углеродных волокон с повышенной реакционной активностью по отношению к расплаву и парам кремния для рабочего слоя, вулканизации, карбонизации и силицирования, отличающийся тем, что перед формованием производят обработку армирующих пучков углеродных волокон суспензией, содержащей частицы карбида кремния в количестве не более 50 мас.% и обработку углеродных волокон для рабочего слоя суспензией, содержащей частицы карбида кремния в количестве не более 30 мас.% и полимерное связующее в количестве не более 20 мас.%; при формовании по мере набора толщины укладывают армирующие пучки углеродных волокон, обработанные суспензией с возрастающим содержанием частиц карбида кремния в интервале от 30 до 50 мас.% и/или с возрастающим средним размером частиц карбида кремния от 5 до 30 мкм в направлении к рабочему слою; стадию силицирования осуществляют при температуре 1400-1450°С.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что обрабатывают армирующие пучки углеродных волокон в виде непрерывных графитированных углеродных волокон, таких, как нити, жгуты, ленты и ткани.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что в суспензию для обработки армирующих пучков углеродных волокон дополнительно вводят наноразмерный углерод.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что армирующие пучки углеродных волокон и/или углеродные волокна для рабочего слоя обрабатывают под воздействием ультразвука.