RU2031889C1

RU2031889C1 - Method of preparing of composition material

Info

Publication number: RU2031889C1
Authority: RU
Inventors: С.С. Солнцев; В.М. Тюрин; А.Ю. Берсенев; И.В. Дзыба; В.Г. Максимов; З.И. Ряховская
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов
Priority date: 1991-04-04
Filing date: 1991-04-04
Publication date: 1995-03-27

Abstract

FIELD: composition materials. SUBSTANCE: method involves impregnation of ceramic fibrous blank with inorganic sols, drying, reinforcement where impregnation is carried out with sols of refractory compounds. Then deformation up to settling degree 20-70% and drying were carried out simultaneously at the room temperature. Properties of prepared material: density is 0,51 - 1,56 g/cm³; application temperature is 1700-1900 C; bending strength limit is 16-102 MPa. Material is used in machine engineering industries. EFFECT: enhanced quality of material. 2 tbl

Description

Изобретение относится к способам получения композиционных волокнистых материалов теплоизоляционного и конструк- ционного назначения для изделий авиационно-космического и энергетического машиностроения, двигателестроения, метал- лургии, исследовательских и промышленных печей, термокамер испытательных машин. The invention relates to methods for producing composite fibrous materials for thermal insulation and structural purposes for aerospace and power engineering products, engine manufacturing, metallurgy, research and industrial furnaces, heat chambers of testing machines.

Известен способ изготовления огнеупорных композитов, который состоит из следующих операций: диспергирование алюмосиликатного волокна в коллоидном кремнеземе, формование заготовки, пропитка суспензией золей оксида алюминия и оксида кремния с порошком оксида хрома, сушка и термообработка при 900-1200^оС [1].A method for manufacturing refractory composites, comprising the following steps: dispersing silica-alumina fibers in the colloidal silica, preform molding, impregnation suspension of alumina sols and silica powder chromium oxide, drying and heat treatment at ^about 900-1200 C [1].

Данный способ получения пропитанных керамических заготовок является трудоемким, так как требует специального оборудования для диспергирования волокна, формовании заготовки и энергоемко, так как требует энергозатрат на термообработку при 900-1200^оС.This method of obtaining impregnated ceramic billets is time-consuming, since it requires special equipment for dispersing the fiber, forming the billet and energy-intensive, since it requires energy consumption for heat treatment at 900-1200 ^about C.

Известен также способ получения теплоизоляционного материала, согласно которому огнеупорное волокно диспергируют в растворе алюмокремнезола, отжимают путем вакуумирования от избытка связующего агента, формуют материал в виде прямоугольных плит или изделий. Сформованные изделия сушат при 150-200^оС до остаточной влажности не более 1% [2]. Операции диспергирования волокон, вакуумирования обуславливают необходимость применения специального дорогостоящего оборудования, а сушка изделий до остаточной влажности не более 1% при 150-200^оС - процесс длительный, требующий затрат энергии. Полученный теплоизоляционный материал имеет плотность 0,2-0,3 г/cм³, прочностные характеристики 0,09-1,2 МПа, температуру применения только 1300^оС.There is also a known method of producing a heat-insulating material, according to which the refractory fiber is dispersed in a solution of aluminosilicon, squeezed by vacuum from an excess of a bonding agent, the material is formed into rectangular plates or products. The molded product was dried at 150-200 ^C to a residual moisture content of not more than 1% [2]. Dispersing fibers Operations vacuum necessitate the use of special expensive equipment, and drying the product to a residual moisture content of not more than 1% at 150-200 ^C. - lengthy process requiring energy input. The obtained insulating material has a density of 0.2-0.3 g / cm ³ , strength characteristics of 0.09-1.2 MPa, the temperature of application is only 1300 ^about C.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ получения жаростойкого и жаропрочного формованного материала из керамических волокнистых материалов, который состоит из следующих операций: смешение компонентов в течение 20 мин, формование (давление механического пресса 2 бар) и вакуумная обработка, сушка при 110-180^оС [3].The closest technical solution to the invention is a method for producing a molded heat-resistant and heat-resistant material of ceramic fibrous material which consists of the following operations: mixing of the components for 20 minutes, molding (pressure 2 bar mechanical press), and vacuum treatment, drying at ^about 110-180 C [3].

Предлагаемый способ получения композиционного материала включает пропитку волокнистой заготовки,деформирование (до 70% осадки), сушку при 20^оС и длительностью до 14 час.The proposed method of producing the composite material comprises impregnating a fiber preform, deformation (70% precipitation), drying at ²⁰ ° C and for up to 14 h.

Целью изобретения является повышение прочностных свойств композиционного материала, температуру его использования и снижение трудоемкости и энергоемкости его получения. The aim of the invention is to increase the strength properties of the composite material, the temperature of its use and the reduction of the complexity and energy intensity of its production.

Для этого предлагается способ, включающий пропитку керамической волокнистой заготовки неорганическими золями, сушку с одновременным деформированием, в котором пропитку осуществляют золями тугоплавких соединений. To this end, a method is proposed comprising impregnating a ceramic fiber preform with inorganic sols, drying with simultaneous deformation, in which the impregnation is carried out with sols of refractory compounds.

П р и м е р 1. Волокнистую заготовку из нитевидных кристаллов карбида кремния подвергают однократной пропитке путем погружения в водный золь диоксида кремния, помещенный в открытый резервуар из нержавеющей стали, после чего нагружают грузом через прокладку (сетка из нержавеющей стали) до степени деформации 70% и выдерживают при комнатной температуре 20^оС в течение 12 ч. По завершении процесса сушки полученный полуфабрикат разгружают и разрезают (на отрезном станке с помощью алмазного круга) на образцы для испытания теплопрочностных свойств.Example 1. A fibrous preform of whiskers of silicon carbide is subjected to a single impregnation by immersion in a water sol of silicon dioxide, placed in an open stainless steel tank, and then loaded with a load through the gasket (stainless steel mesh) to a degree of deformation of 70 % and allowed to stand at room temperature of 20 ^{° C} for 12 hours. After the drying process, the produced semifinished product is discharged and cut (for cutting machine with a diamond wheel) into specimens for testing properties teploprochnostnyh .

П р и м е р 2. Волокнистую заготовку из нитевидных кристаллов карбида кремния подвергают пропитке, деформированию и сушке аналогично примеру 1, но используют золь циркона, при этом степень деформации составляет 20%, а длительность сушки - 14 час. PRI me R 2. A fibrous preform of whiskers of silicon carbide is subjected to impregnation, deformation and drying as in example 1, but using zircon sol, the degree of deformation is 20%, and the drying time is 14 hours.

П р и м е р 3. Волокнистую заготовку из поликристаллических муллитокорундовых волокон подвергают пропитке, деформированию и сушке аналогично примеру 1, но используют золь диоксида циркония (стабилизированного оксидом иттрия), при этом степень деформации составляет 30%, а длительность сушки - 11 час. PRI me R 3. A fibrous preform of polycrystalline mullite-corundum fibers is subjected to impregnation, deformation and drying as in example 1, but using a sol of zirconia (stabilized with yttrium oxide), the degree of deformation is 30%, and the drying time is 11 hours.

Теплопрочностные свойства образцов композиционного материала по предлагаемому способу приведены в табл.1. The heat resistance properties of the samples of the composite material according to the proposed method are given in table 1.

Свойства материала по прототипу и свойства материала, полученного предлагаемым способом, приведены в табл.2. The material properties of the prototype and the properties of the material obtained by the proposed method are shown in table.2.

Claims

METHOD FOR PRODUCING COMPOSITE MATERIAL, including joining ceramic fiber and inorganic sol, forming a preform, dehydrating it while deforming, characterized in that the sol is introduced after forming the preform by impregnating it, and the deformation is carried out to reduce the volume by 30 - 70%.