RU2034814C1 - Способ получения материала из карбида кремния - Google Patents
Способ получения материала из карбида кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2034814C1 RU2034814C1 SU5055631A RU2034814C1 RU 2034814 C1 RU2034814 C1 RU 2034814C1 SU 5055631 A SU5055631 A SU 5055631A RU 2034814 C1 RU2034814 C1 RU 2034814C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- carbon fiber
- carbon
- silicon carbide
- preparing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии производства конструкционных материалов из карбида кремния. Сущность изобретения: способ включает жидкофазное силицирование углеволокнистой заготовки спрессованной всухую (без коксующегося связующего) до плотностей 850-1050 кг/м3 при температуре, превышающей , как максимальную температуру предыдущей термообработки углеволокнистого материала, так и температуру плавления кремния. Полученный материал имеет модуль упругости 200-360 МПа. 2 табл.
Description
Изобретение относится к технологии производства конструкционных материалов из карбида кремния.
Традиционным методом получения высокотвердых и огнеупорных карбидных изделий является изготовление деталей и самосвязанного карбида кремния [1 и 2] Однако, несмотря на разнообразие модификаций метода, технологические особенности формования заготовок из порошковых сырьевых материалов сильно ограничивают возможности получения деталей сложной формы, в частности тонкостенных.
В тех случаях, когда необходимо изготовить тонкие панели из карбидокремниевого материала, в которых отношение габаритного размера к толщине достигает 100 и более, применяют способ [3] Этот способ состоит в том, что первоначально изготавливается углепластиковая заготовка, в которой наполнителем является углеволокнит (углеродная ткань, углеродный войлок и т.п.), а связующим какая-либо термореактивная смола (фенол-формальдегидная, эпоксидная и т.п.). Углепластиковая заготовка подвергается термообработке в вакууме или в восстановительной среде при температурах около 1000оС (обжиг, карбонизация), после чего крабонизированная углепластиковая заготовка в вакууме или в инертной среде пропитывается жидким кремнием (силицируется) по одной из принятых схем (в кремниевой засыпке, в кремнийсодержащей обмазке, дождеванием из тиглей с расплавом кремния и т.п.). В результате взаимодействия жидкого кремния с углеродом образуется карбид кремния.
Особенностью материала, получаемого описанным выше способом, ограничивающей область его применения, является значительное (не менее 40 об.) содержание остаточного углерода. Это приводит, во-первых, к снижению модуля упругости до величин не более 200 ГПа, что недостаточно при создании особо жестких конструкций. Во-вторых, наличие значительного количества остаточного углерода снижает окислительную стойкость материала при высоких температурах (800-1600оС) в газовых средах, содержащих кислород. В этих условиях в результате выгорания углерода материал разупрочняется и детали быстро выходят из строя.
Как показал проведенный анализ причиной высокого содержания остаточного углерода в материале является образование в карбонизованной заготовке крупных, по сравнению с диаметром волокна включений кокса связующего и алгормератов кокса с волокном. Эти частицы (100 мкм) карбидизируются только в поверхностном слое, а их внутренняя часть оказывается недоступной для жидкого кремния.
Изобретением решается задача получения при силицировании материала с высоким (не менее 75 об.) содержанием карбида кремния за счет изготовления бескоксового углеволокнистого полуфабриката, обладающего достаточной технологической прочностью, позволяющей произвести с заготовкой последующие технологические операции, включая жидкофазное силицирование.
Сущность способа состоит в том, что набор слоев углеволокнита прессуется в сухую до кажущейся плотности 850-1050 кг/м3. Для сохранения этой плотности после прессования и придания получаемому полуфабрикату технологической прочности материал прессуют при температурах, превышающих максимальную температуру предыдущей термообработки волокнита и не ниже температуры плавления кремния ( ≈ 1415оС). После этого заготовку силицируют одним из известных способов.
Выбор интервала значений кажущейся плотности прессованной заготовки углеволокнита обусловлен двумя перечисленными ниже факторами. При плотности ниже 850 кг/м3 углеволокнистая заготовка имеет недостаточную технологическую прочность, а получаемый и нее карбидный материал имеет высокую прочность и пониженный модуль упругости.
При плотности выше 1050 кг/м3 резко возрастает содержание остаточного углерода, падает модуль упругости и снижается стойкость в окислительных газовых средах.
Выбор температуры прессования выше максимальной температуры предыдущей термообработки углеволокнита позволяет за счет необратимых формоизменений волокон устранить упругое расширение заготовки после снятия давления и зафиксировать полученную плотность полуфабриката и механическое зацепление волокон соседних слоев. Последнее обстоятельство обеспечивает необходимую технологическую прочность.
В том случае, когда исходный материал имеет сравнительно низкую температуру термообработки, например≅ 1000оС, температура прессования должна быть не ниже температуры плавления кремния ( 1415оС) для того, чтобы при нагреве в начальной стадии процесса силицирования не происходили формоизменения заготовки до ее пропитки кремнием.
Примеры реализации способа.
Использовались углеволокнистые материалы марки, свойства которых приведены в табл.1.
Формование пакетов углеволокнитов проводилось на прессе "горячего" прессования, в котором нагрев до требуемой температуры осуществлялся прямым пропусканием электрического тока через графитовую оснастку, а начальное удельное давление прессования изменялось от 1 до 5 МПа в зависимости от углеволокнита.
В проведенных экспериментах было установлено, что изменение температуры прессования карбонизованных материалов в интервале 1500-2100оС не сказывается практически на свойствах полуфабриката и карбидного материала. Выбор сырья также оказался несущественным, но более экономичным процессы с карбонизованными, а не с графитированными (как ТГН-2М) углеволокнистыми материалами.
Это позволило большую часть экспериментов выполнить на дешевой ткани УУТ-2СТ при температуре прессования 1500-1600оС.
Наиболее существенным параметром для бескоксовых углеволокнистых полуфабрикатов оказалась их кажущаяся плотность.
Карбидизация полуфабрикатов осуществлялась в электрических вакуумных печах методом силицирования в кремниевой засыпке. При этом использовались режимы: (а, б) с выпариванием избыточного кремния и полным заполнением пористости избыточным кремнием соответственно.
Результаты силицирования приведены в табл.2.
При силицировании по режиму (а) объемная доля остаточного кремния в материале не превышала 1 об.
Данные, приведенные в виде дроби во втором и шестом столбцах, соответствуют режиму (а) числитель и режиму (б) знаменатель.
Потеря массы (седьмой столбец) определялась при выдержке пористого образца на воздухе при 1000оС до стабилизации его массы. Эта величина соответствует количеству остаточного свободного углерода в материале.
Claims (1)
- СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ИЗ КАРБИДА КРЕМНИЯ, включающий послойную укладку углеволокнистого материала с последующим прессованием заготовки и жидкофазным силицированием, отличающийся тем, что прессование заготовки производят всухую до величины кажущейся плотности 850-1050 кг/м3 при температуре, превышающей максимальную температуру предшествующей термообработки углеволокнистого материала и температуру плавления кремния.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055631 RU2034814C1 (ru) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | Способ получения материала из карбида кремния |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055631 RU2034814C1 (ru) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | Способ получения материала из карбида кремния |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2034814C1 true RU2034814C1 (ru) | 1995-05-10 |
Family
ID=21610064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5055631 RU2034814C1 (ru) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | Способ получения материала из карбида кремния |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2034814C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2749387C1 (ru) * | 2020-10-16 | 2021-06-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения композиционного материала с керамической матрицей и послойной укладкой армирующего компонента в виде ткани карбида кремния |
RU2788976C1 (ru) * | 2022-04-26 | 2023-01-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения карбидокремниевого войлочного материала |
-
1992
- 1992-07-21 RU SU5055631 patent/RU2034814C1/ru active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Химическая технология керамики и огнеупоров /Под ред. П.П.Будникова и Д.Н.Полубояринова, М.: Стройиздат, 1972, с.260-263. * |
2. Гнесин Г.Г. Карбидокремниевые материалы, М.: Металлургия, 1977, с.98-105. * |
3. Fitzer E., Cadow R.//Amer. Cer. Soc. Bull.-1986, Vol.65, N 2, P.326-335. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2749387C1 (ru) * | 2020-10-16 | 2021-06-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения композиционного материала с керамической матрицей и послойной укладкой армирующего компонента в виде ткани карбида кремния |
RU2788976C1 (ru) * | 2022-04-26 | 2023-01-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения карбидокремниевого войлочного материала |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4481179A (en) | Method for forming fibrous silicon carbide insulating material | |
US3035325A (en) | Method of making silicon carbide bodies | |
US3671385A (en) | Fibrous carbonaceous composites and method for manufacturing same | |
JPH0692732A (ja) | 自己保持性セラミック複合体 | |
US5114635A (en) | Process for producing carbon material and carbon/carbon composites | |
EP0335736B1 (en) | Process for producing carbon/carbon composites | |
EP0251301B1 (en) | Carbon fiber-reinforced carbon composite material | |
US7011786B2 (en) | Process for producing shaped bodies comprising fiber-reinforced ceramic materials | |
US5433937A (en) | Process for producing carbon preform | |
US5569417A (en) | Thermoplastic compositions comprising filled, B-staged pitch | |
US4883617A (en) | Method of forming binderless carbon materials | |
RU2034814C1 (ru) | Способ получения материала из карбида кремния | |
US5587203A (en) | Method for preparing a carbon/carbon composite material | |
US3957957A (en) | Method for preparing graphite articles | |
KR100213315B1 (ko) | 탄소성형체의 제조방법 | |
US3993738A (en) | High strength graphite and method for preparing same | |
KR102258338B1 (ko) | 탄소 복합재의 제조방법 | |
JPS62138361A (ja) | 炭素材料よりなる高密度成形体の製造方法 | |
EP0656331B1 (en) | A method for preparing a carbon/carbon composite material | |
KR970008693B1 (ko) | 고밀도 탄소섬유강화 탄소복합재의 제조방법 | |
JP2593108B2 (ja) | ガラス成形用カーボン治具 | |
RU2131805C1 (ru) | Способ получения поликристаллического изделия | |
JP2660516B2 (ja) | シリコン単結晶引上げ用黒鉛ルツボ | |
KR970008694B1 (ko) | 탄소성형체 제조방법 | |
JP3138939B2 (ja) | 炭素/炭素複合材料の製造方法 |