RU2123486C1 - Способ получения однородно уплотненных материалов - Google Patents
Способ получения однородно уплотненных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2123486C1 RU2123486C1 RU98110657A RU98110657A RU2123486C1 RU 2123486 C1 RU2123486 C1 RU 2123486C1 RU 98110657 A RU98110657 A RU 98110657A RU 98110657 A RU98110657 A RU 98110657A RU 2123486 C1 RU2123486 C1 RU 2123486C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- materials
- pyrocarbon
- methane
- production
- conversion
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству материалов различного технического назначения с повышенной плотностью, эксплуатируемых в условиях повышенных температур и агрессивных сред. Способ включает насыщение материалов пироуглеродом из газовой фазы, содержащей метан, при конверсии метана не более 20%. Способ получения однородно уплотненных пироуглеродом материалов различного технического назначения позволяет получать материалы с высокой плотностью, однородной по толщине. Уплотненные настоящим способом материалы отличаются улучшенными физико-механическими характеристиками, в частности прочностными свойствами и высокой термоустойчивостью. Способ отличается повышенной производительностью и технологичностью и применим для уплотнения любых керамических и углеродных материалов. 2 табл.
Description
Изобретение относится к промышленности производства материалов различного технического назначения с повышенной плотностью, эксплуатируемых в условиях повышенных температур и агрессивных сред и, более конкретно, к способу получения однородно уплотненных материалов.
Известен способ уплотнения пористого материала путем его насыщения пироуглеродом, наносимым из газовой фазы, содержащей метан (Химия твердого топлива, N 4, 1985 , с.137-142) [1]. Процесс является весьма длительным и связан с большими энергозатратами. Материалы, получаемые этим способом, отличаются значительной разнородностью плотностей по толщине (порядка в 2 раза).
Для снижения длительности процесса используют промежуточные стадии пропитки синтетическими или природными смолами с последующим обжигом. Обожженный материал насыщают пироуглеродом, наносимым из газовой фазы, содержащей метан (Химия твердого топлива, N 6, с.130-131, 1981) [2]. При этом не обеспечивается достаточная глубина проникновения пироуглерода в поры, так как они частично заняты коксом, образующимся при термообработке материала, пропитанного смолами. Возникают замкнутые пустоты, недоступные для проникновения газовой среды, из которой осаждается пироуглерод. За счет уменьшения объема пор уменьшается и количество пироуглерода, заполняющего поры, что и приводит к уменьшению длительности процесса осаждения пироуглерода, но одновременно к получению материала с неодинаковой плотностью по толщине.
Известен способ получения однородно уплотненного материала путем насыщения материала пироуглеродом, осаждаемым из газовой фазы, содержащей метан (Химия твердого топлива N 5, 1989, с.129) [3]. Способ осуществляют в изотермическом режиме при пониженном давлении. При указанных в прототипе режимах, несмотря на относительную длительность процесса, разложение метансодержащего газа происходит достаточно быстро с насыщением поверхностного слоя материала плотным пироуглеродным покрытием, препятствующим глубинному проникновению газовой фазы в поры материала. Таким образом получается материал, однородность уплотнения которого обеспечивается только в поверхностном слое. Такой материал содержит замкнутые пустоты, нарушающие его монолитность, так как пироуглерод не заполняет пору целиком, а только ту ее часть, которая прилегает к устью. При этом образуется слоистый анизотропный пироуглерод, наличие которого в порах снижает стойкость материала к тепловому удару.
Задачей изобретения является создание способа получения однородно уплотненных материалов при одновременном увеличении производительности процесса, упрощении технологии получения таких материалов и снижении энергозатрат.
Было найдено, что поставленная задача, в соответствии с настоящим изобретением, решается способом получения однородно уплотненных материалов путем их насыщения пироуглеродом, осаждаемым из газовой фазы, содержащей метан, отличающегося тем, что процесс ведут при конверсии метана, не превышающей 20%.
Вопреки представлению о том, что чем выше степень превращения метансодержащего газа, тем больше пироуглерода осаждается в материале и тем более монолитным получается этот материал, неожиданно было обнаружено, что максимальное упрочнение материала за счет однородности его уплотнения достигается при конверсии, не превышающей 20%. Пироуглерод проникает в поры уплотняемого материала на значительную глубину, что и является следствием повышения физико-механических характеристик и термоустойчивости. При этом возрастает скорость осаждения пироуглерода, существенно увеличивается производительность процесса, одновременно снижаются энергозатраты для получения широкого круга однородно уплотненных углеродных и керамических материалов.
Способ получения однородно уплотненных материалов, в соответствии с настоящим изобретением, иллюстрируется следующими примерами конкретного исполнения.
Пример 1 - 24. В примерах 1, 9, 17 в качестве источника пироуглерода использован метан, конверсия которого 18%; в примерах 2, 10, 18 метан, конверсия его 20%; в примерах 3, 11, 19 метан, конверсия его 22%; в примерах 4, 12, 20 метан, конверсия его 28%; в примерах 5, 13, 21 углеводородный газ, мас. %: метан 92, этан 8, конверсия 14%; в примерах 6, 14, 22 - тот же газ, конверсия 20%; в примерах 7, 15, 23 - тот же газ, конверсия 22%; в примерах 8, 16, 24 - тот же газ, конверсия 31%.
Для образцов исходных материалов, подвергаемых уплотнению, в виде цилиндров с диаметром 10 мм и высотой 15 мм определяют предел прочности при сжатии, плотность и пористость. Для образцов тех же материалов в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами 50х5х10 мм определяют предел прочности при изгибе. Характеристика исходных материалов представлена в табл.1. Затем эти образцы подвергают уплотнению пироуглеродом, наносимым из газовой фазы в вакуумной высокотемпературной печи, при температурах распада углеродсодержащего газа 700 - 1700oC, времени экспозиции 5 - 50 ч, давлении газа 500 - 6000 Па и различных степенях превращения метана. Часть образцов уплотненных пироуглеродом материалов подвергают тем же испытаниям, что образцы исходных материалов; другую разрезают, поверхность шлифуют и с помощью микроскопа измеряют глубину проникновения пироуглерода в материал. Прочностные характеристики исходных материалов представлены в табл.1. Характеристика уплотненных пироуглеродом материалов приведена в табл.2.
Как видно из данных табл.2, в результате пироуплотнения в соответствии с настоящим изобретением глубина проникновения пироуглерода в поры материала увеличивается в среднем в 2 раза по сравнению с достигаемой пироуплотнением при конверсиях метана, превышающих 20%. В этих же условиях пористость материалов уменьшается порядка в 2 и 1,5 раза соответственно, а прочностные характеристики увеличиваются примерно в тех же пропорциях.
Сравнение плотности образцов, полученных пироуплотнением при температуре 1328 К заявленным способом и способом-прототипом, показывает, что однородность получаемых материалов составляет 96,5 и 86% соответственно. Таким образом, способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет увеличить однородность уплотненного материала примерно на 11%. При этом за счет проникновения газовой фазы - предшественника пироуглерода на большую, чем в прототипе, глубину и увеличения скорости насыщения материала пироуглеродом время процесса пироуплотнения снизилось в 1,5 раза, энергозатраты примерно в 1,5 раза. Это приводит к существенному упрощению технологии, получению более качественных материалов при одновременном снижении энергозатрат и значительном повышении производительности высокотемпературных электровакуумных печей на любом производстве, связанном с выпуском углеграфитовых или керамических материалов.
Claims (1)
- Способ получения однородно уплотненных материалов путем насыщения пироуглеродом, осаждаемым из газовой фазы, содержащей метан, при пониженном давлении в изотермическом режиме, отличающийся тем, что процесс ведут при конверсии метана не более 20%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98110657A RU2123486C1 (ru) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | Способ получения однородно уплотненных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98110657A RU2123486C1 (ru) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | Способ получения однородно уплотненных материалов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2123486C1 true RU2123486C1 (ru) | 1998-12-20 |
RU98110657A RU98110657A (ru) | 1999-04-20 |
Family
ID=20206844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98110657A RU2123486C1 (ru) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | Способ получения однородно уплотненных материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2123486C1 (ru) |
-
1998
- 1998-06-10 RU RU98110657A patent/RU2123486C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Чамов И.К. и др. Термопрочность пироуплотненного графита. Химия твердого топлива. 1989, N 5, с.129. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5053085B2 (ja) | 高密度シリコンカーバイドの製造方法 | |
US4457967A (en) | Brake disc of carbon-carbon composite material | |
US3205043A (en) | Cold molded dense silicon carbide articles and method of making the same | |
US5217657A (en) | Method of making carbon-carbon composites | |
US4226900A (en) | Manufacture of high density, high strength isotropic graphite | |
US6410088B1 (en) | CVI (chemical vapor infiltration) densification of porous structures | |
US4174971A (en) | Silicon carbide body containing a molybdenum disilicide alloy | |
JP2000327441A (ja) | 複合炭素質断熱材及びその製造方法 | |
CN101323536A (zh) | 氮化硼多孔陶瓷保温材料、制备方法及其应用 | |
US6860910B2 (en) | Carbon foam abrasives | |
RU2194682C2 (ru) | Способ изготовления тонкостенных изделий из силицированного углеродного композиционного материала | |
RU2001100720A (ru) | Способ изготовления тонкостенных изделий из силицированного углеродного композиционного материала | |
RU2123486C1 (ru) | Способ получения однородно уплотненных материалов | |
US2972552A (en) | All carbon impervious graphite and carbon articles | |
RU2057740C1 (ru) | Шихта для получения пенокерамического материала | |
RU2554645C2 (ru) | Способ изготовления изделий из реакционноспеченного композиционного материала | |
RU2398738C1 (ru) | Высокотемпературный углеграфитовый теплоизоляционный материал и способ его получения | |
JPH01188468A (ja) | 摩擦材用炭素繊維強化炭素複合材料 | |
JPH0848509A (ja) | 炭素質多孔体の製造方法 | |
RU2624707C1 (ru) | Способ изготовления герметичных изделий из композиционных материалов | |
KR100198152B1 (ko) | 공정가스개선에 의한 화학기상침투법을 이용한 탄소/탄소 복합재료의 제조방법 | |
CN115417678B (zh) | 一种低温化学气相反应法制备SiC涂层的方法 | |
RU2708291C1 (ru) | Способ изготовления материала на основе графита для скользящих электрических контактов и материал | |
RU2057100C1 (ru) | Шихта для получения пенокерамического материала | |
RU2225873C2 (ru) | Графитизируемая вспененная заготовка |