RU2468991C1 - Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала - Google Patents
Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468991C1 RU2468991C1 RU2011113090/05A RU2011113090A RU2468991C1 RU 2468991 C1 RU2468991 C1 RU 2468991C1 RU 2011113090/05 A RU2011113090/05 A RU 2011113090/05A RU 2011113090 A RU2011113090 A RU 2011113090A RU 2468991 C1 RU2468991 C1 RU 2468991C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- cooling
- silicon
- reactor
- heating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для химической, нефтехимической, химико-металлургической промышленности, а также авиатехники, и может быть использовано для получения конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения, окислительных и агрессивных сред. Изготавливают заготовку из пористого углеграфитового материала, нагревают ее в замкнутом объеме реактора в инертной атмосфере или вакууме в парах кремния до 1700-1900°C с последующей выдержкой и охлаждением. Нагрев до 1700-1800°С ведут при давлении в реакторе 1-36 мм рт.ст. с последующей выдержкой в указанном интервале температур и давлений в течение 60 мин. Затем повышают давление до 150-600 мм рт.ст. и производят охлаждение до 1400-1500°С. После этого продолжают нагрев до 1800-1850°C с последующей выдержкой в указанном интервале температур 1-2 ч и охлаждением при давлении в реакторе 1-36 мм рт.ст. Охлаждение с 1700-1800°С до 1400-1500°С можно повторять до трех раз. Повышается степень и равномерность силицирования, воспроизводимость результатов без нарушения качества. 1 з.п. ф-лы, 2 табл, 3 пр.
Description
Изобретение относится к области конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды и может быть использовано в химической, нефтехимической и химико-металлургической отраслях промышленности, а также в авиатехнике для создания изделий и элементов конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред.
Известен способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала (УККМ), включающий изготовление заготовки из пористого углеграфитового материала и ее силицирование жидкофазным методом [Тарабанов А.С. и др. Силицированный графит. М., Металлургия, 1977, с.208].
Недостатком способа является сложность технологии изготовления изделий из УККМ из-за необходимости нагрева их с 1300 до 1650°С со скоростью не менее 600 град/час для быстрого перевода расплава кремния в низковязкое состояние. В противном случае (при низкой скорости нагрева) происходит затекание вязкого расплава кремния в поверхностные поры материала заготовки и его науглероживание, что приводит к потере его способности течь при последующем нагреве и, как следствие, к поверхностному силицированию.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления изделий из УККМ, включающий изготовление заготовки из пористого углеграфитового материала, нагрев его в замкнутом объеме, в инертной атмосфере или вакууме в парах кремния до 1700-1900°C с последующей выдержкой в указанном интервале температур в течение 1-3 часов и охлаждение [Пат RU №1834839, кл. С01В 31/02, 1993].
Способ позволяет упростить технологию изготовления изделий из УККМ за счет того, что отпадает необходимость в проведении нагрева с 1300 до 1650°C с высокой скоростью (нагрев можно вести со скоростью 100-300 градусов).
Кроме того, способ позволяет получить УККМ с существенно меньшей открытой пористостью, чем способ-аналог.
Недостатком способа, взятого за прототип, является недостаточная и/или неравномерная по высоте и периметру заготовки степень силицирования, а также плохая воспроизводимость результатов от процесса к процессу, в том числе по компонентному составу УККМ. Это - экспериментально установленный факт.
Это связано, видимо, с низкой скоростью массопереноса паров кремния к поверхности силицируемой детали, а также с отрицательным влиянием газодинамических потоков.
Задачей изобретения является повышение степени и равномерности силицирования, а также повышение воспроизводимости результатов от процесса к процессу.
Эта задача решается усовершенствованием способа изготовления изделий из УККМ, включающего изготовление заготовки из пористого углеграфитового материала, нагрев ее в замкнутом объеме реактора в инертной атмосфере или вакууме в парах кремния до 1700-1900°C с последующей выдержкой и охлаждением.
Усовершенствование заключается в том, что нагрев заготовки до 1700-1800°С ведут при давлении в реакторе 1-36 мм рт.ст. с последующей выдержкой в указанном интервале температур и давлений в течение 60 мин, после чего повышают давление до 150-600 мм рт.ст. и производят охлаждение до 1400-1500°С, а затем продолжают нагрев до 1800-1900°C с последующей выдержкой в указанном интервале температур в течение 1-2 часов и охлаждением при давлении в реакторе 1-36 мм рт.ст.
Дополнительное усовершенствование способа заключается в том, что охлаждение с 1700-1800°С до 1400-1500°С при давлении в реакторе 150-600 мм рт.ст, производимое перед выдержкой при 1800-1900°С и давлении 1-36 мм рт.ст., повторяют до 3-х раз.
Проведение первоначального нагрева заготовки до 1700-1800°С при давлении в реакторе 1-36 мм рт.ст позволяет сформировать на ее поверхности карбидокремниевое покрытие, что оказывает благоприятное влияние на последующий процесс пропитки конденсатом паров кремния благодаря исключению его науглероживания.
Проведение выдержки при 1700-1800°С и давлении в реакторе 1-36 мм рт.ст. в течение 60 мин позволяет выравнять температуру в объеме реактора и тем самым создать условия для образования атмосферы насыщенных паров кремния с достаточно высоким их давлением (1-5 мм рт.ст).
Последующее (за выдержкой при 1700-1800°С) повышение давления до 150-600 мм рт.ст. и охлаждение с 1700-1800°С до 1400-1500°С при указанном давлении вызывает многократное повторение актов конденсации паров кремния в объеме реактора. Образующийся при этом в виде капелек тумана конденсат паров кремния оседает на поверхности заготовки и, имея низкую вязкость (по крайней мере в интервале температур 1500-1800°С), пропитывает на всю толщину материал заготовки. Пропитка осуществляется под воздействием капиллярных сил. Следует отметить, что на реализацию процесса конденсации паров кремния в объеме реактора работают оба признака, а именно: - снижение температуры вызывает пересыщение парами кремния, а повышенное давление в реакторе обеспечивает создание условий для образования зародышей конденсации в виде как заряженных атомов инертного газа (аргона), так и скоплений атомов кремния, образующихся под воздействием флуктуации из-за снижения скорости диффузии атомов кремния в объеме реактора.
Проведение охлаждения до температуры 1400-1500°С при давлении в реакторе 150-600 мм рт.ст. с температуры, превышающей верхний предел (т.е 1800°С), чревато карбидизацией углеродных волокон из-за высокой химической активности конденсата паров кремния.
Проведение охлаждения с 1800°С до температуры ниже нижнего предела нецелесообразно, так как к этому моменту практически нечему конденсироваться; к тому же образующийся при этом конденсат имеет сравнительно высокую вязкость, что приводит к образованию наплывов кремния на поверхности заготовки.
Проведение охлаждения с 1700-1800°С до 1400-1500°С при давлении в реакторе ниже нижнего предела (менее 150 мм рт.ст.) приводит к существенному снижению количества конденсирующегося в объеме реактора кремния. Проведение охлаждения с 1700-1800°С до 1400-1500°С при давлении в реакторе выше верхнего предела (более 600 мм рт.ст.) нежелательно, так как также приводит к существенному снижению количества конденсирующегося кремния в интервале температур 1650-1400°С, а излишне большое количество конденсирующегося в интервале температур 1800-1750°С кремния, имеющего при этих температурах высокую химическую активность, приводит к образованию вымывов в материале заготовки.
Продолжение нагрева (после охлаждения при повышенном давлении) с 1400-1500°С до 1800-1900°С при давлении в реакторе 1-36 мм рт.ст. с последующей выдержкой в указанном интервале температур в течение 1-2 часов позволяет завершить процесс карбидизации кремния, а также удалить с поверхности заготовки наплывы кремния (если таковые образовались на предыдущей стадии) за счет их испарения. При этом образование карбида кремния сопровождается возникновением в порах материала дефицита кремния. Туда, где толщина слоя карбида кремния еще не достигла предельной (для диффузии через него С и Si) толщины, из объема реактора диффундируют пары кремния, а где уже достигла предельной толщины, то не диффундируют.
Проведение выдержки при температуре выше 1900°С приводит к деградации УККМ из-за начинающейся диссоциации карбида кремния и карбидизации углеродных волокон. Причиной их карбидизации является существенное увеличение скорости диффузии углерода через противодиффузионный слой SiC. Деградация УККМ выражается в существенном снижении его прочности.
Проведение окончательного охлаждения в парах кремния при давлении в реакторе 1-36 мм рт.ст. позволяет заполнить большую часть открытых пор УККМ свободным кремнием за счет пропитки их конденсатом паров кремния и при этом исключить (или свести к минимуму) вероятность образования наплывов кремния.
Повторение до 3-х раз охлаждения с 1700-1800°С до 1400-1500°С при давлении в реакторе 150-600 мм рт.ст., производимого перед выдержкой при с 1800-1900°С, позволяет повысить вероятность пропитки конденсатом паров кремния всего материала заготовки.
В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство: способность большую часть кремния ввести в поры углеграфитового материала еще до стадии выдержки при 1800-1900°С, а в процессе нагрева и выдержки при 1800-1900°С обеспечить его дополнительное введение на тех участках заготовки, где его было недостаточно, с доведением его содержания до предельного(для конкретного углеграфитового материала) значения и переводом в карбид кремния.
Новое свойство позволяет повысить степень и равномерность силицирования, а также повысить воспроизводимость результатов от процесса к процессу.
Способ осуществляют следующим образом.
Одним из известных способов изготавливают заготовку из пористого углеграфитового материала. Затем заготовку нагревают в парах кремния при давлении в реакторе 1-36 мм рт.ст. до температуры 1700-1800°С. Выдерживают в указанном интервале температур и давления в течение 1 часа. После этого повышают давление в реакторе до 150-600 мм рт.ст. и производят охлаждение до 1400-1500°С. Проведение охлаждения при повышенном давлении в реакторе приводит к периодическому пересыщению парами кремния и выпадению кремниевого конденсата в объеме реактора в виде капелек тумана с последующим осаждением, в том числе на поверхности заготовки. Поскольку в интервале температур 1500-1800°С кремниевый конденсат имеет низкую вязкость, то он на всю глубину пропитывает материал заготовки. В результате происходит интенсификация процесса доставки кремния в поры материала. Это обеспечивает возможность введения в поры материала еще до стадии выдержки при 1800-1900°С большей части кремния от того, что в конечном итоге будет содержать УККМ. Затем повторяют нагрев до 1800-1900°С при давлении в реакторе 1-36 мм рт.ст., выдерживают в указанном интервале температур и давлений в течение 1-2 часов. В этот период завершается процесс карбидизации кремния и выравнивание его содержания в заготовке из УККМ. После завершения выдержки производят охлаждение в парах кремния при давлении в реакторе 1-36 мм рт.ст. После завершения охлаждения заготовку извлекают из реактора.
Ниже приведены примеры конкретного выполнения способа.
Пример 1.
Изготавливали деталь в виде пластины размером 690×440×4 мм. Для этого углепластиковую заготовку на основе высокомодульной углеродной ткани марки УТ-900 и фенолформальдегидного связующего марки БЖ карбонизовали в ретортной печи в среде азота при конечной температуре 850°С. Затем полученный при этом карбонизованный углепластик с плотностью 1,1-1,3 г/см3 насыщали пироуглеродом вакуумным изотермическим методом при температуре 900-1000°С до плотности 1,45-1,53 г/см3 и открытой пористостью 6-12%.
В конкретном случае на силицирование установили пластину из углеграфитового материала с плотностью 1,48 г/см3 и открытой пористостью 9,1%. Установку вакуумировали до давления 18 мм рт.ст. Нагрев заготовки до 1700-1750°С вели при давлении в реакторе 18 мм рт.ст. со скоростью 150-200 град/час. Затем проводили выдержку при 1700-1750°С и давлении в реакторе 18 мм рт.ст. в течение 1 часа. После этого повышали давление в реакторе до 600 мм рт.ст. Затем проводили охлаждение до 1400°С при давлении в реакторе 600 мм рт.ст со скоростью 160 град/ час. Затем устанавливали давление в реакторе 18 мм рт.ст. и проводили нагрев до 1800-1850°С со скоростью 150 град/час, после чего производили выдержку при 1800-1850°С и давлении в реакторе 18 мм рт.ст. в течение 2-х часов. После этого заготовку охлаждали в парах кремния при давлении в реакторе 18 мм рт до 1400°С со скоростью 120 град/час, а далее до 70°С - с произвольной скоростью и извлекали из установки.
В результате получили пластину из УККМ плотностью 1,8 г/см3 и открытой пористостью 5,3%. При этом содержание общего кремния в УККМ составило 18,2 вес.%.
Предел прочности материала при растяжении в направлении основы армирующей ткани составил 143 МПа.
Пример 1а.
Деталь из УККМ изготавливали аналогично примеру 1 со следующими отличиями:
1. Углеграфитовый материал, а точнее углерод-углеродный композиционный материал, имел прочность 1,51 г/см3 и открытую пористость 8,2%.
2. Перед окончательным охлаждением до 70°С нагрев и выдержку проводили при 1850-1900°С в течение 1 часа.
3. В результате получили пластину из УККМ плотностью 1,86 г/см3 и открытой пористостью 4,7%. При этом содержание общего кремния составило 19,8 вес %. Предел прочности материала при растяжении в направлении армирующей ткани составил 138 МПа.
Пример 1б.
Деталь из УККМ изготавливали силицированием 2-й половины той же пластины, что в примере 1а, с тем отличием, что нагрев и выдержку (перед окончательным охлаждением до 70°С) произвели при 1900-1960°С в течение 1 часа.
В результате получили УККМ с плотностью 1,98 г/см3 и открытой пористостью 5,6%. При этом содержание общего кремния составило 24,0 вес.%, а предел прочности при растяжении в направлении основы армирующей ткани составил 87 МПа, что объясняется частичной карбидизацией углеродных волокон.
В таблице 1 приведены в более кратком изложении примеры 1-11 изготовления изделий из УККМ предлагаемым способом, где примеры 1-7, 1, 1a, 2-7 и 10 соответствуют заявляемым пределам, а примеры 8, 9 и 11 с пределами ниже нижних 8 или выше верхних 1б, 9, 11 - из заявляемых пределов, а также пример 12, соответствующий способу-прототипу.
В доказательство эффективности дополнительной стадии охлаждения с 1700-1800°С до 1400-1500°С при давлении в реакторе 150-600 мм рт.ст. в таблице 2 приведены примеры 1-4 конкретного выполнения способа изготовления изделий из УУКМ с указанием основных свойств промежуточного УККМ, где примеры 1 и 4 соответствуют заявляемым пределам, а примеры 2 и 3 - с пределами ниже нижних и выше верхнего из заявляемых пределов.
Ниже в более подробном изложении приведен только пример 1 табл.2. Примеры 1-4 табл.2 соответствуют примерам 7-10 табл.1 (пример 1 табл.2 соотв. примеру 7 табл.1, 2 - примеру 8, 3-9, 4-10).
Пример 1 табл.2
Изготавливали деталь в виде пластины размерами 690×440×4 мм. На силицирование установили пластину из УУКМ с плотностью 1,49 г/ см3 и открытой пористостью 6,8%. Процесс силицирования проводили аналогично примеру 7 табл.1, но не доводили его до конца, при этом нагрев до 1750°С проводили при атмосферном давлении; причем до 1500°С - в аргоне; что исключало наличие паров кремния на этой стадии, а значит, приращение содержания кремния. После достижения температуры 1750°С устанавливали давление в реакторе 18 мм рт.ст. и производили выдержку при 1700-1750°С и давлении 18 мм рт.ст. в течение 1 часа. После этого давление в реакторе повышали до 600 мм рт.ст. и заготовку охлаждали до 1400°С со скоростью 180 град/час. Затем, не производя нагрев и выдержку при 1800-1850°С и давлении в реакторе 18 мм рт.ст., производили окончательное охлаждение с 1400°С до 70°С при давлении в реакторе 18 мм рт.ст. После извлечения заготовки проводили исследования. В результате исследований установили, что УККМ имел плотность 1,74 г/ см3 и открытую пористость 8,5%. При этом содержание общего кремния в УККМ составило 14,3%, что является доказательством того, что значительная часть кремния вошла в материал еще до стадии выдержки при 1800-1850°С. После проведения исследований пластина была установлена на режим, включающий завершающую стадию процесса силицирования, а именно:
пластина была нагрета в парах кремния до температуры 1800-1850°С при давлении в реакторе 18 мм рт.ст. со скоростью 180 град/час с последующей выдержкой в указанном интервале температур и давлений в течение 1 часа. После этого садку охлаждали до 70°С и пластину извлекали. В результате получили УККМ с плотностью 1,8 г/ см3 и открытой пористостью 6,3%. При этом содержание кремния в УККМ составило 17,2 вес%. Из сопоставления содержания общего кремния в УККМ после предварительной и окончательной обработки следует, что большая часть кремния вошла на 1-й стадии.
Из анализа таблицы 1 и таблицы 2 следует:
1. Изготовление изделий из УККМ в соответствии с предлагаемым способом и в соответствии с заявляемыми пределами (примеры 1-7, 1, 1a, 2-7 и 10 таблицы 1 и примерами 1,4 таблицы 2 позволяет получить их с достаточно высокой степенью и равномерностью силицирования без нарушения качества поверхности.
2. Изготовление изделий из УККМ предлагаемым способом, но не в соответствии с заявляемыми пределами, приводит к существенному снижению степени и равномерности силицирования, а в некоторых случаях - к нарушению качества поверхности (Примеры 8, 9, 11 таблицы 1 и 2, 3 таблицы 2) или при повышении верхнего предела температуры выдержки (1900-1960°С вместо 1800-1900°С) - к снижению уровня прочности при растяжении (пример 1б).
3. К еще более худшим результатам по степени и равномерности силицирования приводит изготовление изделий по способу-прототипу, (пример 12 табл.1)
| Таблица 1 | ||||||||
| № п/п | Размеры заготовок | Основные характеристики углеграфитового материала | Технологические параметры процесса силицирования | Основные характеристики УККМ | Примечание | |||
| у, г/см3 | оп, % | Содержание общего кремния в вес % | ||||||
| у, г/см3 | оп, % | |||||||
| 1 | 690×440×4 | 1,48 | 9,1 | 1) Нагрев до 1700-1750°С при давлении 18 мм рт.ст. в парах кремния | 1,81 | 5,3 | 18,2 | 1. Достаточно высокая степень и равномерность силицирования |
| 2) Выдержка при 1700-1750°С и давлении 18 мм рт.ст. в течение 60 мин | ||||||||
| 3) Повышение давления до 600 мм рт.ст. | ||||||||
| 2. Предел прочности материала при растяжении 143 МПа | ||||||||
| 4) Охлаждение до 1500°С при 600 мм рт.ст. | ||||||||
| 5) Нагрев и выдержка при 1800-1850°С и давлении 18 мм рт.ст. в течение 120 мин | ||||||||
| 6) Окончательное охлаждение | ||||||||
| 1а | 690×220×4 | 1,51 | 8,2 | Аналогично примеру 1 с тем отличием, что выдержку перед окончательным охлаждением проводили при 1850-1900°С в течение 1 часа | 1,86 | 4,7 | 19,8 | 1. Достаточно высокая степень и равномерность силицирования. Предел прочности материала при растяжении 138 МПа |
| 1б | 690×220×4 | 1,51 | 8,2 | Аналогично примеру 1 с тем отличием, что выдержку перед окончательным охлаждением проводили при 1900-1960°С в течение 1 часа | 1,86 | 4,7 | 19,8 | Предел прочности материала при растяжении 87 МПа |
| 2 | 690×440×4 | 1,49 | 8,4 | 1) Нагрев до 1700-1750°С при давлении 18 мм рт.ст. в парах кремния | 1,84 | 7,9 | 19 | Достаточно высокая степень и равномерность силицирования |
| 2) Выдержка при 1700-1750°C и давлении 18 мм рт.ст. в течение 60 мин | ||||||||
| 3) Повышение давления до 400 мм рт. ст. | ||||||||
| 4) Охлаждение до 1400°С при 400 мм рт.ст. | ||||||||
| 5) Нагрев и выдержка при 1800-1850°С и давлении 18 мм рт.ст. в течение 60 мин | ||||||||
| 6) Окончательное охлаждение | ||||||||
| 3 | Тонкостенная оболочка ⌀ 1500xh2000 мм | 1,52 | 5,3 | 1) Нагрев до 1700-1750°С при давлении 3 мм рт.ст. в парах кремния | 1,75-1,88 | 8,7-12,1 | 13,1-19,3 | Недостаточно высокая равномерность силицирования |
| 2) Выдержка при 1700-1750°С и давлении 3 мм рт.ст. в течение 60 мин | ||||||||
| 3) Повышение давления до 600 мм рт.ст. | ||||||||
| 4) Охлаждение до 1400°С при 600 мм рт.ст. | ||||||||
| 5) Нагрев и выдержка при 1800-1850°С и давлении 10 мм рт.ст. в течение 60 мин | ||||||||
| 6) Окончательное охлаждение | ||||||||
| 4 | Тонкостенная оболочка ⌀ 1500xh2000 мм | 1,5 | 5,9 | Аналогично примеру 3 с той только разницей, что выдержку при 1700-1750°С и давлении 3 мм рт.ст. в течение 60 мин и охлаждение при 600 мм рт.ст. повторяли 3 раза | 1,81-1,86 | 8,3-10,9 | 17,1-19,5 | Достаточно высокая равномерность силицирования |
| 5 | 690×440×4 | 1,48 | 7,6 | 1) Нагрев до 1600-1650°С при давлении 18 мм рт.ст. в парах кремния | 1,6-1,63 | 9,3-10,8 | 7,5-8,6 | Недостаточно высокая степень силицирования |
| 2) Выдержка при 1600-1650°С и давлении 18 мм рт.ст. в течение 60 мин | ||||||||
| 3) Повышение давления до 400 мм рт.ст. | ||||||||
| 4) Охлаждение до 1500°С при 400 мм рт.ст. | ||||||||
| 5) Нагрев и выдержка при 1800-1850°С и давлении 18 мм рт.ст. в течение 60 мин | ||||||||
| 6) Окончательное охлаждение | ||||||||
| 6 | 690×440×4 | 1,49 | 7,8 | Аналогично примеру 2 с той только разницей, что перед увеличением давления в реакторе выдержку производили при 1800-1850°С и давлении 18 мм рт.ст. | 1,8-1,85 | 8,4 | 1,75-19,7 | На поверхности заготовки имеются размывы материала |
| 7 | 690×440×4 | 1,49 | 9,7 | 1) Нагрев до 1750-1800°С при давлении 18 мм рт.ст. в парах кремния | 1,8 | 7,9 | 17,2 | Пример 1 табл.2 Достаточно высокая степень и равномерность силицирования |
| 2) Выдержка при 1750-1800°С и давлении 18 мм рт.ст. в течение 60 мин | ||||||||
| 3) Повышение давления до 100 мм рт.ст. | ||||||||
| 4) Охлаждение до 1400°С при 150 мм рт.ст. | ||||||||
| 5) Нагрев и выдержка при 1800-1850°С и давлении 18 мм рт.ст. в течение 60 мин | ||||||||
| 6) Окончательное охлаждение | ||||||||
| 8 | 690×440×4 | 1,48 | 9,1 | 1) Нагрев до 1750-1800°С при давлении 18 мм рт.ст. в парах кремния | 1,73 | 8,3 | 14,4 | Пример 2 табл.2 Недостаточно высокая степень и равномерность силицирования |
| 2) Выдержка при 1750-1800°С и давлении 18 мм рт.ст. в течение 60 мин | ||||||||
| 3) Повышение давления до 30 мм рт.ст. | ||||||||
| 4) Охлаждение до 1400°С при 80 мм рт.ст. | ||||||||
| 5) Нагрев и выдержка при 1800-1850°С и давлении 18 мм рт.ст. в течение 60 мин | ||||||||
| 6) Окончательное охлаждение |
| 9 | 690×440×4 | 1,51 | 8,4 | 1) Нагрев до 1700-1750°С при давлении 18 мм рт.ст. в парах кремния | 1,67 | 9,2 | 9,6 | Пример 3 табл.2 Недостаточно высокая степень силицирования |
| 2) Выдержка при 1700-1750°С и давлении 18 мм рт.ст. в течение 60 мин | ||||||||
| 3) Повышение давления до 760 мм рт.ст. | ||||||||
| 4) Охлаждение до 1400°С при 760 мм рт.ст. | ||||||||
| 5) Нагрев и выдержка при 1800-1850°С и давлении 18 мм рт.ст. в течение 60 мин | ||||||||
| 6) Окончательное охлаждение | ||||||||
| 10 | 690×440×4 | 1,49 | 8,9 | Аналогично примеру 4 с той только разницей, что выдержку при 1700-1750 С и давлении 3 мм рт.ст. в течение 50 минут и повышение давления до 600 мм рт.ст. в течение 60 мин повторяли 3 раза | 1,84 | 7,7 | 19 | Пример 4 табл.2 Достаточно высокая степень и равномерность силицирования |
| 11 | 690×440×4 | 1,48 | 8,4 | Аналогично примеру 2 с той только разницей, что охлаждение с 1750°С при давлении 400 мм рт.ст. проводили до 1600°С | 1,64-1,69 | 9,8 | 9,8-12,5 | Недостаточно высокая степень силицирования |
| 12 | Тонкостенная оболочка ⌀ 1500×h2000 мм | 1,52 | 5,3 | 1) Нагрев и выдержка в парах кремния при 1800-1850°С и давлении 3 мм рт.ст. в течение 120 мин 2) Охлаждение до 70°С |
1,58-1,74 | 8,7-14,1 | 6-14,5 | Недостаточно высокая степень и равномерность силицирования |
| Таблица 2 | ||||||||
| № п/п | Размеры заготовок | Основные характеристики углеграфитового материала | Технологические параметры процесса силицирования | Основные характеристики УККМ | Примечание | |||
| у, г/см3 | оп, % | у, г/см3 | оп, % | Содержание общего кремния в вес % | ||||
| 1 | 690×440×4 | 1,48 | 9,1 | 1) Нагрев до 1750-1800°С при давлении 760 мм рт.ст. в инертной среде: до 1500°С - в особо чистом азоте, с 1500°С - в аргоне | 1,74 | 8,5 | 14,3 | Высокая степень силицирования |
| 2) Выдержка при 1750-1800°С и давлении 18 мм рт.ст. в парах кремния в течение 60 мин | ||||||||
| 3) Повышение давления до 150 мм рт.ст. | ||||||||
| 4) Охлаждение до 1400°С при 150 мм рт.ст. | ||||||||
| 5) Охлаждение до 70°С | ||||||||
| 2 | 690×440×4 | 1,48 | 9,1 | 1) Нагрев до 1750-1800°С при давлении при давлении 760 мм рт.ст. в инертной среде: до 1500°С - в особо чистом азоте, с 1500°С - в аргоне | 1,6-1,66 | 9,9 | 7,6-10,9 | Недостаточно высокая степень силицирования |
| 2) Выдержка при 1750-1800°С и давлении 18 мм рт.ст. в парах кремния в течение 60 мин | ||||||||
| 3) Повышение давления до 30 мм рт.ст. | ||||||||
| 4) Охлаждение до 1400°С при 80 мм рт.ст. | ||||||||
| 5) Нaгpeв и выдержка при 1800-1850°С и давлении 18 мм рт.ст. в течение 60 мин 6) Окончательное охлаждение |
||||||||
| 3 | 690×440×4 | 1,51 | 8,4 | 1) Нагрев до 1700-1750°С при давлении 760 мм рт.ст. в среде аргона | 1,58-1,62 | 9,4-11,1 | 4,4-6,9 | Недостаточно высокая степень силицирования |
| 2) Выдержка при 1700-1750°C и давлении 18 мм рт.ст. в парах кремния в течение 60 мин | ||||||||
| 3) Повышение давления до 760 мм рт.ст. | ||||||||
| 4) Окончательное охлаждение до 70°С | ||||||||
| 4 | Тонкостен ная оболочка ⌀ 1500×h2000 мм |
1,49 | 8,9 | 1) Нагрев до 1750 С при 760 мм рт.ст. в среде аргона | 1,74-1,8 | 7-7,8 | 14,6-17,2 | Высокая степень и равномерность силицирования |
| 2) Выдержка при 1700-1750 С и 18 мм рт.ст. 3) Охлаждение до 1400 при давлении 600 мм рт.ст. |
||||||||
| 4) Окончательное охлаждение при 18 мм рт.ст. | ||||||||
Claims (2)
1. Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала, включающий изготовление заготовки из пористого углеграфитового материала, ее нагрев в замкнутом объеме реактора в инертной атмосфере или вакууме в парах кремния до 1700-1900°C с последующей выдержкой и охлаждением, отличающийся тем, что первоначальный нагрев заготовки до 1700-1800°С ведут при давлении в реакторе 1-36 мм рт.ст. с последующей выдержкой в указанном интервале температур и давлений в течение 60 мин, после чего повышают давление до 150-600 мм рт.ст. и производят охлаждение до 1400-1500°С, а затем продолжают нагрев до 1800-1900°C с последующей выдержкой в указанном интервале температур в течение 1-2 ч и охлаждение при давлении в реакторе 1-36 мм рт.ст.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение с 1700-1800 до 1400-1500°С при давлении в реакторе 150-600 мм рт.ст., производимое перед выдержкой при 1800-1900°С и давлении 1-36 мм рт.ст., повторяют до 3 раз.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011113090/05A RU2468991C1 (ru) | 2011-04-05 | 2011-04-05 | Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011113090/05A RU2468991C1 (ru) | 2011-04-05 | 2011-04-05 | Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011113090A RU2011113090A (ru) | 2012-10-10 |
| RU2468991C1 true RU2468991C1 (ru) | 2012-12-10 |
Family
ID=47079248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011113090/05A RU2468991C1 (ru) | 2011-04-05 | 2011-04-05 | Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2468991C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2543242C2 (ru) * | 2012-12-11 | 2015-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Способ изготовления герметичных изделий из углерод-карбидокремниевых материалов |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1834839C (ru) * | 1991-06-28 | 1993-08-15 | Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита | Способ насыщени изделий из пористого углеродного материала карбидом кремни |
| RU2084425C1 (ru) * | 1992-12-30 | 1997-07-20 | Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита | Способ получения изделий из углерод-карбидокремниевого композиционного материала и углерод-карбидокремниевый композиционный материал |
| DE19834018C1 (de) * | 1998-07-28 | 2000-02-03 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zum Erzeugen einer Siliziumkarbid enthaltenden Schutzschicht |
| CN101224988A (zh) * | 2008-01-29 | 2008-07-23 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | C/SiC陶瓷基复合材料的低温制备方法 |
| RU2379268C1 (ru) * | 2008-06-11 | 2010-01-20 | Федеральное Государственное Унитарное предприятие "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Способ изготовления композиционного материала |
-
2011
- 2011-04-05 RU RU2011113090/05A patent/RU2468991C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1834839C (ru) * | 1991-06-28 | 1993-08-15 | Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита | Способ насыщени изделий из пористого углеродного материала карбидом кремни |
| RU2084425C1 (ru) * | 1992-12-30 | 1997-07-20 | Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита | Способ получения изделий из углерод-карбидокремниевого композиционного материала и углерод-карбидокремниевый композиционный материал |
| DE19834018C1 (de) * | 1998-07-28 | 2000-02-03 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zum Erzeugen einer Siliziumkarbid enthaltenden Schutzschicht |
| CN101224988A (zh) * | 2008-01-29 | 2008-07-23 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | C/SiC陶瓷基复合材料的低温制备方法 |
| RU2379268C1 (ru) * | 2008-06-11 | 2010-01-20 | Федеральное Государственное Унитарное предприятие "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Способ изготовления композиционного материала |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2543242C2 (ru) * | 2012-12-11 | 2015-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Способ изготовления герметичных изделий из углерод-карбидокремниевых материалов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011113090A (ru) | 2012-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2490238C1 (ru) | Способ изготовления изделий из композиционных материалов и устройство для его осуществления | |
| RU2480433C2 (ru) | Способ изготовления герметичных изделий из углерод-карбидокремниевого материала | |
| RU2486163C2 (ru) | Способ изготовления изделий из керамоматричного композиционного материала | |
| RU2351572C2 (ru) | Способ изготовления изделий из углеродкерамического композиционного материала | |
| FR3059663A1 (fr) | Procede pour la siliciuration surfacique de graphite | |
| RU2458888C1 (ru) | Способ получения защитных покрытий на изделиях с углеродсодержащей основой | |
| CN103249876B (zh) | 单晶提拉装置用石墨坩埚及其制造方法 | |
| US6489027B1 (en) | High purity carbon fiber reinforced carbon composites and manufacturing apparatus for use thereof | |
| RU2468991C1 (ru) | Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала | |
| US20100078839A1 (en) | Pitch densification of carbon fiber preforms | |
| EP0495095A1 (en) | METHOD FOR FORMING CRYSTAL FREE PYROLYTIC BORON NITRIDE ON A CARBON STRUCTURE, AND ARTICLE. | |
| RU2470857C1 (ru) | Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала | |
| RU2494998C2 (ru) | Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала | |
| US6187705B1 (en) | Creep-resistant, high-strength silicon carbide fibers | |
| EP3597621A1 (en) | Method for producing silicon-carbide-based complex | |
| US20150368731A1 (en) | Oil quenching heat treatment furnace tray | |
| RU2460707C1 (ru) | Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала | |
| RU2464250C1 (ru) | Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала | |
| CN105503270B (zh) | 一种SiC涂层的制备方法 | |
| RU2569385C1 (ru) | Способ изготовления изделий из термостойких композиционных материалов | |
| RU2471750C1 (ru) | Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала | |
| RU2469950C1 (ru) | Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала | |
| JP2022136533A (ja) | 黒鉛材料の製造方法 | |
| RU2561096C1 (ru) | Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого композиционного материала | |
| RU2570076C1 (ru) | Способ изготовления изделий из композиционного материала с углерод-керамической матрицей |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130406 |
|
| BF4A | Cancelling a publication of earlier date [patents] |
Free format text: PUBLICATION IN JOURNAL SHOULD BE CANCELLED |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160406 |