RU2622067C1 - Способ получения керамического композита с мультиканальной структурой - Google Patents

Способ получения керамического композита с мультиканальной структурой Download PDF

Info

Publication number
RU2622067C1
RU2622067C1 RU2016119645A RU2016119645A RU2622067C1 RU 2622067 C1 RU2622067 C1 RU 2622067C1 RU 2016119645 A RU2016119645 A RU 2016119645A RU 2016119645 A RU2016119645 A RU 2016119645A RU 2622067 C1 RU2622067 C1 RU 2622067C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sic
ceramic
titanium
inserts
vol
Prior art date
Application number
RU2016119645A
Other languages
English (en)
Inventor
Павел Валентинович Истомин
Александр Вениаминович Надуткин
Елена Иннокентьевна Истомина
Владислав Эвальдович Грасс
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии Коми Научного Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии Коми Научного Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии Коми Научного Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук
Priority to RU2016119645A priority Critical patent/RU2622067C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2622067C1 publication Critical patent/RU2622067C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817—Carbides
    • C04B2235/3826—Silicon carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/5607—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides
    • C04B35/5611—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides based on titanium carbides
    • C04B35/5615—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides based on titanium carbides based on titanium silicon carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62227—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/65—Reaction sintering of free metal- or free silicon-containing compositions

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области создания высокотемпературных конструкционных керамических композиционных материалов с матрицей на основе Ti3SiC2, а именно к способу получения композитов с мультиканальной структурой, т.е. имеющих регулярную систему протяженных изолированных полых каналов. Технический результат изобретения: возможность получения керамических композитов с матрицей на основе Ti3SiC2, имеющих регулярную систему протяженных изолированных полых каналов, с применением метода обратных реплик, предполагающего проведение термической обработки исходных заготовок при температуре существенно ниже температуры плавления металлических (титановых) вкладышей. Согласно способу получения керамического композита с матрицей на основе Ti3SiC2, реакционная композиция, составленная из протяженных титановых элементов (вкладышей) в форме стержней или трубок, уложенных регулярным образом, и керамической массы на основе карбида кремния, заполняющей пространство между титановыми элементами, подвергается термической обработке в неокислительных условиях при 1350-1500°С. Используемая керамическая масса содержит карбид кремния в качестве основного компонента, добавки углерода и/или карбида титана, а также временную технологическую связку из органического полимера, обеспечивающую дообжиговую прочность заготовки. 2 ил., 7 пр.

Description

Изобретение относится к области создания высокотемпературных конструкционных керамических композиционных материалов с матрицей на основе Тi3SiC2, а именно к способу получения композитов с мультиканальной структурой, т.е. имеющих регулярную систему протяженных изолированных полых каналов.
Известно, что керамические матрицы на основе тугоплавкого сложного карбида Тi3SiC2, благодаря слоистой кристаллической структуре этого соединения, проявляют способность эффективно рассеивать энергию механического разрушения и локализовывать повреждения на наноразмерных элементах структуры без макроскопического разрушения материала. Кроме того, такие матрицы имеют высокую термическую и химическую стойкость. Указанное сочетание эксплуатационных характеристик позволяет использовать композиционные материалы с матрицей на основе Тi3SiC2 в различных областях техники для работы в условиях высоких температур, агрессивных сред, ударных механических и термических воздействий [М.W. Barsoum "MAX phases: properties of machinable ternary carbides and nitrides". John Wiley & Sons, 2013. 380 p.; H.B. Zhang, Y.W. Bao, Y.C. Zhou. "Current status in layered ternary carbide Ti3SiC2, a review" // J. Mater. Sci. Technol. 2009, 25 (1), 1-38; Z.M. Sun "Progress in research and development on MAX phases: a family of layered ternary compounds" // Int. Mater. Rev. 2011, 56, 143-166]. Такие материалы могут эффективно использоваться в теплообменниках, химических микрореакторах, форсунках, фильтрах горячих газов и металлургических расплавов и т.д. Подобные объекты, как правило, предполагают наличие в материале мультиканальной структуры. Однако формирование регулярной системы протяженных изолированных полых каналов в материале является технически сложной задачей.
Известен способ получения керамических материалов с мультиканальной структурой с использованием метода экструзии керамической массы [патент US 4421702, 1983]. В соответствии с данным способом керамическая масса с добавлением воды, органических растворителей и формовочных добавок экструдируется через экструзионную матрицу для придания ей мультиканальной структуры, которая представляет собой множество соосно протяженных каналов, разделенных стенками. Затем масса высушивается, после чего обжигается при температурах, обеспечивающих достижение пористости стенок между каналами менее 10%. В соответствии с данным способом при получении керамического мультиканального теплообменника на основе карбида кремния температура обжига составляет 2000°С. Недостатками данного метода являются: 1) высокая температура термической обработки при получении материала из тугоплавких карбидных соединений; 2) низкая дообжиговая прочность заготовок и сложность производства крупногабаритных изделий.
Известен способ получения керамических изделий с большим количеством направленных отверстий с использованием технологии шликерного литья [А.Б. Каменецкий "Изготовление изделий сложной формы методом шликерного литья с применением вибрации и вакуумирования" // Огнеупоры 1973, 6, 10-15]. Данный способ сводится к литью водного шликера в гипсовые формы, в которые предварительно параллельно друг другу с определенным шагом закладываются волокна (фитили). В качестве материала фитилей используются шнуры из пенькового шпагата. После спекания заготовки волокна выгорают, а на их месте образуются каналы. Способ позволяет получать изделия с направленными полыми каналами диаметром 0,75-5 мм и небольшим отношением шага каналов к их диаметру. Недостатком данного метода является высокая температура термической обработки при получении материала из тугоплавких карбидных соединений.
Известен способ получения керамики на основе карбида кремния, имеющей протяженные каналы малого размера [Н. - С. Jung, Y. - H. Park, J. - S. Park, Т. Hinoki, A. Kohyama "R&D of joining technology for SiC components with channel" // J. Nuclear Mater. 2009, 386-388, 847-851]. В соответствии с данным способом тонкие пластины из плотно спеченного карбида кремния, на поверхности которых механическим способом сделаны профильные углубления, укладываются в стопку с промежуточными слоями из адгезивного материала на основе нанопорошка карбида кремния и подвергаются горячему прессованию при давлении 5-20 МПа и температуре 1700-1900°С. Полученный продукт представляет собой монолитное керамическое изделие с каналами в форме исходных профильных углублений. Недостатками данного метода являются: 1) сложность дообжиговой подготовки; 2) необходимость высоких температур и давлений для спекания пластин друг с другом.
Известен способ получения керамических материалов с мультиканальной структурой с использованием метода окислительного конструирования тонкостенных керамических изделий [патент US 6045628, 2000]. В соответствии с данным способом преформа с мультиканальной структурой изготавливается путем укладки тонкостенных металлических профилей различной формы, после чего подвергается термической обработке в окислительных условиях при температурах, обеспечивающих полное окисление металла до высшего оксида. Полученный продукт представляет собой монолитное изделие из оксидной керамики, имеющее форму исходной металлической преформы. Недостатком данного метода является невозможность получения бескислородных керамических материалов, в том числе композитов с матрицей на основе Тi3SiC2.
Прототипом технического решения к заявляемому изобретению выбран способ получения пустотелых композиционных керамических изделий методом обратных реплик [патент US 4828785, 1989]. В соответствии с данным способом металлический вкладыш в форме будущей полости помещается в засыпку и нагревается в окислительной среде до температуры плавления металла и ниже температуры плавления продукта его окисления. В процессе такой обработки происходит впитывание расплавленного металла в засыпку с образованием полости на месте металлического вкладыша. Вместе с этим происходит окисление металла при контакте с окислительной средой с образованием оксидного поликристаллического продукта внутри засыпки. Исходным металлом может служить алюминий, а также Si, Ti, Sn, Zr, Hf. В качестве наполнителя могут использоваться тугоплавкие оксиды, карбиды, нитриды в виде порошка, волокон, нитевидных кристаллов или в других формах. В качестве окислителей могут служить кислородосодержащие газы, в том числе воздух, смеси Н2/Н2O, СО/СO2 и др. Недостатками данного метода являются: 1) невозможность получения бескислородных керамических материалов, в том числе композитов с матрицей на основе Тi3SiC2; 2) повышенное энергопотребление при использовании вкладышей из тугоплавких металлов, таких как титан, температура плавления которого составляет 1668°С.
Технический результат заявляемого изобретения состоит в том, что использование предлагаемого способа позволяет получать керамические композиты с матрицей на основе Тi3SiC2, имеющие регулярную систему протяженных изолированных полых каналов, путем термической обработки при температуре 1350-1500°С, т.е. ниже температуры плавления титана.
Технический результат достигается тем, что для получения керамического композита с матрицей на основе Тi3SiC2, имеющего регулярную систему протяженных изолированных полых каналов, реакционная композиция, составленная из протяженных титановых элементов (вкладышей) в форме стержней или трубок, уложенных регулярным образом, и керамической массы на основе карбида кремния, заполняющей пространство между титановыми элементами, подвергается термической обработке в неокислительных условиях при 1350-1500°С. Используемая керамическая масса содержит карбид кремния в качестве основного компонента, добавки углерода и/или карбида титана, а также временную технологическую связку из органического полимера, обеспечивающую дообжиговую прочность заготовки.
Механизм фазообразования в названной реакционной композиции в целом совпадает с имеющим место в случаях использования порошковых смесей и слоевых композиций, описание которых изложено в работах [P.V. Istomin, А.V. Nadutkin, V.Е. Grass "Effect of heating schedule on fabrication of Тi3SiC2-based composites from Ti-SiC powder mixture" // Int. J. Appl. Ceram. Tech. 2012, 9 (5), 991-997.] и [P.V. Istomin, A.V. Nadutkin, V.E. Grass "Fabrication of Тi3SiC2-based ceramic matrix composites by a powder-free SHS technique" // Ceram. Int. 2013, 39 (4), 3663-3667], соответственно.
При соблюдении необходимых условий термической обработки в композиции инициируется сильно экзотермическая химическая реакция, протекающая в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), которая приводит к плавлению титана. Инфильтрация титанового расплава в керамическую массу за счет смачивания поверхности частиц карбида кремния приводит к образованию полостей на месте титановых элементов и, как следствие, формированию мультиканальной структуры. Одновременно, в результате взаимодействия титанового расплава с частицами SiC, углерода и карбида титана происходит кристаллизация фаз Тi3SiC2 и TiSi2, формирующих в итоге керамическую матрицу, которая вместе с армирующей дисперсной фазой SiC образует материал межканальных стенок. Фазовый состав конечного продукта регулируется количественным соотношением компонентов исходной композиции в соответствии с суммарным уравнением реакции:
(3+x-y)⋅Ti+(1+2x+z)⋅SiC+(1-2x-y)⋅С+y⋅TiC=[Ti3SiC2+x⋅TiSi2]матрица+z⋅SiC
Помимо основных фаз, в составе композита могут содержаться промежуточные продукты синтеза (TiC и Ti5Si3), общее количество которых не превышает 10 об. %.
Способ осуществляется следующим образом.
На фиг. 1 представлена схема формирования исходных заготовок.
На фиг. 2 - сканирующая электронная микроскопия межканальных стенок.
Исходная заготовка представляет собой реакционную композицию, составленную из протяженных титановых элементов в форме стержней или трубок, уложенных регулярным образом, и керамической массы на основе карбида кремния, заполняющей пространство между титановыми элементами (см., например, фиг. 1). Используемая керамическая масса содержит карбид кремния в качестве основного компонента, добавки углерода и/или карбида титана, а также временную технологическую связку из органического полимера, обеспечивающую дообжиговую прочность заготовки. Названная заготовка подвергается термической обработке в неокислительных условиях при 1350-1500°С.
Пример 1. Исходная заготовка представляет собой реакционную композицию, которая содержит вкладыши из титана марки ВТ 1-0 в форме стержней круглого сечения диаметром 1.0 мм и длиной 48 мм, уложенные в 15 рядов по 17 шт. с шагом 1.75 мм, и керамическую массу, заполняющую пространство между титановыми вкладышами, состоящую из частиц SiC (средний размер частиц 15 мкм; массовая доля - 95%) и печной сажи марки П-703 (массовая доля - 5%), как схематично показано на фиг. 1а. Дообжиговая прочность заготовки обеспечивается за счет включения в состав керамической массы поливинилового спирта в количестве 2 масс. %. Заготовка подвергается термической обработке в условиях вакуума путем нагрева со скоростью 3000°С/ч до температуры 1450°С. Полученный продукт представляет собой мультиканальный керамический композит с каналами диаметром 0.9-1.0 мм, расположение которых в материале соответствует расположению титановых вкладышей в исходной заготовке. Рентгенофазовый анализ обнаруживает в композите присутствие фаз Ti3SiC2, SiC и TiC в количествах 30 об. %, 65 об. % и 5 об. %, соответственно. Микроструктура межканальных стенок характеризуется равномерным распределением частиц SiC и TiC в матрице Ti3SiC2, как показано на фиг. 2.
Пример 2. Исходная заготовка представляет собой реакционную композицию, которая содержит вкладыши из титана марки ВТ 1-0 в форме стержней круглого сечения диаметром 1.6 мм и длиной 48 мм, уложенные в 8 рядов по 12 шт.с шагом 2.25 мм, и керамическую массу как в Примере 1, заполняющую пространство между титановыми вкладышами. Заготовка подвергается термической обработке в режиме, описанном в Примере 1. Полученный продукт представляет собой мультиканальный керамический композит с каналами диаметром 1.5-1.6 мм, расположение которых в материале соответствует расположению титановых вкладышей в исходной заготовке. Рентгенофазовый анализ обнаруживает в композите присутствие фаз Ti3SiC2, SiC, Ti5Si3 и TiC в количествах 35 об. %, 60 об. %, 3 об. % и 2 об. %, соответственно. Микроструктура межканальных стенок характеризуется равномерным распределением частиц SiC, Ti5Si3 и TiC в матрице Ti3SiC2, аналогично показанной на фиг. 2.
Пример 3. Исходная заготовка представляет собой реакционную композицию, которая содержит вкладыши из титана марки ВТ 1-0 в форме стержней прямоугольного сечения размером 0.45×1.4 мм и длиной 47 мм, уложенные в 14 рядов по 16 шт. с шагом 1.8 мм, как схематично показано на фиг. 1б, и керамическую массу как в Примере 1, заполняющую пространство между титановыми вкладышами. Заготовка подвергается термической обработке в режиме, описанном в Примере 1. Полученный продукт представляет собой мультиканальный керамический композит с каналами прямоугольного сечения размером (0.4-0.5)×(1.3-1.5) мм, расположение которых в материале соответствует расположению титановых вкладышей в исходной заготовке. Рентгенофазовый анализ обнаруживает в композите присутствие фаз Ti3SiC2, SiC и TiSi2 в количествах 65 об. %, 28 об. % и 7 об. %, соответственно. Микроструктура межканальных стенок характеризуется равномерным распределением частиц SiC в матрице Ti3SiC2-TiSi2, аналогично показанной на фиг. 2.
Пример 4. Исходная заготовка представляет собой реакционную композицию, которая содержит вкладыши из титана как в Примере 3, и керамическую массу, заполняющую пространство между титановыми вкладышами, состоящую из частиц SiC (средний размер частиц 15 мкм) и поливинилового спирта в количестве 2 масс. %. Заготовка подвергается термической обработке в условиях вакуума путем нагрева со скоростью 2000°С/ч до температуры 1350°С. Полученный продукт представляет собой мультиканальный керамический композит с каналами прямоугольного сечения размером (0.4-0.5)×(1.3-1.5) мм, расположение которых в материале соответствует расположению титановых вкладышей в исходной заготовке. Рентгенофазовый анализ обнаруживает в композите присутствие фаз Ti3SiC2, SiC и TiSi2 в количествах 66 об. %, 23 об. % и 11 об. %, соответственно. Микроструктура межканальных стенок характеризуется равномерным распределением частиц SiC в матрице Ti3SiC2-TiSi2, аналогично показанной на фиг. 2.
Пример 5. Исходная заготовка представляет собой реакционную композицию, которая содержит вкладыши из титана как в Примере 1, и керамическую массу, заполняющую пространство между титановыми вкладышами, состоящую из частиц SiC (средний размер частиц 20 мкм; массовая доля - 85%), печной сажи марки П-703 (массовая доля - 5%) и частиц TiC (средний размер частиц 5 мкм; массовая доля - 10%). Дообжиговая прочность заготовки обеспечивается за счет включения в состав композиции поливинилового спирта в количестве 2 масс. %. Заготовка подвергается термической обработке в условиях вакуума путем нагрева со скоростью 4000°С/ч до температуры 1400°С. Полученный продукт представляет собой мультиканальный керамический композит с каналами диаметром 0.9-1.0 мм, расположение которых в материале соответствует расположению титановых вкладышей в исходной заготовке. Рентгенофазовый анализ обнаруживает в композите присутствие фаз Ti3SiC2, SiC, TiSi2 и TiC в количествах 34 об. %, 55 об. %, 7 об. % и 4 об. %, соответственно. Микроструктура межканальных стенок характеризуется равномерным распределением частиц SiC и TiC в матрице Ti3SiC2-TiSi2, аналогично показанной на фиг. 2.
Пример 6. Исходная заготовка представляет собой реакционную композицию, которая содержит вкладыши из титана как в Примере 3, и керамическую массу, заполняющую пространство между титановыми вкладышами, состоящую из частиц SiC (средний размер частиц 15 мкм; массовая доля - 90%) и частиц TiC (средний размер частиц 5 мкм; массовая доля - 10%). Дообжиговая прочность заготовки обеспечивается за счет включения в состав композиции поливинилового спирта в количестве 2 масс.%. Заготовка подвергается термической обработке в условиях вакуума путем нагрева со скоростью 2000°С/ч до температуры 1500°С. Полученный продукт представляет собой мультиканальный керамический композит с каналами прямоугольного сечения размером (0.4-0.5)×(1.3-1.5) мм, расположение которых в материале соответствует расположению титановых вкладышей в исходной заготовке. Рентгенофазовый анализ обнаруживает в композите присутствие фаз Ti3SiC2, SiC, TiSi2 и TiC в количествах 67 об. %, 20 об. %, 12 об. % и 1 об. %, соответственно. Микроструктура межканальных стенок характеризуется равномерным распределением частиц SiC в матрице Ti3SiC2-TiSi2, аналогично показанной на фиг. 2.
Пример 7. Исходная заготовка представляет собой реакционную композицию, которая содержит вкладыши из титана марки ВТ 1-0 в форме трубок круглого сечения диаметром 3 мм, толщиной стенок 0.2 мм и длиной 40 мм, уложенные в 7 рядов по 6 шт. с шагом 3.5 мм, и керамическую массу, заполняющую пространство между титановыми вкладышами, состоящую из частиц SiC (средний размер частиц 15 мкм; массовая доля - 90%) и частиц TiC (средний размер частиц 5 мкм; массовая доля - 10%), как схематично показано на фиг. 1в. Дообжиговая прочность заготовки обеспечивается за счет включения в состав керамической массы поливинилового спирта в количестве 2 масс. %. Заготовка подвергается термической обработке в условиях вакуума путем нагрева со скоростью 4000°С/ч до температуры 1500°С. Полученный продукт представляет собой мультиканальный керамический композит с каналами диаметром 3.0-3.2 мм, расположение которых в материале соответствует расположению титановых вкладышей в исходной заготовке. Рентгенофазовый анализ обнаруживает в композите присутствие фаз Ti3SiC2, SiC, TiSi2 и TiC в количествах 28 об. %, 51 об. %, 11 об. % и 10 об. %, соответственно.

Claims (1)

  1. Способ получения керамического композита с мультиканальной структурой с применением метода обратных реплик, отличающийся тем, что для получения мультиканального высокотемпературного керамического композиционного материала с матрицей на основе Ti3SiC2, реакционную композицию, составленную из протяженных титановых элементов в форме стержней или трубок, уложенных регулярным образом, и керамической массы на основе карбида кремния, заполняющей пространство между титановыми элементами, подвергают термической обработке в неокислительных условиях при 1350-1500°C.
RU2016119645A 2016-05-20 2016-05-20 Способ получения керамического композита с мультиканальной структурой RU2622067C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119645A RU2622067C1 (ru) 2016-05-20 2016-05-20 Способ получения керамического композита с мультиканальной структурой

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119645A RU2622067C1 (ru) 2016-05-20 2016-05-20 Способ получения керамического композита с мультиканальной структурой

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2622067C1 true RU2622067C1 (ru) 2017-06-09

Family

ID=59032376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016119645A RU2622067C1 (ru) 2016-05-20 2016-05-20 Способ получения керамического композита с мультиканальной структурой

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2622067C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2793311C2 (ru) * 2017-09-21 2023-03-31 Сафран Серамикс Способ изготовления детали из композиционного материала с керамической матрицей
US11753947B2 (en) 2017-09-21 2023-09-12 Safran Ceramics Method for manufacturing a part made from CMC

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4828785A (en) * 1986-01-27 1989-05-09 Lanxide Technology Company, Lp Inverse shape replication method of making ceramic composite articles
RU2015133C1 (ru) * 1986-09-16 1994-06-30 Ланксид Текнолоджи Компани ЛП Способ изготовления самонесущего керамического изделия с внутренней полостью
RU2277031C2 (ru) * 2004-06-04 2006-05-27 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской Академии наук Способ получения неорганических материалов в режиме горения
WO2008035822A1 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor devices and manufacturing method thereof
US20100104848A1 (en) * 2008-10-23 2010-04-29 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Foam-like structures based on reactive composite materials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4828785A (en) * 1986-01-27 1989-05-09 Lanxide Technology Company, Lp Inverse shape replication method of making ceramic composite articles
RU2015133C1 (ru) * 1986-09-16 1994-06-30 Ланксид Текнолоджи Компани ЛП Способ изготовления самонесущего керамического изделия с внутренней полостью
RU2277031C2 (ru) * 2004-06-04 2006-05-27 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской Академии наук Способ получения неорганических материалов в режиме горения
WO2008035822A1 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor devices and manufacturing method thereof
US20100104848A1 (en) * 2008-10-23 2010-04-29 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Foam-like structures based on reactive composite materials

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2793311C2 (ru) * 2017-09-21 2023-03-31 Сафран Серамикс Способ изготовления детали из композиционного материала с керамической матрицей
US11753947B2 (en) 2017-09-21 2023-09-12 Safran Ceramics Method for manufacturing a part made from CMC

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jin et al. The fabrication and mechanical properties of SiC/SiC composites prepared by SLS combined with PIP
Asl et al. Fractographical characterization of hot pressed and pressureless sintered SiAlON-doped ZrB2–SiC composites
Guo et al. Preparation of zirconium diboride ceramics by reactive spark plasma sintering of zirconium hydride–boron powders
JP2008137830A (ja) セラミックス複合部材とその製造方法
JP2010013344A (ja) 炭化硅素（ＳｉＣ）セラミック材料、その製造方法、食器、重粘土製品、および衛生陶器製品の焼成のための焼成用道具材、ならびに複合セラミック体
Aguirre et al. Zirconium-diboride silicon-carbide composites: A review
IT201800006916A1 (it) “sintesi in situ, densificazione e conformazione di ceramiche non ossidiche mediante tecnologie di produzione additive sottovuoto”
CAI Fabrication of Y2Si2O7 coating and its oxidation protection for C/SiC composites
EP1741687A1 (de) Poröser beta-SIC-haltiger keramischer Formkörper und Verfahren zu dessen Herstellung aus einem Kohlenstoff-haltigen Formkörper
RU2622067C1 (ru) Способ получения керамического композита с мультиканальной структурой
JP4381207B2 (ja) 反応焼結炭化ケイ素構造体の製造方法
Istomin et al. Fabrication of Ti3SiC2/SiCp multiport minichannel plates for high-temperature applications
Liang et al. Joining of dense Si3N4 ceramics with tape cast Lu-Al-Si-ON interlayer
WO2010035692A1 (ja) ＳｉＣ繊維結合型セラミックスの製造方法
JP2015212215A (ja) セラミックマトリックス複合材料を生成する方法及びそれによって形成されるセラミックマトリックス複合材料
JP5920788B2 (ja) 酸化物基複合材料
JP2765543B2 (ja) 反応焼結セラミックス及びその製造方法
JP5085575B2 (ja) 反応焼結炭化ケイ素構造体の製造方法
Evans et al. Reaction bonded silicon carbide: SFF, process refinement and applications
JP4872290B2 (ja) ナノ構造を有するＳｉＣ−Ａ１Ｎ固溶焼結体とその製造方法
WO2015025951A1 (ja) 多孔質セラミックス及びその製造方法
JP4537669B2 (ja) 炭化ケイ素基接合部品とその製造方法
Pelanconi et al. High‐strength Si–SiC lattices prepared by powder bed fusion, infiltration‐pyrolysis, and reactive silicon infiltration
Sainz et al. Silicon nitride joining using silica and yttria ceramic interlayers
Guo et al. Gel reactive melt infiltration: A new method for large-sized complex-shaped C/C components ceramic modification