RU2703626C2 - Способ пропитки полой волокнистой структуры - Google Patents

Способ пропитки полой волокнистой структуры Download PDF

Info

Publication number
RU2703626C2
RU2703626C2 RU2017145260A RU2017145260A RU2703626C2 RU 2703626 C2 RU2703626 C2 RU 2703626C2 RU 2017145260 A RU2017145260 A RU 2017145260A RU 2017145260 A RU2017145260 A RU 2017145260A RU 2703626 C2 RU2703626 C2 RU 2703626C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
suspension
mold
fibrous structure
rotation
impregnation
Prior art date
Application number
RU2017145260A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017145260A (ru
RU2017145260A3 (ru
Inventor
Тьерри ГОДОН
Майкл ПОДГОРСКИ
Original Assignee
Сафран Эркрафт Энджинз
Сафран
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=54356431&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2703626(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Сафран Эркрафт Энджинз, Сафран filed Critical Сафран Эркрафт Энджинз
Publication of RU2017145260A publication Critical patent/RU2017145260A/ru
Publication of RU2017145260A3 publication Critical patent/RU2017145260A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2703626C2 publication Critical patent/RU2703626C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/0006—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects the reinforcement consisting of aligned, non-metal reinforcing elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/002—Processes for applying liquids or other fluent materials the substrate being rotated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/20—Producing shaped prefabricated articles from the material by centrifugal or rotational casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/30—Producing shaped prefabricated articles from the material by applying the material on to a core or other moulding surface to form a layer thereon
    • B28B1/32—Producing shaped prefabricated articles from the material by applying the material on to a core or other moulding surface to form a layer thereon by projecting, e.g. spraying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/24—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for curing, setting or hardening
    • B28B11/243—Setting, e.g. drying, dehydrating or firing ceramic articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B21/00—Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles
    • B28B21/02—Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles by casting into moulds
    • B28B21/10—Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles by casting into moulds using compacting means
    • B28B21/22—Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles by casting into moulds using compacting means using rotatable mould or core parts
    • B28B21/30—Centrifugal moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/02—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C41/04—Rotational or centrifugal casting, i.e. coating the inside of a mould by rotating the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/02—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising combinations of reinforcements, e.g. non-specified reinforcements, fibrous reinforcing inserts and fillers, e.g. particulate fillers, incorporated in matrix material, forming one or more layers and with or without non-reinforced or non-filled layers
    • B29C70/021—Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material
    • B29C70/025—Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material with particular filler
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
    • B29C70/323—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core on the inner surface of a rotating mould
    • 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
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111—Fine ceramics
    • C04B35/117—Composites
    • 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
    • C04B35/565—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 silicon carbide
    • C04B35/573—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 silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation
    • 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
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/6263—Wet mixtures characterised by their solids loadings, i.e. the percentage of solids
    • 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
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62844—Coating fibres
    • C04B35/62847—Coating fibres with oxide ceramics
    • C04B35/62852—Alumina or aluminates
    • 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
    • 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
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/803—
    • C04B35/806—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2254/00—Tubes
    • B05D2254/04—Applying the material on the interior of the tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/02—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C41/04—Rotational or centrifugal casting, i.e. coating the inside of a mould by rotating the mould
    • B29C41/042—Rotational or centrifugal casting, i.e. coating the inside of a mould by rotating the mould by rotating a mould around its axis of symmetry
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/34—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C41/36—Feeding the material on to the mould, core or other substrate
    • B29C41/365—Construction of spray-up equipment, e.g. spray-up guns
    • 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
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • 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
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • 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
    • C04B2235/522—Oxidic
    • C04B2235/5224—Alumina or aluminates
    • 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
    • C04B2235/5248—Carbon, e.g. graphite
    • 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
    • C04B2235/5252—Fibers having a specific pre-form
    • 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
    • C04B2235/5252—Fibers having a specific pre-form
    • C04B2235/5256—Two-dimensional, e.g. woven structures
    • 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
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • 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
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/606—Drying
    • 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
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/616—Liquid infiltration of green bodies or pre-forms
    • 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
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/75—Products with a concentration gradient
    • 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
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C04B2235/775—Products showing a density-gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Manufacturing Of Tubular Articles Or Embedded Moulded Articles (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу пропитки волокнистой структуры полой формы. Техническим результатом является упрощение распределения частиц внутри структуры. Технический результат достигается способом пропитки волокнистой структуры полой формы, который включает введение первой суспензии, содержащей первый порошок твердых частиц из керамического материала или углерода, во внутренний объем, ограниченный внутренней стороной полой волокнистой структуры, помещенной в форму. Причем наружная сторона волокнистой структуры находится напротив стенки формы. Затем следует пропитка волокнистой структуры первой суспензией под действием центробежной силы, путем приведения формы во вращение и изменения скорости вращения формы во время пропитки структуры первой суспензией. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 пр.

Description

Уровень техники в области изобретения
Изобретение относится к способу пропитки полой волокнистой структуры.
Композиционные материалы, в частности композиты оксид/оксид можно получить обычным способом, укладывая друг на друга предварительно пропитанные слои, полученные двумерным тканьем. Однако способы такого типа ведут к получению многослойных композиционных материалов, чувствительных к процессу отслаивания при приложении механических напряжений.
Для повышения стойкости композиционных материалов к расслаиванию предпринимались попытки предотвратить образование границ раздела между двумерными слоями и по возможности использовать не двумерные тканые материалы, а один или несколько трехмерных тканых материалов. При этом предлагалось образовать матрицу путем введения тугоплавких твердых частиц в арматуру из волокон и последующего спекания этих частиц. Чтобы ввести тугоплавкие частицы в волоконную арматуру, применялись различные известные способы, такие, как аспирация субмикронных порошков (SPS). В таких способах тугоплавкие частицы вводят в волоконную арматуру из шликера, содержащего, в частности, порошок тугоплавких частиц, суспендированный в жидкой среде, причем этот шликер при необходимости может также включать органическое связующее и диспергатор.
Однако было установлено, что эти способы не могут гарантировать полностью удовлетворительных результатов, когда волоконная арматура имеет сложную форму, в частности, когда она имеет полую форму или большую толщину. Действительно, в подобных случаях эти способы могут быть довольно продолжительными и сложными в осуществлении, чтобы получить желаемое распределение тугоплавких частиц в волоконной арматуре. В частности, для полой детали в форме конуса, чтобы обойтись без использования укладок слоев ткани или тканей, может потребоваться довольно сложное оборудование, состоящее из большого числа элементов, а также сложная последовательность стадий для подготовки к формованию и извлечению из формы.
Известен также документ EP 0240177, в котором описан способ получения композитной детали.
Таким образом, существует потребность в способе обработки волоконной структуры полой формы, который позволял бы простое получение контролируемого распределения твердых тугоплавких частиц внутри указанной структуры и, следовательно, получение композитной детали с желаемыми свойствами.
В частности, существует потребность в способе обработки волокнистой структуры полой формы, который позволял бы просто получать однородное распределение твердых тугоплавких частиц внутри указанной структуры.
Предмет и сущность изобретения
С этой целью в первом варианте осуществления изобретение предлагает способ пропитки полой волокнистой структуры, причем способ включает по меньшей мере следующие стадии:
- введение первой суспензии, содержащей первый порошок твердых частиц из керамического материала или углерода во внутренний объем, ограниченный внутренней стороной волокнистой структуры, помещенной в форму, при этом наружная сторона волокнистой структуры находится напротив стенки формы, и
- пропитка волокнистой структуры первой суспензией под действием центробежной силы, приводя форму во вращение и изменяя скорость вращения формы во время пропитки структуры первой суспензией.
Кроме того, во втором варианте осуществления изобретение предлагает способ пропитки полой волокнистой структуры, включающий по меньшей мере следующие стадии:
- введение первой суспензии, содержащей первый порошок твердых частиц из керамического материала или углерода, во внутренний объем, ограниченный внутренней стороной полой волокнистой структуры, помещенной в форму, при этом наружная сторона волокнистой структуры находится напротив стенки формы, и
- пропитка волокнистой структуры первой суспензией под действием центробежной силы, создаваемой путем вращения формы;
- после пропитки волокнистой структуры первой суспензией, введение второй суспензии во внутренний объем, причем вторая суспензия содержит твердые частицы из керамического материала или углерода и отличается от первой суспензии; и
- пропитка волокнистой структуры второй суспензией под действием центробежной силы, приводя форму во вращение, причем пропитку структуры первой суспензией и пропитку структуры второй суспензией проводят с разными скоростями вращения формы.
Второй порошок может отличаться от первого порошка. Так, в одном примере осуществления материал, из которого образованы частицы второго порошка, может отличаться от материала, из которого образованы частицы первого порошка. Как вариант, средний размер частиц первого порошка может отличаться от среднего размера частиц второго порошка. Если не указано иное, под "средним размером" понимается размер, задаваемый статистическим гранулометрическим распределением и соответствующий половине популяции, называемый D50. Можно также, чтобы первый и второй порошки отличались распределением частиц по размеру. В другом варианте частицы первого порошка могут иметь геометрическую форму, отличную от формы частиц второго порошка. Альтернативно или в комбинации, концентрация твердых частиц первого порошка в первой суспензии может отличаться от концентрации твердых частиц второго порошка во второй суспензии.
В первом и втором вариантах осуществления, описанных выше, вращение формы приводит к воздействию центробежной силы на первую суспензию, что позволяет пропитать волокнистую структуру первой суспензией. Кроме того, во втором описанном выше варианте осуществления вращение формы приводит к воздействию центробежной силы на вторую суспензию, что позволяет пропитать волокнистую структуру, уже содержащую частицы первого порошка, второй суспензией.
Оба варианта осуществления изобретения позволяют пропитать волокнистую структуру по меньшей мере одной суспензией твердых частиц из керамического материала или углерода под действием центробежной силы, создаваемой вращением формы, и при изменении скорости вращения формы во время пропитки.
В обоих описанных выше вариантах осуществления изменение скорости вращения формы во время пропитки позволяет удовлетворительно контролировать распределение частиц в полой волокнистой структуре и, в частности, при желании позволяет получить однородное распределение частиц даже для структур значительной толщины или имеющих переменную проницаемость по толщине. В отличие от случая, когда волокнистая структура пропитывается путем центрифугирования сплошной фазой, такой как смола, пропитка волокнистой структуры суспензией твердых частиц представляет дополнительную сложность, связанную со способностью частиц суспензии перемещаться через поровую систему в волокнистой структуре. Хотя достичь удовлетворительного результата пропитки волокнистой структуры смолой под действием центробежной силы можно и при постоянной скорости вращения формы во время пропитки, результаты такого качества не всегда можно получить, если заменить смолу суспензией частиц, в частности, когда структура имеет относительно большую толщину. Поэтому изобретение предлагает решение конкретной проблемы пропитки волокнистой структуры одной или более суспензиями твердых частиц, основанное на том, что скорость вращения формы меняется во время пропитки волокнистой структуры этой суспензии или суспензиями.
В одном примере первого варианта осуществления пропитку структуру первой суспензией можно реализовать, используя сначала первую постоянную скорость вращения формы, а затем заставляя форму вращаться со второй постоянной скоростью, причем вторая скорость вращения отличается от первой скорости вращения.
В этом случае пропитку волокнистой структуры первой суспензией реализуют, устанавливая сначала скорость вращения формы на первое ненулевое значение, а затем изменяя скорость вращения формы так, чтобы установить ее на второе ненулевое значение, которое отличается от первого.
Этот пример осуществления позволяет пропитать преимущественно первую зону толщины волокнистой структуры первой суспензией на первой ступени пропитки, когда форма вращается с первой скоростью вращения, и пропитать преимущественно вторую зону толщины волокнистой структуры первой суспензией на второй ступени пропитки, когда форма вращается со второй скоростью вращения. Первая и вторая зоны могут быть непересекающимися или могут частично перекрываться.
Выражение "пропитать преимущественно зону толщины волокнистой структуры суспензией на ступени пропитки" следует понимать так, что более 50%, например, по меньшей мере 75% частиц указанной суспензии, проникающей в волокнистую структуру на указанной ступени пропитки, будет присутствовать в указанной зоне по окончании этой ступени пропитки.
В одном примере первого варианта осуществления первая скорость вращения может быть выше, чем вторая скорость вращения.
Такой пример осуществления выгоден, в частности, когда желательно однородно пропитать относительно толстую структуру. Действительно, использование "высокой" первой скорости вращения позволяет приложить к частицам достаточную центробежную силу, чтобы гарантировать их миграцию через пористую систему в наружную зону толщины структуры, а использование "низкой" второй скорости вращения позволяет, уменьшая центробежную силу, приложенную к частицам, пропитать преимущественно внутреннюю зону толщины структуры. Этот пример осуществления может быть также выгоден в случае волокнистой структуры с переменной проницаемостью, имеющей низкую проницаемость во внутренней зоне своей толщины. В этом случае выгодно сначала использовать "повышенную" скорость вращения, чтобы приложить достаточную центробежную силу к частицам, позволяя им пройти через внутреннюю зону низкой проницаемости и, тем самым, мигрировать в наружную зону толщины структуры, а затем скорость вращения снижают, чтобы заполнить частицами внутреннюю зону толщины структуры.
Альтернативно, в случае первого варианта осуществления вторая скорость вращения может быть выше, чем первая скорость вращения.
В другом примере первого варианта осуществления в продолжение всей пропитки волокнистой структуры первой суспензией профиль скорости вращения формы не имеет участка постоянной скорости. В этом случае скорость вращения формы может, например, строго возрастать или строго убывать на всем протяжении пропитки волокнистой структуры первой суспензией.
В одном примере второго варианта осуществления структуру можно пропитать первой суспензией, используя первую постоянную скорость вращения формы, а затем структуру можно пропитать второй суспензией, используя вторую постоянную скорость вращения формы, причем вторая скорость вращения отличается от первой скорости вращения.
В этом случае пропитку волокнистой структурой первой суспензией осуществляют, устанавливая скорость вращения формы на первое ненулевое значение, а затем волокнистую структуру пропитывают второй суспензией, устанавливая скорость вращения формы на второе ненулевое значение, отличное от первого значения.
Этот пример осуществления позволяет пропитать преимущественно первую зону толщины волокнистой структуры первой суспензией на первой ступени пропитки, когда форма вращается с первой скоростью вращения, и пропитать преимущественно вторую зону толщины волокнистой структуры второй суспензией на второй ступени пропитки, когда форма вращается со второй скоростью вращения, причем вторая зона отличается от первой зоны. Первая и вторая зоны могут быть непересекающимися или могут частично перекрываться.
В одном примере второго варианта осуществления первая скорость вращения может быть выше, чем вторая скорость вращения.
Как пояснялось выше в контексте первого варианта осуществления, такой пример осуществления выгоден, в частности, когда желательно однородно пропитать порошками, отличающимися, в частности, в отношении материала, из которого образованы твердые частицы, или средним размером твердых частиц, относительно толстую структуру или структуру с переменной проницаемостью, имеющую низкую проницаемость во внутренней зоне свой толщины.
Альтернативно, во втором варианте осуществления вторая скорость вращения может быть выше, чем первая скорость вращения.
В другом примере второго варианта осуществления на всем протяжении пропитки волокнистой структуры первой и второй суспензиями профиль скорости вращения формы не имеет участка постоянной скорости. В этом случае скорость вращения формы может, например, строго возрастать или строго убывать на протяжении всей пропитки волокнистой структуры первой и второй суспензиями.
В одном примере осуществления направление вращения формы может меняться на обратное один или более раз в течение пропитки волокнистой структуры первой суспензией и/или в течение пропитки волокнистой структуры второй суспензией.
Такой пример осуществления выгоден, чтобы при желании обеспечить однородное распределение частиц в волокнистой структуре.
Как вариант, направление вращения формы может не изменяться на всем протяжении пропитки волокнистой структуры первой суспензией и/или на всем протяжении пропитки волокнистой структуры второй суспензией.
В одном примере осуществления первую и/или вторую суспензию можно ввести во внутренний объем распылением, например, используя одно или несколько распылительных устройств, приводимых в поступательное и/или вращательное движение во время распыления.
В одном примере осуществления волокнистая структура может быть осесимметричной.
Например, волокнистая структура может иметь форму усеченного конуса. Как вариант, волокнистая структура может иметь цилиндрическую форму.
В одном примере осуществления волокнистая структура может быть получена двухмерным или трехмерным тканьем.
Волокнистая структура может содержать нити из керамического материала или углерода. В частности, волокнистая структура может содержать керамические нити из тугоплавкого оксида, а частицы первого порошка и/или частицы второго порошка могут быть керамическими частицами из тугоплавкого оксида.
Настоящее изобретение предлагает также способ получения композитной детали, включающий по меньшей мере следующие стадии:
- пропитка волокнистой структуры по меньшей мере первой суспензией способом, описанным выше,
- удаление по меньшей мере жидкой среды первой суспензии, пропитывающей волокнистую структуру, и
- образование матричной фазы, путем уплотнения волокнистой структуры, из меньшей мере частиц первого порошка, чтобы получить деталь из композиционного материала.
Полученная таким способом деталь из композиционного материала может представлять собой трубу, кожух или колесо турбины.
В одном примере осуществления матричная фаза может быть образована, полностью или частично, путем спекания частиц первого порошка. После получения детали ее можно механически обработать обычным способом, чтобы придать ей желаемые размеры, и/или нанести на нее по меньшей мере одно покрытие, чтобы снабдить, например, тепловым барьером или барьером, защищающим от влияния окружающей среды.
Краткое описание чертежей
Другие характеристики и преимущества изобретения выявятся из следующего описания частных примеров осуществления изобретения, которые приводятся в качестве неограничивающих примеров, с обращением к приложенным чертежам, на которых:
- фигура 1 показывает полую волокнистую структуру, помещенную в форму, предназначенную для обработки способом по изобретению;
- фигура 2 представляет собой сечение по линии II-II с фигуры 1;
- фигура 3 показывает форму с фигур 1 и 2, снабженную распылительным устройством, предназначенным для введения суспензии твердых частиц во внутренний объем;
- фигура 4 показывает реализацию одного примера стадии пропитки волокнистой структуры, осуществляемой в рамках способа по изобретению;
- фигура 5 является графиком, показывающим пример изменения скорости вращения формы на стадии пропитки, показанной на фигуре 4;
- фигура 6 очень схематично показывает результат, который может быть получен после пропитки в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения; и
- фигуры 7 и 8 иллюстрируют реализацию различных вариантов стадий пропитки волокнистой структуры согласно изобретению.
В целях удобочитаемости относительные размеры различных элементов на фигурах соблюдаются не всегда.
Подробное описание вариантов осуществления
Ниже описываются примеры средств, подходящих для образования волокнистой структуры, предназначенной для применения в рамках способа согласно изобретению.
Волокнистая структура может быть получена многослойным тканьем между множеством слоев нитей основы и множеством слоев нитей утка. Многослойное тканье можно осуществить, в частности, путем интерлочного тканья, т.е., тканья с переплетением, при котором каждый слой уточных нитей соединяется с несколькими слоями нитей основы, причем все нити в одном столбце утка имеют одинаковое перемещение в плоскости переплетения. Конечно, можно использовать и другие типы многослойного тканья.
Когда волокнистую структуру получают путем тканья, его можно осуществить с нитями основы, простирающимися в продольном направлении волокнистой структуры, причем следует отметить, что возможно также ткать, когда в продольном направлении простираются уточные нити.
В одном варианте осуществления можно использовать керамические нити, выполненные из тугоплавкого оксида, нити из карбида кремния или углеродные нити. Разные подходящие варианты многослойного тканья описаны в документе WO 2006/136755.
Волокнистую структуру можно также получить путем сборки по меньшей мере двух волокнистых структур. В этом случае две волокнистые структуры можно скрепить вместе, например, путем сшивания или иглопробивания. В частности, каждая из волокнистых структур может быть получена из одного слоя или системы нескольких слоев из:
- одномерной ткани (UD),
- двумерной ткани (2D),
- плетеной тесьмы,
- трикотажа,
- войлока,
- однонаправленного (UD) полотна нитей или проводов, или мультинаправленных (nD) полотен, полученных наложением нескольких UD-полотен в разных направлениях и скрепления UD-потолен, например, сшиванием, с помощью химического связующего или иглопробиванием.
В случае системы нескольких слоев они могут быть скреплены друг с другом, например, сшиванием, введением жестких нитей или элементов или иглопробиванием.
После изготовления полой структуры 1 ее помещают в форму, позиционируя так, чтобы наружная сторона 1b структуры 1 находилась напротив боковой стенки 3 формы, как показано на фигурах 1 и 2. Как показано, волокнистая структура 1 является полой и ограничивает внутренний объем 2. В показанном примере форма, а также структура 1 имеют осесимметричную геометрическую форму, в данном случае усеченноконическую. Рамки изобретения охватывают также случаи, когда форма и структура имеют другие геометрические формы, такие, например, так цилиндрическая. Внутренняя сторона 1a структуры 1, находящаяся в форме, ограничивает внутренний объем 2, в который предназначено вводить одну или более суспензий. Перед осуществлением стадии пропитки структура 1, находящаяся в форме, может быть сухой и, возможно, не содержит никаких твердых частиц в своих внутренних порах. Альтернативно, перед помещением в форму структуру 1 можно подвергнуть стадии предварительной пропитки, что ведет к проникновению твердых частиц в ее внутренние поры. После помещения структуры 1 в форму, форму закрывают с одного конца нижней стенкой 4. Структуру 1 можно ввести в форму вручную. После введения структуры 1 в форму она удерживается на месте, например, благодаря закреплению кромок структуры на форме, причем такое закрепление можно осуществить посредством дополнительных элементов, таких как винты, или с помощью клея. Удерживать структуру 1 в форме можно также с помощью перфорированного полого сердечника, который помещают напротив внутренней стороны структуры 1. Этот сердечник имеет множество отверстий, позволяющих жидкой среде пройти через них, чтобы пропитать структуру 1.
Толщина e1 структуры 1 может быть больше или равна 0,5 мм, например, лежать в интервале от 0,5 мм до 10 мм. Толщина волокнистой структуры соответствует ее наименьшему поперечному размеру.
Форму подсоединяют к системе вращения (не показана), позволяющей привести форму во вращение вокруг оси вращения X, которая в показанном примере соответствует также продольной оси структуры 1.
После размещения структуры 1 в форме в последнюю через край 5 формы, который находится на отдалении от нижней стенки 4, как показано на фигуре 3, вводят устройство 7 для распыления суспензии твердых частиц. На своей поверхности распылительное устройство 7 имеет множество отверстий 8, через которые предназначено вводить суспензию твердых частиц во внутренний объем 2.
Чтобы осуществить пропитку структуры 1, форму закрывают на ее конце 5 крышкой 9. После этого во внутренний объем 2 вводят первую суспензию 10, содержащую первый порошок твердых частиц из керамического материала или углерода, суспендированный в жидкой среде, как показано на фигуре 4. В показанном примере первую суспензию 10 вводят во внутренний объем 2 распылением, используя распылительное устройство 7. Согласно второму варианту осуществления изобретения, распылительное устройство 7 сначала распыляет первую суспензию во внутренний объем 2, а затем будет распылять вторую суспензию. Вторая суспензия содержит второй порошок твердых частиц из керамического материала или углерода, суспендированный в жидкой среде, причем вторая суспензия отличается от первой суспензии. Так, как пояснялось выше, материал, из которого образованы частицы второго порошка, может отличаться от материала, из которого образованы частицы первого порошка, и/или первая и вторая суспензии могут иметь разные концентрации твердых частиц. Наряду с вариантом, показанным на фигуре 4, возможны и другие варианты введения по меньшей мере одной суспензии твердых частиц во внутренний объем 2, как будет более подробно описано ниже. Форму приводят во вращение с ненулевой скоростью вращения вокруг оси вращения X, чтобы пропитать структуру 1 по меньшей мере первой суспензией 10 под действием центробежной силы. Вращение формы может быть инициировано до или во время введения первой суспензии 10 во внутренний объем 2.
В рамках первого и второго вариантов осуществления изобретения скорость вращения формы во время пропитки изменяется. График на фигуре 5 показывает одну возможность изменения скорости вращения формы. Так, на первой ступени пропитки форму можно вращать с первой постоянной скоростью вращения v1, затем постепенно уменьшать скорость вращения формы до второй скорости вращения v2, а затем осуществить вторую ступень пропитки, на которой скорость вращения формы поддерживают на значении v2. Продолжительность первой ступени пропитки может быть больше, равной или меньшей продолжительности второй ступени пропитки. Как пояснялось выше, такое изменение скорости вращения формы в рамках первого варианта осуществления позволяет однородно пропитать структуру 1 частицами первого порошка. Профиль изменения скорости вращения формы, показанный на фигуре 5, можно также использовать в рамках второго варианта осуществления изобретения. В этом случае на первой ступени пропитки можно пропитать преимущественно наружную зону Ze толщины структуры 1 первой суспензией, а на второй ступени пропитки можно пропитать преимущественно внутреннюю зону Zi толщины структуры 1 второй суспензией. На фигуре 6 показан результат, какой можно получить в этом случае. Фигура 6 показывает, что наружная зона Ze структуры 1 была пропитана преимущественно частицами 11 первого порошка, а внутренняя зона Zi структуры 1 была пропитана преимущественно частицами 13 второго порошка.
Разумеется, как для первого, так и для второго варианта осуществления изобретения возможны и другие профили изменения скорости вращения формы, чем показанный на фигуре 5. В частности, можно иметь более двух участков постоянной скорости и, возможно, повысить скорость вращения формы до третьего значения, большего, чем v2 после второй ступени пропитки. Альтернативно, первая скорость, используемая на первой ступени пропитки, может быть меньше второй скорости, используемой на второй ступени пропитки. Изменение профиля скорости вращения формы позволяет контролировать реализуемую пропитку и, как следствие, получить заданное распределение частиц в волокнистой структуре. В частности, так можно получить однородную пропитку/распределение или неоднородную пропитку/распределение с контролируемым изменением распределения твердых частиц по толщине структуры.
Независимо от используемого профиля изменения скорости вращения формы, в рамках первого варианта осуществления изобретения можно пропитать структуру 1 первой суспензией до насыщения (т.е., до полного заполнения). В этом случае вращение формы останавливают после полного заполнения структуры.
Независимо от используемого профиля изменения скорости вращения формы, в рамках второго варианта осуществления изобретения можно пропитать структуру 1 до ее насыщения первой суспензией и второй суспензией. В этом случае вращение формы останавливают после полного заполнения структуры.
Независимо от используемого профиля изменения скорости вращения формы и независимо от рассматриваемого варианта осуществления изобретения, распылительное устройство 7 во время пропитки структуры 1 можно привести в поступательное перемещение вдоль оси вращения X. Так, конец 5 распылительного устройства 7 может осуществлять множество возвратно-поступательных перемещений между двумя разными позициями, разнесенными по оси вращения X. Независимо или в комбинации с этим поступательным перемещением, какое было описано выше, распылительное устройство 7 можно также привести во вращение по время пропитки структуры 1. В этом случае распылительное устройство 7 может вращаться в том же направлении вращения, что и форма, или в противоположном направлении, с той же скоростью вращения, что и форма, или с другой скоростью вращения. Придание поступательного и/или вращательного движения распылительному устройству 7 позволяет с успехом еще больше улучшить однородность осуществляемой пропитки. Как вариант, распылительное устройство 7 остается неподвижным в продолжение всей пропитки структуры.
В одном примере осуществления направление вращения формы и/или распылительного устройства 7 может меняться на обратное один или более раз во время пропитки.
Например, скорость вращения формы в течение всей или части пропитки структуры первой суспензией и/или второй суспензией может быть больше или равна 1 об/мин, например, лежать в интервале от 1 об/мин до 5000 об/мин.
Вязкость первой суспензии и/или второй суспензии, измеренная на вискозиметре типа Брукфилда при температуре 20°C, может составлять примерно 30 мПа·с.
Объемное содержание твердых частиц в первой суспензии и/или во второй суспензии может быть меньше или равным 40%. Объемное содержание твердых частиц в первой суспензии и/или во второй суспензии может быть больше или равно 20%, например, лежать в интервале от 20% до 40%. Изобретение позволяет с успехом использовать суспензии с относительно высоким содержанием твердых частиц, так как даже если такие суспензии имеют относительно высокую вязкость, можно, тем не менее, осуществить пропитку суспензиями этого типа, повысив скорость вращения формы.
Обычно первая суспензия и/или вторая суспензия могут содержать органическое связующее.
В одном непоказанном варианте с помощью одной формы можно одновременно пропитать несколько полых волокнистых структур одной и той же или разными суспензиями твердых частиц. В этом случае во внутреннем объеме формы имеется по меньшей мере одна перегородка, которая ограничивает две разные камеры обработки, причем волокнистая структура присутствует в каждой из камер обработки.
На фигуре 3 показано распылительное устройство 7, имеющее однородно распределенные отверстия 8, причем все эти отверстия 8 имеют одинаковый размер. Естественно, случай, когда это не так, также охватывается настоящим изобретением. Действительно, распылительное устройство может, как вариант, иметь первый набор отверстий, имеющих первый размер, и второй набор отверстий, имеющих второй размер, отличный от первого. Первый набор отверстий может располагаться в первой области распылительного устройства, отличной, или даже не пересекающейся со второй областью распылительного устройства, в которой находится второй набор отверстий. Первая и вторая области могут быть смещены по оси вращения X. Например, первый размер может быть больше второго размера, и первый набор отверстий может находиться напротив зоны волокнистой структуры, диаметр которой больше диаметра зоны волокнистой структуры, находящейся напротив второго набора отверстий. Как вариант, отверстия первого и отверстия второго набора могут смешиваться на поверхности распылительного устройства.
Альтернативно или в комбинации с указанными выше характеристиками, относящимися к размеру отверстий, частота расположения отверстий может меняться по поверхности распылительного устройства. Так, в первой области распылительное устройство может иметь отверстия с первой частотой, а во второй области, отличной от первой, оно может иметь отверстия, расположенные со второй частотой, отличной от первой. Первая и вторая области могут быть смещены относительно оси вращения X. Например, первая частота может быть больше второй частоты, и первая область может находиться напротив зоны волокнистой структуры, имеющей диаметр больше, чем диаметр зоны, находящейся напротив второй области.
Альтернативно или в комбинации с указанными выше характеристиками, геометрическое распределение отверстий в распылительном устройстве может меняться по оси вращения X, причем отверстия могут располагаться, например, в шахматном порядке.
В одном примере осуществления между наружной поверхностью 1b волокнистой структуры 1 и боковой стенкой 3 формы может иметься слой пористого материала (не показан). Этот слой пористого материала позволяет отвести жидкую среду суспензии или суспензий, введенных в волокнистую структуру, позволяя оставить твердые частицы, введенные в волокнистую структуру. Использование слоя пористого материала, позволяющего избирательно дренировать жидкую среду, дает возможность аккумулировать твердые частицы в волокнистой структуре и, таким образом, увеличить объемную долю матрицы, полученной на выходе процесса.
По окончании пропитки волокнистой структуры, жидкую среду первой суспензии и, возможно, второй суспензии, удаляют. Это можно сделать путем нагрева или отсасывания (под вакуумом). Так, форму можно снабдить нагревательным элементом, или поместить в нагретую камеру, или же соединить с перекачивающим устройством, позволяющим откачать жидкую среду.
Таким образом, композиционную деталь, в которой волокнистая структура образует волоконную арматуру, можно получить, создавая уплотненную матричную фазу, например, путем спекания твердых частиц, присутствующих в волокнистой структуре. Альтернативно, если, например, введенные твердые частицы являются углеродными частицами, матричную фазу можно образовать, пропитывая волокнистую структуру расплавленным составом на основе кремния, получая матричную фазу карбида кремния в результате реакции между углеродом, введенным в волокнистую структуру, и расплавленным кремнием. Этот пример осуществления, согласно которому матричная фаза образуется в результате проникания расплавленного состава, можно применять также, когда твердые частицы, введенные в структуру центрифугированием, являются керамическими частицами, например, частицами карбида и/или нитрида.
На фигуре 7 показан один вариант стадии пропитки согласно изобретению, в котором применяются два распылительных устройства 7a и 7b. Устройства 7a и 7b размещены на соответствующих противоположных краях формы. Такая конфигурация может использоваться в контексте первого варианта осуществления изобретения или второго варианта осуществления изобретения.
Аналогично описанному выше, устройство 7a и/или устройство 7b во время пропитки могут приводиться во вращательное и/или поступательное движение.
На фигуре 8 показан один вариант способа пропитки согласно изобретению. В примере с фигуры 8 первую суспензию 10 вводят, выливая во внутренний объем. Суспензию вводят через конец 5, расположенный на противоположной стороне от нижней стенки 4 формы. Затем форму приводят во вращение, как подробно описано выше, чтобы пропитать структуру 1 по меньшей мере первой суспензией 10. В примере, показанном на фигуре 8, можно вылить первую часть первой суспензии во внутренний объем, а затем привести форму во вращение, чтобы пропитать структуру 1 указанной первой частью, после чего вылить вторую часть первой суспензии во внутренний объем, чтобы пропитать структуру 1 во время вращения формы указанной второй частью. Альтернативно или в комбинации, после пропитки структуры 1 первой суспензией 10 можно вылить вторую суспензию во внутренний объем и пропитать структуру 1 второй суспензией благодаря вращению формы. Как показано на фигуре 8, первая и, факультативно, вторая суспензия, введенные в форму, могут по существу полностью заполнить внутренний объем.
Пример
Волокнистую структуру в форме усеченного конуса с малым диаметром 20 см и большим диаметром 40 см, выполненную из волокон оксида алюминия "Nextel 610" (поставщик фирма 3M) помещали в форму. Как показано на фигуре 1, наружная сторона структуры находится напротив боковой стенки формы, а внутренняя сторона структуры ограничивает внутренний объем. Суспензию порошка оксида алюминия типа SM8 с концентрацией 20 об.%, вводили во внутренний объем. Для осуществления пропитки сначала устанавливали скорость вращения формы 1500 об/мин на 30 минут, а затем скорость снижали до 750 об/мин и поддерживали на этом новом значении в течение 30 мин.
По окончании пропитки волокнистой структуры жидкую среду суспензии удаляли путем выпаривания в вакууме при давлении меньше или равном 20 мбар. Затем частицы оксида алюминия спекали. Объем вводимой суспензии выбирали так, чтобы после спекания получить деталь с объемной долей волокон примерно 50% и объемной долей матрицы примерно 32%.
Выражение "составляет от … до …" или "лежит в интервале от … до …" следует понимать как включающее границы.

Claims (22)

1. Способ пропитки волокнистой структуры полой формы, включающий по меньшей мере следующие стадии:
введение первой суспензии (10), содержащей первый порошок твердых частиц из керамического или углеродного материала, во внутренний объем (2), ограниченный внутренней стороной (1a) полой волокнистой структуры (1), помещенной в форму, причем наружная сторона (1b) волокнистой структуры (1) находится напротив стенки (3) формы; и
пропитка волокнистой структуры (1) первой суспензией (10) под действием центробежной силы, приводя форму во вращение и изменяя скорость вращения формы во время пропитки структуры (1) первой суспензией (10).
2. Способ пропитки волокнистой структуры полой формы, включающий по меньшей мере следующие стадии:
введение первой суспензии (10), содержащей первый порошок твердых частиц из керамического или углеродного материала, во внутренний объем (2), ограниченный внутренней стороной (1a) полой волокнистой структуры (1), помещенной в форму, при этом наружная сторона (1b) волокнистой структуры находится напротив стенки (3) формы, и
пропитка волокнистой структуры (1) первой суспензией (10) под действием центробежной силы, создаваемой путем вращения формы;
после пропитки волокнистой структуры (1) первой суспензией (10), введение второй суспензии во внутренний объем (2), причем вторая суспензия содержит твердые частицы из керамического или углеродного материала и отличается от первой суспензии; и
пропитка волокнистой структуры (1) второй суспензией под действием центробежной силы, приводя форму во вращение, причем пропитку структуры (1) первой суспензией (10) и пропитку структуры второй суспензией проводят с разными скоростями вращения формы.
3. Способ по п. 1, причем структуру (1) пропитывают первой суспензией (10), используя сначала первую постоянную скорость вращения формы, а затем, заставляя форму вращаться со второй постоянной скоростью вращения, причем вторая скорость вращения отличается от первой скорости вращения.
4. Способ по п. 3, причем первая скорость вращения выше, чем вторая скорость вращения.
5. Способ по п. 2, причем структуру (1) пропитывают первой суспензией (10), используя первую постоянную скорость вращения формы, а затем структуру (1) пропитывают второй суспензией, используя вторую постоянную скорость вращения формы, причем вторая скорость вращения отличается от первой скорости вращения.
6. Способ по п. 5, причем первая скорость вращения выше, чем вторая скорость вращения.
7. Способ по п. 1, причем направление вращения формы меняют на обратное один или более раз во время пропитки волокнистой структуры (1) первой суспензией (10) и/или во время пропитки волокнистой структуры (1) второй суспензией.
8. Способ по п. 1, причем первую и/или вторую суспензию вводят во внутренний объем путем распыления одним или несколькими распылительными устройствами (7; 7a; 7b), причем во время распыления распылительные устройства (7; 7a; 7b) приводятся в поступательное и/или вращательное перемещение.
9. Способ по п. 1, причем волокнистая структура (1) является осесимметричной.
10. Способ по п. 1, причем волокнистая структура (1) получена двумерным или трехмерным тканьем.
11. Способ по п. 1, причем волокнистая структура (1) содержит керамические нити из тугоплавкого оксида, и причем частицы первого порошка и/или частицы второго порошка являются керамическими частицами из тугоплавкого оксида.
12. Способ получения детали из композиционного материала, включающий следующие стадии:
пропитка волокнистой структуры (1) по меньшей мере первой суспензией (10), применяя способ по п. 1;
удаление по меньшей мере жидкой среды первой суспензии (10), пропитывающей волокнистую структуру (1), и
образование матричной фазы, уплотняющей волокнистую структуру (1), из по меньшей мере частиц первого порошка, чтобы получить деталь из композиционного материала.
13. Способ по п. 12, причем матричная фаза образована полностью или частично путем спекания частиц первого порошка.
RU2017145260A 2015-06-04 2016-05-23 Способ пропитки полой волокнистой структуры RU2703626C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1555090 2015-06-04
FR1555090A FR3036982B1 (fr) 2015-06-04 2015-06-04 Procede d'impregnation d'une texture fibreuse de forme creuse
PCT/FR2016/051214 WO2016193569A1 (fr) 2015-06-04 2016-05-23 Procede d'impregnation d'une texture fibreuse de forme creuse.

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017145260A RU2017145260A (ru) 2019-07-10
RU2017145260A3 RU2017145260A3 (ru) 2019-08-26
RU2703626C2 true RU2703626C2 (ru) 2019-10-21

Family

ID=54356431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017145260A RU2703626C2 (ru) 2015-06-04 2016-05-23 Способ пропитки полой волокнистой структуры

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11117287B2 (ru)
EP (1) EP3302943B1 (ru)
JP (1) JP6970019B2 (ru)
CN (1) CN107683201B (ru)
BR (1) BR112017025193B1 (ru)
CA (1) CA2983673A1 (ru)
FR (1) FR3036982B1 (ru)
RU (1) RU2703626C2 (ru)
WO (1) WO2016193569A1 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3042188B1 (fr) * 2015-10-08 2017-11-24 Snecma Procede de fabrication d'un assemblage fibreux impregne
FR3071257B1 (fr) * 2017-09-19 2021-08-20 Safran Ceram Procede d'injection d'une suspension chargee dans une texture fibreuse et procede de fabrication d'une piece en materiau composite
FR3080113B1 (fr) * 2018-04-13 2020-05-01 Safran Ceramics Procede de fabrication d'une piece en materiau composite par injection d'une barbotine chargee dans une texture fibreuse
CN109203508A (zh) * 2018-08-29 2019-01-15 江苏赛图新材料科技有限公司 一种纤维管卧式离心成型装置及其成型工艺
CA3122414A1 (en) * 2018-12-07 2020-06-11 Nilo Global Limited Plastic processing apparatus and related methods
CN114683376B (zh) * 2022-03-29 2023-10-31 安徽紫朔环境工程技术有限公司 一种用于净化工业烟气有害物质的陶瓷微孔滤体制备装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB798045A (en) * 1955-04-09 1958-07-16 Cie De Pont A Mousson Improvements in and relating to a method for manufacturing pipes and the like of armoured plastic material
EP0240177A2 (en) * 1986-03-17 1987-10-07 Sumitomo Electric Industries Limited Ceramic compact, in particular based on silicon nitride and ceramic fibres and process for its production
SU1641452A1 (ru) * 1988-10-13 1991-04-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Легкого И Текстильного Машиностроения Пропиточное устройство
DE4238878C2 (de) * 1991-11-21 1997-05-07 Abb Patent Gmbh Verfahren zur Herstellung eines hohlen keramischen Gegenstandes mit der Gestalt eines Rotationskörpers
RU2446119C2 (ru) * 2006-09-06 2012-03-27 Роквул Интернэшнл А/С Водная связующая композиция для минеральных волокон, изделие и способ его получения

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1620830A (en) 1923-12-20 1927-03-15 Sand Spun Patents Corp Method of and apparatus for centrifugally casting metal bodies
NL45586C (ru) * 1936-06-17
US2166175A (en) * 1936-07-16 1939-07-18 Porter William Alfred Construction of pipes and the like of concrete or other cementitious material
JPS5324024B2 (ru) * 1973-12-10 1978-07-18
US4092953A (en) * 1976-12-09 1978-06-06 The D. L. Auld Company Apparatus for coating glass containers
US4687531A (en) 1982-01-26 1987-08-18 Potoczky Joseph B Method for centrifugal spray molding of thin-walled structures
JPS61158404A (ja) * 1984-12-29 1986-07-18 株式会社クボタ 中空筒状セラミツク成形体の製造方法および製造装置
JPS62230680A (ja) * 1986-03-31 1987-10-09 住友電気工業株式会社 セラミツクス複合体の製造方法
JPH0613432B2 (ja) * 1986-03-17 1994-02-23 住友電気工業株式会社 繊維強化Ｓｉ▼下３▲Ｎ▼下４▲焼結体及びその製造方法
US5025849A (en) 1989-11-15 1991-06-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Centrifugal casting of composites
GB9202088D0 (en) * 1992-01-31 1992-03-18 Thomas Robert E The manufacture of cylindrical components by centrifugal force
JPH06247770A (ja) * 1993-02-25 1994-09-06 Hitachi Chem Co Ltd 炭素繊維強化炭素複合材からなる円筒体の製造方法
US5453230A (en) 1993-12-02 1995-09-26 Urethane Technologies, Inc. Method for rotationally molding an article with a vulnerable insert
GB9827889D0 (en) 1998-12-18 2000-03-29 Rolls Royce Plc A method of manufacturing a ceramic matrix composite
JP3663341B2 (ja) * 2000-07-03 2005-06-22 株式会社ニツセン 繊維製品の処理方法
FR2887601B1 (fr) 2005-06-24 2007-10-05 Snecma Moteurs Sa Piece mecanique et procede de fabrication d'une telle piece
FR2933973B1 (fr) 2008-07-16 2011-09-09 Messier Bugatti Procede de fabrication d'une piece de friction en materiau composite carbone/carbone
EP2181974B1 (en) 2008-10-31 2012-03-21 AVIO S.p.A. Method for the production of components made of ceramic-matrix composite material
DE102009011585A1 (de) 2009-03-06 2010-09-09 Frank, Egon, Dr. Bauteil und Verfahren zu seiner Herstellung
GB2476835B (en) * 2010-01-12 2012-02-01 Rolls Royce Plc Spray nozzle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB798045A (en) * 1955-04-09 1958-07-16 Cie De Pont A Mousson Improvements in and relating to a method for manufacturing pipes and the like of armoured plastic material
EP0240177A2 (en) * 1986-03-17 1987-10-07 Sumitomo Electric Industries Limited Ceramic compact, in particular based on silicon nitride and ceramic fibres and process for its production
SU1641452A1 (ru) * 1988-10-13 1991-04-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Легкого И Текстильного Машиностроения Пропиточное устройство
DE4238878C2 (de) * 1991-11-21 1997-05-07 Abb Patent Gmbh Verfahren zur Herstellung eines hohlen keramischen Gegenstandes mit der Gestalt eines Rotationskörpers
RU2446119C2 (ru) * 2006-09-06 2012-03-27 Роквул Интернэшнл А/С Водная связующая композиция для минеральных волокон, изделие и способ его получения

Also Published As

Publication number Publication date
CA2983673A1 (fr) 2016-12-08
CN107683201A (zh) 2018-02-09
US11117287B2 (en) 2021-09-14
WO2016193569A1 (fr) 2016-12-08
BR112017025193B1 (pt) 2022-07-12
RU2017145260A (ru) 2019-07-10
FR3036982B1 (fr) 2017-06-23
EP3302943B1 (fr) 2021-05-05
EP3302943A1 (fr) 2018-04-11
JP2018524253A (ja) 2018-08-30
CN107683201B (zh) 2020-05-05
BR112017025193A2 (pt) 2018-07-31
FR3036982A1 (fr) 2016-12-09
JP6970019B2 (ja) 2021-11-24
RU2017145260A3 (ru) 2019-08-26
US20180126591A1 (en) 2018-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2703626C2 (ru) Способ пропитки полой волокнистой структуры
RU2721674C2 (ru) Способ производства детали из композиционного керамического материала посредством инжекции под давлением наполненной суспензии в пористую форму
RU2698789C2 (ru) Способ изготовления огнеупорной детали из композиционного материала
RU2770020C2 (ru) Способ впрыска содержащей наполнитель суспензии в волокнистую структуру и способ изготовления детали из композиционного материала
CN107207354B (zh) 由复合材料制造部件的方法
RU2723830C2 (ru) Способ изготовления импрегнированной волоконной сборки
CN107206624A (zh) 制造填充有耐火陶瓷颗粒的纤维预制件的方法
RU2681176C2 (ru) Деталь из композиционного материала оксид/оксид с трехмерным усилением и способ ее изготовления
JP6449908B2 (ja) 多孔複合部材を製造する方法
JP2021191720A (ja) ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材の製造方法
US20230383449A1 (en) Non-woven fibrous texture with crimp