Жаростойкие покрытия для углеродных и углерод-карбидокремниевых композиционных материалов
30 сентября 2020 года
19:46
Жаростойкие покрытия для углеродных и углерод-карбидокремниевых композиционных материалов
Текст новости:
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы В связи с быстрыми темпами развития современной техники возникает необходимость в разработке новых видов многофункциональных конструкционных материалов. В последние десятилетия все большее распространение получают углерод-углеродные композиционные материалы (УУКМ) благодаря комплексу уникальных физико-механических, теплофизических, радиационных и эрозионных свойств, что позволяет использовать их в авиаи машиностроении, реакторостроении, металлургии и т.д. Основным недостатком всех типов углеродных материалов, в том числе УУКМ, является низкая стойкость к окислению при температурах выше 500 ºС, что делает их непригодными для применения в кислородсодержащей атмосфере при высокой температуре. Следовательно, такие материалы нуждаются в модификации с целью улучшения их работоспособности в окислительных средах. Значительный вклад в разработку методов повышения стойкости к окислению углеродных материалов внесли А.С. Тарабанов, В.И. Костиков, Ю.И. Кошелев, И.А. Бубненков, С.А. Колесников, Г.А. Кравецкий, А.В. Кузнецов, В.В. Конокотин, А.Н. Шуршаков, М.В. Сазонова, В.В. Родионова, В.И. Змий, Л.А. Ткаченко, Q. Fu, R. Kochendorfer, F.H. Gern, W. Krenkel и многие другие. Одним из основных способов повышения окислительной стойкости УУКМ является объемное силицирование расплавом кремния, в результате которого полученный композиционный материал состоит из карбида кремния, углерода матрицы и волокон, а также непрореагировавшего кремния. Стойкость силицированных УУКМ к окислению в кислородсодержащей атмосфере во-многом зависит от их фазового состава: высокое содержание остаточного углерода матрицы и волокон в композите со значительной площадью его выхода на поверхность изделия после механической обработки негативно сказываются на термохимической стойкости материала, существенно снижая срок его эксплуатации при температурах более 1400 °С. Таким образом, объемное силицирование проблему низкой стойкости к окислению углеродных материалов полностью не решает. Повышение стойкости к окислению в кислородсодержащей атмосфере углеродуглеродных материалов и силицированных УУКМ при температурах выше 1400 ºС вполне возможно благодаря силицированию их поверхности, в результате чего на композите образуется плотный слой карбида кремния, который может выступать как в качестве самостоятельного покрытия для защиты УУКМ от окисления в воздушной атмосфере до температур 1600–1700 °С, так и в качестве промежуточного слоя между углерод-углеродной подложкой и более жаростойким покрытием. Перспективным вариантом такого покрытия с температурой эксплуатации более 1700 °С является покрытие MeB2-SiC, где в качестве тугоплавкого борида используется HfB2 или ZrB2. При работе таких покрытий в воздушной атмосфере на их поверхности образуется оксидная пленка, препятствующая дальнейшему проникновению кислорода в глубь материала. Стоит отметить, что широкое использование покрытий для защиты УУКМ от окисления может стать проблематичным вследствие дороговизны исходных материалов, а также сложности промышленного применения современных методов их получения, таких, как золь-гель технология или искровое плазменное спекание (SPS). Таким образом, актуальной является разработка жаростойкого покрытия для УУКМ технологичным способом, позволяющим применять его в промышленном масштабе. Покрытия на силицированных УУКМ значительно повысят перспективы применения этих материалов в качестве теплозащиты для космических аппаратов или огнеупорных элементов высокотемпературных печей. Цель работы – создание жаростойкого покрытия для углеродных и углеродкарбидокремниевых композиционных материалов, способного служить в среде диссоциированного воздуха при температурах более 1400 ºС. 3
Связанные объекты: #А Ткаченко (найти в новостях), #°С (найти в новостях), #SPS (найти в новостях).

Текст со страницы (автоматическое получение):
ПРИЕМНАЯ
ВЫСШАЯ АТТЕСТАЦИОННАЯ КОМИССИЯ
при Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации
Высшая аттестационная комиссия при Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации создана в целях обеспечения государственной научной аттестации
ВЫСШАЯ АТТЕСТАЦИОННАЯ КОМИССИЯ
Автоматическая система мониторинга и отбора информации
Источник
Другие материалы рубрики