способ изготовления изделия из композиционного материала

Формула изобретения

Способ изготовления изделия из композиционного материала, включающий изготовление углеродной заготовки, нанесение на нее полуфабриката покрытия и термообработку, отличающийся тем, что на заготовку наносят гальваническое покрытие в виде одного из карбидообразующих металлов - титана, ниобия, циркония, вольфрама, тантала, гафния или карбидообразующего сплава металлов - тантала-гафния и выполняют термообработку в вакууме или защитной газовой среде с карбидизацией гальванического покрытия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области изделий из композиционных материалов.

Известен способ изготовления изделия из композиционного материала, включающий изготовление углеродной заготовки, нанесение на нее полуфабриката покрытия и термообработку - патент RU № 2084425 C1 на изобретение «Способ получения изделий из углерод-карбидокремниевого композиционного материала и углерод-карбидокремниевый композиционный материал», опубл. 20.07.1997.

По своим признакам и достигаемому результату этот способ наиболее близок к заявляемому и принят за прототип.

При осуществлении известного способа на углеродную заготовку наносят, например, кисточкой, полуфабрикат покрытия в виде смеси порошков бора и кремния со связующим и выполняют термообработку.

Недостаток способа заключается в том, что полуфабрикат покрытия наряду с бором и кремнием содержит значительное количество других химических элементов, которые в процессе реакции карбидизации внедряются в образуемое покрытие в виде примесей, ухудшая его сплошность, жаропрочность и снижая надежность изделия.

Технический результат изобретения заключается в повышении жаропрочности и надежности изделия.

Указанный технический результат достигается в способе изготовления изделия из композиционного материала, включающем изготовление углеродной заготовки, нанесение на нее полуфабриката покрытия и термообработку, согласно изобретению за счет того, что на заготовку наносят гальваническое покрытие в виде одного из карбидообразующих металлов - титана, ниобия, циркония, вольфрама, тантала, гафния или карбидообразующего сплава металлов тантала-гафния и выполняют термообработку в вакууме или защитной газовой среде с карбидизацией гальванического покрытия.

Ниже, со ссылкой на прилагаемые чертежи - Фиг.1-6 - дается описание предлагаемого способа.

Способ изготовления изделия из композиционного материала предусматривает изготовление углеродной заготовки 1 по одному из известных технологических процессов (например, плетение каркаса из углеродных волокон, образование коксовой матрицы) - Фиг.1, нанесение на заготовку 1 полуфабриката покрытия и термообработку.

Способ характеризуется тем, что на заготовку 1 в качестве полуфабриката покрытия наносят гальваническое покрытие 2 в виде одного из карбидообразующих металлов А - титана, ниобия, циркония, вольфрама, тантала, гафния - Фиг.2 или гальваническое покрытие 3 из карбидообразующего сплава металлов Б, В - тантала-гафния при процентном содержании последних, например, 80% и 20% соответственно - Фиг.3 (чем обеспечиваются повышенная химическая чистота, сплошность и минимальный разброс толщины полуфабриката покрытия на углеродной заготовке) и выполняют термообработку в вакууме или защитной газовой среде с карбидизацией гальванического покрытия 2 в 2а - Фиг.4 или с карбидизацией гальванического покрытия 3 в 3б - Фиг.5 и в 3в - Фиг.6 (чем обеспечиваются повышенные сплошность и жаропрочность покрытия и изделия в целом, особенно в последнем случае).

Процесс карбидизации гальванического покрытия 2 в 2а идет в прямом контакте последнего с углеродной заготовкой 1 при соответствующей температуре.

При карбидизации гальванического покрытия 3 сначала образуется карбидное покрытие 36 на поверхности углеродной заготовки 1 в результате реакции ее углерода и металла Б - тантала при низкой температуре карбидизации 1200 1600°C(1) - Фиг.5.

В процессе возрастания температуры в печи в диапазоне 1800 2000°C (2) происходит карбидообразование с металлом В - гафнием.

Изделие из композиционного материала, изготовленное предложенным способом, по сравнению с изделием, изготовленным способом-прототипом, характеризуется повышенными жаропрочностью и надежностью изделия.

Литература

1. «Химическая энциклопедия», том 1, стр.986, изд. «Советская энциклопедия», Москва, 1988 г.

2. «Химический энциклопедический словарь» под ред. Кнунянц И.Л. изд. «Советская энциклопедия», Москва, 1983 г.

3. Справочник химика, том 5, изд. «Химия», Москва, Ленинград, 1968 г.

4. «Физические величины» под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З., М.: Энергоатомиздат, 1991, стр.303.

5. Рабинович В.А., Хавин З.Я. «Краткий химический справочник». Л.: Химия, 1977, стр.10.