Бронированный композиционный материал

Бронированный композиционный материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к композиционным материалам, которые используются в качестве брони. Сущность изобретения: предложенный бронированный материал содержит основу из металлического связующего , в качестве которого используют по крайней мере одно вещество, выбранное из группы, содержащей алюминиевый сплав, медный сплав, чугун, титан, железо, никель, сталь и керамический наполнитель, в качестве которого используют по крайней мере одно вещество, выбранное из группы, содержащей глинозем магнезию, оксид циркония , карбид кремния, диборид титана, нитрид кремния, диборид титана, нитрид алюминия, додекаборид алюминия, карбид титана, при содержании керамического наполнителя 36-72 об.%. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 29/00, F 41 Н 1/02, 5/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ЧМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4831596/02 (22) 29.10.90 (46) 23.08.93. Бюл. hh 31 (31) 428972 (32) 30.10,89 (33) US (71) Ланксид Текнолоджи Компани Л.П. (US) (72) Марк Стивенс Ньюкирк и Эндрю Виллард Уркхарт (VS) (56) Патент Франции М 2526535, кл, F 41 Н 5/02, 1983. (54) БРОНИРОВАННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ. МАТЕРИАЛ (57) Изобретение относится к композиционным материалам, которые используются в

Изобретение относится к области композиционных материалов, используемых в качестве брони.

Целью изобретения является повышение механических свойств.

Изобретение касается бронированного композиционного материала, содержащего основу иэ металлического связующего, в качестве которого используют, по крайней мере, одно вещество, выбранное из группы, содержащей алюминиевый сплав, медный сплав, чугун, титан, железо, никель, сталь и керамический наполнитель, в качестве которого используют, по крайней мере, одно вещество, выбранное из группы, содержащей глинозем, магнезию, оксид циркония, карбид кремния, диборид титана, нитрид

„„. Ж„„1836478 АЗ качестве брони. Сущность изобретения: предложенный бронированный материал содержит основу иэ металлического связующего, в качестве которого используют по крайней мере одно вещество, выбранное из группы, содержащей алюминиевый сплав, медный сплав, чугун, титан, железо, никель, сталь и керамический наполнитель, в качестве которого используют по крайней мере одно вещество, выбранное иэ группы, содержащей глинозем магнезию, оксид циркония, карбид кремния, диборид титана, нитрид кремния, диборид титана, нитрид, алюминия, додекаборид алюминия, карбид титана, при содержании керамического наполнителя 36 — 72 об. g, 2 з.п. ф-лы, 2 табл, алюминия, додекаборид алюминия, карбид титана при содержании керамического наполнителя 36 — 72 o6, j. Предпочтительным . является содержание в качестве металлического связующего алюминиевого сплава. а в качестве керамического наполнителя— магнезии, оксида циркония, карбида кремния, диборида и нитрида алюминия, додекарборида алюминия.

Бронированный композиционный материал, представляющий собой основу на металлическом связующем с керамическим наполнителем из вышеуказанных веществ, имеет высокие броневые характеристики.

Он может разрушать ударяющиеся об него снаряды, обладает более высокой жесткостью и может быть использован в качестве противобаллистического средства.

1836478

ЗО

40

Для получения изделия из композиционного материала на металлическом связующем с относительно высоким содержанием наполнителя в объемных процентах можно использовать целый ряд известных технологий: самовакууми рование, самопроизвольная пропитка и т.п, Вещество наполнителя должно быть достаточно проницаемым для того, чтобы реакционная газовая среда могла проникать в наполнитель. В приведенном ниже примере применения технологии самовакуумирования предусмотрено, что между неплотно упакованными частицами наполнителя с размерами 54 — 220 меш. имеется достаточное количество реакционной газовой среды.

Благодаря такому наполнителю реакционная газовая среда может полностью или частично вступать в контакт и реагировать с расплавленным металлом связующего и/или нэполнителем и/или непроницаемым контейнером, что приводит к возникновению вакуума, засасывающего расплавленный металл связующего в наполнитель.

Более того, распределение реакционной газовой среды по наполнителю не обязательно должно быть абсолютно равномерным, однако почти равномерное распределение реакционной газовой среды способствует формированию искомого изделия из композита на металлическом связующем.

Выбор наполнителя зависит от таких факторов. кэк вид металла связующего, условия проведения процесса, способность расплавленного металла связующего реагировать с реакционной газовой средой, способность этого металла реагировать с веществом непроницаемого контейнера, а также заданные свойства готового композитного продукта. Например, если металл связующего представляет собой алюминий, то подходящие наполнители включают: а) оксиды, например, глинозем; б) карбиды, например, карбид кремния: в) нитриды, например; нитрид титана. Если наполнитель проявляет заметную склонность к реагированию с расплавленным металлом связующего, то этот процесс можно компенсировать минимальной продолжительностью и температурой пропитывания или же нанесением реакционно-пассивного покрытия на частицы наполнителя. Наполнитель может представлять собой носительподложку из углерода или другого некерамического материала, несущую керамическое покрытие, защищающее зту подложку от агрессивного воздействия или повреждения, Подходящие керамические покрытия могут быть образованы оксидами, карбидами или нитридами. К керамике, которую предпочтительно используют согласно данному способу, относятся глинозем и карбид кремния в виде частиц, таблеток, усов и волокон. Волокна могут быть штампельными (рублеными) или >ке иметь вид непрерывных нитей, например, вид пакли из множества нитей. Кроме того, состав и/или конфигурация наполнителя либо преформа могут быть однородными или неоднородн ыми.

Размеры и конфигурация частиц наполнителя могут быть любыми, лишь бы они отвечали требуемым свойствам композита.

Таким образом, материал наполнителя может иметь вид частиц, усов, чешуек или волокон, если только они не препятствую; пропитыванию, Можно также использовать и другие конфигурации: сферические, трубчатые, пластинчатые, имеющие вид тканей из огнеупорных волокон и т.п, Кроме того, размеры частиц материала не ограничивают пропитывание, хотя для полного пропитывания вещества, состоящего из малых частиц, требуются более высокая температура и больше. времени, чем для состоящего из более крупных частиц. Средние размеры частиц наполнителя укладываются в интервал от менее чем 24 меш до приблизительно 500 меш. Данный интервал предпочтителен для большинства технических областей применения. Более того, регулирование размеров (поперечника частиц и т.п.) частиц проницаемого вещества наполнителя позволяет заи роектировать и обеспечить такие физические и/или механические свойства готового композита на металлическом связующем, которые перекрывают любые области технического применения. Далее, для обеспечения необходимых свойств композитного. изделия можно использовать введение наполнителя, содержащего частицы различных размеров, а также более плотную упаковку частиц наполнителя. Можно также добиться более низкого относительного объемного содержания частиц в композите посредством приведения частиц наполнителя в движение (например, посредством встряхивания контейнера) в ходе пропитывания и/или ".мешиванием порошка металла связующего с наполнителем до пропитывания, Реакционная газовая среда может представлять собой любую газовую среду, способную реагировать полностью или хотя бы частично с расплавленным металлом связующего и/или наполнителем и/или непроницаемым контейнером с образованием продукта реакции, занимающего меньший объем по сравнению с объемом, занимаемым газовой средней и компонентами, уча5

30

45

50 ствующими в реакции, до начала последней.

В частности, реакционная. газовая среда. соприкасаясь с расплавленным металлом связующего и/или наполнителем и/или непроницаемым контейнером, может реагировать с одним или более компонентами реакционной системы с образованием твердого, жидкого или газообразного продукта реакции, занимающего меньший объем по сравнению с комбинацией отдельно взятых исходных компонентов, что приводит к возникновению пустоты или вакуума и способствует всасыванию расплавленного металла связующего в наполнитель либо преформ. Реакция между реакционной газовой средой и одним или более компонентами системы: металлом связующего и/или нэполнителем и/или непроницаемым контейнером, может продолжаться в течение времени, достаточного для того, чтобы металл связующего полностью или хотя бы частично пропитал наполнитель, Например, если реакционной газовой средой является воздух, то реакция между металлом связующего, например, алюминием, и воздухом может привести к образованию таких продуктов реакции, как глинозем и нитрид алюминия. В условиях проведения процесса продукт реакции стремится занять меньший объем по сравнению с общим объемом, первоначально занимаемым расплавленным алюминием и воздухом. В результате реакции возникает вакуум, заставляющий расплавленный металл связующего пропитывать наполнитель либо преформ. В зависимости от используемый системы наполнитель и/или непроницаемый контейнер могут сходным образом реагировать с реакционной газовой средой, образуя вакуум, способствующий пропитыванию нэполнителя расплавленным металлом связующего, Такой процесс самовакуумирования может продолжаться в течение времени, достаточного для получения изделия иэ композита на металлическом связующем.

Было установлено, что для того, чтобы предотвратить или отсечь поток газа, который мог бы идти из окружающей газовой среды в наполнитель, то есть для предотвращения потока иэ окружающей газовой среды в реакционную, необходимо предусмотреть уплотнение или уплотняющее средство.

Подходящие уплотнения или уплотня-. ющие средства можно классифицировать следующим образом: механические, фиэические и химические, причем каждый вид можно далее подразделить на внешние (наружные) и внутренние. Термин "внешние" означает, что уплотняющие эффект возникает независимо от расплавленного металла связующего или же в дополнение к любому эффекту уплотнения, обусловленному расплавленным металлом связующего (например. эффект, вызванный добавлением агента к другим компонентам реакционной системы). Термин "внутренние" означает, что эффект уплотнения возникает исключительно благодаря одному или более свойствам металла связующего (например, эффект, обусловленный способностью металла связующего смачивать непроницаемый контейнер). Внутреннее механическое уплотнение можно получить, просто предусмотрев порцию расплавленного металла связующего достаточной глубины, или же простым погружением наполнителя либо преформа в расплав, как например, в цитированных выше патентах на имя Рединга, а также Рединга и др. и в патентах, ссылающихся на зти.

Тем не менее, установлено, что внутренние механические уплотнения, например, те, которые придумал Рединг, оказываются неэффективными в широком спектре областей применения, причем они требуют избыточно больших количеств расплавленного металла связующего. Согласно настоящему изобретению установлено, что внешние уплотнения, а также внутренние уплотнения, относящиеся к классам физических и химических, позволяют преодолеть упомянутые недостатки внутреннего механического уплотнения. В предпочтительном техническом решении внешнего уплотнения уплотняющее средство можно наложить на поверхность металла связующего извне в виде твердого или жидкого материала, который B условиях проведения процесса может почти не реагировать;. металлом связующего. Было установлено, что подобное внешнее уплотнение пре>-отвращает или по крайней мере в достаточной степени подавляет перемещение пэрофэзных составляющих из окружающей газовой среды в реакционную.

Уатериалы, подходящие для применения в качестве физического уплотняющего средства, могут быть твердыми или жидкими. К ним относятся стекла, например, боратные или силикатные стекла, оксид бора, плавленые оксиды и т.п., или же любой другой материал (ы) достаточно эффективно подавляющие перенос вещества окружающей газовой среды в реакционную в условиях проведения процесса, Внешнее механическое уплотнение можно получить предварительным сглэживанием или предполировкой или какой-пибо

1836478 иной отделкой внутренней поверхности непроницаемого контейнера, содержащего порцию металла связующего, таким образом, чтобы с достаточной степени подавать перенос газа между окружающей и реакционной газовыми средами. Подходящее уплотнение могут также обеспечить глазури и покрытия, например, из оксида бора, которые можно нанести на стенки контейнера, чтобы сделать его непроницаемым.

Внешнее химическое уплотнение можно обеспечить, помещая соответствующий агент, способный, например, реагировать с материалом непроницаемого контейнера, на поверхность расплавленного металла связующего. Продукт реакции может представлять собой межметаллическое соединение, оксид, карбид и т,п.

В предпочтительном техническом решении внутреннего физического уплотнения металл связующего способен реагировать с окружающей газовой средой, образуя уплотнение или уплотняющее средство, отличающихся по составу от металла связующего. Например, по мере протекания реакции металла связующего с окружающей газовой средой может образоваться продукт реакции (в случае алюминий-магниевого сплава, реагирующего с воздухом— оксид магния и/или магний-алюминатная шпинель, э в случае бронзового сплава, реагирующего с воздухом — оксид меди), способный отделить реакционную газовую среду от окружающей. В другом техническом решении внутреннего физического уплотнения в металл связующего можно ввести стимулятор уплотнения, облегчающий формирование уплотнения по мере протекания реакции между металлом связующего и окружающей газовой средой. Например, в алюминиевое связующее можно добавить магний, висмут, свинец и т,п., а в металлическое связующее на основе меди или бронзы — селен, теллур, серу и т,п, При формировании внутреннего химического уплотняющего средства металл связующего может реагировать с веществом непроницаемого контейнера, например, посредством частичного растворения вещества контейнера или путем образования покрытия на внутренних стенках контейнера или же посредством формирования продукта реакции или межметаллических соединений, которые способны изолировать наполнитель от окружающей газовой среды.

Далее, следует учесть, 470 уплотнение должно быть способно к согласованию обьемных (например, расширении или сжатии) или иных изменений в реакционной системе, не позволяя окружающей газовой среде

25 металла связующего за пределы установленной граничной поверхности наполните30

40

5

20 просачиваться в наполнитель и в частности, подмешиваться к реакционной газовой среде. Характерно, что по мере того как расплавленный металл связующего пропитывает проницэемое вещество наполнителя либо преформа, может обнаружиться тенденция уменьшения глубины расплавленного металла связующего в контейнере.

Подходящее уплотняющее средство для подобной системы должно быть в достаточной степени пригодным для предотвращения переноса газа из окружающей газовой среды в наполнитель по мере пони>кения уровня расплавленного металла связующего в контейнере.

Преграждающее средство также можно применять в комбинации с настоящим изобретением. В частности, в качестве преграждающего средства, пригодного для применения согласно способу настоящего изобретения, можно взять любое подходящее средство, способное подавлять, предотвращать или ограничивать мигрированием перемещение и т.п. расплавленного ля или же препятствовать такому движению.

Подходящее преграждающее средство мо>кет представлять собой любой материал, или соединение или химический элемент, состав и т,п., которые в условиях проведения процесса, отвечающего настоящему изобретению, сохраняют известную структурную целостность, не улетучиваются и обладают локализованной способностью подавления, приостановки, воспрепятствования, предотвращения и т.п. продолжающегося пропитывания для движения другого рода за пределы установленной граничной поверхности наполнителя. Преграждающее средство можно использовать в ходе самовакуумирующего пропитывания или в любом непроницаемом контейнере, применение которого связано с технологией самовакуумирования, предназначенной для получения композитов на металлическом связующем, как это подробнее описано ниже.

К подходящим преграждающим средствам относятся материалы, которые в условиях проведения процесса способны смачиваться мигрирующим расплавленным металлом связующего, либо не смачиваться им, пока смачивание не распространяется далеко за пределы поверхности преграждающего средства (т.е, поверхностное смачивание). Преграда подобного типа проявляет незначительное средство к расплавленному сплаву связующего, так что преграждающее средство предотвращает или подавляет

5

30

40

50 движение сплава за пределы установленной граничной поверхности наполнителя либо преформа, Преграда снижает необходимость в какой-либо конечной механической обработке, включая шлифование, которые могут потребоваться для окончательной отделки композитного продукта на металлическом связующем.

Подходящие преграды, в частности, используемые в случае металлического связующего на основе алюминия, содержат углерод. в особенности его кристаллическую аллотропную разновидность, известную как графит. В описанных выше условиях проведения процесса графит почти не смачивается расплавленным алюминиевым сплавом.

В частности, предпочтителен графит в виде продукта "Графойл", представляющий собой графитовую ленту, проявляющую свойство предотвращать мигрироваиие расплавленного алюминиевого сплава за пределы установленной граничной поверхности наполнителя. Кроме того, упомянутая графитовая лента устойчива против нагревания и химически инертна. Графитовая лента марки "Графойл" является гибкой, легко подгоняемой, податливой и эластичной, С ее помощью можно образовать множество конфигураций, отвечающих большинству требований, предъявляемых к преградам в процессе их применения. Графитовые преграждающие средства бывают также в виде шпикера или пасты и даже окрашивающего пленочного слоя, наносимых нэ граничную область наполнителя либо преформа. Лента "Графойл" в особенности предпочтительна, так как она представляет собой гибкий графитовый лист. Один из приемов использования такого листового графита, похожего на бумагу, состоит в обертывании нэполнителя либо преформа, подлежащих пропитыванию, слоем "Графойла". Другое прием состоит в том, что листовой графит мОжнО Отформо" вать и получить контррельефную форму, конфигурация которой отвечает желательной конфигурации иэделия на металлическом связующем. Полученную контррельефную форму можно затем заполнить материалом напопнителя.

Кроме того, в качестве преграды могут служить и другие материалы, состоящие из тонкодисперсных микрочастиц, например, глинозем зернистостью 500 меш (размер зерен 30 мкм), хорошо работающие в некоторых ситуациях до тех пор, пока скорость пропитывания металлом микрочастиц преграды будет ниже скорости пропитывания нэполнителя, Преграждающее средство можно применять любым подходящим образом, например, нанесением на установленную граничную поверхность слоя данного преграждающего средства. Подобный слой преграждающего средства можно нанести кистевым окрашиванием, окунанием, шелкотрафаретиой печатью. испарением или иным приемом с использованием преграждающего средства в виде жидкости, шликера или пасты или же набрызгиванием преграждающего средства, способного к улетучиванию; наконец, простым осаждением слоя твердых микрочастиц, а также наложением твердого тонкого листового материала или же пленки преграждающего средства на установленную граничную поверхность. При установленной преграде самовакуумирующее пропитывание оказывается существенно ограниченным, когда пропитывающий металл связующего достигает заданной граничной поверхно-. сти и контактирует с преграждающим средством.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1, Данный пример показывает, что для получения изделий из композита на металлическом связующем с использованием технологии самопроизвольного пропитывания можно с успехом применять напопиители самых разнообразных геометрических конфигураций. В табл.1 дана сводка условий эксперимента, которые были приняты при получении множества изделий из композита на металлическом связующем, причем к этим условиям относятся различные металлы связующего, геометрические конфигурации наполнителя, рабочие температуры и продолжительность обработки.

Образец А. Готовили форму из кремнезема с внутренней полостью дл ;;.Ой 5" (127 мм), шириной 5" (127 мм) и глубиной 3,25" (83 мм). Днище формы из кремнезема имело пять отверстий диаметром 0,75" (19 мм) и глубиной 0,75" (19 мм). Перед изготовлением формы сначала смешивали компоненты шликера, представляющие собой 2,5 — 3 мас.ч. порошкового кремнезема (марка

"Рэнко -сил", фирма "Раисом и Рэндолф", г.

Мони, шт. Огайо, США), 1 масс.ч. коллоидного кремнезема (марка "Киэкол 830", фирма

"Киэкол продактс", г, Эшленд, шт. МиннеСо- та, СБА), а также 1 — 1,5 мас.ч. кварцевого песка (марка "Рзнко-сил А", поставляемый фирмой "Рэнсом и Рэндолф", г, Мани. шт.

Огайо, США). Шликерную смесь заливали в каучуковую форму с полостью обратной конфигурации по сравнению с желаемой

1836478 конфигурацией полости формы иэ кремнезема и оставляли на ночь (около 14 ч) в морозильнике. Затем форму из кремнезема, извлекали иэ каучуковой формы, обжигали в печи с воздушной газовой средой при 800

С в течение 1 ч, после чего охлаждали при комнатной температуре.

Донную поверхность изготовленной формы из кремнезема перекрывали куском графитовой фольги (марка "Перма-файл", фирма "TT Америка", v. Портленд, шт. Орегон, CLUA) размерами: длина — 5" (127 мм), ширина — 5" (127 мм) и толщина 0,010" (0,25 мм). 8 графитовой фольге были вырезаны отверстия диаметром 0,75" (19 мм), расположение которых соответствовало отверстиям в днище формы из кремнезема, В имеющиеся в днище формы из кремнезема отверстия были вставлены цилиндры из металла связующего диаметром 0.75" (19 мм) и высотой 0,75" (19 мм), идентичные по составу металлу связующего, описанному ниже, В четырехлитровую пластмассовую банку насыпали около 826 г наполнителя, представляющего собой смесь 95Д (масс. доли) глинозема зернистостью 220 меш. (размер зерен 65 мкм) (марка "38 Алундум", фирма

"Нортон", г.Уорчестер, шт. Миннесота, США) и 5; 0 порошка магния зернистостью

325 меш, (размер зерен 44 мкм) (марка

"Эвар", фирма "Джонсон Матти, г. Сибрук, шт, Нью-Гемпшир, США), Смесь встряхивали в течение 15 мин, пихту наполнителя высыпали затем в форму из кремнезема с образованием на ее дне слоя . лубиной 0,75" (19 мм) при легком последующем постукиванием для выравнивания поверхности этого слоя наполнителя, Сверху на поверхность слоя шихты наполнителя помещали около

1220 г металла связующего приблизительно следующего процентного (масс, доли) состава: 0,25 кремния, 0,30 железа, 0,25 меди, 0,15.марганца, 9,5-10,6 магния, 0,15 цинка, 0,25 титана, остальное — алюминий, заполнив тем самым форму из кремнезема. Далее форму из кремнезема вместе с содержимым помещали в контейнер из нержавеющей стали, ширина 10" (254 мм) и высота 8" (203 мм). Форму из кремнезема, помещаемую в контейнер из нержавеющей стали, предварительно опрыскивали с использованием для этой цели губчатого титан-содержащего вещества (фирма "Кемэллой", г, Брин Моур, шт. Пенсильвания, CUJA), взятого в количестве около 15 r, Отверстие контейнера из нержавеющей стали закрывали куском медной фольги, образуя таким образом закрытую камеру, Сквозь упомянутую медную фольгу была продета трубка, предназначенная для продувки азотом. После этого кон5

ЗО

45 тейнер из нержавеющей стали вместе с содержимым устанавливали в камерную печь сопротивления с воздушной газовой средой.

Температуру в печи поднимали от комнатной,qo приблизительно 600 С со скоростью

400 С.ч при расходе вдуваемого азота

10 л.мин 1, Следует отметить, что закрытая камера не была газонепроницаемой, так что азот в некотором количестве выходил наружу, Далее температуру повышали от 600 С до 750 С со скоростью 400 .С.ч при расходе вдуваемого азота около 3 л.мин 1. После выдерживания системы при 775 С в течение 1,5 ч при расходе азота около 2 л.мин.1 контейнер из нержавеющей стали вместе с его содержимым извлекали из печи. Форму из кремнезема вынимали из контейнера, материалом которого служила нержавеющая сталь, и сливали из этой формы остаток металла связующего. В форму из кремнезема вставляли медную охлаждающую плиту длиной 5" (127 мм), шириной 5" (127 мм} и толщиной 1" (25 мм), имеющую комнатную температуру, так чтобы эта плита контактировала с верхней порцией остаточного металла связующего, непосредственно охлаждая готовое изделие из композита на металлическом связующем.

Образец В. Делали стальной ящик из стального каркаса, ограничивающего объем

5" (127 мм) в длину, 5" (127 мм) в ширину и

2,75" (70 мм) в глубину и обшитого стенками толщиной 0,3" (7,9 мм), Ящик был установлен на стальной плите, имеющей 7" (178 мм) в длину, 7" (178 мм) в ширину и толщиной

0,25" (6,4 MM). Изнутри стальной ящик был облицован сплошь графитовой фольгой, так что внутренний графитовый ящик составлял

5" (127 мм) в длину, 5" (127 мм) в ширину и

3" (76 мм) в высоту. Ящик из графитовой фольги был выполнен с использованием куска графитовой фольги (марка "ПермаФойл", фирма "ТТ Америка", г. Портленд, шт,.Орегон, CLUA), имеющей 11" (279 мм) в длину, 11" (279 мм) s ширину и толщиной

0,010" (0,25 мм). В графитовой фольге были выполнены четыре параллельных выреза, имеющие 3" (76 мм) по ширине и 3" (76 мм) в длину. Графитовая фольга с вырезами была сложена и закреплена скобками, так чтобы получился графитовый ящичек.

Далее готовили 782 r шихты наполнителя, смешивая в пластмассовой банке и встряхивая вручную в течение 15 мин следующие компоненты: 95 ((масс. доли) глинозема (марка С-75 РС, фирма "Эдкен кемикалз, г, Монреаль, Канада) и 5% порошка магния зернистостью 325 меш. (размер зерен 44 мкм) (марка "Эзар", фирма "Джон14

1836478

10

25

35 ры: 8" (203 мм) в длину, 8" (203 мм) в ширину шт

Сон Матти", г. Сибрук, шт. Нью — Гемпшир, . CLUA). Шихту наполнителя высыпали, затем в ящичек из графитовой фольги с образованием слоя глубиной 0,75н (19 мм), поверхность шихты выравнивали легким постукиванием. На поверхность шихты наполнителя насыпали в виде покрытия 4 г порошкового магния зернистостью 50 меш (размер зерен 0,3 мм) (фирма-поставщик мЭлфа продактс", а также (и Мортон тиокал", r. Денверс, шт, Миннесота, США). Поверх шихты наполнителя с покрытием из магниевого порошка помещали 1268 r металла связующего следующего процентного (масс. доли) состава: 0,25 кремния, 0,30 железа, 0,25 меди, 0,15 марганца, 0,5—

10,6 магния, 0,15 цинка, 0,25 титана, остальное — алюминий.

Стальной ящик вместе с его содержимым помещали в контейнер иэ нержавеющей стали, имеющей 10м (254 мм) в длину, 10 дюймов (254 мм) в ширину и 8" (202 мм) в высоту. Дно контейнера иэ нержавеющей стали было подготовлено таким образом, что днище ящика было прикрыто куском графитовой фольги, имеющей 10м (254 мм) в длину, 10и (254 мм) в ширину и толщиной

0,010м (0,26 мм), причем на графитовую фольгу был помещен обожженный кирпич, на который опирался стальной ящик, находящийся в контейнере из нержавеющей стали, Графитовую фольгу в донной части контейнера из нержавеющей стали, обертывающую обожженный кирпич, который поддерживал стальной ящик, обрызгивали губчатым титан-содержащим веществом (фирма мКэмэллой", г. Брин Моур, шт. Пенсильвания, США), взятым в количестве 20 г.

Отверстие контейнера из нержавеющей стали накрывали листом медной фольги, об- 40 разуя закрытую камеру. Через лист медной фольги была пропущена трубка для продувки азотом; Контейнер из нержавеющей стали вместе с его содержимым устанавливали в камерную печь сопротивления с воэдуш- 45 ной газовой средой, Далее печь нагревали от комнатной температуры до приблизительно 600 С со скоростью 400 С.ч при расходе подаваемого по трубке азота около 10л.мин, Затем 50 осуществляли нагревание от 500 С до 800

С со скоростью 400 С.ч при расходе азота около 2 л.мин . Затем контейнер из нержа-1 веющей стали вместе с его содержимым извлекали из печи. Стальной ящик вынимали 55 из этого контейнера и помещали на имеющую комнатную температуру водоохлаждаемую медную плиту, предназначенную для охлаждения и имеющую следующие размепри толщине 0,5" (13 мм), с целью прямого отверждения композита на металлическом связующем.

Образец С. Из графита марки AT (поставщик — фирма "Юнион карбайдм) выполняли графитовую лодочку с полостью следующих размеров: 12м (305 мм} в длину, 8" (203 мм) в ширину и 5,25и (13,4 мм) в высоту. На дно графитовой лодочки устанавливали три графитовых ящичка, имеющих следующие размеры: 8" (203 мм), в длину 4" (102 мм) в ширину и 5" (127 мм) в высоту, Ящички из графитовой фольги были выполнены с использованием графитовой фольги мррафойлм (фирма иЮнион карбайди) в виде куска размерами 14и (356 мм) в длину, 12,5м (318 мм) вширину при толщине 0,,015" (0,38 мм). В графитовой фольге были выполнены четыре параллельных выреза 5" (127 мм) по ширине и 5" (127 мм) в длину. Ящички иэ графитовой фольги были сделаны посредством сгибания графитовой фольги с вырезами и с последующим ее склеиванием смесью, содержащей 1 масс,ч, порошкового графита (марка KS-44, фирма

"Лонэа", г, Фэйр Лоун, шт, Нью-Джерси, США} и 3 масс.ч. коллоидного кремнезема (марка нДудокс", фирма "Дюпон де Немур, г. Уилмингтон, шт. Делавер, CLUA) и закреплением скобками, чтобы ящичек не разваливался. Дно ящичка из графитовой 50 меш. (размер зерен 0,30 мм) (фирма-поставщик "Элфа продлактс", а также "Мортон тиокол", г. Денвер, шт. Миннесота, США).

Этот (агниевый порошок был наклеен на два ящичка из графитовой фольги смесью, содержащей 25 — 50 (об.доли) графитового связующего (марка мРигидлок", фирма мПоликарбон", r.Âàïåíñèÿ, шт, Калифорния, США), остальное — этиловый спирт.

Далее насыпали в пластмассовый бочонок и перемешивали в течение по крайней мере к 2 ч на шаровой мельнице приблизительно 1000 г шихты наполнителя, содержащей 98 (масс. доли) чешуйчатого глинозема зернистостью 60 меш. (размер чешуек 0.25 мм) (марка Т-64, фирма нЭлкоа индастриэл кемикалз дивижа", г, Боксит, шт., Арканзас, США} и 20 порошкового магния зернистостью 325 меш (раэмер частиц

44 мкм) (марка "Эзар", фирма "Джонсон

Мэтти", г. Сибрук, шт Нью-Гемпшир, США).

Затем шихту наполнителя насыпали на дно ящичка из графитовой фольги, находящегося в графитовой лодочке, уплотняли слой шихты вручную и наносили в виде покрытия слой магниевого порошка зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм) (фирмы иЭлфа продактс", и "Мортон тиокол", г, Денверс,, Миннесота. США), взятого в количестве

1836478

10

20

35

6 r. После этого поверх слоя шихты наполнителя помещали 1239 r. металла связующего следующего процентного (масс. доли) состава: а 0,35 кремния, 0,40 железа, 1,6-2,6 меди, 0,20 марганца, 2,6 — 3,4 магния, 0,18 — 0,35 хрома, 6,8 — 8,0 цинка, 0,20 титана, остальное — алюминий. Таким образом, в ящичке из графитовой фольги находились шихта и металл, Графитовую лодочку вместе с ее содержимым устанавливали при комнатной температуре в ретортную печь сопротивления.

Дверцу реторты закрывали и в реторте создавали вакуум, составляющий по крайней мере 30" (762 мм) рт.ст, По достижении вакуума в реторную камеру подавали азот при расходе около 2,5 л.мин . Далее ретор-1 тную печь разогревали приблизительно до

700 С со скоростью 120 С.ч и осуществляли выдерживание при 700 С в течение

10 ч при этом же расходе подаваемого азота; 2,5л.мин . Затем ретортную печь охлаж-1 дали от 700 С приблизительно 675 С со скоростью 150 С.ч, При температуре около 675 С графитовую лодочку вместе с ее содержимым извлекали из реторты и подвергали прямому отверждению, В частности, графитовую лодочку помещали на графитовую плиту, имеющую комнатную температуру, и насыпали поверх расплавленного металла связующего, находящегося в ящичке из графитовой фольги, внешний утеплитель в количестве приблизительно

500 мл, Применяли утеплитель верха марки

"Фидол" (фирма "Фозекс", г. рук Парк, шт., Огайо, США). Затем графитовую лодочку завертывали в одеяло толщиной 2" (51 мм) из керамического волокна (марка "Сиробланкет". фирма "Мэвиниль рефрэктори продактс"), По достижении комнатной температуры ящички из графитовой фольги демонтировали и высвобождали из них готовые изделия из композита на металлическом связующем, Образец 1, Из графита марки АТ/, поставляемого фирмой "Юнион карбайд", выполняли графитовую лодочку с полостью имеющей следующие размеры: 8" (203 мм) в длину, 4" (102 мм) в ширину и 2,5" (63 мм) в глубину. В графитовую лодочку устанавливали ящичек из графитовой фольги, имеющий следующие размеры: 8" (208 мм) в длину, 1,5" (36 мм) в ширину и 3" (76 мм) в высоту. Указанный ящичек был выполнен из куска графитовой фольги "Графойл" )фирма

"Юнион карбайд") размерами; 14" (365 мм) в длину, 7,5" (191 мм) в ширину и при толщине 0,015" (0,38 мм), В графитовой фольги были выполнены четыре параллельных выреза: 3" (76 мм) по ширине и 3" (76 мм) в длину. Графитовый ящичек изготовили сгибанием графитовой фольги с последующим склеиванием графитовым связующим (марка "Ригидлок", фирма

"Поликарбон", г. Валенсия, шт. Калифорния, США) и укреплением скобками. После достаточного высушивания ящичек из графитовой фольги помещали в графитовуюлодочку.

В четырехлитровую пластмассовую банку насыпали около 1000 г шихты наполнителя, содержащей 96% (масс. доли) глинозема в виде чешуек, имеющих 10 мкм в диаметре и толщину около 2 мкм (чешуйчатый альфаглинозем зернистости F, фирма "Дюпон де

Немур", г. Уилмингтон, шт. Делавер, CLUA), и приблизительно 4% магнивеого порошка зернистостью 325 меш (размер зерен 44 мкм) марка "Эзар", фирма "Джонсон Матти", г, Сибрук, шт, Нью-Гемпшир, США). Для получения из шихты шликера остальной объем пластмассовой банки заполняли этиловым спиртом, Далее пластмассовую банке вместе с ее содержимым помещали по крайней мере на 3 ч на шаровую мельницу.

Для отделения шихты наполнителя от этилового спирта шликерную смесь, затем подвергали вакуумному фильтрованию. flo удалении большей части этилового спирта шихту наполнителя помещали на ночь в воз душную сушилку с температурой около 110"

С для окончательного высушивания, Завершающая операция подготовки шихты наполнителя заключалась в просеивании через сито 40 меш, (просвет ячеек 0,42 мм).

Ниже технология жидкостного диспергирования обозначаются для кратности как "технология ЖД", На дно ящичка из графитовой фольги насыпали в виде покрытия приблизительно

1,5 r магниевого порошка зернистостью 50 меш. (размер зерен 0,30 мм) фирмы "Элфа продактс" и "Мортон тиокол", г, Денверс, шт, Миннесота, США), . слой которого приклеивали ко дну ящичка из графитовой фольги графитовым связующим (марка

"Ригидлок", фирма "Поликарбон", г. Валенсия, шт. Калифорния, США). Далее s ящичек из графитовой фольги, а именно, на его дно, насыпали шихту наполнителя, которую уплотняли вручную, а поверх нее наносили в виде покрытия магниевый порошок зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм) (фирмы "Элфа продактс" и "Мортон тиокол", г.

Денвер, шт, Миннесота, США)в количестве

1,5 r, Поверх шихты наполнителя, находящейся в ящичке из графитовой фольги, помещали приблизительно 644 r связующего следующего процентного (масс,доли) состава: 0,25 кремния,. 0,30 железа, 1836478

18 0,25 меди, 0.15 марганца, 9,5-10,6 магния, 0,15 цинка, 0,25 титана, остальное — алюминий. Как показано на рис,12, вдоль наружных боковых сторон ящичка из графитовой фольги были поме- 5 щены две.опорные пластинки иэ графита длиной 8" (203 мм), шириной 3" (76 мм) и толщиной 0,5" (13 мм). В графитовую лодочку вокруг графитовых пластинок был насыпан глинозем зернистостью 220 меш 10 (размер зерен 65 мкм) (марка "38 Алундум", фирма "Нортон", г. Уорчерстер, шт.

Миннесота, США).

Систему, состоящую из графитовой лодочки и ее содержимого, уст