Высокотемпературное покрытие

Высокотемпературное покрытие

Реферат

 

Изобретение относится к авиационной промышленности и может быть использовано для защиты от окисления неметаллических материалов на основе карбидокремниевой матрицы и наполнителя из углеродного волокна. Технической задачей изобретения является повышение стойкости к окислению углеродкерамических композиционных материалов при температуре 2000°С. Предложенное высокотемпературное покрытие содержит компоненты при следующем их соотношении, мас.%: кремний 4-7; бор 2-4; оксид гафния 60-65; борид гафния 6-10; пятиокись тантала 10-15; силицид гафния 7-10. Полученное высокотемпературное покрытие - экологически чистое, пожаровзрывобезопасное. 2 табл.

Изобретение относится к авиационной промышленности и может быть использовано для защиты от окисления неметаллических материалов на основе карбидокремниевой матрицы и наполнителя из углеродного волокна, работающих при температуре до 2000С.

Известно высокотемпературное покрытие следующего состава, мас.%:

Дисилицид молибдена 63-75

Кремний 10-25

Хром 5-10

Бор 3-5 [1]

Недостатком известного покрытия является низкая стойкость к окислению при температурах выше 1300С.

Известно самозалечивающееся антиокислительное покрытие, содержащее жаростойкие фазы из силицида титана и дисилицида молибдена. Температура эксплуатации покрытия -1850С [2].

Известно также самозалечивающееся антиокислительное покрытие, содержащее SiC и Si₃N₄. Температура эксплуатации -1650С [3].

При температурах выше 1850С происходит разрушение указанных покрытий, при этом убыль веса составляет более 3 мас.%.

Наиболее близким аналогом, [4] взятым за прототип, является высокотемпературное покрытие следующего химического состава, мас.%:

Кремний 6-9

Бор 2-5

Оксид гафния 63-68

Борид гафния 8-12

Пятиокись тантала 12-17

Недостатком покрытия-прототипа является низкая стойкость к окислению углеродкерамических композиционных материалов при температурах выше 1800С.

Технической задачей изобретения является повышение стойкости к окислению углеродкерамических композиционных материалов при температуре до 2000С.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложено высокотемпературное покрытие, содержащее кремний, бор, оксид гафния, борид гафния, пятиокись тантала, которое дополнительно содержит силицид гафния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кремний 4-7

Бор 2-4

Оксид гафния 60-65

Борид гафния 6-10

Пятиокись тантала 10-15

Силицид гафния 7-10

Авторами установлено, что совместное введение силицида гафния при заявленных соотношениях компонентов позволяет повысить стойкость к окислению углеродкерамических композиционных материалов при температуре 2000С.

Примеры осуществления:

Для получения покрытий были приготовлены 4 композиции, соотношение компонентов в которых приведено в таблице 1.

Компоненты покрытий в виде порошков соответствующих химических соединений помещались в фарфоровый барабан с алундовыми шарами. Смесь загружали в указанных соотношениях не более чем на 3/4 объема барабана, в котором она перемешивалась в течение 48 часов.

Высокотемпературное покрытие на образцы углеродкерамического композиционного материала наносили напылением. Образцы подвергали сушке в термошкафу при температуре 80С. Формирование покрытия осуществляли в печи с силитовыми нагревателями при температуре 1350-1370С в течение 20-30 минут.

Образцы углеродкерамического материала с защитными покрытиями испытывали на жаростойкость при температуре 2000С в течение 10 циклов по 50 секунд каждый по режиму 2000С20С. Эффективность защитного действия покрытий после испытаний определялась по убыли массы образцов углеродкерамического композиционного материала с покрытиями в мас.%. Результаты исследований представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, антиокислительное действие предлагаемого покрытия на образцах углеродкерамического композиционного материала при использовании значительно возрастает, покрытие-прототип разрушается при температуре 1900С.

Незначительная убыль массы образцов (менее 1 мас.%) подтверждает появление внутреннего эффекта самозалечивания предлагаемых составов защитного покрытия, предотвращающего диффузию кислорода воздуха в глубь образца и препятствующего окислению углеродкерамического композиционного материала.

Применение предлагаемого высокотемпературного покрытия позволит обеспечить работоспособность узлов и деталей из углеродкерамических композиционных материалов и повысить надежность и ресурс изделий авиационной техники в 1,5-2 раза.

Предлагаемое высокотемпературное покрытие - экологически чистое, пожаровзрывобезопасное.

Источники информации

1. А. с. СССР № 464568.

2. Патент Германии, № 19634855, С 04 В 41/87.

3. РСТ. WO 95/24364, С 04 В 41/85.

4. Заявка на патент № 2000130626/031032637, решение о выдаче от 26.03.02.

Формула изобретения

Высокотемпературное покрытие, содержащее кремний, бор, оксид гафния, борид гафния, пятиокись тантала, отличающееся тем, что дополнительно содержит силицид гафния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кремний 4 - 7

Бор 2 - 4

Оксид гафния 60 - 65

Борид гафния 6 - 10

Пятиокись тантала 10 - 15

Силицид гафния 7 - 10