Способ обработки волокон из углерода

Способ обработки волокон из углерода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

БАТЕЙ ГпО- ЦЦ Ч ",,,;. бнелкетакв Lib;:,.

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 5343С)3 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28 03 75(21) 2117285/02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.11.76Бюллетень № 41 (4б) Дата опубликования описания 11.01.77 (51) М. Кл."В 22 l3 19/02

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изоаретоиий и открытий (53) УДК 621.74.046 (О88.8) (72) Авторы А. Н. Шуршаков, В. С. Дергунова, Г. Д. Пососьева, изобретения 1 1. Г. Субботина, С. А. Колесников и Н. А. Новикова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОЛОКОН ИЗ УГЛЕРОДА

Изобретение относится к технологии производства литых материалов из тугоплавких металлов и касается армирования чистых тугоплавких металлов углеродными волокнами. 5

Известен способ получения композиционного материала на основе легкоплавких металлов и углеродных волокон заключающийся в том, что подлежащее пропитке тело, представляющее собой каркас из волокнисто- тп го материала, размещают в камере над зеркалом расплавленного металла матрицы, создают в камере вакуум, не снимая вакуума, погружают тело в расплав и повышают в камере давления, производя пропитку (12 . о5

Однако этот способ не применим для тугоплавких металлов, поскольку он не позволяет получить композиционный материал достаточной прочности из-за растворения углеродных волокон в расплавленных туго- 20 плавких металлах.

Известен также способ получения композиционного материала, при котором для армирования используют углеродные волокна, покрытые монокарбидами титана, ванадия, 25 гафния, тантала, циркония, ниобия или хрома (2).

Покрытие на волокнах толщиной не более о

500А получают осаждением из газовой фазы в результате реагирования галогенида металла с углеродом. В качестве металлаосновы используют сплав свинец-олово, медь, алюминий или магний, Однако этот способ не может быть использован для армирования тугоплавких металлов, поскольку углеродные волокна с покрытием из указанных монокарбидов взаимодействуют с металлической матрицей, превращаясь в карбидные, и свойства армированногоо материала невысокие.

Цель изобретения — повысить прочностные свойства материала.

Для этого предлагается способ, по которому в качестве защитного покрытия на волокнах из углерода используют пироуглерод.

Способ осуществляется следующим образом: углеродные волокна, полученные пиролизом органических волокон — вискозных или полиакрилонитрильных — наматывают ка " 5343 графитовую оправку, представляющую собой о пластину, цилиндр и т.д., под углом от 0 до 90 к оси оправки либо укладывают в о определенном порядке, заполняя любой объем связывают пироуглеродом при термическом разложении углеводородов — метана, бензола, пропана и др. — в вакууме не ниже

-2

1х10 мм рт.,ст. при температуре 1000о

1100 С в течение 35С0-400 час при этом на углеродных волокнах образуется слой пи- 39 роуглерода толщиной 5-15 мк.

Полученную таким образом пористую под ложку отделяют от графитовой оправки и пс мешают в рабочее пространство вакуумной печи над зеркалом расплавленного тугоплав- !5 кого металла — Т, Zr, Hf, Та, Nb, находящегося в тигле.

Пропитку осуществляют погружением пористой подложки в тигель с расплавленным металлом. Кристаллизация металла между 20 волокнами происходит после извлечения подложки из расплава вне тигля с металлом.

На межфазной границе "пироуглерод-металл" при кристаллизации образуется слой карбидной фазы толщиной 10 15 мк, который дополнительно защищает углеродное волокно от взаимодействия с металлической матрицей в течение длительного времени при повышенных температурах.

Тигель с расплавленным металлом исполь-@ зуют многократно, дополняя его уровень требуемым количеством металла.

03

Пример. Углеродные волокна уложенные в ряд на графитовую пластину, уплотняют пироуглеродом при термическом разложении метана в интервале температур

1050 — 1100 С в течение 400 час, затем полученную таким образом пористую подложку пропитывают расплавленным титаном при температуре 1800 — 1850 в вакууме

1xl0 мм рт.ст. Предел прочности при изгибе композиционного материала и модуль упругости при 2CF С равны соответственно

100-1О4 кг/мм и /1Î-11,5/ 10 кг/мм г з Ь

Формула изобретения

Способ обработки волокон из углерода для армирования тугоплавких металлов при изготовлении композиционного материала, включающий нанесение на поверхность волокон слоя защитного покрытия, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения прочности композиционного материала, в качестве защитного покрытия используют пироуглерод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 416155, В 22 3 19/02, 1971 г.

2, Патент Франции № 2121277, С 22 с 99/00, 1973 г.

Составитель Г. Пососьева

Редактор Е. Братчикова Техред A. Богдан Корректор И. Гоксич

Заказ 5546/217 Тираж 1003 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4