RU2636536C1 - Method of manufacturing carbon-graphite products - Google Patents
Method of manufacturing carbon-graphite products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2636536C1 RU2636536C1 RU2016143816A RU2016143816A RU2636536C1 RU 2636536 C1 RU2636536 C1 RU 2636536C1 RU 2016143816 A RU2016143816 A RU 2016143816A RU 2016143816 A RU2016143816 A RU 2016143816A RU 2636536 C1 RU2636536 C1 RU 2636536C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- carbon
- mixture
- binder
- radiation
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии производства изделий из графитов и углерод-углеродных и карбидокремниевых композитов. В основу изобретения положена задача изготовления мелкозернистого графита, углерод-карбидокремниевых, углерод-металлических композитов с помощью пиролиза специальных смесей высокоинтенсивным лазерным излучением. Оно может быть использовано также для изготовления мелкозернистого графита, углерод-карбидокремниевых, углерод-металлических композитов с помощью пиролиза специальных смесей высокоинтенсивным лазерным излучением.The invention relates to the production technology of products from graphite and carbon-carbon and silicon carbide composites. The basis of the invention is the task of manufacturing fine-grained graphite, carbon-carbide-silicon, carbon-metal composites using pyrolysis of special mixtures with high-intensity laser radiation. It can also be used for the manufacture of fine-grained graphite, carbon-silicon carbide, carbon-metal composites by means of pyrolysis of special mixtures with high-intensity laser radiation.
Известен способ карбонизации и активирования углеродного материала во вращающейся печи с внешним обогревом, имеющей вход и разгрузочную сторону, с наклоном книзу в направлении разгрузочной стороны, кольцеобразные перегородки с интервалами вдоль печи для регулирования перемещения материала и подъемные планки между перегородками для перемешивания материала, частями поднимающие материал вверх и заставляющие поднятый материал падать каскадом в нижнюю часть вращающегося тела; включающий: подачу материала в загрузочный конец печи; подачу в печь осуществляют в атмосфере водяного пара или углекислого газа, по существу, свободного от кислорода; поддержание первый зоны печи при температуре, достаточной для сушки или удаления растворителя из материала без осуществления карбонизации; поддержание второй зоны печи ниже по потоку от первой зоны при температуре, достаточной для карбонизации материала; поддержание третьей зоны печи ниже по потоку от второй зоны при температуре, достаточной для активирования карбонизированного материла; и сбор материала из разгрузочной стороны печи [RU 2478573, С2, С01В 31/08, С10В 47/30, С10В 53/07, Р27В 7/16, 10.04.2013]A known method of carbonization and activation of carbon material in a rotary kiln with external heating, with an inlet and discharge side, with a downward inclination towards the discharge side, annular partitions with intervals along the furnace to control the movement of material and lifting bars between partitions for mixing the material, parts lifting the material up and causing the raised material to cascade into the lower part of the rotating body; comprising: supplying material to the loading end of the furnace; the feed to the furnace is carried out in an atmosphere of water vapor or carbon dioxide substantially free of oxygen; maintaining the first zone of the furnace at a temperature sufficient to dry or remove solvent from the material without carbonization; maintaining the second zone of the furnace downstream of the first zone at a temperature sufficient to carbonize the material; maintaining the third zone of the furnace downstream of the second zone at a temperature sufficient to activate the carbonized material; and collecting material from the discharge side of the furnace [RU 2478573, C2, C01B 31/08, C10B 47/30, C10B 53/07, P27B 7/16, 04/10/2013]
Недостатком способа является сложность технической реализации и, кроме того, он характеризуется относительно узкой областью применения, поскольку не используется для получения готовых изделий.The disadvantage of this method is the complexity of the technical implementation and, in addition, it is characterized by a relatively narrow scope, since it is not used to obtain finished products.
Кроме того, известен способ [RU 2520455, С2, С10В 55/00, С10С 3/04, 27.06.2014], включающий карбонизацию исходного пека, который перед карбонизацией термообрабатывают в присутствии конденсирующей добавки и воздуха, при этом, термообработку осуществляют в реакторе путем нагрева исходного пека до температуры 300-400°С, карбонизацию осуществляют путем постепенного нагрева пека до температуры не более 750°С при разрежении в реакторе 5-10 мм водн. ст., а газы, отходящие при карбонизации, улавливают и обезвреживают путем их смешения с минеральной кислотой или ее парами.In addition, a method is known [RU 2520455, C2, C10B 55/00, C10C 3/04, 06/27/2014], comprising carbonizing the starting pitch, which is heat treated before carbonization in the presence of a condensing additive and air, while the heat treatment is carried out in the reactor by heating the initial pitch to a temperature of 300-400 ° C, carbonization is carried out by gradually heating the pitch to a temperature of not more than 750 ° C with a rarefaction in the reactor of 5-10 mm aq. Art., and the gases emitted during carbonization are captured and neutralized by mixing them with mineral acid or its vapors.
Недостатком этого способа является относительно узкая область применения, поскольку способ может быть использован для получения изотропного пекового полукокса из исходного пека с температурой размягчения до 100°С.The disadvantage of this method is the relatively narrow scope, since the method can be used to obtain isotropic pitch semi-coke from the original pitch with a softening temperature of up to 100 ° C.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ [RU 2591826, С2, С23С 26/00, С23С 8/46, B82Y 30/00, 20.07.2016], заключающийся в том, что, наноразмерный порошок графита измельчают в активаторе в течение 40-45 мин, затем добавляют в него гептан, измельчают смесь в течение 10-15 мин, затем суспензию гептан-графит наносят на поверхность стали слоем толщиной 10±1 мкм и сушат, а обработку поверхности ведут лазерным излучением с частотой генерации импульсов 20-100 кГц, мощностью 10-50 Вт и скоростью сканирования 800-900 мм/с.The closest in technical essence to the proposed is the method [RU 2591826, C2, C23C 26/00, C23C 8/46, B82Y 30/00, 07/20/2016], which consists in the fact that nanosized graphite powder is ground in an activator for 40 -45 minutes, then heptane is added to it, the mixture is ground for 10-15 minutes, then a suspension of heptane-graphite is applied to the steel surface with a thickness of 10 ± 1 μm and dried, and surface treatment is carried out by laser radiation with a pulse generation frequency of 20-100 kHz, with a power of 10-50 W and a scanning speed of 800-900 mm / s.
Особенностью способа является то, что, для подготовки наноразмерного порошка используют графит марки ГК-1, или марки ГЭ, или марки HORG, или активированный уголь, а обработку поверхности лазерным излучением проводят в атмосфере инертного газа или в вакууме.A feature of the method is that, to prepare the nanoscale powder, graphite of the GK-1 brand, or of the GE brand, or of the HORG brand, or activated carbon is used, and surface treatment with laser radiation is carried out in an inert gas atmosphere or in vacuum.
Недостатком наиболее близкого технического является относительно низкое качество получаемого углеродного изделия, в частности, покрытия для стали.The disadvantage of the closest technical is the relatively low quality of the resulting carbon product, in particular, coatings for steel.
Задачей, которая решается в предложенном изобретении, является повышение качества изделий из графитов и углерод-углеродных и карбидокремниевых композитов.The problem that is solved in the proposed invention is to improve the quality of products from graphite and carbon-carbon and silicon carbide composites.
Требуемый технический результат заключается в повышении качества изделий из графитов и углерод-углеродных и карбидокремниевых композитов, сокращение времени изготовления изделий и обеспечение вариативности изготовления изделий с различными характеристиками.The required technical result is to improve the quality of products from graphite and carbon-carbon and silicon carbide composites, reducing the time for manufacturing products and ensuring variability in the manufacture of products with different characteristics.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в способе, согласно которому готовят смесь на основе углеродосодержащего наполнителя, размещают смесь в виде слоя в области формования изделия и проводят ее облучение лазерным излучением в атмосфере инертного газа, согласно изобретению, для приготовления смеси в углеродосодержащий наполнитель вводят связующее и размещают полученную смесь в области формования изделия в виде последовательно накладываемых слоев толщиной 0,15-0,5 мм, каждый из которых облучают лазерным излучением с нагревом до температуры от 1000°С до 1800°С с постоянным обдувом инертным газом, при этом, перед накладкой очередного слоя предыдущий слой охлаждают до 90-100°С, а в качестве связующего используют или высокомолекулярное органическое связующее или ароматические смолы.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that, in the method according to which the mixture is prepared on the basis of a carbon-containing filler, the mixture is placed in the form of a layer in the molding area of the product and irradiated with laser radiation in an inert gas atmosphere, according to the invention, for preparing a binder is introduced into the carbon-containing filler and the resulting mixture is placed in the product molding area in the form of successively applied layers of 0.15-0.5 mm thick, each of which is coated laser radiation with heating to a temperature of from 1000 ° C to 1800 ° C with constant inert gas blowing, while before applying the next layer the previous layer is cooled to 90-100 ° C, and either a high molecular weight organic binder or aromatic resins are used as a binder .
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве углеродосодержащего наполнителя используют или порошок кокса, или графита фракцией от 20 до 150 мкм.In addition, the desired technical result is achieved by the fact that, as a carbon-containing filler, either coke or graphite powder is used with a fraction of 20 to 150 microns.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве связующего используют или высокомолекулярные органические вещества, или ароматические смолы С8-С10, или комбинированные смолы С7-С11.In addition, the desired technical result is achieved in that, as a binder, either high molecular weight organic substances, or aromatic resins C8-C10, or combined resins C7-C11 are used.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, слои смеси облучают лазерным излучением с длиной волны 1070 нм, мощность излучения 340 Вт, со скоростью перемещения пучка 4-5 мм/с и диаметре пучка излучения 6-7 мм.In addition, the required technical result is achieved by the fact that the mixture layers are irradiated with laser radiation with a wavelength of 1070 nm, the radiation power is 340 W, with a beam velocity of 4-5 mm / s and a beam diameter of 6-7 mm.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве источника лазерного излучения используют твердотельный лазер или Ti:Sa, или Yb:YAG, или Nd:YVO, или Nd:YLF, или Nd:YAG с длиной волны 0,5-3 мкм, мощностью 50-500 Вт с однородной плотностью излучения в пучке.In addition, the desired technical result is achieved by the fact that, as a source of laser radiation, a solid-state laser or Ti: Sa, or Yb: YAG, or Nd: YVO, or Nd: YLF, or Nd: YAG with a wavelength of 0.5- 3 microns, with a power of 50-500 W with a uniform radiation density in the beam.
Кроме того, лазерное излучение фокусируют и сканируют слой смеси при помощи автоматизированной системы управления, варьируя диаметр лазерного пучка и время термообработки в зависимости от параметров смеси и необходимой температуры нагрева,In addition, laser radiation is focused and scanned by the mixture layer using an automated control system, varying the laser beam diameter and heat treatment time depending on the parameters of the mixture and the required heating temperature,
На чертеже представлены:The drawing shows:
на фиг. 1 - схема, иллюстрирующая пример реализации способа;in FIG. 1 is a diagram illustrating an example implementation of the method;
на фиг. 2 - схема процесса лазерной карбонизации.in FIG. 2 is a diagram of a laser carbonization process.
Предложенный способ изготовления углеграфитовых изделий реализуется следующим образом.The proposed method for the manufacture of carbon products is implemented as follows.
В качестве наполнителя используют порошок или кокса, или графита фракцией от 20 до 150 мкм. В качестве связующего используют органические жидкости с высоким содержанием углерода. Для производства плотных графитов (плотность 1,5 г/см3 и выше) предложенным способом необходимо применять связующие не содержащие атомов кислорода и азота, например, или ароматические смолы С8-С10, или комбинированные С7-С11 смолы. Применение связующих, содержащих атомы кислорода, приводит к появлению и росту пор в процессе пиролиза смесей, а, в следствии этого, и потери массы. Это обусловлено протеканием химической реакции с образованием СО, CO2 и низкомолекулярных органических соединений.As a filler, powder or coke or graphite is used with a fraction of 20 to 150 microns. As a binder, organic liquids with a high carbon content are used. For the production of dense graphites (density 1.5 g / cm3 and higher) by the proposed method, it is necessary to use binders that do not contain oxygen and nitrogen atoms, for example, either aromatic resins C8-C10, or combined C7-C11 resins. The use of binders containing oxygen atoms leads to the appearance and growth of pores during the pyrolysis of mixtures, and, as a consequence of this, weight loss. This is due to a chemical reaction with the formation of CO, CO2 and low molecular weight organic compounds.
Предлагаемый способ позволяет использовать органические вещества и с высоким содержанием кислорода для изготовления пористых изделий или заготовок с более низкой плотностью (0,3-1,2 г/см3).The proposed method allows the use of organic substances with a high oxygen content for the manufacture of porous products or preforms with a lower density (0.3-1.2 g / cm3).
В следствии того, что предлагаемый способ основывается на крайне высокой скорости нагрева (более 1000°С/с), а нагрев ведется лазерным излучением, накладывается ограничение на толщину карбонизируемого слоя за один акт сканирования. Оптимальная толщина слоя составляет 0,15-0,5 мм. При меньшей толщине падает производительность способа, а опытным путем было доказано, что при увеличении толщины обрабатываемого слоя свыше 0,5 мм карбонизация связующего проходит частично: связующее, находящееся на глубине более 0,6 мм, не нагревается до необходимых температур. При этом, увеличение плотности мощности лазерного излучения приводит к испарению наполнителя с поверхности.Due to the fact that the proposed method is based on an extremely high heating rate (more than 1000 ° C / s), and the heating is carried out by laser radiation, a limitation is placed on the thickness of the carbonized layer per scan. The optimal layer thickness is 0.15-0.5 mm. With a smaller thickness, the productivity of the method decreases, and it has been experimentally proved that with an increase in the thickness of the processed layer over 0.5 mm, the binder is partially carbonized: the binder located at a depth of more than 0.6 mm does not heat up to the required temperatures. In this case, an increase in the power density of the laser radiation leads to the evaporation of the filler from the surface.
При изготовлении углерод-металлических и углерод-карбидокремниевых композитов в качестве наполнителей могут быть использованы порошки кокса, графита, кремния, инертных по отношению к углероду и связующему металлов, а также дискретные керамические или металлические микроволокна. Пропорции углерод/металл или углерод/кремний зависят от требуемых качественных характеристик получаемого изделия и могут варьироваться. В качестве связующих могут использоваться аналогичные связующие, что и для производства графитовых изделий, либо иные.In the manufacture of carbon-metal and carbon-carbide-silicon composites, fillers can be used powders of coke, graphite, silicon, inert with respect to carbon and a metal binder, as well as discrete ceramic or metal microfibers. The proportions of carbon / metal or carbon / silicon depend on the required quality characteristics of the resulting product and may vary. As binders, similar binders can be used as for the production of graphite products, or otherwise.
Термообработка смесей для изготовления углерод-металлических и углерод-карбидокремниевых производится при температуре нагрева от 1000°С до 1800°С. При этом возможно несколько актов сканирования лазерным излучением для уменьшения градиента температур в термообрабатываемой смеси. Меньшая температура нагрева не позволяет обеспечить требуемое качество термообработки, а большая - приводит к неоправданному расходованию энергии.Heat treatment of mixtures for the manufacture of carbon-metal and carbon-carbide-silicon is carried out at a heating temperature from 1000 ° C to 1800 ° C. In this case, several acts of scanning by laser radiation are possible to reduce the temperature gradient in the heat-treated mixture. A lower heating temperature does not allow to provide the required quality of heat treatment, and a higher one leads to unjustified energy consumption.
Пример конкретного выполнения №1.An example of a specific implementation No. 1.
Каменноугольный кокс, фракции 40-140 мкм, смешивался с эпоксидной смолой ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) в смесильном оборудовании в пропорции 62% наполнителя и 38% связующего по массе. В зону формования изделия, например, на металлическую подложку, при помощи специально подготовленного лабораторного оборудования наносился ровный слой смеси толщиной 0,5 мм. Термообрабатываемая смесь помещалась в лазерную установку. Сканирование лазерным излучением (длина волны 1070 нм, мощность излучения 340 Вт) проводилось с низкой скоростью перемещения пучка - 4 мм/с. При этом диаметр пучка составлял 7 мм.Coal coke, fractions of 40-140 microns, was mixed with ED-20 epoxy resin (GOST 10587-84) in mixing equipment in the proportion of 62% filler and 38% binder by weight. An even layer of the mixture with a thickness of 0.5 mm was applied to the product forming zone, for example, on a metal substrate, using specially prepared laboratory equipment. The heat-treatable mixture was placed in a laser system. Scanning by laser radiation (wavelength 1070 nm, radiation power 340 W) was carried out with a low beam velocity of 4 mm / s. The beam diameter was 7 mm.
Для исключения горения процесс карбонизации проводился в атмосфере аргона. При нагреве наблюдался процесс образования газообразных продуктов пиролиза. Далее карбонизированный слой охлаждался до температуры 90-100°С обдувом инертным газом и теплоотводом с подложки. При помощи специального лабораторного оборудования на карбонизированный слой наносился слой термообрабатываемой смеси толщиной 0,5 мм. Далее повторялся процесс пиролиза и охлаждения. Количество выполненных итераций - 5. Полученный образец не обладал ярко выраженной адгезией к металлической подложке. Плотность образца составила 1,13 г/см3.To exclude combustion, the carbonization process was carried out in an argon atmosphere. When heated, the formation of gaseous pyrolysis products was observed. Next, the carbonized layer was cooled to a temperature of 90-100 ° C by blowing with an inert gas and heat removal from the substrate. Using special laboratory equipment, a layer of a heat-treated mixture with a thickness of 0.5 mm was applied to the carbonized layer. Then the process of pyrolysis and cooling was repeated. The number of completed iterations is 5. The obtained sample did not exhibit pronounced adhesion to the metal substrate. The density of the sample was 1.13 g / cm3.
Пример конкретного выполнения №2.An example of a specific implementation No. 2.
Каменноугольный кокс, фракции 40-140 мкм, смешивался с жидкими продуктами пиролиза (ТУ 2451-178-72042240-2006) в смесильном оборудовании в пропорции 67% наполнителя и 33% связующего по массе. На металлическую поверхность при помощи специально подготовленного лабораторного оборудования наносился ровный слой смеси толщиной 0,5 мм. Термообрабатываемая смесь помещалась в лазерную установку. Сканирование лазерным излучением (длина волны 1070 нм, мощность излучения 380 Вт) проводилось с низкой скоростью перемещения пучка - 5 мм/с. При этом диаметр пучка составлял 6 мм. Для исключения горения процесс карбонизации проводился с обдувом аргоном. При нагреве наблюдался процесс образования газообразных продуктов пиролиза, но оценочно меньше, чем при применении ЭД-20. Далее карбонизированный слой охлаждался до температур 90-100°С обдувом инертного газа и теплоотводом с подложки. При помощи специального лабораторного оборудования на карбонизированный слой наносился слой термообрабатываемой смеси толщиной 0,5 мм. Далее повторялся процесс пиролиза и охлаждения. Количество выполненных итераций - 6.Coal coke, fractions of 40-140 microns, was mixed with liquid pyrolysis products (TU 2451-178-72042240-2006) in mixing equipment in a proportion of 67% filler and 33% binder by weight. Using a specially prepared laboratory equipment, an even layer of the mixture with a thickness of 0.5 mm was applied to the metal surface. The heat-treatable mixture was placed in a laser system. Scanning by laser radiation (wavelength 1070 nm, radiation power 380 W) was carried out with a low beam velocity of 5 mm / s. The beam diameter was 6 mm. To exclude combustion, the carbonization process was carried out with argon blowing. When heated, the process of formation of gaseous pyrolysis products was observed, but it was estimated to be less than when using ED-20. Further, the carbonized layer was cooled to temperatures of 90-100 ° C by blowing inert gas and heat removal from the substrate. Using special laboratory equipment, a layer of a heat-treated mixture with a thickness of 0.5 mm was applied to the carbonized layer. Then the process of pyrolysis and cooling was repeated. The number of iterations completed is 6.
Полученный образец не обладал ярко выраженной адгезией к металлической подложке. Плотность образца составила 1,58 г/см3.The obtained sample did not exhibit pronounced adhesion to the metal substrate. The density of the sample was 1.58 g / cm3.
Пример конкретного выполнения №3.An example of a specific implementation No. 3.
Каменноугольный кокс, фракции 40-140 мкм и порошок кремния фракции 80-120 мкм смешивались с жидкими продуктами пиролиза (ТУ 2451-178-72042240-2006) в смесильном оборудовании в пропорции 40% углеродного наполнителя, 25% кремниевого наполнителя и 35% связующего по массе. На металлическую подложку при помощи специально подготовленного лабораторного оборудования наносился ровный слой смеси толщиной 0,5 мм. Термообрабатываемая смесь помещалась в лазерную установку. Проводилось 2 акта сканирования лазерным излучением поверхности (длина волны 1070 нм, мощность излучения 340 Вт). Скорость первого сканирования 6 мм/с, при диаметре пучка 7 мм. Скорость второго сканирования 5 мм/с, при диаметре пучка 7 мм. Задержка между актами сканирования составила 40 секунд. Для исключения горения процесс карбонизации проводился с обдувом аргоном. При нагреве наблюдался процесс образования газообразных продуктов пиролиза.Coal coke, fractions 40-140 microns and silicon powder fractions 80-120 microns were mixed with liquid pyrolysis products (TU 2451-178-72042240-2006) in mixing equipment in the proportion of 40% carbon filler, 25% silicon filler and 35% binder mass. Using a specially prepared laboratory equipment, an even layer of the mixture 0.5 mm thick was applied to the metal substrate. The heat-treatable mixture was placed in a laser system. 2 acts of scanning by laser radiation of the surface were carried out (wavelength 1070 nm, radiation power 340 W). The speed of the first scan is 6 mm / s, with a beam diameter of 7 mm. The second scan speed is 5 mm / s, with a beam diameter of 7 mm. The delay between scan events was 40 seconds. To exclude combustion, the carbonization process was carried out with argon blowing. When heated, the formation of gaseous pyrolysis products was observed.
При нагреве во время первого акта сканирования наблюдался процесс образования газообразных продуктов пиролиза. При нагреве во время второго акта сканирования образование газообразных продуктов пиролиза практически не наблюдалось. Далее карбонизированный слой охлаждался до температур 90-100°С обдувом инертного газа и теплоотводом с подложки.When heated during the first act of scanning, the formation of gaseous pyrolysis products was observed. When heated during the second act of scanning, the formation of gaseous pyrolysis products was practically not observed. Further, the carbonized layer was cooled to temperatures of 90-100 ° C by blowing inert gas and heat removal from the substrate.
При помощи специального лабораторного оборудования на карбонизированный слой наносился слой термообрабатываемой смеси толщиной 0,5 мм. Далее повторялся процесс пиролиза и охлаждения. Количество выполненных итераций - 5. Плотность образца составила 2,27 г/см3.Using special laboratory equipment, a layer of a heat-treated mixture with a thickness of 0.5 mm was applied to the carbonized layer. Then the process of pyrolysis and cooling was repeated. The number of completed iterations is 5. The density of the sample was 2.27 g / cm3.
Анализ микрофотографий показал, что полученные образцы демонстрируют однородность микроструктуры: не наблюдается расслоения образцов, частицы наполнителя и поры распределены в матрице связующего гомогенно и не имеют преимущественной ориентировки. Данные наблюдения позволяют ожидать высокой степени изотропности конечных изделий.The analysis of microphotographs showed that the obtained samples demonstrate the uniformity of the microstructure: no stratification of the samples is observed, filler particles and pores are distributed homogeneously in the binder matrix and do not have a preferential orientation. Observation data allow us to expect a high degree of isotropy of the final products.
Процесс карбонизации (фиг. 2) можно представить в виде следующих последовательных преобразований:The carbonization process (Fig. 2) can be represented in the form of the following sequential transformations:
- деструкция органических молекул, сопровождаемая разрывом связей углерод-углерод и углерод-водород;- the destruction of organic molecules, accompanied by the breaking of carbon-carbon and carbon-hydrogen bonds;
- образование молекул с конденсированными (кратными) связями углерод-углерод;- the formation of molecules with condensed (multiple) carbon-carbon bonds;
- образование предшественников аморфного углерода - полиароматических соединений и углеродных кластеров;- the formation of amorphous carbon precursors - polyaromatic compounds and carbon clusters;
- образовании е графитоподобных зародышей;- the formation of e graphite-like nuclei;
- рост графитных зародышей;- growth of graphite nuclei;
- конденсация зародышей в остов аморфного углерода (спекание);- condensation of the nuclei in the core of amorphous carbon (sintering);
- выделение газообразных продуктов деструкции (водорода, метана и других углеводородов).- evolution of gaseous degradation products (hydrogen, methane and other hydrocarbons).
По сравнению с известными способами карбонизации предложенный имеет следующие преимущества:Compared with known methods of carbonization, the proposed has the following advantages:
- снижение пористости получаемого аморфного углерода и повышение керамического выхода вследствие быстрого нагрева слоев смеси, что препятствует протеканию медленных кинетических процессов, таких как удаление низкокипящих компонентов смеси из зоны нагрева;- reducing the porosity of the resulting amorphous carbon and increasing the ceramic yield due to the rapid heating of the layers of the mixture, which prevents the slow kinetic processes, such as the removal of low-boiling components of the mixture from the heating zone;
- повышение трещиностойкости изделия, поскольку термообработка смеси ведется послойно и это снижает температурный градиент между поверхностью и внутренней структурой изделия;- increasing the crack resistance of the product, since the heat treatment of the mixture is carried out in layers and this reduces the temperature gradient between the surface and the internal structure of the product;
- локальный характер нагрева и обдув инертным газом снижает требования к температурной стойкости оснастки, и общая температура изделия не превышает 300°С.- the local nature of heating and inert gas blowing reduces the requirements for temperature resistance of the equipment, and the total temperature of the product does not exceed 300 ° C.
Таким образом, предложенный способ позволяет повысить качество изделий из графитов и углерод-углеродных и карбидокремниевых композитов и повысит изделия с высокой плотностью, однородностью и повышенной трещиностойкостью. Применение способа позволяет сократить время изготовления изделий и обеспечить вариативность изготовления изделий с различными характеристиками.Thus, the proposed method improves the quality of products from graphite and carbon-carbon and silicon carbide composites and improves products with high density, uniformity and increased crack resistance. The application of the method allows to reduce the manufacturing time of products and to provide variability in the manufacture of products with various characteristics.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016143816A RU2636536C1 (en) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | Method of manufacturing carbon-graphite products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016143816A RU2636536C1 (en) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | Method of manufacturing carbon-graphite products |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2636536C1 true RU2636536C1 (en) | 2017-11-23 |
Family
ID=63853110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016143816A RU2636536C1 (en) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | Method of manufacturing carbon-graphite products |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2636536C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2401179C1 (en) * | 2006-07-27 | 2010-10-10 | Аркам Аб | Method and device for fabrication of 3d products |
| RU2496606C2 (en) * | 2007-05-15 | 2013-10-27 | Аркам Аб | Method and device for marking 3d structures |
| WO2015196149A1 (en) * | 2014-06-20 | 2015-12-23 | Velo3D, Inc. | Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing |
| RU2591826C2 (en) * | 2014-09-17 | 2016-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Удмуртский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "УдГУ") | Method of applying corrosion-resistant carbon coating on steel surface |
-
2016
- 2016-11-08 RU RU2016143816A patent/RU2636536C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2401179C1 (en) * | 2006-07-27 | 2010-10-10 | Аркам Аб | Method and device for fabrication of 3d products |
| RU2496606C2 (en) * | 2007-05-15 | 2013-10-27 | Аркам Аб | Method and device for marking 3d structures |
| WO2015196149A1 (en) * | 2014-06-20 | 2015-12-23 | Velo3D, Inc. | Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing |
| RU2591826C2 (en) * | 2014-09-17 | 2016-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Удмуртский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "УдГУ") | Method of applying corrosion-resistant carbon coating on steel surface |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Qian et al. | Preparation of porous SiC ceramic with a woodlike microstructure by sol-gel and carbothermal reduction processing | |
| Qian et al. | Preparation of biomorphic SiC ceramic by carbothermal reduction of oak wood charcoal | |
| JP2009173501A (en) | Method of manufacturing high purity silicon carbide powder for silicon carbide single crystal manufacture and silicon carbide single crystal | |
| Tzvetkov et al. | Microstructural investigations of carbon foams derived from modified coal-tar pitch | |
| CN1541939A (en) | Technical method and schedule for preparation of foam carbon material used asphalt as raw material | |
| Locs et al. | Effect of processing on the microstructure and crystalline phase composition of wood derived porous SiC ceramics | |
| JPH08226054A (en) | Production of carbon primary molding and carbon/carbon composite material | |
| RU2636536C1 (en) | Method of manufacturing carbon-graphite products | |
| Vilatela et al. | A spray pyrolysis method to grow carbon nanotubes on carbon fibres, steel and ceramic bricks | |
| Locs et al. | Optimized vacuum/pressure sol impregnation processing of wood for the synthesis of porous, biomorphic SiC ceramics | |
| US7553470B2 (en) | Method of controlling swelling and shrinkage during synthesis of coke | |
| US8444893B2 (en) | Forming carbon-carbon composite preforms using molten pitch and carbon fiber filaments | |
| RU2559245C1 (en) | Method of manufacturing products from ceramic-matrix composite material | |
| Gumula et al. | A microstructural study of carbon–carbon composites impregnated with SiC filaments | |
| JPH01167210A (en) | Processed article of carbonaceous felt and production thereof | |
| CN111468187B (en) | Preparation method of high-dispersity monatomic catalyst based on surface polymerization reaction | |
| Li et al. | Conversion of wood flour/SiO2/phenolic composite to porous SiC ceramic containing SiC whiskers | |
| Centeno et al. | Microporous structure of chars produced by pyrolysis of preoxidized coals | |
| JP2007526195A (en) | Process for making short carbon fiber preforms using coal tar pitch binders. | |
| RU2753654C1 (en) | Method for producing high-porosity open-cell carbon material | |
| KR101678068B1 (en) | Method for Preparing Catalyst Using Combustion Method | |
| US20210371284A1 (en) | Carbon foam, systems and methods for forming the same | |
| JP2019206454A (en) | Carbon material and carbon material surface treatment method | |
| JPH06102530B2 (en) | Method for manufacturing graphite molded body | |
| Li et al. | Enhanced strength and thermal oxidation resistance of shaddock peel-polycarbosilane-derived C–SiC–SiO2 composites |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181109 |