RU2728740C1 - Method of making articles from composite material with hardened reinforcing element and matrix (embodiments) - Google Patents

Method of making articles from composite material with hardened reinforcing element and matrix (embodiments) Download PDF

Info

Publication number
RU2728740C1
RU2728740C1 RU2019118837A RU2019118837A RU2728740C1 RU 2728740 C1 RU2728740 C1 RU 2728740C1 RU 2019118837 A RU2019118837 A RU 2019118837A RU 2019118837 A RU2019118837 A RU 2019118837A RU 2728740 C1 RU2728740 C1 RU 2728740C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pores
carbon
framework
coke
fibers
Prior art date
Application number
RU2019118837A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Лазаревич Синани
Вячеслав Максимович Бушуев
Сергей Геннадьевич Лунегов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority to RU2019118837A priority Critical patent/RU2728740C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2728740C1 publication Critical patent/RU2728740C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/521Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained by impregnation of carbon products with a carbonisable material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/528Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/573Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/83Carbon fibres in a carbon matrix

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to methods of making articles from carbon-silicon carbide composite materials intended for use in oxidative medium at high temperatures. According to the method, structure frame 2.5 d is formed on the basis of fabric blanks of long-length heat-resistant fibres of carbon and silicon carbide type. When tying a stack of fabric pieces between them, cellulose paper is laid. Packet of required thickness is pierced with carbon or silicon carbide thread and impregnated with aqueous solution of compound which catalyses growth process of carbon nanotubes or fibres. Then the frame is dried and impregnated with coke-forming binder, after which a plastic billet is formed, thus giving shape and dimensions to the future product. Produced plastic workpiece is carbonized in inert medium at heating to 800–850 °C, providing formation of coke and growth of carbon nanotubes or fibres in inter-fibre pores of the frame and in inter-fibre pores of fibres, as well as in pores of coke. Then, if necessary, billet from carbonized plastic is subjected to high-temperature treatment and saturated with pyrocarbon. To obtain a silicon carbide matrix, the workpiece is silicated with a vapour-liquid-phase method.EFFECT: technical result is improved operational characteristics of thin-walled, large-size and complex products.3 cl, 1 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к способам изготовления изделий из композиционных материалов с углеродной или углерод-карбидокремниевой матрицей, предназначенных для использования в условиях высоких температур и механического нагружения.The invention relates to methods of manufacturing products from composite materials with a carbon or carbon-silicon carbide matrix, intended for use at high temperatures and mechanical loading.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу изготовления изделий из композиционного материала с углеродной матрицей является способ изготовления изделий из композиционного материала с упрочненными армирующим наполнителем и матрицей, включающий формирование каркаса из длинномерных жаростойких волокон типа углеродных и карбидокремниевых, формирование в межволоконных порах каркаса, а также в межфиламентных порах волокон углеродных нанотрубок или нановолокон, пропитку каркаса коксообразующим связующим, формование пластиковой заготовки, карбонизацию и/или высокотемпературную обработку, насыщение пироуглеродом до конечной плотности материала. Способ усматривается из [Пат. РФ №2457192, 2012 г.]. В соответствии с указанным способом формирование углеродных нанотрубок в объеме волокнистого армирующего наполнителя со связыванием филаментов волокна межфиламентной углеродной фазой проводят путем пропитки волокнистого армирующего наполнителя суспензией углеродных нанотрубок в коксообразующем полимерном связующем (которое при карбонизации превращается в углерод), а изготовление преформы под заполнение ее пор углеродной матрицей осуществляют путем намотки, выкладки волокон, пропитанных указанной выше суспензией.The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed method of manufacturing products from a composite material with a carbon matrix is a method of manufacturing products from a composite material with reinforced reinforcing filler and a matrix, including the formation of a frame from long heat-resistant fibers such as carbon and silicon carbide, the formation of a frame in the interfiber pores , as well as in the interfilament pores of carbon nanotube or nanofiber fibers, impregnation of the framework with a coke-forming binder, molding of a plastic preform, carbonization and / or high-temperature treatment, saturation with pyrocarbon to the final density of the material. The method is seen from [US Pat. RF No. 2457192, 2012]. In accordance with this method, the formation of carbon nanotubes in the bulk of a fibrous reinforcing filler with the bonding of fiber filaments with an interfilament carbon phase is carried out by impregnating the fibrous reinforcing filler with a suspension of carbon nanotubes in a coke-forming polymer binder (which is converted into carbon upon carbonization), and the preform is made to fill its pores with carbon the matrix is carried out by winding, laying out the fibers impregnated with the above suspension.

Недостатком способа является невозможность его использования для изготовления тонкостенных, крупногабаритных и сложнопрофильных изделий из КМ тканепрошивной структуры (структуры 2,5d), которые в отличие от КМ структуры 2d в существенно меньшей степени склонны к расслоению. Следствием этого являются недостаточно высокие эксплуатационные характеристики тонкостенных, крупногабаритных и сложнопрофильных изделий из КМ, изготовленных этим способом, в условиях высокого теплового и механического нагружения.The disadvantage of this method is the impossibility of using it for the manufacture of thin-walled, large-sized and complex-profile products from CM of a fabric-stitched structure (structure 2.5d), which, in contrast to CM of structure 2d, are much less prone to delamination. The consequence of this is insufficiently high operational characteristics of thin-walled, large-sized and complex-profile products made of CM made by this method under conditions of high thermal and mechanical loading.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу изготовления изделий из композиционного материала с углерод-карбидокремниевой матрицей является способ изготовления изделий из композиционного материала с упрочненными армирующим элементом и матрицей, включающий формирование каркаса тканепрошивной структуры из жаростойких волокон типа углеродных и карбидокремниевых, пропитку его коксообразующим связующим, формование пластиковой заготовки, карбонизацию и/или высокотемпературную обработку, насыщение пироуглеродом до промежуточной плотности, выращивание в порах материала частиц наноуглерода и силицирование паро-жидкофазным методом. [Пат. РФ №257272, кл. С04В 35/577, 2016 г.]. В соответствии с ним выращивание в порах частиц наноуглерода осуществляют в порах КМ с углеродной матрицей, имеющего промежуточную плотность, применяя при их выращивании газофазный метод; причем производят выращивание наноуглерода перед проведением процесса силицирования (что приводит к их карбидизации).The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed method of manufacturing products from a composite material with a carbon-silicon carbide matrix is a method of manufacturing products from a composite material with a reinforced reinforcing element and a matrix, including the formation of a fabric-stitched structure frame from heat-resistant fibers such as carbon and silicon carbide, impregnating it coke-forming binder, plastic preform molding, carbonization and / or high-temperature treatment, saturation with pyrocarbon to an intermediate density, growing nanocarbon particles in the pores of the material, and siliconizing by the vapor-liquid phase method. [Pat. RF No. 257272, cl. C04B 35/577, 2016]. In accordance with it, the growth of nanocarbon particles in the pores is carried out in the pores of CM with a carbon matrix, having an intermediate density, using the gas-phase method during their growth; and produce the growth of nanocarbon before carrying out the siliconizing process (which leads to their carbidization).

Получаемый при этом композиционный материал с углерод-карбидокремниевой матрицей имеет недостаточную прочность, т.к. в нем отсутствуют частицы наноуглерода, выполняющие упрочняющую функцию, а углеродные волокна частично теряют свою прочность из-за их частичной карбидизации при проведении процесса силицирования. Следствием этого являются недостаточно высокие эксплуатационные характеристики тонкостенных, крупногабаритных и сложнопрофильных изделий из КМ, изготовленных этим способом, в условиях высокого теплового и механического нагружения, в том числе в окислительной среде.The resulting composite material with a carbon-silicon carbide matrix has insufficient strength, because it contains no nanocarbon particles that perform a strengthening function, and carbon fibers partially lose their strength due to their partial carbidization during the siliconizing process. The consequence of this is insufficiently high operational characteristics of thin-walled, large-sized and complex-shaped products from CM made by this method, under conditions of high thermal and mechanical loading, including in an oxidizing environment.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационных характеристик тонкостенных, крупногабаритных и сложнопрофильных изделий из КМ, предназначенных для работы в условиях высокого теплового и механического нагружения, в том числе в окислительной среде.The objective of the invention is to improve the performance characteristics of thin-walled, large-sized and complex-shaped products made of CM, intended for operation under conditions of high thermal and mechanical loading, including in an oxidizing environment.

Поставленная задача, касающаяся изготовления изделий из КМ с углеродной матрицей, выполняется за счет того, что в известном способе изготовления изделий из КМ с упрочненными армирующим наполнителем и матрицей, включающем формирование каркаса из жаростойких волокон типа углеродных и карбидокремниевых, формирование в межволоконных порах каркаса, а также в межфиламентных порах волокон углеродных нанотрубок или нановолокон, пропитку коксообразующим связующим, формование пластиковой заготовки, карбонизацию и/или высокотемпературную обработку, насыщение пироуглеродом до конечной плотности материала, в соответствии с заявляемым техническим решением каркас формируют ткане-прошивной структуры, в котором между тканевыми заготовками прокладывают целлюлозную бумагу, формирование в межволоконных порах каркаса и межфиламентных порах волокон углеродных нанотрубок или нановолокон осуществляют на стадии карбонизации пластиковой заготовки, перед проведением которой каркас пропитывают водным раствором соединения, катализирующего процесс роста углеродных нанотрубок или нановолокон в порах каркаса и межфиламентных порах волокон, сушат до удаления из каркаса воды, пропитывают коксообразующим связующим и формуют пластиковую заготовку.The problem posed concerning the manufacture of products from CM with a carbon matrix is performed due to the fact that in the known method of manufacturing products from CM with reinforced reinforcing filler and matrix, including the formation of a frame from heat-resistant fibers such as carbon and silicon carbide, the formation of a frame in the interfiber pores, and also in the interfilament pores of carbon nanotube or nanofiber fibers, impregnation with a coke-forming binder, molding of a plastic preform, carbonization and / or high-temperature processing, saturation with pyrocarbon to the final density of the material, in accordance with the claimed technical solution, a framework is formed with a fabric-stitching structure, in which between the fabric preforms cellulose paper is laid, the formation of carbon nanotubes or nanofibers in the interfiber pores of the framework and the interfilament pores of the fibers of carbon nanotubes or nanofibers is carried out at the stage of carbonization of the plastic blank, before which the framework is impregnated with an aqueous solution with union, catalyzing the growth process of carbon nanotubes or nanofibers in the pores of the framework and interfilament pores of the fibers, is dried until water is removed from the framework, impregnated with a coke-forming binder, and a plastic preform is formed.

В еще большей степени выполняется поставленная задача, если пропитку каркаса коксообразующем связующим проводят в два этапа: на первом этапе - связующим низкой вязкости, а на втором этапе - связующим более высокой вязкости.To an even greater extent, the task is fulfilled if the impregnation of the framework with a coke-forming binder is carried out in two stages: at the first stage - with a low viscosity binder, and at the second stage - with a higher viscosity binder.

Формирование каркаса тканепрошивной структуры (структуры 2,5d) позволяет существенно снизить вероятность расслоения материала на технологических переделах.Formation of the frame of the fabric-stitched structure (structure 2.5d) can significantly reduce the likelihood of material stratification at technological stages.

При прокладывании (в ходе формирования каркаса) между тканевыми заготовками целлюлозной бумаги, с одной стороны, сохраняется возможность прошивки пакета углеродной или карбидокремниевой нитью (иными словами сохраняется возможность формирования его структуры 2,5d), с другой стороны, появляется возможность придать коксовой матрице более высокую, чем в отсутствии целлюлозы, открытую пористость, а также обеспечить более равномерное распределение кокса в межслоевых порах каркаса.When laying (during the formation of the frame) between tissue blanks of cellulose paper, on the one hand, it remains possible to pierce the package with a carbon or silicon carbide thread (in other words, it remains possible to form its structure 2.5d), on the other hand, it becomes possible to give the coke matrix a higher than in the absence of cellulose, open porosity, and provide a more uniform distribution of coke in the interlayer pores of the framework.

Формирование более высокой открытой пористости в коксовой матрице обусловлено, с одной стороны, усадкой целлюлозы в процессе карбонизации, с другой стороны - выделением из нее СО, СO2 и Н2.The formation of a higher open porosity in the coke matrix is due, on the one hand, to the shrinkage of cellulose during carbonization, and on the other hand, to the release of CO, CO 2 and H 2 from it .

Более равномерное распределение кокса в межслоевых порах каркаса обусловлено лучшей пропитываемостью целлюлозной бумаги (в сравнении с углеродными волокнами) коксообразующим связующим на стадии пропитки каркаса и лучшей удерживаемостью целлюлозной бумагой (в сравнении с тканевыми заготовками) связующего в процессе формования пластиковой заготовки, т.к. целлюлозная бумага имеет поры меньших размеров, чем межволоконные поры тканевых заготовок.A more uniform distribution of coke in the interlayer pores of the framework is due to the better impregnation of cellulose paper (in comparison with carbon fibers) by the coke-forming binder at the stage of impregnating the framework and the better retention of the cellulose paper (in comparison with fabric blanks) of the binder in the process of forming a plastic blank, because cellulosic paper has smaller pores than interfiber pores of tissue blanks.

Осуществление процедуры формирования углеродных нанотрубок или нановолокон в межволоконных порах каркаса и межфиламентных порах длинномерных волокон на стадии карбонизации пластиковой заготовки, перед проведением которой каркас пропитывают водным раствором соединения, катализирующего процесс роста углеродных нанотрубок или нановолокон в межволоконных порах каркаса и межфиламентных порах волокон, а также в порах кокса с последующей сушкой каркаса до удаления воды, обеспечивает возможность достаточно равномерного распределения наноразмерных объектов по объему материала. К тому же упрощается процедура их формирования в указанных порах по сравнению с формированием в каркасе структуры 2,5d, осуществляемой путем пропитки суспензией углеродных нанотрубок или нановолокон в коксообразующем связующем.Carrying out the procedure for the formation of carbon nanotubes or nanofibers in the interfiber pores of the framework and interfilament pores of long fibers at the stage of carbonization of a plastic preform, before which the framework is impregnated with an aqueous solution of a compound that catalyzes the growth of carbon nanotubes or nanofibers in the interfiber pores of the framework and interfilament pores coke pores with subsequent drying of the frame before removing water, provides the possibility of a fairly uniform distribution of nanoscale objects over the volume of the material. In addition, the procedure for their formation in the indicated pores is simplified in comparison with the formation of a 2.5d structure in the framework, carried out by impregnation with a suspension of carbon nanotubes or nanofibers in a coke-forming binder.

Это обусловлено тем, что рост углеродных нанотрубок или нановолокон протекает там, где есть катализатор и имеется атмосфера углеродсодержащих газов, и они равномерно распределены в объеме материала (равномерность их распределения обеспечивается равномерным распределением целлюлозной бумаги по объему каркаса и достаточно равномерной пропиткой тканевых заготовок и целлюлозной бумаги раствором катализатора).This is due to the fact that the growth of carbon nanotubes or nanofibers occurs where there is a catalyst and there is an atmosphere of carbon-containing gases, and they are evenly distributed in the volume of the material (the uniformity of their distribution is ensured by the uniform distribution of cellulose paper over the volume of the frame and sufficiently uniform impregnation of fabric blanks and cellulose paper catalyst solution).

Осуществление (в предпочтительном варианте выполнения способа) пропитки каркаса коксообразующим связующим в два этапа (на первом этапе - связующим низкой вязкости, а на втором этапе - связующим более высокой вязкости) позволяет заполнить полимерной матрицей, а после ее карбонизации - углеродной, точнее, коксовой, матрицей не только межволоконные поры каркаса, но и межфиламентые поры волокон.The implementation (in a preferred embodiment of the method) of impregnating the framework with a coke-forming binder in two stages (at the first stage with a low viscosity binder, and at the second stage with a higher viscosity binder) allows filling with a polymer matrix, and after its carbonization - with a carbon matrix, more precisely, with a coke one, matrix is not only the interfiber pores of the framework, but also the interfilament pores of the fibers.

Проведение операции насыщения пироуглеродом карбонизованного пластика с высокой открытой пористостью до конечной плотности КМ с углеродной матрицей позволяет придать ему более высокую прочность за счет большего содержания в нем пироуглеродной матрицы (в сравнении с карбонизованным пластиком, имеющим меньшую открытую пористость), обладающей прочностью, большей, чем у коксовой матрицы.Carrying out the operation of saturation of carbonized plastic with high open porosity with pyrocarbon to the final density of CM with a carbon matrix makes it possible to give it higher strength due to the higher content of pyrocarbon matrix in it (in comparison with carbonized plastic, which has a lower open porosity), which has a strength greater than at the coke matrix.

Поставленная задача, касающаяся изготовления изделий из КМ с углерод-карбидокремниевой матрицей, выполняется за счет того, что в известном способе изготовления изделий из КМ с упрочненными армирующим наполнителем и матрицей, включающем формирование каркаса тканепрошивной структуры из жаростойких волокон типа углеродных и карбидокремниевых, пропитку его коксообразующим связующим, формование пластиковой заготовки, карбонизацию и/или высокотемпературную обработку, насыщение пироуглеродом до промежуточной плотности, выращивание в порах материала частиц наноуглерода и силицирование паро-жидкофазным методом, в соответствии с заявляемым техническим решением в процессе формирования каркаса тканепрошивной структуры между тканевыми заготовками прокладывают целлюлозную бумагу, формирование в межволоконных порах каркаса и межфиламентных порах волокон углеродных нанотрубок или нановолокон осуществляют на стадии карбонизации пластиковой заготовки, перед проведением которой каркас пропитывают водным раствором соединения, катализирующего процесс роста углеродных нанотрубок или нановолокон в порах каркаса и межфиламентных порах волокон, сушат до удаления из каркаса воды, пропитывают коксообразующим связующим и формуют пластиковую заготовку, а насыщение карбонизованного пластика пироуглеродом проводят перед силицированием.The problem posed concerning the manufacture of products from CM with a carbon-silicon carbide matrix is carried out due to the fact that in the known method of manufacturing products from CM with a reinforced reinforcing filler and a matrix, including the formation of a fabric-stitched structure frame from heat-resistant fibers such as carbon and silicon carbide, impregnating it with coke-forming with a binder, molding a plastic blank, carbonization and / or high-temperature processing, saturation with pyrocarbon to an intermediate density, growing nanocarbon particles in the pores of the material and siliconizing by a vapor-liquid phase method, in accordance with the claimed technical solution, in the process of forming a frame of a tissue-stitched structure, cellulose paper is laid between the fabric blanks , the formation in the interfiber pores of the framework and the interfilament pores of the fibers of carbon nanotubes or nanofibers is carried out at the stage of carbonization of the plastic preform, before which the framework is impregnated with water a solution of a compound that catalyzes the growth of carbon nanotubes or nanofibers in the pores of the framework and interfilament pores of the fibers, is dried until water is removed from the framework, impregnated with a coke-forming binder and a plastic preform is formed, and the saturation of the carbonized plastic with pyrocarbon is carried out before siliconization.

Проведение (при изготовлении изделий из КМ с углерод-карбидокремниевой матрицей) операции насыщения пироуглеродом карбонизованного пластика с высокой открытой пористостью до промежуточной плотности позволяет уменьшить размеры пор КМ (как углеродсодержащей основы для силицирования) и в то же время сохранить в нем достаточно большую открытую пористость. Наличие в КМ пироуглеродной матрицы, наиболее стойкой к кремнию, чем другие типы углерода, в совокупности со сравнительно малыми размерами пор в углеродной матрице (в которые входит меньшее количество кремния, чем в более крупные поры) и заполнением межфиламентных пор волокон углеродными нанотрубками или нановолокнами и межфиламентной коксовой фазой позволяет исключить доступ кремния к нановолокнам или нанотрубкам.Carrying out (in the manufacture of products from CM with a carbon-silicon carbide matrix) the operation of saturation of carbonized plastic with high open porosity with pyrocarbon to an intermediate density allows reducing the pore size of CM (as a carbon-containing base for siliconizing) and at the same time maintaining a sufficiently large open porosity in it. The presence of a pyrocarbon matrix in CM, which is more resistant to silicon than other types of carbon, in combination with relatively small pore sizes in the carbon matrix (which contain less silicon than larger pores) and filling the interfilament pores of the fibers with carbon nanotubes or nanofibers, and interfilament coke phase makes it possible to exclude access of silicon to nanofibers or nanotubes.

Проведение силицирования УУКМ паро-жидкофазным методом при массопереносе кремния в поры материала путем капиллярной пропитки конденсатом паров кремния и/или капиллярной конденсации его паров позволяет, несмотря на наличие в УУКМ сравнительно мелких пор (менее 20-30 мкм), перевести

Figure 00000001
часть углеродной матрицы (за исключением углеродных нанотрубок или нановолокон, защищенных от взаимодействия с кремнием коксо-пироуглеродной матрицей, только часть которой тратится на взаимодействие с кремнием) в карбид кремния. Это обусловлено возможностью введения кремния даже в поры размером менее 3-5 мкм, т.к. массоперенос его носит порционный характер.Siliconization of CCCM by the vapor-liquid-phase method during mass transfer of silicon into the pores of the material by capillary impregnation of silicon vapor condensate and / or capillary condensation of its vapors allows, despite the presence of relatively small pores (less than 20-30 μm) in CCCM, to transfer
Figure 00000001
part of the carbon matrix (with the exception of carbon nanotubes or nanofibers, protected from interaction with silicon by a coke-pyrocarbon matrix, only a part of which is spent on interaction with silicon) into silicon carbide. This is due to the possibility of introducing silicon even into pores less than 3-5 microns in size; its mass transfer is portioned.

В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство. Для изделий из КМ с углеродной матрицей - это возможность их изготовления тонкостенными, крупногабаритными и сложнопрофильными из материала структуры 2,5d, армирующие волокна и углеродная матрица которого дополнительно упрочнены углеродными нанотрубками или нановолокнами, причем углеродная матрица представлена преимущественно пироуглеродом. Возникает также возможность изготовления изделий без применения механической обработки.In the new set of essential features, the subject of the invention has a new property. For products made of CM with a carbon matrix, this is the possibility of manufacturing them as thin-walled, large-sized and complex-profile materials of structure 2.5d, the reinforcing fibers and the carbon matrix of which are additionally reinforced with carbon nanotubes or nanofibers, and the carbon matrix is mainly represented by pyrocarbon. There is also the possibility of manufacturing products without the use of mechanical processing.

Для изделий из КМ на основе углерод-карбидокремниевой матрицы новое свойство заключается в возможности их изготовления тонкостенными, крупногабаритными и сложнопрофильными из материала структуры 2,5d, армирующие волокна и углерод-карбидокремниевая матрица которого дополнительно упрочнены углеродными нанотрубками или нановолокнами, причем углерод-карбидокремниевая матрица содержит сравнительно большое количество карбида кремния, защищающего материал от интенсивного окисления, и небольшое количество свободного кремния. Возникает также возможность изготовления изделий без применения механической обработки.For products made of CMs based on a carbon-silicon-carbide matrix, a new property consists in the possibility of making them thin-walled, large-sized and complex-profile from a material of structure 2.5d, reinforcing fibers and a carbon-silicon carbide matrix of which are additionally strengthened with carbon nanotubes or nanofibers, and the carbon-silicon carbide matrix contains a relatively large amount of silicon carbide, which protects the material from intense oxidation, and a small amount of free silicon. There is also the possibility of manufacturing products without the use of mechanical processing.

Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: повышаются эксплуатационные характеристики тонкостенных, крупногабаритных и сложнопрофильных изделий из КМ (УУКМ и УККМ), предназначенных для работы в условиях высокого теплового и механического нагружения, в том числе (для изделий из УККМ) в окислительной среде.Thanks to the new property, the task is being solved, namely: the operational characteristics of thin-walled, large-sized and complex-shaped products made of CM (CCCM and CCCM), intended for operation under high thermal and mechanical loading, including (for CCCM items) in an oxidizing environment ...

Заявляемые изобретения объединены на столько, что образуют единый изобретательский замысел, заключающийся в том, что изобретения имеют одну и ту же задачу, а их основные отличительные признаки относятся к тому и другому изобретению, т.е. имеет место вариантность выполнения способа. Это свидетельствует о соблюдении единства изобретения.The claimed inventions are united so much that they form a single inventive concept, which consists in the fact that the inventions have the same objective, and their main distinctive features relate to both inventions, i.e. there is a variation of the method. This testifies to the observance of the unity of invention.

Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.

Формируют каркас тканепрошивной структуры (структуры 2,5d) на основе тканевых заготовок из длинномерных жаростойких волокон типа углеродных и карбидокремниевых. При наборе пакета тканевых заготовок между ними прокладывают целлюлозную бумагу. После набора пакета требуемой толщины его прошивают углеродной или карбидокремниевой нитью. После формирования каркаса структуры 2,5d его пропитывают водным раствором соединения, катализирующего процесс роста углеродных нанотрубок или нановолокон. Затем каркас сушат до удаления воды. После этого каркас пропитывают коксообразующим связующим. В предпочтительном варианте выполнения способа каркас пропитывают в два этапа, а именно: на первом этапе - низковязким связующим (что обеспечивает заполнение преимущественно межфиламентных пор волокон), а на втором этапе - связующим более высокой вязкости (что обеспечивает заполнение межволоконных пор каркаса).A frame of a fabric-stitched structure (structure 2.5d) is formed on the basis of fabric blanks from long heat-resistant fibers such as carbon and silicon carbide. When typing a bag of fabric blanks, cellulose paper is placed between them. After a package of the required thickness is set, it is stitched with a carbon or silicon carbide thread. After the formation of the framework of the structure 2.5d, it is impregnated with an aqueous solution of a compound that catalyzes the growth of carbon nanotubes or nanofibers. Then the frame is dried to remove water. After that, the framework is impregnated with a coke-forming binder. In a preferred embodiment of the method, the framework is impregnated in two stages, namely: at the first stage - with a low-viscosity binder (which ensures the filling of mainly interfilament pores of the fibers), and at the second stage - with a higher viscosity binder (which ensures filling of the interfilament pores of the framework).

На основе каркаса, пропитанного коксообразующим связующим, формуют пластиковую заготовку, придавая тем самым форму и размеры будущему изделию без применения операции механической обработки. Затем пластиковую заготовку карбонизуют в инертной среде. Во время протекания процесса карбонизации (при нагреве до 800-850°С) происходит образование кокса и рост углеродных нанотрубок или нановолокон в межволоконных порах каркаса и в межфиламентных порах волокон, а также в порах кокса.On the basis of the frame impregnated with a coke-forming binder, a plastic blank is formed, thereby giving shape and dimensions to the future product without the use of a machining operation. Then the plastic preform is carbonized in an inert atmosphere. During the course of the carbonization process (when heated to 800-850 ° C), coke is formed and carbon nanotubes or nanofibers grow in the interfiber pores of the framework and in the interfilament pores of the fibers, as well as in the coke pores.

Таким образом, формирование в межволоконных порах каркаса и межфиламентных порах волокон углеродных нанотрубок или нановолокон осуществляют на стадии карбонизации, которой предшествуют вышеуказанные операции.Thus, the formation in the interfiber pores of the framework and the interfilament pores of the fibers of carbon nanotubes or nanofibers is carried out at the stage of carbonization, which is preceded by the above operations.

Затем, при необходимости, заготовку из карбонизованного пластика подвергают высокотемпературной обработке. Далее при изготовлении изделий из УУКМ заготовку насыщают пироуглеродом до конечной плотности материала.Then, if necessary, the carbonized plastic blank is subjected to high-temperature processing. Further, in the manufacture of products from CCCM, the workpiece is saturated with pyrocarbon to the final density of the material.

При изготовлении изделий из углерод-карбидокремниевого композиционного материала (УККМ) заготовку из карбонизованного пластика насыщают пироуглеродом до промежуточной плотности с последующим силицированием. Силицирование проводят паро-жидкофазным методом.In the manufacture of articles from a carbon-silicon carbide composite material (CCCM), the carbonized plastic blank is saturated with pyrocarbon to an intermediate density, followed by siliconization. Siliconization is carried out by the vapor-liquid phase method.

Ниже приведены примеры конкретного выполнения способа, где примеры 1-4 относятся к изготовлению изделий из УУКМ, а примеры 5-7 - к изготовлению изделий из УККМ заявляемым способом. Во всех примерах изготавливаемое изделие представляло собой пластину размером 120×150×3-4 мм.Below are examples of a specific implementation of the method, where examples 1-4 relate to the manufacture of products from CCCM, and examples 5-7 - to the manufacture of products from CCCM by the claimed method. In all examples, the product to be manufactured was a 120 × 150 × 3-4 mm plate.

Пример 1.Example 1.

Из ткани марки УТ-900 на основе длинномерных высокомодульных углеродных волокон сформировали каркас структуры 2,5d с прокладкой между слоями ткани слоя целлюлозной бумаги. Структуру каркаса 2,5d получали путем прошивки набранного пакета тканевых заготовок углеродной нитью марки Урал-НШ.From the fabric of the UT-900 brand on the basis of long high-modulus carbon fibers, a skeleton of the 2.5d structure was formed with a layer of cellulose paper between the layers of the fabric. The frame structure 2.5d was obtained by piercing the assembled package of fabric blanks with Ural-NSh carbon thread.

Затем каркас пропитали водным раствором соединения, катализирующего процесс роста углеродных нанотрубок, в качестве которого использовали формиат никеля. После этого каркас высушили при 80°С до удаления воды. Далее каркас пропитали коксообразующим связующим, в качестве которого использовали жидкий бакелит марки БЖ-3. Затем произвели формование углепластиковой заготовки под давлением 16 кгс/см2 при конечной температуре 160°С. После этого углепластиковую заготовку карбонизовали при атмосферном давлении в среде азота при конечной температуре 850°С. В процессе карбонизации благодаря образованию из предкатализатора частичек никеля (сосредоточенных как в межфиламентных, так и межволоконных порах материала) и наличию углеродсодержащей среды в указанных местах происходил рост углеродных нанотрубок. Наличие в межфиламентных и межволоконных порах карбонизованного углепластика углеродных нанотрубок обнаружено методом электронной микроскопии высокого разрешения. Затем карбонизованный углепластик со сформированными в нем углеродными нанотрубками насытили пироуглеродом вакуумным изотермическим методом по режиму: температура ступенчато повышаемая от 920°С до 980°С, давление в реакторе: 27 мм рт. ст., время насыщения: 360 ч. Свойства полученного материала приведены в таблице.Then, the framework was impregnated with an aqueous solution of a compound that catalyzes the growth of carbon nanotubes, which was nickel formate. Thereafter, the framework was dried at 80 ° C until water was removed. Next, the frame was impregnated with a coke-forming binder, which was BZh-3 liquid bakelite. Then made the molding of the carbon fiber preform under a pressure of 16 kgf / cm 2 at a final temperature of 160 ° C. Thereafter, the CFRP workpiece was carbonized at atmospheric pressure in a nitrogen atmosphere at a final temperature of 850 ° C. In the process of carbonization, due to the formation of nickel particles from the precatalyst (concentrated both in the interfilament and interfiber pores of the material) and the presence of a carbon-containing medium in these places, the growth of carbon nanotubes occurred. The presence of carbon nanotubes in the interfilament and interfiber pores of carbonized CFRP was detected by high resolution electron microscopy. Then carbonized carbon fiber with carbon nanotubes formed in it was saturated with pyrocarbon by the vacuum isothermal method according to the following regime: temperature increased stepwise from 920 ° C to 980 ° C, pressure in the reactor: 27 mm Hg. Art., saturation time: 360 hours. The properties of the material obtained are shown in the table.

Пример 2.Example 2.

Изделие изготовили аналогично Примеру 1 с тем существенным отличием, что каркас после пропитки его раствором предкатализатора и сушки при 80°С до удаления воды пропитали низковязким коксообразующим связующим, в качестве которого использовали раствор жидкого бакелита марки БЖ в изопропиловом спирте условной вязкостью 20 с. Затем из каркаса в вакууме отогнали большую часть растворителя и повторно пропитали более вязким бакелитовым лаком, условная вязкость которого составляла 76 с. The product was manufactured similarly to Example 1 with the significant difference that the frame, after impregnating it with a pre-catalyst solution and drying at 80 ° C, before removing water, was impregnated with a low-viscosity coke-forming binder, which was a solution of liquid bakelite of the BZh grade in isopropyl alcohol with a relative viscosity of 20 s. Then, most of the solvent was removed from the frame in vacuum and re-impregnated with a more viscous bakelite varnish, the relative viscosity of which was 76 s.

В результате исследования структуры углепластика оптическим методом установлено, что он имеет большую степень заполнения межфиламентных пор углеродных волокон, чем углепластик в Примере 1. После насыщения карбонизованного углепластика пироуглеродом получили УУКМ, свойства которого приведены в таблице.As a result of studying the structure of CFRP by the optical method, it was found that it has a greater degree of filling the interfilament pores of carbon fibers than CFRP in Example 1. After saturation of carbonized CFRP with pyrocarbon, CCCM was obtained, the properties of which are shown in the table.

Пример 3.Example 3.

Изделие изготовили аналогично Примеру 1 с тем существенным отличием, что каркас сформировали из ткани марки LOX-M на основе карбидокремниевых волокон.The product was made similarly to Example 1 with the significant difference that the frame was formed from LOX-M fabric based on silicon carbide fibers.

В результате насыщения пироуглеродом получили материал с углеродной матрицей, армированной карбидокремниевыми волокнами. Свойства материала приведены в таблице.As a result of saturation with pyrocarbon, a material with a carbon matrix reinforced with silicon carbide fibers was obtained. Material properties are shown in the table.

Пример 4.Example 4.

Изделие изготовили аналогично Примеру 1 с тем существенным отличием, что углепластиковую заготовку подвергли карбонизации при 850°С, а затем - термообработке при более высокой температуре, а именно 1750-1800°С. Это привело к получению материала (перед его насыщением пироуглеродом) с более высокой открытой пористостью, чем в карбонизованном углепластике, а именно: 34,3% и 29,8% соответственно. В результате насыщения пироуглеродом получен УУКМ, основные свойства которого приведены в таблице.The product was manufactured similarly to Example 1 with the significant difference that the carbon-fiber preform was carbonized at 850 ° C, and then heat treated at a higher temperature, namely 1750-1800 ° C. This led to the production of a material (before its saturation with pyrocarbon) with a higher open porosity than in carbonized CFRP, namely: 34.3% and 29.8%, respectively. As a result of saturation with pyrocarbon, CCCM was obtained, the main properties of which are given in the table.

Пример 5.Example 5.

Изделие до операции насыщения пироуглеродом изготовили аналогично Примеру 1. Насыщение пироуглеродом провели по режиму: температура ступенчато повышаемая от 920°С до 970°С, давление в реакторе - 27 мм рт. ст., время насыщения - 270 ч. В результате получили УУКМ с плотностью 1,46 г/см3, открытой пористостью 9,8%. Полученную заготовку силицировали паро-жидкофазным методом при массопереносе кремния в поры материала по механизму капиллярной пропитки конденсатом паров кремния. Для этого нагрев заготовки в вакууме (27 мм рт. ст.) от 1500°С до 1700°С произвели при температуре паров кремния, превышающей температуру заготовки на 80-10°С соответственно, с последующим нагревом и выдержкой при 1800-1850°С в отсутствие указанной разницы температур. В результате силицирования получили УККМ, основные свойства которого приведены в таблице.The article before the operation of saturation with pyrocarbon was made similarly to Example 1. Saturation with pyrocarbon was carried out according to the following regime: the temperature increased stepwise from 920 ° C to 970 ° C, the pressure in the reactor was 27 mm Hg. Art., saturation time - 270 hours. As a result, CCCM was obtained with a density of 1.46 g / cm 3 , open porosity of 9.8%. The resulting workpiece was siliconized by the vapor-liquid phase method during mass transfer of silicon into the pores of the material by the mechanism of capillary impregnation with silicon vapor condensate. For this, the billet was heated in vacuum (27 mm Hg) from 1500 ° C to 1700 ° C at a silicon vapor temperature that was 80-10 ° C higher than the billet temperature, respectively, followed by heating and holding at 1800-1850 ° C. in the absence of the specified temperature difference. As a result of siliconizing, a UKKM was obtained, the main properties of which are shown in the table.

Пример 6.Example 6.

Изделие изготовили аналогично Примеру 5 с тем существенным отличием, что заготовку из карбонизованного углепластика изготовили аналогично Примеру 2. В результате частичного уплотнения пироуглеродом получили УУКМ плотностью 1,50 г/см3 и открытой пористостью 9,9%, а силицирование провели при массопереносе кремния в поры материала по механизму капиллярной конденсации его паров (для этого нагрев заготовки от 1400°С до 1600°С произвели при температуре паров кремния, превышающей температуру заготовки на 100-30°С соответственно с последующим нагревом и выдержкой при 1800-1850°С в отсутствие указанной разницы температур). В результате силицирования получили УККМ, основные свойства которого приведены в таблице.The product was manufactured similarly to Example 5 with the significant difference that a carbonized carbon fiber preform was made similarly to Example 2. As a result of partial compaction with pyrocarbon, CCCM was obtained with a density of 1.50 g / cm 3 and an open porosity of 9.9%, and siliconizing was carried out with mass transfer of silicon in the pores of the material by the mechanism of capillary condensation of its vapors (for this, the billet was heated from 1400 ° C to 1600 ° C at a silicon vapor temperature exceeding the billet temperature by 100-30 ° C, respectively, followed by heating and holding at 1800-1850 ° C in the absence of temperature difference). As a result of siliconizing, a UKKM was obtained, the main properties of which are shown in the table.

В результате исследования УККМ методом электронной микроскопии установлено, что превращения углеродных нанотрубок в карбид кремния не произошло.As a result of studying the CCCM by the method of electron microscopy, it was found that the transformation of carbon nanotubes into silicon carbide did not occur.

Пример 7.Example 7.

Изделие изготовили аналогично Примеру 6 с тем существенным отличием, что карбонизованный пластик изготовили на основе карбидокремниевой ткани марки SA, а при силицировании выдержку перед охлаждением заготовки произвели при 1650-1700°С.The product was made similarly to Example 6 with the significant difference that the carbonized plastic was made on the basis of silicon carbide fabric of the SA brand, and during siliconization, the exposure before cooling the workpiece was carried out at 1650-1700 ° C.

В результате силицирования получили материал с углерод-карбидокремниевой матрицей, армированной карбидокремниевыми волокнами. Основные свойства материала приведены в таблице.As a result of siliconizing, a material with a carbon-silicon carbide matrix reinforced with silicon carbide fibers was obtained. The main properties of the material are shown in the table.

В таблице кроме основных свойств материалов, полученных в соответствии с заявляемым способом, приведены свойства материалов, полученных по способу-прототипу.In the table, in addition to the basic properties of materials obtained in accordance with the claimed method, the properties of materials obtained by the prototype method are given.

Анализ данных таблицы показывает:Analysis of the table data shows:

1. КМ, получаемые заявляемым способом, имеют более высокие прочностные характеристики (сравни примеры 1-7 с примерами 8-10).1. CM, obtained by the claimed method, have higher strength characteristics (compare examples 1-7 with examples 8-10).

2. КМ с углерод-карбидокремниевой матрицей, получаемые заявляемым способом, имеют достаточно высокое содержание карбида кремния при сравнительно малом содержании свободного кремния (сравни примеры 5 и 6 с примером 9).2. CM with a carbon-silicon carbide matrix obtained by the inventive method have a fairly high content of silicon carbide with a relatively low content of free silicon (compare examples 5 and 6 with example 9).

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (3)

1. Способ изготовления изделий из композиционного материала с упрочненными армирующим элементом и матрицей, включающий формирование каркаса из жаростойких волокон типа углеродных и карбидокремниевых, формирование в межволоконных порах каркаса, а также в межфиламентных порах волокон углеродных нанотрубок или нановолокон, пропитку коксообразующим связующим, формование пластиковой заготовки, карбонизацию и/или высокотемпературную обработку, насыщение пироуглеродом до конечной плотности материала, отличающийся тем, что каркас формируют тканепрошивной структуры на основе тканевых заготовок из длинномерных волокон, между которыми прокладывают целлюлозную бумагу, формирование в межволоконных порах каркаса и межфиламентных порах волокон углеродных нанотрубок или нановолокон осуществляют на стадии карбонизации пластиковой заготовки, перед проведением которой каркас пропитывают водным раствором соединения, катализирующего процесс роста углеродных нанотрубок или нановолокон в порах каркаса и межфиламентных порах волокон, сушат до удаления из каркаса воды, пропитывают коксообразующим связующим и формуют пластиковую заготовку.1. A method of manufacturing products from a composite material with a reinforced reinforcing element and a matrix, including the formation of a frame from heat-resistant fibers such as carbon and silicon carbide, the formation of a frame in the interfiber pores, as well as in the interfilament pores of carbon nanotube or nanofiber fibers, impregnation with a coke-forming binder, molding a plastic preform , carbonization and / or high-temperature processing, saturation with pyrocarbon to the final density of the material, characterized in that the frame is formed of tissue-stitched structures based on fabric blanks of long fibers, between which cellulose paper is inserted, the formation of carbon nanotubes or nanofibers in the interfiber pores of the frame and interfilament pores of fibers is carried out at the stage of carbonization of the plastic blank, before which the framework is impregnated with an aqueous solution of a compound that catalyzes the growth of carbon nanotubes or nanofibers in the pores of the framework and sludge pores of the fibers, dried until water is removed from the framework, impregnated with a coke-forming binder, and a plastic preform is formed. 2. Способ изготовления изделий из композиционного материала с упрочненными армирующим элементом и матрицей, включающий формирование каркаса тканепрошивной структуры из жаростойких волокон типа углеродных и карбидокремниевых, пропитку коксообразующим связующим, формование пластиковой заготовки, карбонизацию и/или высокотемпературную обработку, насыщение пироуглеродом до промежуточной плотности, выращивание в порах материала частиц наноуглерода и силицирование паро-жидкофазным методом, отличающийся тем, что в процессе формирования каркаса тканепрошивной структуры между тканевыми заготовками прокладывают целлюлозную бумагу, формирование в межволоконных порах каркаса и межфиламентных порах волокон углеродных нанотрубок или нановолокон осуществляют на стадии карбонизации пластиковой заготовки, перед проведением которой каркас пропитывают водным раствором соединения, катализирующего процесс роста углеродных нанотрубок или нановолокон в порах каркаса и межфиламентных порах волокон, сушат до удаления из каркаса воды, пропитывают коксообразующим связующим и формуют пластиковую заготовку, а насыщение карбонизованного пластика пироуглеродом проводят перед силицированием.2. A method of manufacturing products from a composite material with a reinforced reinforcing element and a matrix, including the formation of a frame of a fabric-pierced structure from heat-resistant fibers such as carbon and silicon carbide, impregnation with a coke-forming binder, molding a plastic blank, carbonization and / or high-temperature processing, saturation with pyrocarbon to intermediate density, growing in the pores of the material of nanocarbon particles and siliconization by the vapor-liquid phase method, characterized in that during the formation of the framework of the tissue-pierced structure, cellulose paper is inserted between the tissue blanks, the formation in the interfiber pores of the framework and interfilament pores of the fibers of carbon nanotubes or nanofibers is carried out at the stage of carbonization of the plastic blank by which the framework is impregnated with an aqueous solution of a compound that catalyzes the growth of carbon nanotubes or nanofibers in the pores of the framework and interfilament pores of the fibers, dried to water is removed from the frame, impregnated with a coke-forming binder and a plastic blank is formed, and the saturation of carbonized plastic with pyrocarbon is carried out before siliconizing. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что пропитку каркаса коксообразующим связующим проводят в два этапа: на первом этапе - связующим низкой вязкости, а на втором этапе - связующим более высокой вязкости.3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that the impregnation of the framework with a coke-forming binder is carried out in two stages: at the first stage - with a binder of low viscosity, and at the second stage - with a binder of higher viscosity.
RU2019118837A 2019-06-17 2019-06-17 Method of making articles from composite material with hardened reinforcing element and matrix (embodiments) RU2728740C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118837A RU2728740C1 (en) 2019-06-17 2019-06-17 Method of making articles from composite material with hardened reinforcing element and matrix (embodiments)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118837A RU2728740C1 (en) 2019-06-17 2019-06-17 Method of making articles from composite material with hardened reinforcing element and matrix (embodiments)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2728740C1 true RU2728740C1 (en) 2020-07-30

Family

ID=72085814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019118837A RU2728740C1 (en) 2019-06-17 2019-06-17 Method of making articles from composite material with hardened reinforcing element and matrix (embodiments)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2728740C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778523C2 (en) * 2020-11-30 2022-08-22 Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Volume-reinforced composite material and its production method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6838162B1 (en) * 1999-09-16 2005-01-04 Sgl Technik Gmbh Fiber-bundle-reinforced composite material having a ceramic matrix, method for manufacturing a composite material and method for manufacturing elements formed of a composite material
RU2559248C1 (en) * 2014-07-30 2015-08-10 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method of manufacturing of tight items out of carbon-silicon carbide composite material
RU2561096C1 (en) * 2014-07-24 2015-08-20 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method of producing articles from carbon-silicon-carbide composite (cscc)
RU2568660C1 (en) * 2014-11-05 2015-11-20 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method of making thin-wall articles from composite material with gradient properties on thickness
RU2570073C1 (en) * 2014-04-23 2015-12-10 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Carbon-siliconcarbide composite material and method of production of hermetic products from it
RU2575272C1 (en) * 2014-11-05 2016-02-20 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method of production of thin-wall products from composite material with variable content of silicon carbide
CN109251050A (en) * 2018-10-09 2019-01-22 中国航空工业集团公司基础技术研究院 A kind of preparation method of SiC/SiC composite material

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6838162B1 (en) * 1999-09-16 2005-01-04 Sgl Technik Gmbh Fiber-bundle-reinforced composite material having a ceramic matrix, method for manufacturing a composite material and method for manufacturing elements formed of a composite material
RU2570073C1 (en) * 2014-04-23 2015-12-10 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Carbon-siliconcarbide composite material and method of production of hermetic products from it
RU2561096C1 (en) * 2014-07-24 2015-08-20 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method of producing articles from carbon-silicon-carbide composite (cscc)
RU2559248C1 (en) * 2014-07-30 2015-08-10 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method of manufacturing of tight items out of carbon-silicon carbide composite material
RU2568660C1 (en) * 2014-11-05 2015-11-20 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method of making thin-wall articles from composite material with gradient properties on thickness
RU2575272C1 (en) * 2014-11-05 2016-02-20 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method of production of thin-wall products from composite material with variable content of silicon carbide
CN109251050A (en) * 2018-10-09 2019-01-22 中国航空工业集团公司基础技术研究院 A kind of preparation method of SiC/SiC composite material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778523C2 (en) * 2020-11-30 2022-08-22 Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Volume-reinforced composite material and its production method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ko The influence of pyrolysis on physical properties and microstructure of modified PAN fibers during carbonization
Chand Review carbon fibers for composites
US20050176329A1 (en) Three-dimensional fiber structure of refractory fibers, a method of making it, and thermostructural composite materials, in particular friction parts, made therefrom
RU2458890C1 (en) Method of making articles from carbon-silicon carbide material
CN106966731B (en) The preparation method of carbon fiber surface in-situ growing carbon nano tube interface modification carbon-silicon carbide double substrate composite material
US20100209659A1 (en) Carbon-carbon composite
RU2337083C2 (en) Method of production of fiber-reinforced carbon-silicon carbide composite material
EP0323750B1 (en) Process for producing carbon material and carbon/carbon composites
US5597611A (en) Reinforced carbon composites
CN114276157A (en) High-purity carbon-based composite material
CN108193322B (en) Preparation method of silicon carbide nano-fiber
US5733484A (en) Method for manufacturing carbon preform and carbon/carbon composite material
RU2728740C1 (en) Method of making articles from composite material with hardened reinforcing element and matrix (embodiments)
RU2568673C2 (en) Production of articles from ceramic-matrix composites
Locs et al. Optimized vacuum/pressure sol impregnation processing of wood for the synthesis of porous, biomorphic SiC ceramics
RU2573495C1 (en) Method to manufacture products from ceramic matrix composite material
RU2570068C1 (en) Method for manufacturing articles of carbon-silicon carbide composite material with variable content of silicon carbide
RU2559245C1 (en) Method of manufacturing products from ceramic-matrix composite material
Xie et al. A method for producing carbon nanotubes directly from plant materials.
RU2460707C1 (en) Method of making articles from carbon-silicon carbide material
RU2568660C1 (en) Method of making thin-wall articles from composite material with gradient properties on thickness
RU2569385C1 (en) Method of making articles from heat-resistant composite materials
RU2684538C1 (en) Carbon-ceramic fiber-reinforced composite material and method for its obtaining
RU2573515C1 (en) Composite material with carbon-silicon carbide matrix for hermetic products and method of thereof production
RU2778489C1 (en) Element of the braking device and method for its manufacture