Патент на изобретение №2249571
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области производства защитных покрытий, которые могут быть использованы при эксплуатации неорганических волокнистых композиционных материалов (КМ) конструкционного назначения в изделиях авиационно-космической и машиностроительной промышленностей. Технической задачей изобретения является создание защитного покрытия, обладающего повышенной растекаемостью и температуроустойчивостью на композиционных материалах при рабочих температурах до 1600°С. Предлагается защитное покрытие, имеющее следующий химический состав, вес.%: SiO2 – 0,1-10, SiB4 – 0,1-0,5, MoSi2 – 0,2-5, SiC – 1,5-10, Si3С5Н15О0,25 – остальное. Применение защитного покрытия на неорганических волокнистых материалах позволит получить композиционные материалы с высокой рабочей температурой и большим ресурсом эксплуатации изделий нового поколения в авиакосмической промышленности. 2 табл.
Изобретение относится к области производства защитных покрытий, которые могут быть использованы при эксплуатации неорганических волокнистых композиционных материалов (КМ) конструкционного назначения в изделиях авиационно-космической и машиностроительной промышленностей. Известно защитное покрытие следующего химического состава, вес.%: SiО2 40-75 Аl2О3 6-18 CaO 4-11 MgO 1-4 В2О3 5-15 Na2О 0,5-1 К2О 0,3-3 BaO 5-10 Аl2О3· 3SiO2 2-7 Патент РФ №2151110 Недостатком известного покрытия является недостаточная растекаемость покрытия на композиционных материалах. Известно также защитное покрытие химического состава, вес.%: SiО2 28-50 Аl2О3 5-15 CaO 1-6 MgO 1-4 В2О3 14-45 Na2O 1-6 К2О 1-4 BaO 3-12 2CaO· SiО2 0,1-0,5 3CaO· Аl2О3 0,1-0,5 Патент РФ №2151111 Недостатком известного покрытия является недостаточная температуроустойчивость. Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является защитное покрытие следующего химического состава, вес.%: SiО2 10-30 Аl2О3 3-20 CaO 8-12 MgO 0,5-5 В2О3 3-12 Na2O 0,1-0,4 К2О 0,1-0,2 BaO 3-11 SiB4 0,5-5 MoSi2 32-70 Патент РФ №2190584 Недостатком прототипа является недостаточная растекаемость покрытия и температуроустойчивость композиционного материала. Технической задачей изобретения является создание защитного покрытия, обладающего повышенной растекаемостью и температуроустойчивостью на композиционных материалах при рабочих температурах до 1600° С. Поставленная техническая задача достигается тем, что предложенное защитное покрытие, включающее SiO2, SiB4, MoSi2, дополнительно содержит SiC и Si3С5Н15O0,25 при следующем соотношении компонентов, вес.%: SiО2 0,1-10 SiB4 0,1-0,5 MoSi2 0,2-5 SiC 1,5-10 Si3C5H15О0,25 Остальное Примеры осуществления. Пример 1. Для приготовления суспензии защитного покрытия поликарбосилан (Si3C5H15O0,25) в количестве 98,1 вес.% помещали его в стеклянную емкость и смешивали с мелкодисперсными порошками размером 1-5 мкм в вес.% SiO2-0,1, SiB4-0,1, SiC-1,5, MoSi2-0,2. Нанесение покрытия осуществляли следующим образом: полученную суспензию заливали в эксикатор, в суспензию помещали образцы волокнистых композиционных материалов систем SiO2/Al2O3, С/SiC и подвергали свободной пропитке при комнатной температуре в течение 10 часов. Затем образцы извлекали из суспензии, подвергали сушке при температуре 150° С в течение 3 часов и формировали покрытие в инертной среде до температуры 700° С со скоростью 1° град/мин. На полученных образцах исследовались растекаемость покрытий и температуроустойчивость композиционных материалов систем SiO2/Al2O3, С/SiC. Примеры 2, 3 получения защитных покрытий осуществляли аналогично примеру. Авторами экспериментально установлено, что введение SiC и Si3C5H15O0,25 в соответствии с заявленным соотношением компонентов в покрытии привело к улучшению растекаемости покрытия и повышению температуроустойчивости композиционного материала. Ренгеноструктурный анализ покрытия показал, что в процессе его формирования образуется сложная кристаллическая фаза 2 SiO2· MoSi2· SiB4, которая обеспечивает повышенную растекаемость покрытия и температуроустойчивость композиционного материала. Составы предлагаемых покрытий, свойства покрытий и композиционных материалов приведены в таблицах 1, 2.
Растекаемость покрытия по всей поверхности волокон композиционного материала в процентах определялась по наличию покрытия методом послойной электронной микроскопии композиционного материала с покрытием. Из таблицы 2 видно, что растекаемость предлагаемого защитного покрытия на композиционных материалах SiО2/Аl2О3 и C/SiC в 20 раз выше по сравнению с защитным покрытием – прототипом. Температуроустойчивость композиционных материалов SiO2/Al2O3 и C/SiC с предлагаемым защитным покрытием и покрытием – прототипом определялась процентом усадки образца путем замера размеров образца (высоты и длины) после нагревов при температуре 1200° С, 1400°С, 1600° С, отнесенных к первоначальным размерам образца. Температуроустойчивость композиционных материалов SiO2/Al2O3 и C/SiC, с предлагаемым покрытием на образцах системы SiO2/Al2O3 при температурах нагрева 1200° С, 1400° С, 1600° С выше в 30, 20, 20 раз, на образцах C/SiC выше в 25, 26, 28 раз соответственно по сравнению композиционного материала с покрытием – прототипом. (Таблица 2). Применение защитного покрытия на неорганических волокнистых материалах позволит получить композиционные материалы с высокой рабочей температурой и большим ресурсом эксплуатации изделий нового поколения в авиакосмической промышленности.
Формула изобретения
Защитное покрытие, включающее SiO2, SiB4, MoSi2, отличающееся тем, что дополнительно содержит SiC и Si3C5H15О0,25 при следующем соотношении компонентов, вес.%: SiO2 0,1-10 SiB4 0,1-0,5 MoSi2 0,2-5 SiC 1,5-10 Si3C5H15О0,25 Остальное
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
