Патент на изобретение №2253638
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОКРЫТИЕ
(57) Реферат:
Изобретение относится к авиационной промышленности и может быть использовано для защиты от окисления неметаллических материалов на основе карбидокремниевой матрицы и наполнителя из углеродного волокна. Высокотемпературное покрытие содержит компоненты, мас.%: кремний 4-6, бор 2-4, оксид гафния 60-65, борид гафния 6-10, пятиокись тантала 10-15 и дополнительно – силицид гафния 7-10 и борид кремния 2-4. Технический результат изобретения – повышение жаростойкости углерод-керамических композиционных материалов при температуре 2000°С. Предлагаемое высокотемпературное покрытие – экологически чистое, пожаровзрывобезопасное. 2 табл.
Изобретение относится к авиационной промышленности и может быть использовано для защиты от окисления неметаллических материалов на основе карбидокремниевой матрицы и наполнителя из углеродного волокна, работающих при температуре до 2000°С. Известно высокотемпературное покрытие следующего химического состава, мас.%: кремний 5-40 карбид кремния 50-70 бор 1-15 (патент США №4465777) Недостатком известного покрытия является низкая жаростойкость при температурах выше 1300°С. Известно высокотемпературное покрытие следующего химического состава, мас.%: дисилицид молибдена 63-75 кремний 10-25 хром 5-10 бор 3-5 (СССР АС №464568) Недостатком покрытия является низкая жаростойкость при температурах выше 1350°С. Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является высокотемпературное покрытие следующего химического состава, мас.%: кремний 6-9 бор 2-5 оксид гафния 63-68 борид гафния 8-12 пятиокись тантала 12-17 (патент РФ №2189368) Недостатком покрытия-прототипа является недостаточная жаростойкость углерод-керамических композиционных материалов при температурах выше 1800°С. Технической задачей изобретения является повышение жаростойкости углерод-керамических композиционных материалов при температуре 2000°С. Поставленная техническая задача достигается тем, что предложено высокотемпературное покрытие, содержащее кремний, бор, оксид гафния, борид гафния, пятиокись тантала, которое дополнительно содержит силицид гафния и борид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%: кремний 4-6 бор 2-4 оксид гафния 60-65 борид гафния 6-10 пятиокись тантала 10-15 силицид гафния 7-10 борид кремния 2-4 Авторами установлено, что совместное введение силицида гафния и борида кремния при заявленных соотношениях компонентов в покрытии позволяет повысить жаростойкость углерод-керамических композиционных материалов при температуре 2000°С. Примеры осуществления Для получения покрытий были приготовлены 4 композиции, соотношение компонентов в которых приведено в таблице 1. Компоненты покрытий в виде порошков соответствующих химических соединений помещались в фарфоровый барабан с алундовыми шарами. Смесь загружали в указанных соотношениях не более чем на 3/4 объема барабана, в котором она перемешивалась в течение 48 часов. Высокотемпературное покрытие на образцы углерод-керамического композиционного материала наносили напылением. Образцы подвергали сушке в термошкафе при температуре 80°С. Формирование покрытия осуществляли в печи с силитовыми нагревателями при температуре 1350-1370°С в течение 20-30 минут. Образцы углерод-керамического материала с защитными покрытиями испытывали на жаростойкость при температуре 2000°С в течение 30 циклов по 50 секунд каждый по режиму 2000°С Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что жаростойкость предлагаемого покрытия на образцах углерод-керамического композиционного материала при использовании значительно возрастает, покрытие-прототип разрушается после воздействия температуры в течение 10 циклов по 50 секунд каждый по режиму 1900°С Незначительная убыль массы образцов (менее 1 мас.%) подтверждает наличие внутреннего эффекта самозалечивания предлагаемых составов защитного покрытия, предотвращающего диффузию кислорода воздуха вглубь образца и препятствующего окислению углерод-керамического композиционного материала.
Применение предлагаемого высокотемпературного покрытия позволит обеспечить работоспособность узлов и деталей из углерод-керамических композиционных материалов и повысить надежность и ресурс изделий авиационной техники в 1,5-2 раза. Предлагаемое высокотемпературное покрытие – экологически чистое, пожаровзрывобезопасное.
Формула изобретения
Высокотемпературное покрытие, содержащее кремний, бор, оксид гафния, борид гафния, пятиокись тантала, отличающееся тем, что дополнительно содержит силицид гафния и борид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кремний 4-6 Бор 2-4 Оксид гафния 60-65 Борид гафния 6-10 Пятиокись тантала 10-15 Силицид гафния 7-10 Борид кремния 2-4
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
20°С. Эффективность защитного действия покрытий после испытаний определялась по убыли массы образцов углерод-керамического композиционного материала с покрытиями в мас.%. Результаты исследований представлены в таблице 2.