Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ - Патент РФ 2193539
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к авиационной, космической технике, электротехнике, автомобиле- и приборостроению, а именно к композиционным материалам на основе стекломатриц, армированных непрерывными углеродными наполнителями. Предложенный композиционный материал включает стекломатрицу 60-66 мас.%, содержащую SiO2, В2О3, а в качестве армирующего углеродного наполнителя, в количестве 34-40 мас.%, используют высокопрочный углеродный жгут на основе полиакрилнитрила, при этом стекломатрица дополнительно содержит SiOC, при следующем соотношении компонентов матрицы, мас.%: SiO2 58,9-69,3; В2О3 13,5-15; SiOC 15,7-27,6. Изобретение позволяет улучшить фазовую термостабильность и увеличить уровень разрушающего напряжения при изгибе при увеличении уровня рабочих температур выше 500oС. Предложенный композиционный материал содержит экологически-, пожаро- и взрывобезопасные компоненты. 1 з. п.ф-лы, 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2193539
Класс(ы) патента: C03C14/00, C04B35/80
Номер заявки: 2001100306/03
Дата подачи заявки: 09.01.2001
Дата публикации: 27.11.2002
Заявитель(и): Государственное предприятие "Всероссийский научно- исследовательский институт авиационных материалов"
Автор(ы): Солнцев С.С.; Исаева Н.В.; Гращенков Д.В.; Семенова Е.В.; Максимов В.Г.; Наумова А.С.
Патентообладатель(и): Государственное предприятие "Всероссийский научно- исследовательский институт авиационных материалов"
Описание изобретения: Изобретение относится к авиационной, космической технике, электротехнике, автомобиле- и приборостроению, а именно к композиционным материалам на основе стекломатриц, армированных непрерывными углеродными наполнителями.
Известен композиционный материал [1], имеющий химический состав, мас.%:
Стекло "Пирекс" - 45,0-80,2
Углеродное волокно - 19,8-55,0
при следующем соотношении компонентов стекломатрицы [2], мас.%:
SiO2 - 79,93
B2O3 - 12,12
Аl2O3 - 1,93
МgO - 0,17
СаO - 0,43
2O - 3,68
K2O - 1,74
Недостатком этого материала является комплексное ухудшение прочности при воздействии повышенных температур в окислительной среде из-за интенсивного окисления углеродных волокон.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип [3], является композиционный материал химического состава, мас.%:
Стекломатрица - 50-80
Углеродное волокно - 20-50
при следующем соотношении компонентов стекломатрицы, мас.%:
SiO2 - 90
B2O3 - 9,6
Аl2O3 - 0,4
Недостатками указанного материала являются низкая фазовая термостабильность, вызванная кристаллизацией стекломатрицы такого типа, с образованием кристобалита как на стадии изготовления детали, так и во время ее эксплуатации при температурах выше 500oС, низкий уровень рабочих температур (до 700oС) и низкий уровень разрушающего напряжения при изгибе при температурах выше 500oС.
Технической задачей изобретения является улучшение фазовой термостабильности и увеличение уровня разрушающего напряжения при изгибе, при увеличении уровня рабочих температур выше 700oС.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен композиционный материал, включающий стекломатрицу, содержащую SiO2, B2O3 и армирующий высокопрочный углеродный жгут на основе полиакрилнитрила, а стекломатрица дополнительно содержит SiOС, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Стекломатрица - 60-66
Указанный жгут - 34-40
при следующем соотношении компонентов матрицы, мас.%:
SiO2 - 58,9-69,3
B2O3 - 13,5-15
SiOС - 15,7-27,6
SiOС имеет состав, мас.%:
О - 2-4,7
С - 27,3-30
Si - Остальное
Авторами установлено, что содержание в стекломатрице оксикарбида кремния, при предлагаемом соотношение компонентов, позволит повысить температуру эксплуатации изделий из данного материала, приведет к улучшению фазовой термостабильности и увеличит уровень разрушающего напряжения при изгибе при увеличении рабочей температуры выше 700oС.
Пример осуществления
Дисперсные частицы стекломатрицы (SiO2, B2O3) с размерами 5-10 мкм смешивают в течение 2-4 ч с частицами оксикарбида кремния (размер частиц 10-20 мкм) в фарфоровых барабанах алундовыми шарами в среде золя диоксида кремния (содержание SiO2 до 25 мас.%), из расчета на 100 г сухой смеси 70-100 мл золя диоксида кремния. Полученным шликером матричного связующего пропитывают высокопрочные жгуты непрерывного углеродного армирующего наполнителя на основе полиакрилнитрила с их одновременной намоткой на барабан или выкладкой на формовочную плоскость в направлении 0o. Полученные полуфабрикаты нарезают, производят укладку слоев с заданной ориентацией и сушат при температуре 18-25oС до постоянной массы. Полученные заготовки укладывают в графитовые пресс-формы и подвергают горячему прессованию.
В табл. 1 и 2 представлены соответственно 4 состава и свойства полученных образцов композиционного материала в сравнении с прототипом.
Из табл. 2 следует, что предложенный композиционный материал позволяет улучшить фазовую термостабильность в 10-15 раз (устранить возникновение фазы кристобалита в стеклокерамической матрице), повысить уровень разрушающего напряжения при изгибе при увеличении рабочей температуры на 100oС (до 800oС).
Предложенный композиционный материал содержит экологически-, пожаро- и взрывобезопасные компоненты.
Источники информации
1. D.C. Phillips, R.A. Sambell, D.H. Bowen. The mechanical properties of carbon fiber reinforced Pyrex glass. // Journal of Materials Science 7 (1972). P.1454-1464.
2. Химическая технология стекла и ситаллов. /Под ред.Н.М. Павлушкина - М.: Стройиздат, 1983, с. 301.
3. Заявка DE 19504743 A1.
Формула изобретения: 1. Композиционный материал, включающий стекломатрицу, содержащую SiO2 и В2О3, и армирующий высокопрочный углеродный жгут, изготовленный на основе полиакрилнитрила, отличающийся тем, что стекломатрица дополнительно содержит SiOC, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Стекломатрица - 60-66
Углеродный жгут - 34-40
при следующем соотношении компонентов стекломатрицы, мас. %:
SiO2 - 58,9-69,3
В2О3 - 13,5-15
SiOC - 15,7-27,6
2. Композиционный материал по п. 1, отличающийся тем, что SiOC имеет состав, мас. %:
О - 2-4,7
С - 27,3-30
Si - Остальное