Жаростійкий матеріал

Жаростійкий матеріал на основі вуглецевого волокна, коксу полімерного в'яжучого, подрібненого графіту і піровуглецю, який відрізняється тим, що подрібнений графіт має фракцію 150-630 мкм, а компоненти беруть у такому співвідношенні, мас.%: вуглецеве волокно 29-48 кокс полімерного в'яжучого 10-20 подрібнений графіт 21-40 піровуглець решта. (19) (21) 20040705816 (22) 15.07.2004 (24) 15.03.2006 (46) 15.03.2006, Бюл. № 3, 2006 р. (72) Борковських Вадим Аркадійович, Савін Валерій Васильович, Борковських Наталія Миколаївна (73) Запорізький державний університет (56) UA, 3807, 27.12.1994 SU, 792612, 30.12.1980 SU, 1489560, A1, 21.05.1987 RU, 2034780, C1, 10.05.1995 3 75255 4 бити жаростійкий матеріал, який шляхом введення 30-46%. Препрег розрізують на частини розміром більшої фракції подрібненого графіту та 1,10±0,005 м х 0,55±0,005 м. Ці частини складають збільшенням його вмісту дозволяє підвищити у пакет з 17 шарів. Кожен шар препрегу посипають щільність жаростійкого матеріалу, тим самим зниподрібненим графітом (ТУ 48-20-54-84) фракцією зити окислення та залишкові напруження, а також 150-630 мкм, розхід 256±5 г/м2. Шар графітового собівартість за рахунок використання більш дешепорошку розрівнюють спеціальним шаблоном по вих компонентів. всій поверхні. Остаточне отвердіння відбувається Запропонований жаростійкий матеріал містить на стадії пресування при температурі 140-160°С і вуглецеве волокно, кокс полімерного в'яжучого, тиску 800±5 МПа. Пакет карбонізують у нейтральподрібнений графіт з фракцією 150-630 мкм і пиному середовищі при 850±10°С і швидкості ровуглець при такому співвідношенні компонентів, підйому температури 3-6°С/год. Потім матеріал мас. %: підлягає термообробці при 1900-2000°С в вуглецеве волокно 29-48 електричній печі протягом двох годин, після цього кокс полімерного в'яжучого 10-20 в пори отриманої заготівки осаджують пировугподрібнений графіт 21-40 лець у кількості 10-16% шляхом обробки в пировуглець останнє середовищі метану при 975-1000°С протягом 100Суттєвими ознаками винаходу є: використання 120 годин. подрібненого графіту в кількості 21-40 мас. % з Приклад 2 фракцією 150-630 мкм, вуглецевого волокна в Виготовляють пластину за прикладом 1. Кожен кількості 29-48 мас. %, кокс полімерного в'яжучого шар препрегу посипають подрібненим графітом в кількості 10-20 мас. %, та пировуглецю - останнє. (ТУ 48-20-54-84) фракцією 150-630 мкм, розхід Відмінними від прототипу ознаками є: викори320±5 г/м2. Подальшу обробку пакета проводять стання подрібненого графіту з фракцією 150-630 за режимом прикладу 1. мкм в кількості 21-40 мас. % та вуглецевого волокПриклад 3 на в кількості 29-48 мас. %. Виготовляють пластину за прикладом 1. Кожен Раніше в жаростійкому матеріалі така фракція шар препрегу посипають подрібненим графітом і такий вміст подрібненого графіту не використову(ТУ 48-20-54-84) фракцією 150-630 мкм, розхід вались. 400±5 г/м2. Подальшу обробку пакета проводять При виготовленні виробів із запропонованого за режимом прикладу 1. жаростійкого матеріалу суттєво знижується Приклад 4 кількість браку, тому що зменшуються залишкові Виготовляють пластину за прикладом 1. Кожен напруження на стадіях карбонізації та термообшар препрегу посипають подрібненим графітом робки. Вироби мають високі якісні показники (ТУ 48-20-54-84) фракцією 150-630 мкм, розхід (електропровідність, міцність, стійкість до окис480±5 г/м2. Подальшу обробку пакета проводять лення) за рахунок більш рівномірних властивостей за режимом прикладу 1. унаслідок ізотропності структури. Приклад 5 Оптимальне співвідношення компонентів Виготовляють пластину за прикладом 1. Кожен матеріалу забезпечує кращі характеристики шар препрегу посипають подрібненим графітом виробів, низький рівень розшарування і низьку (ТУ 48-20-54-84) фракцією 150-630 мкм, розхід собівартість. При недотриманні співвідношень, які 560±5 г/м2. Подальшу обробку пакета проводять заявляються, всі показники різко погіршуються. за режимом прикладу 1. Запропонований жаростійкий матеріал отриПриклад 6 мують таким чином. Виготовляють пластину за прикладом 1. Кожен Вуглецеву тканину просочують в'яжучим на шар препрегу посипають подрібненим графітом основі термореактивних смол, висушують, отри(ТУ 48-20-54-84) фракцією 150-630 мкм, розхід маний препрег розрізують на частини заданих 640±5 г/м2. Подальшу обробку пакета проводять розмірів, складають пошарово, водночас проводяза режимом прикладу 1. чи пересипання подрібненим графітом; далі проПриклад 7 водять послідовно пресування, отвердіння, Виготовляють пластину за прикладом 1. Кожен карбонізацію, високотермічну обробку та шар препрегу посипають подрібненим графітом ущільнення пировуглецем, шляхом пиролізу при(ТУ 48-20-54-84) фракцією 150-630 мкм, розхід родного газу. 995±5 г/м2. Подальшу обробку пакета проводять Приклад 1 за режимом прикладу 1. Як вуглецеве волокно використовують тканину Приклад 8. УРАЛ-Т22Р (ГОСТ 28005-88). Як в'яжуче викориВиготовляють пластину за прикладом 1. Кожен стовують суміш з таких компонентів (мас. %): шар препрегу посипають подрібненим графітом смола СФ-010 (ДСТ 18694-80) 47,1-51,9 (ТУ 48-20-54-84) фракцією 150-630 мкм, розхід спирт етиловий (ДСТ 18300-87) 41,6-47,1 168±5 г/м2. Подальшу обробку пакета проводять уротропін (ДСТ 1381-73) 5,9-6,5 за режимом прикладу 1. Отриману суміш заливають у ванну У таблиці приведені результати випробувань просочувальної машини типу МПТ-3. Через просоотриманих жаростійких матеріалів. чувальну ванну пропускають вуглецеву тканину і В отриманих зразках вимірювали щільність одночасно обжимають віджимними валиками. При матеріалу, різнотовщинність, межу міцності на цьому забезпечується рівномірне нанесення згин, а також питомий електричний опір. З таблиці суміші по всій поверхні тканини. Після сушіння видно, що матеріали складу №3, 4 мають найвищу тканини отримують препрег, якій містить в'яжучого межу міцності на згин, а матеріали складу №5, 6 5 75255 6 мають вищу щільність. При цьому практично відомого з прототипу. Результати цих випробувань відсутні зразки з розшаруванням і різко знижується наведені у таблиці. За всіма показникам запропорізнотовщинність матеріалу при введенні нований матеріал кращий за матеріал прототипу. компонентів у запропонованих обсягах та з запроПри цьому знижується собівартість виробів за рапонованим розміром частинок подрібненого хунок зменшення масової частки високовартного графіту. Електричний опір поступово знижується вуглецевого волокна. при збільшенні масової частки подрібненого Використання подрібненого графіту вказаної графіту в матеріалі. фракції, як співнаповнювача разом з вуглецевим На прикладах 7, 8 видно, що виходячи за межі волокном, веде до стабілізації електричних влазапропонованого змісту матеріалу погіршуються стивостей жаростійкого матеріалу. Водночас показники: якщо взяти більше подрібненого збільшується щільність матеріалу, що призводить графіту, то межа міцності на згин різко знижується, до підвищення його стійкості до окислення при а якщо менше, то знижується щільність матеріалу. нагріві у повітрі без погіршення механічних влаБули також проведені порівняльні випробустивостей. вання запропонованого матеріалу і матеріалу Таблиця Вміст матеріалу, мас. % Вуглецеве волокно № п\п 1 2 3 4 5 6 7 8 Прото тип Кокс полімерного в’яжучого Пировуглець Подрібнений графіт 47,3 46,1 41,3 37,5 35,7 32,4 25,1 53,9 16,0 16,0 16,0 16,0 16,0 16,0 16,0 16,0 15,1 11,6 13,2 14,4 12,7 14,5 14,3 13,9 21,6 26,3 29,5 32,1 35,6 37,1 44,6 16,2 1420 1430 1450 1460 1480 1500 1550 1420 Межа міцності на згин, МПа 1670 1710 1750 1750 1720 1690 1610 1670 50 20 15 15* 1420 1670 Щільність, кг/м3 Питомий електричний опір, мкОм м 49,2 45,6 38,3 34,3 29,7 25,9 23,6 55,7 57,4 Різнотовщинність, мм 0,7 0,5 0,4 0,5 0,3 0,5 0,5 0,8 0,8 * - графіт фракцією не більш 90 мкм. Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601