Спосіб хімічної інфільтрації із парової фази матеріалу, що містить вуглець і кремній і/або бор
Номер патенту: 48171
Опубліковано: 15.08.2002
Автори: Делпер'є Бернар, Робен-Брос Крістіен, Бондьє Жіль
Формула / Реферат
1. Спосіб хімічної інфільтрації із парової фази матеріалу, що складається з вуглецю, а також кремнію і/або бору, всередину пористого субстрату за допомогою газової фази, що містить газоподібну первинну сполуку вище вказаного матеріалу, який відрізняється тим, що інфільтрацію здійснюють при температурі, яка не перевищує 1050 °С, а газова фаза, крім того, містить хлористий водень (НСl).
2. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що об'ємний вміст НСl по відношенню до газоподібної первинної сполуки кремнію і/або бору в газовій фазі складає принаймні 25 %.
3. Спосіб по будь-якому з пп. 1-2, який відрізняється тим, що хімічну інфільтрацію із парової фази здійснюють при температурі, меншій 1000 °С.
4. Спосіб по будь-якому з пп. 1-3, який відрізняється тим, що газоподібна первинна сполука містить метилхлорсилан (МТС).
5. Спосіб по п. 4, який відрізняється тим, що газоподібна первинна сполука містить додатково первинну сполуку бору.
6. Спосіб по будь-якому з пп. 4-5, який відрізняється тим, що газова фаза містить додатково водень (Н2).
7. Спосіб по будь-якому з пп. 1-6, який відрізняється тим, що газоподібна первинна сполука містить первинну сполуку бору і первинну сполуку вуглецю.
8. Спосіб по будь-якому з пп. 1-7, який відрізняється тим, що всередині субстрату створюють градієнт температури таким чином, що температура ділянок, віддалених від його зовнішніх поверхонь, вище, ніж на їх рівні.
9. Спосіб по п. 8, який відрізняється тим, що для ущільнення субстратів кільцеподібної форми субстрат розміщують навкруги якоря, з яким він контактує, а нагрів субстрату здійснюють за рахунок контакту з якорем, що нагрівається за рахунок зв'язку з котушкою індуктивності.
10. Спосіб по п. 8, який відрізняється тим, що субстрат, який виготовлений із струмопровідного матеріалу, нагрівають індуктивним способом, принаймні частково, за рахунок прямого зв'язку з котушкою індуктивності.
Текст
1 Спосіб хімічної інфільтрації із парової фази матеріалу, що складається з вуглецю, а також кремнію і/або бору, всередину пористого субстрату за допомогою газової фази, що містить газоподібну первинну сполуку вище вказаного матеріалу, який відрізняється тим, що інфільтрацію здійснюють при температурі, яка не перевищує 1050 °С, а газова фаза, крім того, містить хлористий водень (НСІ) 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що об'ємний вміст НСІ по відношенню до газоподібної первинної сполуки кремнію і/або бору в газовій фазі складає принаймні 25 % 3 Спосіб по будь-якому з пп 1-2, який відрізняєть ся тим, що хімічну інфільтрацію із парової фази здійснюють при температурі, меншій 1000 °С 4 Спосіб по будь-якому з пп 1-3, який відрізняється тим, що газоподібна первинна сполука містить метилхлорсилан (МТС) 5 Спосіб по п 4, який відрізняється тим, що газоподібна первинна сполука містить додатково первинну сполуку бору 6 Спосіб по будь-якому з пп 4-5, який відрізняється тим, що газова фаза містить додатково водень (Нг) 7 Спосіб по будь-якому з пп 1-6, який відрізняється тим, що газоподібна первинна сполука містить первинну сполуку бору і первинну сполуку вуглецю 8 Спосіб по будь-якому з пп 1-7, який відрізняється тим, що всередині субстрату створюють градієнт температури таким чином, що температура ділянок, віддалених від його ЗОВНІШНІХ поверхонь, вище, ніж на їх рівні 9 Спосіб по п 8, який відрізняється тим, що для ущільнення субстратів кільцеподібної форми субстрат розміщують навкруги якоря, з яким він контактує, а нагрів субстрату здійснюють за рахунок контакту з якорем, що нагрівається за рахунок зв'язку з котушкою індуктивності 10 Спосіб по п 8, який відрізняється тим, що субстрат, який виготовлений із струмопровідного матеріалу, нагрівають індуктивним способом, принаймні частково, за рахунок прямого зв'язку з котушкою індуктивності Винахід стосується способу ущільнення пористого субстрату матеріалом, який одержують шляхом хімічної інфільтріцм з парової фази і що складається з вуглецю, а також кремнію і/або бору Такий матеріал може уявляти собою карбід кремнію, карбід бору, а також будь-яку проміжну потрійну систему Si-B-C Особливою галуззю застосування винаходу є виготовлення деталей з композиційних матеріалів шляхом ущільнення волокнуватого субстрату або преформи матрицею, яку одержують ХІМІЧНОЮ інфільтрацією з парової фази і утворену, принаймні частково, матеріалом, що складається з вуглецю, а також кремнію і/або бору о 1^ 00 48171 Способи та застосування для хімічної інфільтрації з парової фази, що дозволяють зокрема виготовляти деталі з композиційного матеріалу з матрицею із SiC, описані, наприклад, у французьких заявках на патенти 2 401 888 та 2 567 874 і в міжнародній заявці 87/04733, у той час як ущільнення пре-форм матрицею, утвореною, принаймні частково, потрійною системою Si-B-C , описано у французькій заявці на патент 2 668 477 Призначені для ущільнення волокнуваті преформи розташовують в реакційній камері печі, що використовують для інфільтрації Газоподібну фазу первинної сполуки для утворення матриці подають, наприклад, у верхню частину камери Звичайно газоподібною первинною сполукою для SiC є метилхлорсилан(МТС) з додатком водню(ЬІ2) Як правило, газоподібною первинною сполукою для карбіду бору є суміш вуглеводнів, наприклад, пропану (СзНз) і/або метану(СЬІ4 або природного газу Матрицю або частину матриці в потрійній системі Si-B-C отримують, виходячи, наприклад, із суміші МТС та ВСІз, взятих у ВІДПОВІДНИХ пропорціях, в яку додано ЬЬ В певних умовах температури та тиску газова фаза дифундує всередину доступних пор пористої системи преформ і реагує з утворенням на волокнах потрібного осаду На вході в камеру може бути здійснено попередній нагрів газової фази, наприклад, шляхом пропускання газової фази крізь перфоровані пластини, що підтримують при тій самій температурі, яка існує в камері Залишкові гази виводять шляхом відкачки крізь вихід, що розташовано в підмурку камери Такі способи дають задовільні результати, коли об'єм реакційної камери, ефективно завантаженний преформами, є малим Це також здійснюється, коли преформи потребують існування підтримуючих застосувань для збереження їх форми і коли вони малої товщини або віддалені в печі одна від одної на велику відстань Прикладами таких преформ є преформи, призначені для виготовлення елементів теплового захисту, що приймають форму обтічника елементів космічних кораблів, або для виготовлення газового керма в авіаційних реактивних двигунах Внаслідок цього звичайним є те, що ступінь ефективного завантаження печі, тобто процент об'єму реакційної камери, що реально займають преформи має бути меншим 5% Однак характеристики цих відомих способів певною мірою погіршуються, коли значно збільшують ступінь завантаження печей Це збільшення можливе з преформами простої геометри, які не потребують підтримуючих пристосувань, або з товстими преформами Це також можливо для товстих орієнтованих преформ, призначених для виготовлення фрікційних деталей, зокрема, гальмових дисків для літаків із композиційного матеріалу з матрицею з SiC або Si-B-C, або принаймні частково, SiC або Si-B-C Форма цих преформ дозволяє розташовувати їх штабелями і досягати ступеню завантаження вище 25% і навіть вище 30% Вказане погіршення характеристик відомих способів інфільтрації полягає, зокрема, в дуже ПОМІТНІЙ неоднорідності ущільнення в повздовж ньому напрямку, тобто в напрямку витоку газової фази, починаючи від її входу в реакційну камеру до її виходу У такому випадку спостерігають більш швидке та помітне ущільнення преформ, розташованих ближче до входу газової фази, в порівнянні з найбільш віддаленими преформами Іншим недоліком є помітна неоднорідність ущільнення товстих преформ, тобто існування сильного градієнту ущільнення між серединою деталі, де введення матриці менш помітно, і ділянками деталей, близькими до їх зовнішньої поверхні, де введення газової фази найбільш помітно Очевидно, що для збільшення продуктивності печей, що використовуються для інфільтрації, і поліпшення якості виробів, необхідно зменшити, наскільки це можливо, ці неоднорідності ущільнень Повздовжня неоднорідність ущільнення спричинена насамперед збідненням газової фази впродовж и руху вперед в реакційній камері Для попередження цього можна розглянути можливість збільшення КІЛЬКОСТІ газової фази, що подають у піч Але це призведе до ще більш швидкого та помітного ущільнення преформ, розташованих поблизу місця вводу газової фази, без зменшення градієнту ущільнення деталей по глибині Предметом винаходу є розробка способу хімічної інфільтрації з парової фази матеріалу, що складається з вуглецю, а також з кремнію і/або бору, який дозволяє збільшити ступінь ефективності завантаження печей, що використовуються для інфільтрації, водночас значно зменшити неоднорідність ущільнення в реакційних камерах печей між входом газової фази та виходом залишкових газів Іншим предметом цього винаходу є розробка способу хімічної інфільтрації з парової фази, що дозволяє зменшити градієнт ущільнення всередині товстих деталей Згідно заявленому, хімічну інфільтрацію з парової фази всередину пористого субстрату здійснюють при температурі саме більше рівної 1050°С за допомогою газової фази, що містить газоподібну первинну сполуку матеріалу, що складається з вуглецю, а також кремнію і/або бору та хлористого водню(НСІ) Газоподібна первинна сполука уявляє собою газ або суміш газів Об'ємний вміст НСІ по відношенню до газоподібної сировини кремнію і/або бору складає, переважно, принаймні 10%, наприклад, принаймні 25%, при цьому первинною сполукою кремнію є, наприклад МТС, а бору - ВСІз Було встановлено, що введення НСІ в газову фазу дозволяє уникнути и передчасного збіднення Насправді, присутність НСІ уповільнює створення матриці у виробах, що вперше підлягають впливу газової фази, яку вводять в піч для використання під час інфільтрації В такому випадку можна збільшити витрати газоподібної первинної сполуки і, як слідство, ступінь завантаження печі без зіткнення з вище означеними недоліками Хімічна інфільтрація з парової фази може бути здійснена з градієнтом температури, тобто субстрат нагрівають таким чином, що його ділянки, віддалені від ЗОВНІШНІХ його поверхонь мають більш високу температуру, ніж ділянки, розташовані на їх рівні 48171 Оскільки утворення матриці полегшено в ділянках субстрату, що мають більш високу температуру, створювання градієнту температури дозволяє боротися з неоднорідністю ущільнення всередині субстрату Нагрів субстрату може бути здійснено за рахунок контакту між поверхнею субстрату та нагрітим тілом таким чином, щоб виникнув градієнт температури між поверхнею субстрату, що контактує з нагрітим тілом, та поверхнями субстрату, що підлягають впливу газового потоку Нагрітим тілом може бути якір, електромагнітно пов'язаний з катушкою індуктивності Коли субстрат виготовлено з електропровідного матеріалу, наприклад, вуглецю, його нагрів може бути здійснено індукційним способом, шляхом безпосереднього зв'язку з катушкою індуктивності Ці способи хімічної інфільтрації з парової фази з градієнтом температури описано у французькій заявці на патент 2 711 647 Приклади здійснення способів описують винахід більш детально На доданих малюнках показано Фігура 1 - дуже схематичне зображення пристрою, що дозволяє здійснювати спосіб хімічної інфільтрації з парової фази матеріалу, що складається з вуглецю, а також кремнію і/або бору, при ПОСТІЙНІЙ температурі, і Фігура 2 - дуже схематичне зображення пристрою, що дозволяє здійснювати спосіб хімічної інфільтрації з парової фази матеріалу, що складається з вуглецю, а також кремнію і/або бору, з градієнтом температури Пристрій, зображений на фігурі 1, уявляє собою пристрій того типу, що описано в вище згаданій міжнародній заявці 87/04733 Графітовий якір 10, розміщенний всередині герметичного металевого корпусу 12, обмежує реакційну камеру 14 Всередині корпусу 12 якір 10 оточено металевою катушкою індуктивності 16 з теплоізоляційною прокладкою 18 Якір 10 має форму циліндру з вертикальною віссю, герметично закритого дном 10а в його нижній частині і зйомною кришкою 106 в його верхній частині Всередині камери 14 субстрати, що підлягають ущільненню, розташовують на основній пластині 20, що спроможна обертатися навколо вертикальної осі, яка співпадає з віссю якоря 10 і катушки індуктивності 16 Додаткові пластини 22, 24, які підтримує пластина 20 за рахунок розташованих між ними розпірок 25, дозволяють здійснити завантаження субстратів на кілька рівнів, у цьому прикладі в цілому на три рівні Обертання основної пластини 20 здійснюється за допомогою двигуна(не наведено), з'єднаного з валом 26, що проходить крізь нижню стінку корпусу 12 і дно 10а якоря і прикріпленого до нижньої поверхні пластини 20 Газову фазу, що спроможна утворювати матеріал матриці, призначений для ущільнення субстратів, подають крізь трубопровід 28, який підходить до верхньої частини камери 14 крізь кришку 106 Газова фаза містить суміш газоподібної первинної сполуки для матеріалу матриці та НСІ Газоподібна первинна сполука залежить від природи матриці, Для матриці SiC газоподібною первинною сполукою є МТС з добавкою Н2 Для матриці із карбіду бору - суміш ВСІз та первинної сполуки вуглецю Цим останнім може бути алкан, алкил або алкен, один або в суміші, наприклад, суміш СзНв та СН4(або природний газ) Для матриці, яку утворює потрійна система Si-B-C, газоподібною первинною сполукою є суміш МТС та ВСІз з додатком Н2 Гази МТС, ВСІз, СзН 8 + СН4, Н 2 та НСІ надходять з джерел 30 31, 32, 33, 34 крізь подаючі труби 36, 37, 38, 39, 40, обладнані інжекційними клапанами 42,43, 44, 45 46 та приєднані до трубопроводу 28 Видалення залишкових газів з камери 14 здійснюють шляхом відкривання клапану 48, який з'єднує камеру 14 з пристосуванням для відкачки 50 принаймні одним відводним трубопроводом 52 Пристосування для відкачки 50 уявляє собою, наприклад, водяний насос Трубопровід 52 з'єднано з нижньою частиною камери 14 кільцеподібним каналом 54, створеним навкруги валу 26 Сигнали, що подають датчики тиску 56 та температури 58, відображають тиск і температуру в камері 14 і надходять в автомат 60 Він керує насосом 50 і клапаном 48 для встановлення потрібного тиску в камері 14 перед впуском газової фази, і керує генератором 62, що живить катушку індуктивності 16, для підтримання потрібної температури в корпусі Крім того, автомат 60 керує клапанами 42, 43, 44, 45, 46 і регулює витрати ВІДПОВІДНО МТС, ВСІз , СзН8 + СН4, Н2 та НСІ залежно від попередньо визначеного складу газової фази Газова фаза, надходжуючи в реакційну камеру 14, спочатку контактує з нагріваючим екраном 64, виконаним у формі розташованих одна над одною перфорованих пластин Оскільки, нагріваючі пластини розташовані всередині реакційної камери, вони постійно знаходяться при температурі камери Це дозволяє довести газову фазу до потрібної температури перед її контактом з субстратами, що ущільнюються, Простір навкруги якоря 10 всередині корпуса може безперервно продуватися нейтральним газом, таким як азот(ІЧ2) Він надходить з джерела газу 65 через патрубок 66, устаткований клапаном 68, який керується автоматом 60 Таким чином азот створює навкруги реакційної камери прошарок з нейтрального газу Азот відводять через патрубок 69, який з'єднано з трубопроводом видалення 52 за межами корпусу 12 Досліди З ХІМІЧНОЇ інфільтрації з парової фази матриці SiC було здійснено на установці, наведеній вище Під час кожного досліду на кожнім із трьох рівней завантаження печі розміщують один і той самий комплект пористих субстратів, який містить циліндричний зразок А зі структурою з орієнтованих вуглецевих волокон діаметром 90мм і 35мм завтовшки, три циліндричні зразки В діаметром 35мм і 35мм у висоту з тією ж структурою, циліндричні зразки С діаметром 15мм і 35мм у висоту з тією ж структурою, циліндричні зразки D діаметром 15мм і 8мм у висоту з тією ж структурою, і кубічний зразок Е, об'єм якого складає приблизно 2см 3 субстрату з вуглецевих волокон, частково ущільнений шляхом засмоктування порошку у 48171 вакуумі Структура зразків А, В, С і D зміцнена шляхом викладення в штабель і поступового орієнтування двомірних шарів з вуглецевих волокон, як описано у французькій заявці на патент 2 584 106 Ця структура ідентична структурі, яку мають преформи для тормозних дисків з вуглець - вуглецевого композиційного матеріалу, якими устатковуються літаки типу "Airbus" Субстрат зразку Е уявляє собою войлок з вуглецевих волокон, частково ущільнений шляхом вакуумного засмоктування порошку вуглецю, як описано у французькій заявці на патент 2 671 797 Кожен з ДОСЛІДІВ проводять при тиску(Р) в реакційній камері ЮкПа і відношенні витрат bbfQfbh)) та MTC(Q(MTC)), що дорівнює 6, на протязі загального 4acy(t) 20 годин Першу серію з трьох ДОСЛІДІВ І, II, III проводять при температурі Т в реакційній камері 1010°С, Q(MTC), що дорівнює 150см 3 /хв ( н у ) (см 3 /хв при нормальних умовах), та що дорівнює 900см 33/хв(н у ) , коли значення витрат HCI(Q(HCI)) дорівнює 0, 37,5 та 75см 3 /хв(н у ) ВІДПОВІДНО, тобто складаючи послідовно 0 25 і 50% від витрат МТС Четвертий дослід проводять, шляхом подвоєння Q(MTC) та Q(H2) в порівнянні з дослідом III при незмінних інших параметрах П'ятий дослід проводять за тих самих умов, що і дослід IV за виключенням температури Т, яку знижено з 1010°С до 950°С Шостий дослід проводять за тих самих умов, що і дослід V, за виключенням витрат(О(НСІ)), які подвоєно від 75см 3 /хв (н у ) до 150см 3 /хв (н у ) 8 Одержані результати стосовно ущільнення субстратів SiC оцінюють у ВІДПОВІДНОСТІ ДО таких характеристик відносне збільшення маси Дт/m кожного субстрату, де Д т - різниця між масою т ' субстрату наприкінці досліду(після ущільнення) і початковою масою m субстрату, повздовжня неоднорідність ущільнення(між входом і виходом газів), тобто зміни ущільнення залежно від місцезнаходження субстратів в реакційній камері, які оцінюють при вимірі для кожного типу субстрату відношення збільшення маси Дт/m на "верхньому" рівні(найбільш близькому до входу газової фази) до збільшення маси Дт/m на "нижньому" рівні(найбільш віддаленого від входу газової фази), неоднорідність інфільтрації, тобто градієнт ущільнення між серединою і поверхнею субстратів, оцінюючи при вимірі на різних рівнях, "верхньому", "середньому" та "нижньому", реакційної камери відношення приросту мас Дт/m субстрату А, що має найбільший об'єм серед субстратів А, В, С однієї і тієї ж природи та висоти, товщину осаду SiC на волокнах, що вимірюється методом дифракції лазерного випромінювання з точністю до 0 1 мкм, вихід ущільнення, що оцінюється шляхом обчислення відношення фактичного приросту маси субстратів до теоретично можливого загального приросту маси в залежності від КІЛЬКОСТІ витраче ного МТС Одержані результати згруповані в І - IV таблицях , що наведено нижче Таблиця 1 Збільшення маси Операційні умови Р(кПа) Т(г) Т(°С) О(МТС)см'/хв (н у) О ^ с м ^ / х в (н у) О(НСІ)см'/хв (н у) А В Дт/т(%) субстратів С D Е В С н в с н в с н в с н в с н 10 20 1010 150 900 0 33 1 175 18 72 4 27 1 44 113 29 6 27 231 29 6 27 109 14 02 Літерами В, С, Н позначені рівні "верхній", "середній" та "нижній" В реакційній камері Певна річ, що процеси, які здійснено з подвійними витратами МТС та ЬЬ, спричинюють най 10 20 1010 150 900 37 5 31 1 101 06 76 25 8 09 110 183 09 106 5 183 08 101 09 1 10 20 1010 150 900 75 22 8 38 07 68 9 166 13 111 94 12 106 41 19 78 17 14 10 20 1010 300 1800 75 57 3 33 8 157 137 54 7 32 2 208 52 5 32 8 313 123 24 5 11 2 6 05 10 20 950 300 1800 75 36 2 20 6 109 89 34 1 20 2 134 25 159 196 107 3 67 7 10 10 68 10 20 950 300 1800 150 32 3 23 6 125 56 8 33 4 21 1 68 6 26 2 188 91 8 86 6 61 99 85 75 більш значні прирости маси Найбільш рівномірними ущільненнями є ті, які здійснено при найменш високій температурі (950°С), особливо, в присутності НС1 Таблиця 2 Повздовжня неоднорідність Р(кПа) t(r) Т(°С) Опера-ційні умови 10 20 Q ( H 2 ) C M ' / X B (н (н Q ( H C I ) C M ' / X B у) (н у) А В С D Е Субстрати 10 20 1010 1010 1010 150 900 0 184 165 у) 10 20 1010 Q ( M T C ) C M ' / X B 10 20 150 900 150 900 75 41 9 85 6 54 5 Результати найбільш наближаються до оптимальної теоретичної величини (1) для процесу, що 10 20 950 300 1800 1800 1800 92 5 55 8 75 36 43 63 128 75 33 44 84 2,9 150 26 27 36 56 37 5 51 8 84 4 122 2 133 1 300 10 20 950 300 22 4 15 32 6 53 101 15 13 здійснено з подвійними витратами МТС та ЬЬ при найбільш низькій температурі і в присутності НСІ Таблиця З Неоднорідність ущільнення Операцшніумови Р(кПа) t(r) Т(°С) Q ( M T C ) C M ' / X B Q ( H 2 ) C M ' / X B Q ( H C I ) C M ' / X B 10 20 (н (н у) у) 1010 1010 1010 160 900 150 900 750 21 0 41 0 58 0 29 0 59 0 66 В С Н Рівень 10 20 160 900 0 у) 10 20 1010 (н 10 20 Як і раніше, найкращі результати було отримано для процесу з подвійними витратами МТС та 37 5 0 28 0 56 0 67 300 10 20 950 300 10 20 950 300 1800 1800 1800 75 75 150 0 21 0 64 0 48 0 27 0 82 0 68 0 47 09 0 66 Нг при найбільш низькій температурі і в присутності НСІ Таблиця 4 Вихід Операційніумови Р(кПа) t(r) Т(°С) Q ( M T C ) C M ' / X B Q ( H 2 ) C M ' / X B Q ( H C I ) C M ' / X B В С Н Рівень Всього 10 20 (н (н у) у) у) 10 20 10 20 1010 (н 10 20 1010 1010 1010 150 900 0 150 900 150 900 75 28 1 13 16 42 7 У випадку процесів з подвійними витратами МТС та Нг при найбільш низькій температурі(950°С) присутність НСІ призводить до зменшення виходу, але його краще розподілено по комплекту завантаження печі і, що також важливо при промисловому здійсненні, майже відсутні паразитичні осади на нагріваючих пластинах Результати, наведені в поданих вище таблицях, безперечно стверджують, що для зменшення неоднорідності ущільнення SiC як по об'єму печі, так і всередині однієї і тієї ж деталі має сенс здійснювати хімічну інфільтрацію в паровій фазі при відносно низькій температурі, переважно нижче 1000°С в присутності НСІ, і при збільшенні витрат 37 5 26 5 25 3 87 05 47 01 35 7 28 1 300 10 20 950 300 10 20 950 300 1800 1800 1800 75 150 13 9 58 75 17 8 44 40 2 29 4 22 9 11 5 5 66 27 1 МТС Процес хімічної інфільтрації з парової фази SiC може бути здійснено з градієнтом температури, наприклад, за допомогою пристрою, що схематично показано на Фігурі 2 Цей пристрій більш конкретно призначено для ущільнення кільцеобразних преформ 100, таких як преформи гальмівних дисків, що виготовлено з теплопровідного матеріалу, наприклад, вуглецевих волокон Преформи складають у штабель навколо центрального осердя з графіту 110, який створює якір, при цьому вся сукупність знаходиться на нерухомій ІЗОЛЮЮЧІЙ пластині 120 Преформи 100 можуть бути трішки віддалені одна від од 48171 11 ноі за допомогою розміжних елементів 102 для полегшення доступу газової фази до основних поверхонь преформи Реакційна камера 114, в якій розміщено якір і преформи, що ущільнюються, обмежена ізолюючою стінкою 118, що не проводить електрику, з дном 118а і кришкою 1186 Катушка індуктивності 116 оточує стінку 118, при цьому все це знаходиться всередині корпусу 112 Пристосування для надходження в камеру 114 газової фази МТС+ЬЬ+НСІ і відведення залишкових газів подібні до пристосування пристрою, зображеного на Фігурі 1, і не наведені Проте відзначено, що відводячий трубопровід 162 приєднано безпосередньо до нижньої частини камери 114 крізь дно 118а Крім того, камера 114 не устаткована пристосуванням для нагріву надходжуючої газової фази Якір 110 нагрівається за рахунок електромагнітного зв'язку з катушкою індуктивності 116 Нагрів кільцеобразних преформ здійснюється за рахунок контакту їх внутрішніх циліндричних поверхонь з якорем 110 В такому випадку встановлюється термічний градієнт між цими внутрішніми поверхнями та їх відкритими ЗОВНІШНІМИ поверхнями, які охолоджуються за рахунок випромінювання і конвекції при контакті з газовою фазою, введеною в камеру Цей градієнт залежить, зокрема, від розмірних характеристик та теплоровідності преформ Генератор 162, що живить катушку індуктивності 116, керується таким чином, що принаймні на початку процесу інфільтрації температура ділянок преформ, прилеглих до якоря, була б набагато вища за мінімальну температуру осаду SiC, тобто приблизно 700°С Отже, ущільнення SiC здійснюється переважно у цих ділянках преформ Таким чином уникають дуже швидкого ущільнення ділянок преформ, близьких до ЗОВНІШНІХ повер 12 хонь, котре може призвести до передчасного закриття системи пор, яке перешкодить ущільненню в сереині і призведе до виникнення сильного ущільнення всередині отримуемих виробів Концепція хімічної інфільтрації з парової фази з градієнтом температури відома Тут вона знаходить особливо цікаве застосування завдяки присутності в газовій фазі НСІ, яке спричиняє особливо благодійний вплив на рівномірність матриці У пристрої, що зображено на Фігурі 2, субстрати 100 нагріваються завдяки якорю 110, з яким вони контактують Коли , дозволяє провідна природа субстратів(наприклад, вуглецеві або графітові субстрати з відносно високим вмістом волокон) , може бути розглянутим нагрів субстратів, принаймні частковий, за рахунок прямого зв'язку з катушкою індуктивності, в цьому випадку якір, в разі необхідності, може бути відсутнім Хоча індуковані струми виникають скоріше поблизу поверхні субстратів, але завдяки охолодженню відкритих поверхонь субстратів за рахунок випромінювання і конвекції встановлюється потрібний термічний градієнт Спосіб згідно з винаходом придатний для хімічної інфільтрації з парової фази матеріалу, що складається з вуглецю, а також кремнію і /або бору, в субстрати будь-якого типу, здатні витримувати операційні умови і ХІМІЧНО сумісні з газовою фазою Спосіб може бути використаним для здійснення ущільнення матрицею, яка складається цілком або частково з цього матеріалу В цьому останньому випадку матриця може бути доповненою однією або кількома матричними фазами, створеними з інших матеріалів, осадженими до і /або після матеріалу, що складається з вуглецю, а також кремнію і/або бору 13 48171 ФІГ.1 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 14
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for chenical infiltration from vapour phase of material containing carbon and silicon and/or boron
Назва патенту російськоюСпособ химической инфильтрации из паровой фазы материала, содержащего углерод и кремний и\или бор
МПК / Мітки
МПК: C04B 35/80, C23C 16/38, C04B 35/571, C23C 16/32, C23C 16/46
Мітки: парової, бор, хімічної, матеріалу, інфільтрації, спосіб, кремній, містить, вуглець, фазі
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-48171-sposib-khimichno-infiltraci-iz-parovo-fazi-materialu-shho-mistit-vuglec-i-kremnijj-i-abo-bor.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб хімічної інфільтрації із парової фази матеріалу, що містить вуглець і кремній і/або бор</a>
Попередній патент: Спосіб добування оцтової кислоти із розріджених водяних потоків, які утворюються під час процесу карбонілювання
Наступний патент: Компресорне масло
Випадковий патент: Система нагрівання, сушіння, запікання і полімеризації