Технологические основы изготовления герметичных конструкций из углерод-углеродных композиционных материалов

• Автор: Бушуев, Вячеслав Максимович
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 175 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА С НАЛИЧИЕМ И РАЗРАБОТКОЙ МАТЕРИАЛОВ ГЕРМЕТИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ХИМИЧЕСКОМ И ХИМИКО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ

АППАРАТОСТРОЕНИЙ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1Л. Свойства известных материалов, применяемых в химическом и химикометаллургическом аппаратостроении
1.2. Анализ свойств компонентов УУКМ и технологии их изготовления применительно к разработке герметичных конструкций

1.2.1. Виды углеродных матриц

1.2.2. Характеристики углеродных волокон

1.2.3. Армирующие углеродные ткани и каркасы на их основе

1.3. Способы введения углеродной матрицы в углеродный каркас

1.3.1. Жидкофазный способ
1.3.2. Многократная пропитка и карбонизация при низком давлении
1.3.3. Изотермический газофазный метод
1.3.4 Термоградиентный газофазный метод
1.4. Некоторые свойства отечественных УУКМ
1.5. Анализ результатов информационного поиска и постановка задачи
Глава 2. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПИРОУГЛЕРОДА ПРИ ПИРОЛИЗЕ МЕТАНА
2.1. Методика постановки эксперимента и формирования банка экспериментальных данных
2.2. Общий вид кинетического уравнения пиролиза метана с образованием пироуглерода
2.3. Кинетика пиролиза метана в отсутствие водорода
2.4. Обобщенное уравнение кинетики пиролиза метана
2.5. Механизм ингибирующего влияния водорода
Глава 3. РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА УПЛОТНЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ КАРКАСОВ С РАДИАЛЬНО ДВИЖУЩЕЙСЯ ЗОНОЙ ПИРОЛИЗА
3.1. Сущность процесса
3.2. Отработка параметров насыщения ткане-прошивных каркасов пироуглеродом в термоградиентном режиме при атмосферном давлении
3.3. Исследование степени насыщения пироуглеродом отдельных фрагментов ткане-прошивного каркаса на основе ткани Урал-ТМ
3.4. Разработка технологических приемов снижения проницаемости несущей основы
3.4.1. Повышение непроницаемости тканепрошивных каркасов, насыщаемых в термоградиентном режиме с периодическим наложением разряжения
3.4.2. Разработка графита, связанного пироуглеродом (марки ГСП)
3.4.3. Формирование комбинированной ткане-порошковой основы термоградиентным методом
3.5. Исследование структурно чувствительных свойств УУКМ для элементов несущей основы
Глава 4. РАЗРАБОТКА ШЛИКЕРНОГО ПОДСЛОЯ И ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕГО ПИРОУГЛЕРОДНОГО ПОКРЫТИЯ НА НЕСУЩЕЙ ОСНОВЕ ИЗ УУКМ
4.1. Выбор материала шликерного покрытия, его состава и способа нанесения
4.2. Модель процесса провязки и принципы приближения
4.3. Формирование шликерного подслоя и герметизирующего пироуглеродного покрытия при изотермическом способе
4.4. Исследование герметичности слоистой композиции в нормальных условиях и условиях высокотемпературного нагрева и охлаждения
4.5. Коррозионная стойкость разработанных материалов в различных
агрессивных средах
Глава 5. ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И МАТЕРИАЛОВ НА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
5.1. Уровень разработки и технико-экономические показатели
5.2. Разработка технических решений и принципа фрагментации, обеспечивших изготовление цельных сложнопрофильных конструкций
5.3. Внедрение разработанных технологических процессов и материалов на отечественных и зарубежных предприятиях
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

предусматривающие 1-2 цикла пропитки и карбонизации, совершенно неприемлемы, т.к. получаемый при этом материал имеет достаточно высокую открытую пористость (20 и более процентов). При наложении давления при полном цикле обработки, включающем 4-6 циклов пропитки и карбонизации под высоким давлением с дальнейшей графитацией, длительностью в общей сложности 2-3 месяца получают УУКМ с низкой проницаемостью [49, 58].
Сложность аппаратурного оформления и ограниченный габарит обрабатываемых заготовок не позволяют применить данный способ при изготовлении герметичных деталей, несмотря на то, что он обеспечивает возможность изготовления подложки из наименее проницаемого материала.
1.3.2. Многократная пропитка и карбонизация при низком давлении
Существенно упростить получение подложки из малопроницаемого и мелкопористого материала под формирование на нём герметизирующего покрытия можно за счёт многократной пропитки и карбонизации. При этом с целью обеспечения возможности пропитки коксообразующим веществом при сравнительно низком давлении (6-12 кгс/см2) в качестве коксообразующих веществ используют смесь низковязких компонентов, при поликонденсации которых образуется вязкое полимерное связующее с достаточно высоким коксовым числом. В качестве таких компонентов можно использовать, например, фурфуриловый спирт или фурфурол в смеси с резорцином [53].
Данный способ достаточно прост в реализации и обеспечивает возможность изготовления крупногабаритных деталей.
1.3.3. Изотермический газофазный метод
Более правильно этот метод следует называть как изобарноизотермический метод [59].