RU2462331C2 - Method of producing composite material based on titanium silicocarbide and titanium porous-fibrous component - Google Patents
Method of producing composite material based on titanium silicocarbide and titanium porous-fibrous component Download PDFInfo
- Publication number
- RU2462331C2 RU2462331C2 RU2010138057/02A RU2010138057A RU2462331C2 RU 2462331 C2 RU2462331 C2 RU 2462331C2 RU 2010138057/02 A RU2010138057/02 A RU 2010138057/02A RU 2010138057 A RU2010138057 A RU 2010138057A RU 2462331 C2 RU2462331 C2 RU 2462331C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- porous
- slip
- composite material
- fibrous component
- Prior art date
Links
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 55
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000011195 cermet Substances 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- -1 particularly Substances 0.000 abstract 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 238000009950 felting Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000000133 mechanosynthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000007777 multifunctional material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Способ получения композиционного материала на основе карбосилицида титана и титанового пористо-волокнистого компонента относится к производству функциональных композиционных металло-керамических материалов, может найти применение в авиастроении, химической, энергетической промышленности, в машиностроении.A method for producing a composite material based on titanium carbosilicide and a titanium porous-fibrous component relates to the production of functional composite metal-ceramic materials; it can find application in aircraft manufacturing, chemical, energy industries, and mechanical engineering.
Снижение шума в жизнедеятельности человека является актуальной проблемой. Шум не только негативно влияет на здоровье людей, но и приносит убытки экономике страны, так как в условиях воздействия шума значительно снижается производительность людей. Среди всех шумов, оказывающих воздействие на человека, выделяется шум производственного происхождения со значительно возросшим его уровнем за последние десятилетия, причем условия работы промышленных «шумопроизводящих» агрегатов простираются вплоть до экстремальных. Кроме того, в настоящее время уровень шума все чаще регламентируется, например уровень шума, производимый самолетами, подчиняется международным стандартам. В связи с чем возникает необходимость в новых многофункциональных материалах, обладающих свойствами шумогашения и защиты объекта от катастрофических разрушений (бронезащиты) одновременно и работающих при повышенных температурах.Noise reduction in human life is an urgent problem. Noise not only negatively affects people's health, but also causes losses to the country's economy, since under the influence of noise, people's productivity is significantly reduced. Among all the noise affecting a person, the noise of industrial origin with its significantly increased level over the past decades stands out, and the working conditions of industrial "noise-producing" units extend up to extreme ones. In addition, currently the noise level is increasingly regulated, for example, the noise level produced by aircraft is subject to international standards. In this connection, there is a need for new multifunctional materials with the properties of noise suppression and protection of the object from catastrophic damage (armor protection) simultaneously working at elevated temperatures.
Композиционные материалы на основе карбосилицида титана стойки в условиях экстремальных температур, имеют повышенные по сравнению с традиционной бескислородной керамикой прочностные характеристики, нечувствительны к термоудару и легко поддаются механической обработке, сохраняют высокую химическую устойчивость.Composite materials based on titanium carbosilicide are resistant to extreme temperatures, have strength characteristics that are higher than traditional oxygen-free ceramics, are insensitive to thermal shock and are easy to machine, maintain high chemical stability.
Способность композиционных материалов на основе карбосилицида титана к бронезащите объясняется послойным расположением элементов структуры, что позволяет рассматривать карбосилицид титана как керамический наноламинат с периодом чередования слоев 0,7-1,2 нм. Относительно слабая связь между слоями обусловливает их подвижность в базальной плоскости и позволяет локально в зоне концентрации механических напряжений деформировать (расслаивать) зерна без макроскопического разрушения материала.The ability of composite materials based on titanium carbosilicide to armor protection is explained by the layered arrangement of structural elements, which allows us to consider titanium carbosilicide as ceramic nanolaminate with a period of alternation of layers of 0.7-1.2 nm. The relatively weak connection between the layers determines their mobility in the basal plane and allows locally in the zone of concentration of mechanical stresses to deform (delaminate) grains without macroscopic destruction of the material.
Известен ряд композиционных материалов на основе карбосилицида титана, разработанных как за рубежом, например патент US 5942455, С01В 35/04, опубл. в 1999 г., так и в России, например патент RU 2372167, B22F 3/14, С22С 1/05, С22С 29/00, опубл. 10.11.2009.A number of composite materials based on titanium carbosilicide, developed both abroad, for example, US patent 5942455, СВВ 35/04, publ. in 1999, and in Russia, for example, patent RU 2372167, B22F 3/14, C22C 1/05, C22C 29/00, publ. 11/10/2009.
При получении керамического материала на основе карбосилицида титана используется механосинтез, включающий гомогенизацию, сухое измельчение и твердофазные реакции. Механосинтез проводят в вакуумированной мельнице, в качестве которой используют планетарную мельницу, при массовом соотношении смеси исходных порошков и мелющих шаров 1:15 в циклическом режиме. Для уплотнения механосинтезированной шихты используют горячее прессование, осуществляемое при температуре 1350-1500°С, давлении 5-15 МПа, выдержке 0,5-2 ч, в вакууме или в атмосфере инертного газа.To obtain a ceramic material based on titanium carbosilicide, mechanosynthesis is used, including homogenization, dry grinding, and solid-phase reactions. The mechanosynthesis is carried out in a vacuum mill, which is used as a planetary mill, with a mass ratio of the mixture of starting powders and grinding balls 1:15 in a cyclic mode. For compaction of the mechanosynthesized mixture, hot pressing is carried out at a temperature of 1350-1500 ° C, a pressure of 5-15 MPa, an exposure time of 0.5-2 hours, in vacuum or in an inert gas atmosphere.
Известен пористо-волокнистый металлический материал (патент RU 2311262, B22F 3/1, опубл. 27.11.2007), предназначенный для звукопоглащающих конструкций горячего тракта газотурбинного двигателя, выдерживающий температуры 450-600°С.Known porous fibrous metal material (patent RU 2311262, B22F 3/1, publ. 11/27/2007), designed for sound-absorbing structures of the hot path of a gas turbine engine, withstanding temperatures of 450-600 ° C.
Для получения пористо-волокнистого металлического материала используют метод войлокования титановых волокон с толщиной, соответствующей характеристикам готового материала, на специализированном оборудовании.To obtain a porous-fibrous metal material using the method of felting titanium fibers with a thickness corresponding to the characteristics of the finished material, on specialized equipment.
Титановый пористо-волокнистый металлический компонент получают войлокованием и иглопробивкой титановых волокон толщиной 80-120 мкм, обеспечивающих оптимальную пористость и шумопоглощающие свойства. При этом максимальная его ширина может достигать 500 мм.A titanium porous-fibrous metal component is obtained by felting and needle-punching of titanium fibers with a thickness of 80-120 μm, providing optimal porosity and sound absorption properties. Moreover, its maximum width can reach 500 mm.
Техническим результатом заявляемого изобретения является объединение в одном композиционном материале высоких термостойкости и ударной вязкости композиционных материалов на основе карбосилицида титана с эффективной функцией шумогашения титанового пористо-волокнистого компонента.The technical result of the claimed invention is to combine in one composite material high heat resistance and toughness of composite materials based on titanium carbosilicide with an effective noise suppression function of the titanium porous-fibrous component.
В пакете бронезащиты, выполняющем одновременно функции защиты от разлетающихся осколков и шумогашения, слой квазипластичной керамики на основе карбосилицида титана погашает энергию летящих осколков, а слой титанового пористо-волокнистого металлического компонента, вследствие высокой пористости, обладает высокими шумогасящими характеристиками и, кроме того, сдерживает разрушение керамического слоя пакета.In the armor protection package, which simultaneously performs the functions of protection against flying fragments and noise suppression, a layer of quasi-plastic ceramic based on titanium carbosilicide absorbs the energy of flying fragments, and a layer of a titanium porous-fibrous metal component, due to its high porosity, has high noise suppression characteristics and, in addition, inhibits destruction ceramic layer of the package.
Технический результат достигается тем, что в способе получения композиционного материала на основе карбосилицида титана и титанового пористо-волокнистого компонента, включающем создание промежуточных соединительных слоев, согласно техническому решению на поверхности композиционного материала на основе карбосилицида титана создают промежуточный припеченный слой титанового порошка по шликерной технологии, титановый пористо-волокнистый компонент соединяют с припеченным порошковым слоем титана с помощью припоя, причем для приготовления шликера используют титановый порошок с размером частиц менее 160 мкм, толщина наносимого слоя шликера составляет 200-500 мкм.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing a composite material based on titanium carbosilicide and a titanium porous-fibrous component, including the creation of intermediate connecting layers, according to the technical solution, an intermediate baked layer of titanium powder by a slip technology is created on the surface of the titanium carbosilicide composite material, titanium the porous-fibrous component is combined with a baked powder layer of titanium using solder, and for preparing Slip lenches use titanium powder with a particle size of less than 160 microns, the thickness of the applied slip layer is 200-500 microns.
Для объединения компонентов применяют предварительное нанесение титанового шликера на керамический материал и его термообработку в вакууме и последующую пайку компонентов среднетемпературными припоями.To combine the components, a preliminary deposition of a titanium slip on a ceramic material and its heat treatment in vacuum and subsequent soldering of the components by medium-temperature solders are used.
Способ получения композиционного материала на основе карбосилицида титана заключается в следующем.A method of obtaining a composite material based on titanium carbosilicide is as follows.
Изготовление пакета начинают с приготовления шликера на основе титанового порошка (фракция менее 160 мкм) с добавлением этилового спирта. Шликер замешивают из титанового порошка фракции менее 160 мкм, что обеспечивает его равномерное распределение и достаточную активность. К порошку титана добавляют 5% этилового спирта и растирают в ступке. Затем кистью или шпателем шликер наносят на керамический компонент - композиционный материал на основе карбосилицида титана. Слой шликера имеет толщину 200-500 мкм, достаточную для обеспечения промежуточного слоя для уверенного присоединения титанового пористо-волокнистого компонента. После высыхания керамический компонент пакета подвергают термообработке в среде вакуума (для предотвращения окисления) при температуре 1280-1300°С, необходимой для протекания химического взаимодействия между карбосилицидом титана и частицами титанового шликера.The manufacture of the package begins with the preparation of a slip based on titanium powder (fraction less than 160 microns) with the addition of ethyl alcohol. The slip is mixed from a titanium powder with a fraction of less than 160 microns, which ensures its uniform distribution and sufficient activity. 5% ethyl alcohol is added to titanium powder and triturated in a mortar. Then, with a brush or a spatula, the slip is applied to the ceramic component - a composite material based on titanium carbosilicide. The slip layer has a thickness of 200-500 μm, sufficient to provide an intermediate layer for reliable attachment of the titanium porous-fibrous component. After drying, the ceramic component of the package is subjected to heat treatment in a vacuum environment (to prevent oxidation) at a temperature of 1280-1300 ° C, which is necessary for the chemical interaction between titanium carbosilicide and titanium slip particles.
Объединение керамического и пористо-волокнистого металлического компонентов производят при помощи припоя ВПр28. Порошок припоя наносят на припеченный титановый порошок, сверху устанавливают титановый пористо-волокнистый компонент, конструкцию фиксируют кондуктором и подвергают термообработке при температуре 850-870°С для осуществления пайки.The combination of ceramic and porous-fibrous metal components is performed using VPr28 solder. The solder powder is applied to the baked titanium powder, a titanium porous-fibrous component is installed on top, the structure is fixed by a conductor and subjected to heat treatment at a temperature of 850-870 ° C to solder.
Полученный слоистый композиционный материал на основе карбосилицида титана и титанового пористо-волокнистого компонента обладает трещиностойкостью 6-10 МПа·м1/2, коэффициентом звукопоглощения 6-8 дБ на частотах выше 1,6 кГц и может эксплуатироваться при температурах до 400°С.The obtained layered composite material based on titanium carbosilicide and a titanium porous-fibrous component has a crack resistance of 6-10 MPa · m 1/2 , sound absorption coefficient of 6-8 dB at frequencies above 1.6 kHz and can be operated at temperatures up to 400 ° C.
Таким образом, с помощью заявляемого способа объединили в одном композиционном материале на основе карбосилицида титана и титанового пористо-волокнистого компонента высокие термостойкость и ударную вязкость композиционного материала на основе карбосилицида титана с эффективной функцией шумогашения титанового пористо-волокнистого компонента.Thus, using the proposed method, high heat resistance and toughness of a composite material based on titanium carbosilicide of titanium with an effective noise reduction function of a titanium porous fiber component were combined in one composite material based on titanium carbosilicide and a titanium porous fiber component.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010138057/02A RU2462331C2 (en) | 2010-09-15 | 2010-09-15 | Method of producing composite material based on titanium silicocarbide and titanium porous-fibrous component |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010138057/02A RU2462331C2 (en) | 2010-09-15 | 2010-09-15 | Method of producing composite material based on titanium silicocarbide and titanium porous-fibrous component |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010138057A RU2010138057A (en) | 2012-03-20 |
| RU2462331C2 true RU2462331C2 (en) | 2012-09-27 |
Family
ID=46029834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010138057/02A RU2462331C2 (en) | 2010-09-15 | 2010-09-15 | Method of producing composite material based on titanium silicocarbide and titanium porous-fibrous component |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2462331C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5942455A (en) * | 1995-11-14 | 1999-08-24 | Drexel University | Synthesis of 312 phases and composites thereof |
| US6506483B1 (en) * | 2000-04-28 | 2003-01-14 | Technology Assessment & Transfer, Inc. | Ceramic fiber debond coatings |
| RU2303744C2 (en) * | 2002-05-15 | 2007-07-27 | Кабот Корпорейшн | Heat-resistant insulating composite material and method of its production |
| RU2341839C1 (en) * | 2007-10-31 | 2008-12-20 | Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ТНЦ СО РАН) | Electroconductive composite material, charge for its preparation and electroconductive composition |
| RU2372167C2 (en) * | 2007-11-06 | 2009-11-10 | Владимир Никитович Анциферов | Method of receiving of composite material on basis of titanium carbon-silicide |
-
2010
- 2010-09-15 RU RU2010138057/02A patent/RU2462331C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5942455A (en) * | 1995-11-14 | 1999-08-24 | Drexel University | Synthesis of 312 phases and composites thereof |
| US6506483B1 (en) * | 2000-04-28 | 2003-01-14 | Technology Assessment & Transfer, Inc. | Ceramic fiber debond coatings |
| RU2303744C2 (en) * | 2002-05-15 | 2007-07-27 | Кабот Корпорейшн | Heat-resistant insulating composite material and method of its production |
| RU2341839C1 (en) * | 2007-10-31 | 2008-12-20 | Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ТНЦ СО РАН) | Electroconductive composite material, charge for its preparation and electroconductive composition |
| RU2372167C2 (en) * | 2007-11-06 | 2009-11-10 | Владимир Никитович Анциферов | Method of receiving of composite material on basis of titanium carbon-silicide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010138057A (en) | 2012-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101830703B (en) | A kind of carbon fiber reinforced boron carbide composite material and preparation method thereof | |
| CN107673773B (en) | Preparation method of graphene-modified carbon fiber reinforced silicon carbide composites | |
| CN103449818B (en) | A kind of preparation method of carbon fiber/silicon carbide gradient laminar composite material | |
| CN104876616B (en) | A kind of high temperature resistant absorbing material and preparation method thereof | |
| CN103936465B (en) | A kind of carbon/carbon composite material oxidation-proof coating and preparation method thereof | |
| CN109706370B (en) | A kind of preparation method of in-situ synthesis of MAX phase reinforced nickel-based high temperature lubricating composite material | |
| CN109318547A (en) | A MAX phase ceramic-metal layered composite material, preparation method and use | |
| Yu et al. | Fabrication of Si3N4–SiC/SiO2 composites using 3D printing and infiltration processing | |
| CN105585326B (en) | A kind of technique of nanometer of foil diffusion connection carbon/silicon carbide ceramic matrix composite | |
| CN103696132A (en) | Active carbon noise-absorbing cotton and preparation method thereof | |
| Zhao et al. | Facile joining of SiC ceramics with screen-printed polycarbosilane without pressure | |
| KR20050088250A (en) | Honeycomb structure | |
| RU2462331C2 (en) | Method of producing composite material based on titanium silicocarbide and titanium porous-fibrous component | |
| JPWO2008117611A1 (en) | Bonding material composition and method for producing the same, joined body and method for producing the same | |
| RU2414017C1 (en) | Method of producing composite piezoelectric material | |
| Yu et al. | One-step additive manufacturing of melt-growth porous ceramics by laser directed energy deposition | |
| JP4537669B2 (en) | Silicon carbide-based bonded component and method for manufacturing the same | |
| CN102225869A (en) | High-temperature wide-frequency wave-transparent composite material and preparation method thereof | |
| CN108383529B (en) | A method for constructing a friction surface with a porous structure ceramic layer | |
| WO2020166565A1 (en) | Calcination jig | |
| CN115368141A (en) | alpha-SiC and amorphous silicon nitride complex phase ceramic brake material and preparation method thereof | |
| RU2440956C1 (en) | Method of producing ceramic armour material based on silicon carbide and boron carbide and ceramic armour material based on silicon carbide and boron carbide | |
| CN101148101A (en) | Al-W composite material with density gradient change and its preparation method | |
| CN108164254A (en) | A kind of bulletproof ceramic sheet with cyclic structure, shellproof target plate and preparation method thereof | |
| CN103696126A (en) | Sound-absorbing cotton with mosquito avoiding function and preparation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170916 |