.png)
.png)
Послать статью по эл. почте 
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ КОРРОЗИОННОИ ЖАРОСТОЙКОСТИ ОГНЕУПОРНЫХ ВОЛОКНИСТО-АРМИРОВАННЫХ КЕРАМОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИТОВ
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-12-49-59
Аннотация
Приведены обзор и анализ состояния и тенденций развития современных подходов к проблеме повышения коррозионно- и жаростойкости волокнисто-армированных керамоматричных композиционных материалов. Рассмотрены базовые подходы к решению данной проблемы, основанные на модифицировании состава, внутренней структуры и поверхности композитов, включая: использование наиболее термодинамически стабильных коррозионно- и жаростойких армирующих волокон; нанесение защитных покрытий на поверхность армирующих волокон; модифицирование матрицы микро- и наноразмерными наполнителями, обеспечивающими «самозалечивающий» эффект, при возникновении дефектов микроструктуры композита в процессе эксплуатации в агрессивных средах; нанесение коррозионнои жаростойких поверхностных слоев.
Об авторах
А. П. ГаршинРоссия
Доктор технических наук
Санкт-Петербург
В. И. Кулик
Россия
Кандидат технических наук
Санкт-Петербург
А. С. Нилов
Россия
Кандидат технических наук
Санкт-Петербург
Список литературы
1. Костиков, В. И. Сверхвысокотемпературные композиционные материалы / В. И. Костиков, А. Н. Варенков — М. : Интермет Инжиниринг, 2003. ― 560 с.
2. Gasch, M. J. Ultra high temperature ceramic composites/ M. J. Gasch, D. T. Ellerby, S. M. Johnson // Handbook of Ceramic Composites. ― Kluwer Academic Publishers, 2005. ― P. 197‒224.
3. Сорокин, О. Ю. Керамические композиционные материалы с высокой окислительной стойкостью для перспективных летательных аппаратов / О. Ю. Сорокин, Д. В. Гращенков, С. С. Солнцев, С. А. Евдокимов // ВИАМ/2014-Тр-06-08. ― 13 с.
4. Гаршин А. П. Материаловедение. Техническая керамика в машиностроении / А. П. Гаршин. ― М. : Юрайт, 2016. ― 296 с.
5. Стороженко, П. А. Новые бескислородные предкерамические полимеры ― нанометаллополикарбосиланы и наноразмерные наполнители ― уникальные материалы для повышения прочности и окислительной стойкости углеграфитов и стабилизации высокопрочной и высокотемпературной керамики / П. А. Стороженко, А. М. Цирлин, С. П. Губин [и др.] // Серия Критические технологии. Мембраны. ― 2005. ― № 4 (28). ― С. 68‒74.
6. Naslain, R. Materials design and processing of high temperature ceramic matrix composites: state of the art and future trends / R. Naslain // Adv. Compos. Mater. ― 1999. ― Vol. 8, № 1. ― P. 3‒16.
7. Кулик, В. И. Композиционные материалы: классификация, армирующие волокна и реактопластичные связующие : уч. пособие ; под ред. Е. В. Мешкова / В. И. Кулик . ― СПб. : изд. СПбГТУ, 2000. ― 160 с.
8. Углеродные волокна и углекомпозиты : пер. с англ. / под ред. Э. Фитцера. ― М. : Мир, 1988. ― 336 с.
9. Фиалков, А. С. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе / А. С. Фиалков. ― М. : Аспект Пресс, 1997. ― 718 с.
10. Васильев, В. В. Композиционные матеpиалы : спpавочник / В. В. Васильев, В. Д. Пpотасов, В. В. Болотин [и дp.] ; под общ. pед. В. В. Васильева, Ю. М. Таpнопольского. ― М. : Машиностpоение, 1990. ― 512 с.
11. Зеленский, Э. С. Армированные пластики ― современные конструкционные материалы / Э. С. Зеленский, А. М. Куперман, Ю. А. Горбаткина [и др.] // Российский химический журнал (Журн. Рос. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева), 2001. ― T. XLV, № 2. ― С. 56‒74.
12. Щурик, А. Г. Искусственные углеродные материалы / А. Г. Щурик. ― Пермь, 2009. ― 342 с.
13. Bunsell, A. R. A review of the development of three generations of small diameter silicon carbide fibres / A. R. Bunsell, A. Piant // J. Mater. Sci. ― 2006. ― № 41. ― P. 823‒839.
14. Милейко, С. Т. Высокотемпературные композиты с керамической матрицей / С. Т. Милейко // Деформация и разрушение материалов. ― 2011. ― № 5. ― C. 21‒29.
15. Bunsell, A. R. Oxide fibers / Handbook of Ceramic Composites / A. R. Bunsell ; ed. by Narottam P. Bansal. ― Kluwer Academic Publishers, 2005. ― P. 3‒31.
16. Ткаченко, Л. А. Защитные жаропрочные покрытия углеродных материалов / Л. А. Ткаченко, А. Ю. Шаулов, А. А. Берлин // Неорганические материалы. ― 2012. ― T. 48, № 3 ― C. 261‒271.
17. Bacos, M. P. Carbon–carbon composites: oxidation behavior and coatings protection / M. P. Bacos // Le Journal de Physique IV. ― 1993. ― Vol. 3. ― P. 1895‒1903.
18. Wang, Y. Q. Oxidation protection of carbon fibers by coatings / Y. Q. Wang, B. L. Zhou, Z. M. Wang // Carbon. ― 1995. ― Vol. 33, № 4. ― P. 427‒433.
19. Пат. 2170220 Российская Федерация. Способ получения углерод-углеродного композиционного материала / Н. П. Радимов, Ю. К. Чистяков ; заявитель и патентообладатель ЗАО «ЭКО-Карбон» ; заявл. 09.11.99; опубл. 10.07.01, Бюл. № 19.
20. Gadiou, R. The synthesis of SiC and TiC protective coatings for carbon fibers by the reactive replica process / R. Gadiou, S. Serverin, P. Gibot // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2008. ― Vol. 28. ― P. 2265‒2274.
21. Бакланова, Н. И. Интерфейсные покрытия на армирующих углеродных и карбидокремниевых волокнах для композитов с керамической матрицей : автореферат дис. ... докт. хим. наук. ― Новосибирск, 2010. ― 40 с.
22. DiCarlo, J. A. SiC/SiC composites for 1200 ◦C and above / Handbook of Ceramic Composites / J. A. DiCarlo, H.-M. Yun, G. N. Morscher, R. T. Bhatt ; ed. by Narottam P. Bansal. ― Kluwer Academic Publishers, 2005. ― P. 77‒98.
23. Fuller, J. New directions for the air force ceramics basic research program / J. Fuller // Proceedings of the Work shop «Electrosynthesis of High Temperature Materials and Related Topics». ― Cеnter of Competence in Applied Electrochemistry, Wiener Neustadt, 2002. ― 5 р.
24. Naslain, R. Si-matrix composite materials for advanced jet endines / R. Naslain, F. Cristin // MRS Bulletin. ― 2003. ― № 9. ― P. 854‒858.
25. Krenkel, W. C/C‒SiC composites for advanced friction systems / W. Krenkel, B. Heidenreich, R. Renz // Adv. Eng. Mater. ― 2002. ― Vol. 4, № 7. ― P. 427‒436.
26. Bertrand, S. SiC/SiC minicomposites with nanoscale multilayered fibre coatings / S. Bertrand, R. Pailler, J. Lamon// Compos. Sci. Technol. ― 2001. ― № 6. ― P. 363‒367.
27. Hager, M. D. Self-healing materials / M. D. Hager, P. Greil, C. Leyens [et al.] // Adv. Mater. ― 2010. ― Vol. 22, Iss. 47. ― P. 5424‒5430.
28. Плясункова, Л. А. Исследование применения защитных покрытий от высокотемпературного окисления в КМК состава SiC‒Cf / Л. А. Плясункова, В. Н. Рудыкина, И. Ю. Келина // Огнеупоры и техническая керамика. ― 2005. ― № 9. ― С. 6‒9.
29. Минаков, В. Т. Керамоматричные композиты / В. Т. Минаков, С. С. Солнцев // Все материалы. Энциклопедический справочник. ― 2007. ― № 2. ― 13 с.
30. Fang, X. Ablation of C/SiC, C/SiC‒ZrO2 and C/SiC‒ ZrB2 composites in dry air and air mixed with water vapor/ X. Fang, F. Liu, H. Su [et al.] // Ceram. Int. ― 2014. ― Vol.40. ― P. 2985‒2991.
31. Yi, W. Effects of TaC addition on the ablation resistance of C/SiC / W. Yi, X. Yongdong, W. Yiguang [et al.] // Mater. Lett. ― 2010. ― Vol. 64. ― P. 2068‒2071.
32. Tang, S. Comparison of thermal and ablation behaviors of C/SiC composites and C/ZrB2–SiC composites / S. Tang,J. Deng, S. Wang, W. Liu // Corr. Sci. ― 2009. ― Vol. 51. ― P. 54‒61.
33. Лебедева, Ю. Е. Защитные высокотемпературные покрытия для композиционных материалов на основе SiC / Ю. Е. Лебедева, Н. В. Попович, Л. А. Орлова // ВИАМ/2013-Тр-02-06. ― 19 с.
34. Бакланова, Н. И. Высокотемпературные защитные покрытия для углеродсодержащих материалов / Н. И. Бакланова, Н. Б. Морозова, В. В. Лозанов // Тезисы докладов ХХ Междунар. науч.-техн. конф. «Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов». Обнинск, 2013. ― C. 227, 228.
35. Астапов, А. Н. Разработка высокотемпературных защитных покрытий на углеродсодержащие композиционные материалы применительно к особотеплонагруженным элементам конструкций авиакосмической и ракетной техники : aвтореф. дис. ... канд. техн. наук, Москва, 2011. ― 25 c.
36. Yang, X. ZrB2/SiC as a protective coating for C/SiC composites: effect of high temperature oxidation on mechanical properties and anti-ablation property / X. Yang, L. Wei, W. Song [et al.] // Composites. Part B. ― 2013. ― Vol. 45. ― P. 1391‒1396.
37. Webster, J. D. Oxidation protection coatings for C/SiC based on yttrium silicate / J. D. Webster, M. E. Westwood, F. H. Hayes // J. Eur. Ceram. Soc. ― 1998. ― Vol. 18. ― P. 2345‒2350.
38. Пат. 6759151 США. Multilayer article characterized by low coefficient of thermal expansion outer layer / Lee K. N. ; заявл. 22.05.02 ; опубл. 06.07.2004.
39. Пат. 2322425 Российская Федерация, МПК С 04 В 41/87. Способ поверхностной и объемной защиты керамоматричных композитов типа C/SiC и SiC/SiC / Кузнецов Н. Т., Саркисов П. Д., Рыбин В. В., Севастьянов В. Г., Орлова Л. А., Симоненко Е. П. ; заявл. 07.09.06 ; опубл. 20.04.08.
40. Solntsev, S. S. High-temperature composite materials and coatings on the basis of glass and ceramics for aerospace technics / S. S. Solntsev // Russ. J. Gen. Chem. ― 2011. ― Vol. 81, № 5. ― P. 992‒1000.
41. Lee, K. N. New generation of plasma-sprayed mullite coatings on silicon carbide / K. N. Lee, R. A. Miller, N. S. Jacobson // J. Аm. Сeram. Soc. ― 1995. ― Vol. 78, № 3. ― P. 705‒710.
42. Пат. 6410148 США. Silicon based substrate with environmental / thermal barrier layer / Eaton H. E., Allen W. P., Jacobson N. S. [et al.] ; опубл. 25.06.02.
43. Lee, K. N. Upper temperature limit of environmental barrier coatings based on mullite and BSAS / K. N. Lee, D. S. Fox, J. I. Eldrige [et al.] // J. Am. Ceram. Soc. ― 2003. ― Vol. 86, № 8. ― P. 1299‒1306.
44. Parlier, M. Potential and perspectives for oxide / оxide сomposites / M. Parlier, M.-H. Ritti, A. Jankowiak // J. Aerospace Lab. ― 2011. ― Iss. 3. ― 12 p.
45. Padture, N. P. Advanced structural ceramics in aerospace propulsion / N. P. Padture // Nature Materials.― 2016. ― Vol. 15. ― 7 p.
46. Van Roode, M. Ceramic matrix composite combustor liners: asummary offield evaluations / M. Van Roode, J. Price,N. Miriyala, D. Leroux // J. Eng. Gas Turb. Power. ― 2007. ― Vol. 129, № 1. ― P. 21‒30.
47. Schulte-Fischedick, J. Oxidation behaviour of C/C‒SiC coated with SiC‒B4C‒SiC‒cordierite oxidation protection system / J. Schulte-Fischedick, J. Schmidt, R. Tamme [et al.] // Mater. Sci. Eng. A. ― 2004. ‒ Vol. 386,№ 1/2. ― Р. 428‒434.
48. Lee, K. N. Residual stresses and their effects on the durability of environmental barrier coatings for SiC ceramics / K. N. Lee, J. I. Eldridge, R. C. Robinson // J. Am. Ceram. Soc.― 2005. ― Vol. 88, № 12. ― P. 3483‒3488.
49. Naslain, R. R. SiC-matrix composites: nonbrittle ceramics for thermo-structural application / R. R. Naslain // Int. J. Appl. Ceram. Techn. ― 2005. ― Vol. 2, [2]. ― P. 75‒84.
50. Терентьева, В. С. Многофункциональные высокотемпературные покрытия Д5 МАИ и М1 МАИ / В. С. Терентьева, Б. Е. Жестков // Химическая физика. ― 2009. ― Т. 28, № 5. ― С. 64‒70.
51. Симоненко, Е. П. Функционально градиентный композиционный материал SiC/(ZrO2‒HfO2‒Y2O3), полученный с применением золь-гель метода / Е. П. Симоненко, Н. П. Симоненко, В. Г. Севастьянов [и др.] // Композиты и наноструктуры. ― 2011. ― № 4. ― С. 52‒64.
Дополнительные файлы
Для цитирования: Гаршин А.П., Кулик В.И., Нилов А.С. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ КОРРОЗИОННОИ ЖАРОСТОЙКОСТИ ОГНЕУПОРНЫХ ВОЛОКНИСТО-АРМИРОВАННЫХ КЕРАМОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИТОВ. Новые огнеупоры. 2017;(12):49-59. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-12-49-59
For citation: Garshin A.P., Kulik V.I., Nilov A.S. THE PRINCIPAL DIRECTIONS OF THE CORROSION AND HEAT RESISTANCES INCREASING FOR THE FIBROUS-REINFORCED CERAMIC-MATRIX BASED MATERIALS. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2017;(12):49-59. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-12-49-59
Обратные ссылки
- Обратные ссылки не определены.