.png)
.png)
Email this article 
THE PRINCIPAL DIRECTIONS OF THE CORROSION AND HEAT RESISTANCES INCREASING FOR THE FIBROUS-REINFORCED CERAMIC-MATRIX BASED MATERIALS
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-12-49-59
Abstract
The state of affairs review and analysis are given in the article for the modern approaches to the problem of the corrosion and heat resistances increasing for the fibrousreinforced ceramic-matrix based composite materials. The basic approaches to this problem are regarded, those being founded on the refinement of both the composition's, inner structure, and composite's surfaces, including such measures as the using of the most thermodynamically stable corrosion resistant and heat resistant reinforcing fibers; the matrix refinement by means of micro-scale and nano-scale aggregates, which provide the self-healing effect in case the composite's microstructure defects appearance in the course of their operation in the corrosive mediums; the corrosion resistant and heat resistant surface lamination.
About the Authors
A. P. GarshinRussian Federation
V. I. Kulik
Russian Federation
A. S. Nilov
Russian Federation
References
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.
Supplementary files
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. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-12-49-59
Refbacks
- There are currently no refbacks.