RU2232738C1 - Высокотемпературное покрытие - Google Patents
Высокотемпературное покрытие Download PDFInfo
- Publication number
- RU2232738C1 RU2232738C1 RU2002126912/03A RU2002126912A RU2232738C1 RU 2232738 C1 RU2232738 C1 RU 2232738C1 RU 2002126912/03 A RU2002126912/03 A RU 2002126912/03A RU 2002126912 A RU2002126912 A RU 2002126912A RU 2232738 C1 RU2232738 C1 RU 2232738C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hafnium
- temperature
- temperature coating
- coating
- carbon
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 20
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- TWRSDLOICOIGRH-UHFFFAOYSA-N [Si].[Si].[Hf] Chemical compound [Si].[Si].[Hf] TWRSDLOICOIGRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- LRTTZMZPZHBOPO-UHFFFAOYSA-N [B].[B].[Hf] Chemical compound [B].[B].[Hf] LRTTZMZPZHBOPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 7
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 3
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N bis($l^{2}-silanylidene)molybdenum Chemical compound [Si]=[Mo]=[Si] YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021343 molybdenum disilicide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910021341 titanium silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение относится к авиационной промышленности и может быть использовано для защиты от окисления неметаллических материалов на основе карбидокремниевой матрицы и наполнителя из углеродного волокна. Технической задачей изобретения является повышение стойкости к окислению углеродкерамических композиционных материалов при температуре 2000°С. Предложенное высокотемпературное покрытие содержит компоненты при следующем их соотношении, мас.%: кремний 4-7; бор 2-4; оксид гафния 60-65; борид гафния 6-10; пятиокись тантала 10-15; силицид гафния 7-10. Полученное высокотемпературное покрытие - экологически чистое, пожаровзрывобезопасное. 2 табл.
Description
Изобретение относится к авиационной промышленности и может быть использовано для защиты от окисления неметаллических материалов на основе карбидокремниевой матрицы и наполнителя из углеродного волокна, работающих при температуре до 2000°С.
Известно высокотемпературное покрытие следующего состава, мас.%:
Дисилицид молибдена 63-75
Кремний 10-25
Хром 5-10
Бор 3-5 [1]
Недостатком известного покрытия является низкая стойкость к окислению при температурах выше 1300°С.
Известно самозалечивающееся антиокислительное покрытие, содержащее жаростойкие фазы из силицида титана и дисилицида молибдена. Температура эксплуатации покрытия -1850°С [2].
Известно также самозалечивающееся антиокислительное покрытие, содержащее SiC и Si3N4. Температура эксплуатации -1650°С [3].
При температурах выше 1850°С происходит разрушение указанных покрытий, при этом убыль веса составляет более 3 мас.%.
Наиболее близким аналогом, [4] взятым за прототип, является высокотемпературное покрытие следующего химического состава, мас.%:
Кремний 6-9
Бор 2-5
Оксид гафния 63-68
Борид гафния 8-12
Пятиокись тантала 12-17
Недостатком покрытия-прототипа является низкая стойкость к окислению углеродкерамических композиционных материалов при температурах выше 1800°С.
Технической задачей изобретения является повышение стойкости к окислению углеродкерамических композиционных материалов при температуре до 2000°С.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложено высокотемпературное покрытие, содержащее кремний, бор, оксид гафния, борид гафния, пятиокись тантала, которое дополнительно содержит силицид гафния при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремний 4-7
Бор 2-4
Оксид гафния 60-65
Борид гафния 6-10
Пятиокись тантала 10-15
Силицид гафния 7-10
Авторами установлено, что совместное введение силицида гафния при заявленных соотношениях компонентов позволяет повысить стойкость к окислению углеродкерамических композиционных материалов при температуре 2000°С.
Примеры осуществления:
Для получения покрытий были приготовлены 4 композиции, соотношение компонентов в которых приведено в таблице 1.
Компоненты покрытий в виде порошков соответствующих химических соединений помещались в фарфоровый барабан с алундовыми шарами. Смесь загружали в указанных соотношениях не более чем на 3/4 объема барабана, в котором она перемешивалась в течение 48 часов.
Высокотемпературное покрытие на образцы углеродкерамического композиционного материала наносили напылением. Образцы подвергали сушке в термошкафу при температуре 80°С. Формирование покрытия осуществляли в печи с силитовыми нагревателями при температуре 1350-1370°С в течение 20-30 минут.
Образцы углеродкерамического материала с защитными покрытиями испытывали на жаростойкость при температуре 2000°С в течение 10 циклов по 50 секунд каждый по режиму 2000°С⇔20°С. Эффективность защитного действия покрытий после испытаний определялась по убыли массы образцов углеродкерамического композиционного материала с покрытиями в мас.%. Результаты исследований представлены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, антиокислительное действие предлагаемого покрытия на образцах углеродкерамического композиционного материала при использовании значительно возрастает, покрытие-прототип разрушается при температуре 1900°С.
Незначительная убыль массы образцов (менее 1 мас.%) подтверждает появление внутреннего эффекта самозалечивания предлагаемых составов защитного покрытия, предотвращающего диффузию кислорода воздуха в глубь образца и препятствующего окислению углеродкерамического композиционного материала.
Применение предлагаемого высокотемпературного покрытия позволит обеспечить работоспособность узлов и деталей из углеродкерамических композиционных материалов и повысить надежность и ресурс изделий авиационной техники в 1,5-2 раза.
Предлагаемое высокотемпературное покрытие - экологически чистое, пожаровзрывобезопасное.
Источники информации
1. А. с. СССР № 464568.
2. Патент Германии, № 19634855, С 04 В 41/87.
3. РСТ. WO 95/24364, С 04 В 41/85.
4. Заявка на патент № 2000130626/031032637, решение о выдаче от 26.03.02.
Claims (1)
- Высокотемпературное покрытие, содержащее кремний, бор, оксид гафния, борид гафния, пятиокись тантала, отличающееся тем, что дополнительно содержит силицид гафния при следующем соотношении компонентов, мас.%:Кремний 4 - 7Бор 2 - 4Оксид гафния 60 - 65Борид гафния 6 - 10Пятиокись тантала 10 - 15Силицид гафния 7 - 10
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002126912/03A RU2232738C1 (ru) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | Высокотемпературное покрытие |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002126912/03A RU2232738C1 (ru) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | Высокотемпературное покрытие |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002126912A RU2002126912A (ru) | 2004-04-10 |
| RU2232738C1 true RU2232738C1 (ru) | 2004-07-20 |
Family
ID=33413045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002126912/03A RU2232738C1 (ru) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | Высокотемпературное покрытие |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2232738C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1297515C (zh) * | 2005-08-11 | 2007-01-31 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种炭材料表面高温抗氧化涂层的制备方法 |
| RU2786959C1 (ru) * | 2022-09-28 | 2022-12-26 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований" (АО "ГНЦ РФ ТРИНИТИ") | Ультравысокотемпературные и окислительностойкие покрытия из диборидов тугоплавких металлов и карбида кремния на композиционных материалах |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995024364A1 (fr) * | 1994-03-10 | 1995-09-14 | Societe Europeenne De Propulsion | Procede pour la protection contre l'oxydation de produits en materiau refractaire et produits ainsi proteges |
| DE19634855A1 (de) * | 1996-08-28 | 1998-03-19 | Haldenwanger Tech Keramik Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Oxidationsschutzes für poröse Keramiken auf der Basis von SiC und Si¶3¶N¶4¶ |
| RU2189368C2 (ru) * | 2000-12-07 | 2002-09-20 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Высокотемпературное покрытие |
-
2002
- 2002-10-09 RU RU2002126912/03A patent/RU2232738C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995024364A1 (fr) * | 1994-03-10 | 1995-09-14 | Societe Europeenne De Propulsion | Procede pour la protection contre l'oxydation de produits en materiau refractaire et produits ainsi proteges |
| DE19634855A1 (de) * | 1996-08-28 | 1998-03-19 | Haldenwanger Tech Keramik Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Oxidationsschutzes für poröse Keramiken auf der Basis von SiC und Si¶3¶N¶4¶ |
| RU2189368C2 (ru) * | 2000-12-07 | 2002-09-20 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Высокотемпературное покрытие |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1297515C (zh) * | 2005-08-11 | 2007-01-31 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种炭材料表面高温抗氧化涂层的制备方法 |
| RU2786959C1 (ru) * | 2022-09-28 | 2022-12-26 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований" (АО "ГНЦ РФ ТРИНИТИ") | Ультравысокотемпературные и окислительностойкие покрытия из диборидов тугоплавких металлов и карбида кремния на композиционных материалах |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6740408B2 (en) | Protecting composite material parts against oxidation | |
| Biesuz et al. | Flash joining of conductive ceramics in a few seconds by flash spark plasma sintering | |
| Poerschke et al. | Yttrium bearing silicon carbide matrices for robust ceramic composites | |
| Tong et al. | High temperature oxidation behavior of ZrB2-SiC added MoSi2 ceramics | |
| CN105623506A (zh) | 陶瓷基复合涂层及其制备方法 | |
| Liu et al. | High temperature oxidation behavior of MoSi2–Al2O3 composite coating on TZM alloy | |
| RU2082694C1 (ru) | Способ получения защитных покрытий на материалах и изделиях с углеродсодержащей основой | |
| RU2458888C1 (ru) | Способ получения защитных покрытий на изделиях с углеродсодержащей основой | |
| RU2232738C1 (ru) | Высокотемпературное покрытие | |
| Monteverde et al. | Thermally stimulated self-healing capabilities of ZrB2-SiC ceramics | |
| RU92012719A (ru) | Способ получения защитных покрытий на материалах и изделиях с углеродсодержащей основой | |
| CN104602371B (zh) | 复合碳化硅电热元件及其生产方法 | |
| US20200087212A1 (en) | Method for pyrolyzing preceramic polymer material using electromagnetic radiation | |
| RU2189368C2 (ru) | Высокотемпературное покрытие | |
| RU2253638C1 (ru) | Высокотемпературное покрытие | |
| Wang et al. | Preparation and oxidation behavior of three-dimensional braided carbon fiber coated by SiC | |
| Zhang et al. | Microstructure and properties evolution of C/Mullite composites during fabrication process | |
| RU2471751C1 (ru) | Способ получения защитного покрытия и состав шихты для защитного покрытия | |
| Huang et al. | SiC coating with high crack resistance property for carbon/carbon composites | |
| Cinibulk et al. | Constituent development for higher-temperature capable ceramic matrix composites | |
| RU2101262C1 (ru) | Вязкий керамический материал | |
| RU2778741C1 (ru) | Способ приготовления шихты для получения температуроустойчивых материалов и покрытий на основе системы Si-B4C-ZrB2 | |
| RU2427559C1 (ru) | Высокотемпературное покрытие | |
| CN110342916A (zh) | 耐高温高辐射的粉料、其制备、包含其的涂层浆料、涂层及应用 | |
| RU2560046C1 (ru) | Керамический окислительно-стойкий композиционный материал и изделие, выполненное из него |