Устройство для получения изделий из пиролитического углерода Советский патент 1993 года по МПК C01B31/02 

Изобретение относится к области получения изделий из углерода, в частности к устройствам для производства изделий из композиционных материалов на основе пиролитического углерода.

Целью изобретения является повышение срока службы устройства.

На чертеже представлено устройство в разрезе..

Устройство содержит газоизолирующий корпус 1, крышку 2, средство 3 для ввода газа, оболочку 4, изделие 5, подставку 6, днище 7, средство 8 для отвода продуктов пиролиза, замки 9 для сочленения корпуса с днищем и крышкой. Крепление ткани к элементам устройства производится углеродным жгутом.

Работа устройства показана на примерах.

Пример 1. Устройство применяют для получения цилиндра из углерод-углеродного композиционного материала с габаритами (мм): диаметр 450, высота 650, толщина стенки 10, В качестве наполнителя используют вязаный углеродный волокнистый

каркас из волокна ВМВС (ТУ 48-20-130-85). Предварительно собирают днище 7, укладывают оболочку 4 из углеродной ткани ТГН- 2М (ТУ 48-20-19-77) с температурой обработки 1850°С, толщиной 0,5 мм и поверхностной плотностью 310 г/м2. Закрепляют оболочку на элементах 8, 7, 1, устанавливают на подставку 6 изделия 5. После этого производят сборку корпуса 1, крышки 2 и укладку оболочки из углеродной ткани. Затем реактор с изделиями помещают в вакуумную печь, вакуумируют, нагревают до необходимой температуры, подают углеродсодержащий газ. В результате пиролиза газа при 2150°С давлением 3-5 мм рт.ст. и расходе газа 80 л/мин образуется пироуглеродная матрица изделия 5 на волокнистом каркасе и углеродное покрытие на всех нагретых поверхностях устройства. Длительность цикла под газом 55 ч. Затем отключают подачу газа, нагрев и охлаждают изделие вместе с печью до температуры 30- 50°С. После выгрузки устройства его разбирают, при этом углеродное покрытие легко отслаивается вместе с тканью. Детали

у

Ё

00 Ю

о

00

00

о

со

устройства вновь используют для следующего процесса. Повторное использование деталей производится 5-8 раэ, причем каждый раз оболочку из ткани возобновляют.

П р и м е р 2. Устройство применяют для получения конуса из углерод-углеродного композиционного материала с габаритами (мм): большой диаметр 480, меньший диаметр 320, толщина стенки 12, высота 260. В качестве наполнителя используют вязанный углеродный каркас из жгута ВМВ (ТУ 48-20-98-87). Для оболочки применяют ткань УРАЛ-Т22 (ГОСТ 28-005-88) с температурой обработки 1850°С, толщиной 0,4 мм и поверхностной плотностью 240 г/м .Дальнейшие работы по сборке устройства и проведению процесса производят по примеру 1. Длитэльность цикла под газом 60 ч. Повторное использование деталей с возобновлением оболочки из ткани выполнялось 5

раз.

Пример 3. Получают тигель из углерод-углеродного материала, имеющий форму цилиндра с габаритами (мм): внутренний диаметр 380, высота 600, толщина стенки 14. В качестве наполнителя используют углеродный армирующий каркас из сетчатого полотна ГГУ (48-4807-157-86). Предварительно собирают устройство согласно чертежу без изделия 5. Устройство устанавливают в вакуумную печь, вакуумируют, нагревают до 2050-2100°С и подают углеродсодержащий газ. Длительность цикла при давлении 3-5 мм рт.ст. и расходе газа 60 л/мин 4ч. По окончании цикла отключают

подачу газа, нагрев и охлаждают устройство вместе с печью. Выгружают устройство и разбирают. Далее проверяют толщину оболочки из пироуглерода. Толщина составляла 0,2 мм. Затем производят повторную сборку устройства и изделия согласно примеру 1 Укладка оболочки из ткани не требуется. Длительность цикла под газом 65 ч. Влияние характеристик оболочек устройства на срок службы устройства по примерам 1, 2,3 приведены в таблице.

Применение оболочки из углеродной ткани или оболочки из пиролитического углерода позволило увеличить срок службы

устройства в 5-10 раз.

Формул а изобретени я Устройство для получения изделий из пиролитического углерода, содержащее газоизолирующий корпус, снабженный средствами для формирования струи углеродсодержащего газа и отвода газообразных продуктов пиролиза, крышку и днище, отличающееся тем. что, с целью

повышения срока службы устройства, оно дополнительно снабжено защитным покрытием, нанесенным на внутреннюю поверхность устройства и выполненным из термообработанной при температуре не менее 1850°С углеродной ткани с поверхностной плотностью не менее 240 г/м и толщиной не менее 0,4 мм или из слоя пиролитического углерода толщиной 0,2-2.0 мм, причем крышка и днище выполнены сьемными.

Сущность изобретения: на внутреннюю поверхность устройства, состоящего из корпуса, средств для формирования струи углеродсодержащего газа и отвода газообразных продуктов пиролиза, крышки и днища, наносят защитное покрытие. В качестве защитного покрытия используют либо тер- мообработанную при температуре не менее 1850°С углеродную ткань с поверхностной плотностью не менее 240 г/м2 и толщиной не менее 0,4 мм, либо слой пиролитического углерода толщиной 0,2-2 мм. 1 табл. 1 ил.