Слоистое изделие Советский патент 1981 года по МПК C04B37/02 C04B39/00 

I

Изобретение относится к металлокерамическим слоистым изделиям, способным противостоять тепловым возДействиям без изменения структуры. Такие слоистые изделия можно использовать в газовых турбинных двигателях, магнитных гидродинамических реакторах, ядерных плавильных реакторах и т.д.

Известно слоистое изделие, используемое при высоких температурах, которое состоит из керамического слоя с нанесенным на него металлическим слоем , причем к последнему приваривают гофрированный лист из нержавеющей стали 13.

Однако такое изделие не отвечает требованиям, предъявляемьом к слоистым изделиям, предназначенным для работы в условиях высоких температур в окисл.ительных средах и больших механических нагрузок.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является слоистое изделие, содержащее слои: тугоплавкого металла, огнеупорного керамического материала и промежуточный слой, состоящий из 40-80% указанного тугоплавкого металла С2 .

Однако данное слоистое изделие не позволяет использовать его в условиях высоких температур и при больших механических нагрузках вследствие возникающих термических напряжений.

цель изобретения - исключение термических напряжений.

Поставленная .цель достигается

0 тем, что в слоистом изделии, содержащем соединенные между собой слои: керамический, тугоплавкого металла и промежуточный, последний слой выполнен из -.еориентированных металли5ческих волокон, образующих пористую структуру.

Керамический слой выполнен со сквозными и-образными каналами, заполненными армирующим металлом, и из материала с коэффициентом термического расширения 1,8 10 - 14,4 dO M/ViK, а слой тугоплавкого металла - из материала с коэффициентом термического расширения 3, м/мК,

Кроме того, керамический слой может быть выполнен из муллита, содержащего стеклофазу, или двуокиси

30 циркония/ или карбида кремния, или нитрида кремния, или окиси алюминия или боридов, или силицидов. Создание пористого промежуточног .слоя в слоистых изделиях, содержащих металлический и керамический сл позволяет компенсировать разницу в коэффициентах термического расширения, возникающих в последних. В качестве керамического материа ла могут быть использованы стабилиз рованная окись циркония, окись КсШЬ ция, окись магния, окись , ст ло, карбид кремния, нитрид кремния, окись алюминия, .муллит, бориды, сил циды, керметы. При изготовлении сло истых изделий используют вместо керамического слоя с высокой плотностью керамический слой с переменной плотностью, который получают путем введения в керамику добавок графита, пластика, алюминия, меди и древесных опилок. Такую смесь напыляют на поверхность и нагревают до температуры 92&,67°С в течение 15 ч при этом за счет сгорания добавок образуется керамический слой с высокой пористостью. Пример 1. При изготовлении слоистого изделия сначала готовят пористый промежуточный слой. Перекрученную проволоку из металлического сплава fe-Cr-At-St спекают в течение 15 ч в вакуумной печи при давлении тор при 1172,. Пло ность полученной пористой заготовки составляет примерно 30%. Затем припаивают ее к металлической пластине при 1159с в вакуумной печи в течение 10 мин. После этого на другую поверхность пористой заготов ки плазменно напыляют окись циркония, до толщины слоя 100 мм. Получен ное слоистое изделие подвергают циклическому воздействию температуры, при этом нагреву подвергается только керамическая поверхность окиси циркония до 1593 С. При проведении серии термоциклов не наблюдается отделения керамической окиси циркония от металла. Пример 2. Для получения слоистого изделия сначала готовят промежуточный слой. 1ля этого полудюймовую (12,7 мм) скрученную прово локу 4 мм из металлического сплава спекают в течение 10 ч в печи под вакуумом 10 тор при 1173с. Полученный таким образом слой имеет плотность примерно 20%. Спеченную проволоку припаивают к металлическо пластине при 1159°С в вакуумной печи в течение 10 мин. Затем суспензию, состоящую из 50 вес.% алюмосиликата и 50 вес.% стекла осаждают на поверхность воло кон , в которых расположены вертикал но металлические проволоки, спекают в печи при 1260с в течение 2 ч в атмосфере аргона. Полученную металловолокнистую структуру точечно при-паивают к свободной поверхности спеченной проволоки и термообрабатывают в течение 10 мин при 1158, в атмосфере аргона. Готовое слоистое изделие подвергают циклическому воздействию температур до 982,22°С и охлаждению до комнатной. После 30 термоциклов разрушения структуры не наблюдается. Пример 3. Для получения слоистого изделия сначала спекают скрученную проволоку из сплава Fe-Cr-A Si при 1172, в течение 9 ч в печи под вакуумом 10 тор. Получе.нная пористая заготовка имеет плотность примерно 30%. Затем- припаивают с одной стороны заготовки кобальтовую пластину при 1159с в вакуумной печи в течение 10 мин, а на свободную поверхность пористой заготовки плазменно напыляют смесь из окиси циркония, стабилизированной окисью иттрия и графитового-порошка. Полученный таким образом слой подвергают термообработке при в течение 15 ч на воздухе. Таким образом, получение слоистого изделия, состоящего из металлического, керамического и промежуточного с высокой пористостью слоев, позволяет использовать это изделие в условиях высоких температур без разрушения его структуры. Формула изобретения 1.Слоистое изделие, содержащее соединенные между собой слои: керамический, тугоплавкого металла и промежуточный, отличающееся тем, что, с целью исключения термических напряжений, промежуточный слой выполнен из неориентированных металлических волокон, образующих пористую структуру. 2.Изделие по п. 1, отличающееся тем, что керамический слой выполнен со сквозными Ll-o6t)a3ными каналами, заполненными армирующим металлом. 3.Изделие по пп. 1 и 2, о т л ичающееся тем, что керамический слой выполнен из материалас коэффициентом термического расширения 1,8-10 - 14,4-10 м/мК, а слой тугоплавкого металла из материала с коэффициентом, термического расширения 3,610- - Зб-Ю мК. 4.Изделие по пп. 1-3, отличающееся тем, что керамический слой выполнен из муллита, содержащего стеклофазу,или двуокиси циркония, или карбида кремния, или нит58437306

рида кремния, или окиси алюминия,1. Патент США 3114612,

или боридов, или силицидов.кл, 29-195, опублик. 1963.

Источники информации,2. Патент США № 3340026,

принятые во внимание при экспертизекл. 29-195, опублик. 1967,