UA48196C2 - Спосіб уведення в пористі субстрати розплавленої композиції на основі кремнію - Google Patents

Abstract

Декілька пористих субстратів (10) розміщують в чергуванні з контактувальними шарами (12), що складають джерела композиції на металевій основі, при цьому кожне джерело включає основну фазу з композиції на металевій основі та допоміжну фазу, здатну утворювати структуру утримання та дренажу композиції на металевій основі в розплавленому стані, завантаження нагрівають до температури, що перевищує температуру плавлення композиції на металевій основі, таким чином, щоб розплавлена композиція на металевій основі могла мігрувати з кожного джерела через поверхні прилеглих субстратів всередину цих субстратів. Винахід стосується, зокрема, введення композиції на основі кремнію в термоструктурний композитний матеріал, зокрема, композитний матеріал вуглець-вуглець, з метою силіцидування.

Description

Опис винаходу

Настоящее изобретение относится к способу введения в пористье субстрать! расплавленной композиции на 2 металлической основе.

Под композицией на металлической основе здесь понимается, главньім образом, композиция, включающая один или несколько металлов, имеющих температуру плавления, предпочтительно, ниже 20007С и способнье образовьввать рефрактернье карбидь! с температурой плавления вьіше 2200"С. В частности, такими металлами являются кремний, титан, цирконий, гафний и ванадий.

Применение изобретения

Особой область применения является введение композиции на металлической основе и, в частности, на основе злементарного металлического кремния (далее, композиция на основе 51) в субстрать! из композитньх материалов, в частности, из термоструктурированньїх композитньїх материалов.

Термоструктурированнье композицитнье материальі отличаются особьіми механическими свойствами, 72 благодаря которьім они пригодньі для изготовления структурньїх деталей, и способностью сохранять зти свойства при повьішенньх температурах. Они образованьь усиливающей волокнистой текстурой из рефрактерньх волокон, уплотненньх рефрактерной матрицей. Хорошо известнь такие термоструктурированнье композитнье материаль как композить! углерод-углерод, или С-С (усиливающая текстура из углеволокна и углеродная матрица) и композить! с керамической матрицей, или СМС (усиливающая текстура из углеволокна или керамического волокна и керамическая матрица; при зтом, в качестве керамического материала волокон и/или матриць! используют часто карбид кремния ІС).

Детали из термоструктурированньїх композитньїх материалов фабрикуют, обьчно, создавая предварительную волокнистую форму и уплотняя ее матрицей. Хорошо известнь! такие способьі! уплотнения как жидкостное уплотнение, которое заключаєется в том, что предварительную форму пропитьївают с 22 предшественником матриць в жидком состоянии и, затем, преобразуют его термической обработкой, Го) уплотнение химической инфильтрацией в парвой фазе и сочетание зтих двух процессов. В последнем случає, уплотнение проводят сначала по методике жидкостного уплотнения, затем, химической инфильтрацией в паровой фазе или в обратном порядке, или чередуя несколько раз зти две методики.

Вне зависимости от используемого способа детали из термоструктурированньїх композитньїх материалов о 30 обладают остаточной открьїтой внутренней пористостью, т.е. такой, которая сообщаєется с окружающей средой. Ге»)

Термоструктурированнье композитнье материальй находят применение в различньїх областях, где зксплуатируеєтся их способность сохранять очень хорошиє механические качества, в частности, в авиационной (7 и космической промьішленности, в деталях, подверженньїх трению и в атомной отрасли. Ге)

В авиационной и космической отраслях зти материаль! используются, в частности, в заслонках реактивньх 35 двигателей, в соплахри защитньх покрьтиях космических аппаратов для предотвращения их нагрева в плотньх М слоях атмосферь!і. В сфере трения композить! С-С широко применяются сегодня в тормозньїх дисках самолетов, и их использование для наземньх транспортньїх средств, ограниченное сегодня автомобильньми соревнованиями формуль Е1, должно получить дальнейшеє развитие. В атомной отрасли кирпичи из композита /«Ф

С-С разработаньі, в частности, чтобь! образовать защитнье покрьтия стенок плазменньїх камер в реакторах З 70 ядерного расщепления. с При всех зтих различньїх применениях, обработка деталей из термоструктурированньїх композитньх з» материалов путем введения металлической композиции, в частности, композиции на основе 51, в их остаточную внутреннюю пористость может привести к улучшению их качеств.

Так, для деталей из композитного углеродосодержащего материала, силицидирование путем введения 45 расплавленной композиции на основе 5І приводит к формированию внутренней защить от окисления из е карбида кремния в результате реакции между углеродом композитного материала и расплавленньім кремнием. о Улучшение резистентности углеродосодержащих композитов Кк окислению имеет важное значение в азронавтике и космической отрасли, а также в трущихся деталях. Кроме того, силицидарование тормозньх - дисков сообщает им особое поведение при трении.

Те) 20 В оатомной оотрасли силицидирование кирпичей для покрьтий плазменньх камер существенно улучшаетрезистентность композитов С-С к плазменной зрозии. Крометого, сокращение пористости, которое с является следствием силицидирования, ограничивает содержание радисоактивного трития внутри материала.

Присутствие 5ІС также позволяет ограничить нейтронную активацию.

Кроме того, при любом применениий, введение композиции на основе 5І влечет снижение проницаемости для Жжидкостей и для газов за счет сокращения пористости вне зависимости от того, имеет или нет место

ГФ) силицидирование, т.е. реакция с углеродом, которьій может входить в состав композитного материала. юю Предметом настоящего изобретения является, таким образом, способ введения расплавленной композиции наметаллической основе внутрь детали из термоструктурированного композитного материала или, шире, внутрь пористьїх деталей или субстрата. 60 Состояние технологий

В прошлом бьло описано несколько способов введения расплавленной металлической композиции, в частности, композиции на основе 51, в пористье детали.

Первьій заключаеєется в том, что деталь погружают в расплавленную металлическую композицию, или опуская деталь в ванну с металлической композицией в расплавленном состоянии, или погружая деталь в бо металлическую композицию в порошкообразном состоянии и нагревая все вместе до температурь,

превьішающей температуру плавления металлической композиции. Такой способ известен в частности, из документа СВ -А-1 457 757. Он имеет несколько недостатков. Так, нужно иметь тигель для ванн, которьй биьл бь достаточно термоустойчивьім и не вступал бьі в реакцию с содержимьм ванньї. Кроме того, некоторье детали, вчастности, из композита С-С, могут плавать на поверхности ванньі из-за разниць! плотности с содержимьм ваннь. К тому же, во избежании блокировки деталей при охлаждении нужно вьінимать их при вьІсокой температуре и, следовательно, располагать необходимь!м для зтого оборудованием.

Вторая технология заключается в том, что деталь частично погружают в ванну с расплавленной металлической композицией, как указано в документе ОЗ -А-3 495 939. Распространение жидкой композиции по 7/0 всему доступному внутреннему обьему детали происходит в зтом случае по принципу капилляров. Опять-таки, встает необходимость располагать соответствующим тиглем и извлекать деталь при вьісокой температуре.

Чтобьі избежать погружения, даже частичного, в расплав, бьіло сделано предложение по использованию капиллярного зффекта, применяя дренаж, которьіїй связьввал бьї пористьй субстрат с источником расплавленной металлической композиции. Дренаж может бьть сформирован, /5 например, тканью или пучком длинньх волокон, связьівающих субстрат, которьій может бьіть помещен в форму, с внешним по отношению к субстрату источником расплавленной металлической композиции. Один и тот же дренаж может подходить к нескольким субстратам, сложенньм штабелем. Здесь можно сделать ссьілку на документьї ОЗ -А-4626516, ЕР-А-0 636 700 и ЕР-А-0 519 643. Применение зтой технологии наталкиваєтся на трудности, связаннье со сложностью монтажа и громоздкостью, а также с извлечением дренажа, которьй, гор после охлаждения, остается припаянньм к полученной детали. Другая технология заключается в том, что наносят металлическую композицию на поверхность обрабатьваемой детали с помощью суспензии, которая затем вьісушиваєется, или осаждением или химической инфильтрацией в паровой фазе, и затем нагревают до температурьі, превнішающей температуру плавления металлической композиции, как описано в документе 05 -А-4275095. Недостатки зтого метода заключаются в большой потере металла из-за его растекания в момент сч г5 плавления, в большом риске приваривания детали к подставке и в необходимости последующей обработки контура детали. Кроме того, обработка деталей относительно больших размеров во всем их обьеме может і) потребовать многократного повтора операции. В случає, если металлическую композицию наносят путем осаждения или химической инфильтрации в паровой фазе, в частности, химического осаждения в паровой фазе кремния, при температуре, превьішающей температуру плавления кремния, к названньім вьіше недостаткам «о зо добавляются недостатки, связаннье с большой длительностью и вьісокой стоймостью зтих процессов.

Таюке предлагалось в документе О05-А-4 019 913 вьізьвать реакцию материала обрабатьвваемой детали с Ме металлическим паром. Для кремния, необходимо превьгсить 20007С. Зта методика наталкиваєтся на проблемь! «- осуществления при очень вьісокой температуре и трудности гомогенной обработки. К тому же, необходимо иметь тигель, способньій содержать кремний при такой температуре. со

Документ ЕР-А-0093532 предлагает сформировать на поверхности обрабатьшаемой детали слой пасть, «Е образованной суспензией кремниевого порошка в растворе органического связующего вещества, в которьй добавлен порошкообразньйй углерод или графит.

Термическая обработка приводит, в результате пиролиза связующего вещества, к преобразованию зтого слоя в открьтую сотовую углеродную структуру, содержащую кремний. Благодаря силицидированию « 0 расплавленньм кремнием, сотовая структура преобразуется в каркас из карбида кремния с открьітьми порами, в с через которье расплавленньій кремний мигрирует газ капиллярам в обрабатьваемую деталь. Преимуществом зтого решения является то, что на поверхности обрабатьваемой детали остаєется только хрупкая структура из ;» карбида кремния, которая легко удаляется щеткой. Однако, обрабатьвваемье детали нужно покрьівать пастой по отдельности, например, с помощью лопатки, вследствие чего способ становится дорогостоящим в плане рабочей силь и плохо подходящим для промьішленного использования. К тому же, обработку приходится ї5» проводить по меньшей мере два раза, по одному на каждую сторону, что приводит к гетерогенности конечного материала. Действительно, часть, наносимая первой на обрабатьваемую поверхность, содержит больше со карбида кремния вследствие большей продолжительности реакции. - Наконец, в документе В -А-2 137 974 бьіло предложено силицидировать обьектьії, помещая их между двух Мсточников кремния, расположеннье сверху и снизу от обрабатьваемого обьекта. Каждьй источник кремния і, содержит кирпич из углеродной пеньії, силицидированньй инфильтрациейра сплавленного кремния. Источник,

Ф расположенньій сверху, инфильтрован кремнием, тогда как источник, которьій расположен снизу, помещен в тигель, содержащий расплавленньй кремний, и действует как дренаж. Зтот способ требует использования тигеля и позволяет за один разобработать только одну деталь. 5Б Цели изобретения

Настоящее изобретение имеет целью предложить способ, которьій позволил бь оосуществлять в (Ф, промьішленньїх масштабах введение в пористье субстрать! расплавленной металлической композиции. ка В частности, настоящее изобретение имеет целью предложить способ, позволяющий одновременно обрабатьшвать несколько деталей таким образом, чтобь 60 добиться гомогенности обработки, а также, чтобь! детали бьіли легко отделимь! после обработки, т.е., чтобь! они не бьіли припаянь друг к другу, к подставкам или к дренажу.

Также изобретение имеет целью предложить способ, позволяющий обратиться к обьічньм методам термической обработки и не требующий тиглей для расплавленной металлической композиции.

Общее определение и преимущества изобретения 65 Согласно изобретению, способ введения композиции на металлической основе одновременно в несколько пористьїх субстратов отличается следующими стадиями:

- создание по меньшей мере одной загрузки, включающей несколько расположенньїх в чередующемся порядке пористьїх субстратов, которье находятся в контакте со слоями, образующими источник композиции на металлической основе, причем каждьй слой включаеєт в себя основную фазу, образованную композицией на Мметаллической основе, и вспомогательную фазу, которая может образовьівать структуру удержания и дренажа композиции на металлической основе и - нагревание загрузки до температурь, превьішающей температуру плавления композиции на металлической основе, таким образом, чтобьі из каждого источника расплавленная композиция на металлической основе могла мигрировать через прилегающий к источнику(ам) слой внутрь субстрата. 70 Благодаря зтому способу можно помещать каждьй субстрат в одни и те же условия и обеспечивать гомогенную обработку всей загрузки в целом.

Кроме того, полезньійй обьем печи для термической обработки может использоваться оптимальньм образом для одновременной обработки многих субстратов, при зтом не проийсходит потеря полезного обьема из-за необходимости располагать делокализованньім источником жидкой металлической композиции, как в некоторьх /5 известньїх технологиях.

Кроме того, не требуется специальньх тиглей и достаточно внести такое количество композиции на металлической основе, которое необходимо и достаточно для требуемой обработки субстратов в одной операции. Так, в частности, в случае углеродосодержащего субстрата есть возможность добиться полного перехода металлической композиции в соответствующий рефрактерньй карбид.

Больше того, не требуется никаких особьїх методов извлечения обрабатьваемьх субстратов при вьісокКой температуре. Соответствующим вьібором вспомогательной фазьії, создающей структуру удержания и дренажа в источнике композиции на металлической основе, можно добиться того, что детали будут легко отделяться после обработки.

Краткое описание чертежей с

Способьї применения изобретения будут детально изложеньі ниже в качестве иллюстраций, не являющихся о исчерпиивающими.

Ссьілки будут сделань! на чертежи приложения, на которьх: - Фиг. 1 иллюстрирует загрузку пористьїх субстратов и источников композиции на металлической основе для осуществления способа, согласно изобретению; «о зо - Фиг. 2 представляет собой вид в плане источника композиции на металлической основе при загрузке, согласно фиг.1; Ме) - Фиг. ЗА и ЗВ представляют вариантьї осуществления загрузки пористьїх субстратов и источников «- композиции на металлической основе; - Фиг. 4 и 5 представляют вид в плане и в профиль варианта реализации источника композиции на со

Зз5 Металлической основе; «г - Фиг. 6 и 7 представляют другие вариантьї осуществления загрузки пористьїх субстратов и источников композиции на металлической основе; и - Фиг. 8 иллюстрирует зффект обработки, согласно изобретению.

Детальное описание предпочтительньїх вариантов осуществления способа «

В ниже следующем, ради упрощения, предполагают введение в пористье субстратьі композиции на основе тв) с злементарного металлического кремния, или композиции на основе 5! , т.е. композиции, образованной исключительно или преимущественно кремнием, при зтом злементь, которье могут бьіть добавлень к кремнию, ;» вьібирают из, например, бора, алюминия, циркония, гафния, титана, молибдена, вольфрама, тантала....

Специалист без труда поймет, что описьіваемьсе способь! могут осуществляться с другими композициями на

Металлической основе, в частности, с композициями, состоящими исключительно или преймущественно из ї5» одного или нескольких металлов, температурь! плавления которьїх как и кремния, совместимь! с материалами обрабатьваемьїх субстратов, т.е., предпочтительно, ниже 2000"7С, и которье могут, в результате реакции с со углеродом, образовьшвать рефрактернье карбидьі, те. карбидьі с температурой плавления вьіше 220070. - Помимо кремния, такими металлами являются титан, цирконий, гафний и ванадий.

Как указано вьше, способ, согласно изобретению, может бьть применен с различньми пористьіми і, субстратами, в частности, но не исключительно, субстратами из термоструктурированного композитного

Ф материала, такого как композить! С-С и СМС, в частности, композить! С-5ІС (усиливающие углероднье волокна и матрица из карбида кремния) и композить! 5ІС-5ІС (усиливающие волокна и матрица исключительно из карбида кремния), в силу вьісокой размягчаемости карбида кремния расплавленньм кремнием. Перед ов введением композиции она основе ЗІ в расплавленном состояний, остаточная /пористость термоструктурированного композитного материала может бьть частично заполнена балластом, внедренньм (Ф, жидкостньі!м путем, например, в суспензии, и которьій может реагировать с расплавленньім кремнием. Такими ка наполнителями являются, например, порошки углерод/графит, или металлические, или рефрактернье композиции металлов, например, боридь!. 60 В случае композитного материала С-С оптимизация его вьработки позволяет вьзвать введением расплавленной композиции на основе 5І преобразование части углеродной матриць в карбид кремния, не затрагивая при зтом волокна усиливающей волокнистой текстурнь!.

Способ, согласно изобретению, может использоваться с субстратами из композитного материала с углеродной матрицей, полученной жидкостньм путем, химической инфильтрацией в паровой фазе или 65 Комбинацией зтих двух способов уплотнения. Например, способ, согласно изобретению, может использоваться с композитньмм материалом с углеродной матрицей, полученной, частично, в первой фазе, химической инфильтрацией в паровой фазе и, во второй фазе, жидкостньїм путем. Первая фаза уплотнения позволяет образовать на волокнах усиливающей волокнистой текстурь непрерьвное бестрещинное пиролитическое углеродное покрьїтие постоянной толщиньії, задищающее волокна при инфильтрации композиции на основе 51. Вторая фаза уплотнения, например, пропиткой и карбонизацией смолой, приводит к образованию смоляного кокса, представленного гранулами, размещенньми в порах остаточной пористости, сохраняющейся после химической инфильтрации в паровой фазе. Следствием зтого является увеличение специфической поверхности углерода, способного реагировать с композицией на основе 51, и возможно легче закрьіть порь! за счет реакции между гранулами смоляного кокса, помещенньми внутри пор, и композицией на основе 51. 70 В случає углеродосодержащего субстрата, в частности, композитного материала с углеродной матрицей, фронт преобразования углерода в карбид прогрессирует по мере проникновения композиции на основе 51 внутрь субстрата. За счет контроля количества кремния, поставляемого источником композиции на основе 51, можно добиться частичного силицидирования на более или менее значительную глубину (поставка ЗІ в дефиците) или присутствия кремния в определенном количестве в субстрате(поставка 5І в избьтке).

В случае материала СМС, в частности, с матрицей 5ІС, введение композиции на основе 5І в расплавленном состояний приводит к простому заполнению доступной остаточной пористости материала без особой реакции с веществом матрицьі. Для материала С-5ІС в котором матрица 5ІС растрескана в силу дифференциальньх термических расширений, введение композиции на основе 5І проводят при такой температуре (вьіше 14107С, температура плавления кремния), чтобь! закрьть трещиньї и чтобьї углероднье усиливающие волокна бьіли 2о Защищень от контакта с расплавленньм кремнием.

Зто также справедливо для материала 5ІС-5ІС, в котором волокна усиливающей волокнистой текстурь покрьїіть! пиролитической углеродной интерфазой, как описано в документе ЕР-А-0 172082.

Можно таюке отметить, что в случаеє матриць 5ІС, введению композиции на основе 5! может предшествовать внедрение балластов, как указано вьше, или образование внутреннего пиролитического с ов углеродного покрьітия, с которьм кремний может реагировать с образованием карбида кремния. Внутреннее пиролитическое углеродное покриьітие образуют или химической инфильтрацией в паровой фазе, или пропиткой і) - карбонизацией органической смолой, оставляющей углеродньїй остаток, смачиваемьй кремнием, например, фенольной, зпоксидной или поликарбозилановой смолой.

После введения композиции на основе кремния могут бьїть осуществленьі различнье пост-обработки, в «о зо частности, для удаления или преобразования остаточного избьточного некомбинированного кремния в субстрате или для образования поверхностньїх покрьтий. б»

Изобретение основьівается на том положении, что если поместить источник композиции на основе 5І в «- форме промежуточного слоя в твердом состояний между двумя пористьми субстратами и, поднимая температуру вьіше точки плавления зтой композиции, и в случае, если источник включает фазу, способную со з5 Ообразовать структуру удержания и дренажа, композиция способна мигрировать практически в равной степени «г внутрь обоих субстратов. Зто бьіло проверено, в частности, с субстратами, расположенньіїми один над другим и разделенньми источником композиции на основе 5І, при зтом жидкая композиция мигрировала схожим образом, в один из субстратов (нижний) под действием силь! тяжести, и в другой (верхний) по капиллярному принципу. «

Источник композиции на основе 5І, включающий основную фазу, образованную композицией на основе ЗІ, и пт») с вспомогательную фазу, способную формировать структуру удержания и дренажа, может бьть создан различньми способами. ;» Основная фаза на основе 5І имеет, предпочтительно, тонко разделанную форму, например, порошка. Она состоит исключительно или преимущественно из кремниевого порошка, которьйй может бьіть разбавлен другими составляющими, также в порошкообразной форме. Такими другими составляющими могут, например, являться ї5» бор, алюминий, цирконий, гафний, титан, молибден, вольфрам, тантал, ...

Можно добавлять составляющие, отличнье от кремния, не смешивая их с кремниевьм порошком перед со введением в субстрат, но вводят их в субстрат раньше кремния. Введение зтих других составляющих в виде - порошков можно осуществлять любьми известньми способами, например, пропиткой субстрата суспензией, содержащей зти порошки, возможно, под давлением и/или вакуумньі!м вдуванием. і, Зти различнье составляющие в сочетаний с кремнием позволяют вводить в пористье субстрать

Ф композицию, способную образовьшвать сплав на основе рефрактерньїх силицидов с температурой плавления, превьиішающей температуру плавления кремния, что позволяет увеличить общую рефрактерность обрабатьваемого материала. Процентное атомное содержание кремния в начальной композиции должно бьїть, боб Желательно, намного больше 5095. Зти различнье композиции могут также бьіть вьібрань! для того, чтобь образовьівать, в конечном итоге, стекло, как результат обработки или использования в окисляющей атмосфере, (Ф, например, при включений бора. ка Различнье формьї создания вспомогательной фазь и различнье составляющие зтой фазьі! могут бьть отобраньй с учетом того, чтобьі зта фаза бьла способна образовьвать структуру удержания и дренажа бо Композиции на основе ЗІ и, по прейимуществу, учитьввая то, что площадь контакта между зтой структурой й субстратами невелика, что сделано для возможно большего облегчения разделения субстратов после обработки.

Вспомогательная фаза может бьіть жесткой, например, иметь сотовую структуру, или нежесткой, образуя трехмерную сеть, т.е. сеть, которую протягивают во всем обьеме основной фазь. Зта сеть может бьїть, 65 например, образована сильнопористьім войлоком, короткими беспорядочно расположенньми волокнами, или альвеолярньім пеноматериалом.

Составляющую материала вспомогательной фазьі вьібирают из материалов, смачиваемьх расплавленньм кремнием, и которье не разрушаются им полностью, или из предшественников, которье могут бьть преобразованьі в такие материальі при нагревании, необходимом для достижения температурь! плавления кремния (примерно 1410"С). Обьічно, такими материалами являются углерод или его предшественники и карбид кремния или нитрид кремния или их предшественники. Источник композиции на основе кремния создают таким образом, чтобьі основная и вспомогательная фаза бьіли в нем распределеньі каждая как можно более ровно.

Обьем, занимаемьй вспомогательной фазой, должен бьіть как можно меньшим, но таким, чтобь! зто не шло в ущерб функциям удержания и дренажа. Можно рекомендовать обьемньй процент вспомогательной фазь! в 7/0 Мсточнике композиции на основе ЗІ ниже 2095, предпочтительно, между 0,595 и 5905.

Комплекс из основной фазь в форме порошка/ вспомогательной фазьй в форме сот создают, просто заполняя пространство сот порошкообразной композицией на основе 51.

Комплекс из основной композиции в форме порошка/ вспомогательной фазь в форме войлока с открьїтой пористостью создают, например, пропитьівая войлок суспензией порошка композиции на основе 5І в жидком /5 носителе, таком как вода, и проводя вьісушивание. Пропитьівание можно осуществить, подводя суспензию к одному концу войлока и отфильтровьшвая ее с другого конца, чтобьі удержать порошок внутри войлока.

Прохождение суспензиийи через войлок можно форсировать, устанавливая разницу давления между противоположньми концами войлока. Составляющие волокна войлока могут состоять, например, из углерода или из карбида кремния, или из одного из их предшественников, таких как органические соединения (канифоль, 2о вискоза, целлюлоза,...) или органометаллических (карбоксилазан....).

Комплекс из основной фазьі в форме порошка/ вспомогательной фазь в форме коротких волокон или порошка создают перемешиванием вспомогательной фазьі в суспензий композиции на основе 51, приданием формь! и вьісушиванием. Придание формь! может бьіть осуществлено формованием, позволяющим придать источнику композиции на основе 5І требуемье форму и размерь, при зтом источник композиции на основе 51 с принимает форму твердого тела, которое вводят между двумя обрабатьваемьми субстратами, поскольку за формованием следует вьісушивание в печи. Волокна или порошок могут состоять из углерода или карбида і) кремния, или из одного из их органических или органометаллических предшественников.

Комплекс из основной фазьі! в форме порошка/ вспомогательной фазьі в форме пеноматериала может бьть создан пропитьіванием пеноматериала и вьісушиванием, тем же образом, как и в приведенном вьіше примерес (од зо Войлоком. Пеноматериал может состоять, например, из углерода или пенообразного предшественника углерода, такого как фенольная смола. Как вариант, можно работать со смесью суспензий композиции на б» основе 5І и коксующейся смоль,, например, зпоксидной или фенольной. Смесь можно формовать и вБіСушивать - де так, чтобьї добиться образования смоляной сетчатой структурь! и получить источник композиции на основе 51, состоящей из твердого тела с предопределенньіми формой и размерами. со

Способ создания загрузки, включающей пористье субстрать! для обработки в сочетаний с источниками «г композиции на основе 5І представлен на Фиг.1. Подобнье пористье субстрать! 10 параллелепипедной формь! сложень вертикальньми штабелями, при зтом каждьй субстратра сположен горизонтально; субстрать чередуются с источниками 12 композиции на основе 5І в твердом состоянии, образующими промежуточнье сло. «

В приведенном иллюстрированном примере слой 12 образованьй сотовой структурой 12а постоянной в с толщинь, которая образует вспомогательною фазу, и альвеоль! 12 в которой заполненьі! композицией на основе

ЗІ в форме порошка (Фиг.2). ;» Сотовая структура может бьіть образована, например, из С- фенольного композита, т.е. включать в себя усиливающую структуру из углеродньїх волокон и матрицу из фенольной смоль. Для создания сотовой бтруктурь! можно воспользоваться методом, аналогичнь!м тому, которьїй описан в документе ЕР-А-0573353. ї5» Стенки альвеол сотовой структурьї 12а перпендикулярньії лицевьим поверхностям субстратов 10, между которьіми находится структура 12. Жесткость структурь! в зтом направлений позволяет ей вьіполнять функцию со разделителя субстратов, с, однако, минимальной поверхностью контакта с ними. - Созданная таким образом загрузка помещена в печь 14 для термической обработки. Она помещается на 5р подставке 16 с помощью слоя 121, вьіполняющего функцию источника композиции на основе в81І, которьй і, примьікает к нижней поверхности расположенного внизу штабеля субстрата 103. Слой 125 расположен над

Ф загрузкой и вьіполняет функцию источника композиции на основе ЗІ, прилегающего к верхней поверхности расположенного вверху штабеля субстрата 105. Слои 124 и 122 формируют тем же образом, что и промежуточнье слой 12, но могут содержать меньшее количество композиции на основе 5! , например, в силу Меньшей толщиньї, потому что должнь! поставлять композицию на основе 5І только в один субстрат. Хотя на

Фиг.1 представлен только один штабель субстратов 10 и источников 12, легко понять, что, если размерь! печи (Ф, зто позволяют, можно загружать несколько сходньїх штабелей одновременно. ка Обработку субстратов проводят, вьібирая такую температуру, чтобьі она бьла вьіше температурь плавления кремния, но ниже его температурьі испарения, те. между 14107С и 20007С. Предпочтительно, бо температура составляет от » 14107С до « 1600"С. Обработку проводят при пониженном давлении, например, ниже 0,5 бар и в нейтральной атмосфере, например, аргоновой, или в вакууме.

Когда композиция на основе 5І, содержащаяся в слоях 12 достигает своей точки плавления, она мигрирует в прилегающие субстрать! через их поверхности контакта со слоями 12. Из каждого слоя 12 миграция происходит за счет силь тяжести в нижерасположеннье и по капиллярному закону в вьішерасположеннье субстрати. 65 Удивительньм образом, миграция вверх практически идентична миграции вниз, как зто будет показано в дальнейших примерах. Сотовая структура 12а обеспечивает одновременно удержание жидкой композиции на основе кремния и ее дренаж, что позволяет происходить миграции по капиллярному принципу. По окончаний обработки, хрупкость, приобретаемая структурами 12а, и их малая площадь контакта с субстратами облегчает разделение обрабатьваемьїх субстратов, тем более, что можно свести к минимуму остаточное содержание Композиции на основе ЗІ в слоях 12. Возможность легко контролировать количество композиции на основе 5І, вносимой в субстрать, в зависимости от требуемой степени обработки, являетсяодним из преимуществ данного способа. Зтот контроль обеспечен здесь вьібором обьема альвеол структурь! 12а, т.е. ее толщиной.

Для того, чтобьї еще больше облегчить разделение обрабатьіваемьх субстратов, можно предварительно наносить на поверхности структур 12а, которье войдут в контакт с субстратами, специальньїй агент. Таким /о агентом может служить, например, графит или нитрид бора, которне наносят напьілением суспензии порошка на края альвеол и вьісушивают.

Фигурь ЗА и ЗВ иллюстрируют варианть! применения способа, согласно изобретению.

В зтих вариантах, сходнье пористье субстратьій 20 в форме параллелепипеда сложень! вертикальньми штабелями и чередуются с источниками 22 композиции на основе 5І, в которьїх вспомогательная фаза, 7/5 способная образовьшать структуру удержания и дренажа, составлена короткими волокнами 22а, распределенньми беспорядочно и гомогенно внутри композиции на основе 5І . Источники 22 расположень между субстратами, а также в верхней и нижней оконечностях штабеля.

Источники 22 представляют собой твердье тела постоянной толщиньі, сформированнье перемешиванием коротких волокон 22а с суспензией порошкообразной композиции на основе 51, которая может бьіть разбавлена небольшим количеством органического связующего вещества, формованием смеси и вьісушиванием в печи.

Волокна 22а могут бьіть, например, углеродньіми волокнами или волокнами из карбида кремния с длиной, желательно, меньше 10мм. Процентньій обьем волокон 22а в телах источника 22 может бьіть небольшим, без того чтобьі зто шло в ущерб их способности образовьшвать структуру удержания и дренажа расплавленной композиции на основе ЗІ. Можно рекомендовать такой процентньійй обьем меньше 2095, например, от 0,595 до с ов 50. Органическое связующее вещество, которое может бьіть добавлено, составляет предпочтительно, меньше 590 веса смеси. і)

Структура, образованная волокнами 22а, не имеет достаточного самоподдерживающего характера, позволяющего вьідерживать сжатие, которое возникает внутри штабеля в процессе обработки, тогда как композиция на основе ЗІ находится в расплавленном состоянии. Загрузка дополняется тогда жесткими «о зо распорками, помещенньми между субстратами, например, подставками 28, размещенньми в отверстиях, проделанньїх в телах источника 22. Вьісота подставок 28 равна толщине сформированньїх тел источника 22 Ме (Фиг.ЗА) или даже несколько меньше (Фиг.ЗВ) , чтобьі гарантировать контакт между субстратами 20 и -"д- источниками композиции на основе ЗІ, когда зта композиция находится в расплавленном состоянии.

Необходимо, для обеспечения дренажа к верхнему субстрату, чтобьі контакт между волокнами 22а и нижней со з5 поверхностью зтого субстрата поддерживался в течение всего процесса обработки. Кроме того, в способе «г осуществления по Фиг.3В, сдавливающая сила действует исключительно на сформированнье тела, что позволяет обеспечить их постоянную толщину; также существуетІнепрямой контакт между верхним субстратом и прокладками посредством источника композиции на основе ЗІ, которьій находится в обязательном контакте с верхним субстратом. Подставки 28 делают, предпочтительно, из относительно нейтрального к расплавленному «

Ккремнию материала, например, из нитрида кремния, карбида кремния или из углерода, покрьітого нитридом в с бора.

После обработки, субстратьь легко отделяются друг от друга. Поскольку волокна 22а подвергаются ;» силицированию, они становятся хрупкими и легко удаляются при помощи щетки. Количество композиции на основе 5І, вводимой в субстратьі, зависит от обьема источников 22 и может контролироваться таким образом посредством вьібора толщиньі формируемьіх тел источника 22. ї5» Следует отметить, что как вариант, подставки 28 могут бьіть замененьі жесткой рамкой, окружающей тело источника 22. Кроме того, для надежности можно использовать распорки даже с самоподдерживающей со структурой удержания и дренажа, как в случае сотовой структурь! по Фиг.1 и 2. - Также как вариант, каждьій источник композиции на основе 5І, прилегающий к субстрату, может иметь Модульную структуру и состоять из нескольких злементарньх источников. се) На Фиг.4 и 5 представлен источник 32 композиции на основе ЗІ, образованньйй многими злементами 32",

Ф распределенньми в промежутке между двумя субстратами 30. Злементь! 32" могут бьіть цилиндрическими злементами в форме дисков и иметь одинаковье размерьі. Такое решение позволяет составлять с помощью стандартньїх злементов источники с различньми поверхностями. Следует также отметить, что злементарнье в Мсточники 32" не обязательно расположень бок о бок. Несколько подставок 38 помещень! среди злементарньїх источников 32", при зтом подставки 38 вьіполняют функцию, сходную с вьіполняемой подставками 28 на Фиг.3. (Ф, Вьше речь шла об образований штабелей из сходньїх субстратов в форме параллелепипеда. Очевидно, ка способ может бьїть применен к субстратам другой формьі, например, цилиндрическим, кольцевьім, при зтом форма источников композиции на основе ЗІ, расположенньїх между субстратами, должна бьїть, соответственно, бо адаптирована к форме зтих последних.

Также субстрать! не обязательно являются идентичньмми. Так, субстрать! одинаковой формьї, но различной толщинь! могут обрабатьвваться одновременно. Количество вводимой композиции на основе 5І может в зтом случае варьироваться в зависимости от толщинь! субстратов. Количество композиции на основе 5І в источниках 22, т.е. их толщина, должна бьїіть соответственно адаптирована к прилегающим субстратам. 65 Одинаковая внешняя форма обрабатьіваемьх субстратов также не является необходимостью. Так, на Фиг.б показана загрузка, включающая, снизу вверх, первую серию дисков 40 одинакового диаметра, вторую серию дисков 40 меньшего диаметра и третью серию дисков 40" еще меньшего диаметра. Источники 42, 42 и 42" композиции на основе 5І:, вставленньіе между дисками, имеют размерь, вьібраннье таким образом, чтобьї они бьіли по меньшей мере Вавньі размерам обоих прилегающих субстратов или большего из двух.

Также следует отметить, что способ по изобретению может применяться к субстратам с неровньми поверхностями, при зтом поверхностям источников композиции на основезЗінужно придать комплементарную форму. Зто показано на фиг. 7, где изображена загрузка, включающая кольцевье субстрать! 50 с большей толщиной в центральной части, Ччемв периферической. Такими субстратами могут являться, например, 7/0 Тормозньсе диски из композита С-С.

Источники композиции на основе 5І, вставленнье между субстратами и помещеннье на оконечностях штабелей представленьй твердьми кольцевьіми телами, с формированньми на основе смеси коротких углеродньїх волокон с суспензией композиции на основе 5І в порошкообразной форме, разбавленной слабьм количеством акрилового связующего вещества. Тела 52 имеют поверхности, комплементарнье по отношению к 7/5 поверхностям субстратов, в контакте с которьіми они находятся. Таким образом, каждое тело, помещенное между двумя субстратами, имеет меньшую толщину в центральной части, чем в периферической. Распорки в форме подставок58 вставленьь между субстратами во избежание, раздавливаниятел 52 в момент, когда композиция на основе 5І находится в расплавленном состоянии.

В приведенном примере тела 52 созданьі цельньіми, что не является обязательньм, поскольку каждьй 2о МсточниК композиции на основе ЗІ может состоять из нескольких злементарньїхх источников.

Наконец, следует отметить, что способ, согласно изобретению, желательно применять, располагая вертикальньмми штабелями субстрать! и источники композиции на основе 5І, однако не исключено и другое их расположение, например, горизонтальньіми рядами.

Бьіли проведеньї различнье испьтания, чтобь! проверить способность источника композиции на основе 51 с г распределять зту композицию практически равньм образом в два субстрата, расположенньх по обеим о сторонам прилегающего к ним источника, даже если один расположен вьіше источника, а другой - ниже.

Пример 1

Два образца в форме параллелепипеда из композита С-С толщиной 25мм с открьїтой остаточной пористостью около 1395 обьема помещают один над другим. Между образцами помещают источник кремния, «о зо образованньй сотовой структурой из С-фенольного композитного материала, альвеоль! которой заполнень порошком кремния. Сотовая структура имеет толщину 10 мм и составляет 395 обьема источника кремния. б»

Все вместе помещают в печь и нагревают до 1500"С при 1Омбар аргона в течение 1 часа. После охлаждения, констатируют, что кремний мигрировал так же хорошо в нижний образец, за счет силь! тяжести, как и в верхний, по капиллярному закону. 9395 массь! кремния, содержащегося изначально в источнике кремния, со

З5 Мигрировало в образць и, из зтого количества, 4695 находят в верхнем образце и 54965 - в нижнем. «г

Обработаннье образць легко разделяются, поскольку площадь контакта с сотами очень невелика, при зтом сотовая структура может бьіть использована снова.

Зтот опьт показьівает, что, неожиданньїм образом, оказьівается возможнь!м обрабатьвать одновременно и практически симметрично две детали, расположенньюе над и под источником кремния, поскольку миграция в « 70 Один из них практически равна миграции в другой. в с Пример 2

Й Проводят опьт как в Примере 1, но с тремя образцами в форме параллелепипеда из композитного а материала С-С, разделенньми двумя источниками кремния. Образцьі представляют собой блоки толщиной 22мм с открьітой остаточной пористостью 1395 обьема, тогда как источники кремния представлень! сотовьіми структурами толщиной 10мм, заполненньіми порошком кремния. ї5» После охлаждения, вьінимают штабель из печи и констатируют, что образць! легко отделяются от сотовьсх структур, которне больше не содержат кремний. Конечная остаточная пористость нижнего, среднего и верхнего со образцов составляет, соответственно, 895, 395 и 996 обьема. В соответствии с наблюдениями, сделанньіми в - Примере 1, средний образец вобрал в себя больше кремния, чем другие, поскольку находился в контакте с Ддвумя источниками кремния, по одному с каждой сторонь!. ік Пример З

Ф Действуют как в Примере 2, но используют источники кремния, представленнье сотовой структурой толщиной 15мм, заполненнье порошком кремния.

Конечная остаточная пористость составляет 795, 395 и 695 соответственно, для нижнего, среднего и верхнего ов Образцов. Зтот Пример показьввает в сравнении с Примером 2, что можно изменять количество вводимого в образцьї кремния, меняя толщину сотовой структурь, т.е. вместимость источников кремния. (Ф. Пример 4 ка Три цельньїх диска из композитного материала С-С помещают друг над другом и разделяют источником кремния, представленньми сотовьми структурами, альвеольі! которьїх заполненьії кремнием. Диаметр дисков бо составляет 10Омм, а толщина 22мм, толщина сотовой структурь! равна 15мм. Все вместе помещают в печь, при зтом снизу и сверху штабеля добавляют по одному такому же источнику кремния. Таким образом, каждьй обрабатьіваемьй диск находится между двумя источниками кремния.

Температуру поднимают до 15007 и проводят обработку в течение 1 часа под давлением 1Омбар аргона. После обработки и остьівания, диски легко отделяются, б5 таюке как сотовая структура. Остаточная пористость дисков составляет в зтом случає, соответственно, 375 2905 и 495 снизу вверх против начальной остаточной пористости 13965.

По сравнению с Примерами 2 и 3, крайние диски оказьіваются обработанньіми практически в той же мере, что и средний, благодаря присутствию источников кремния на оконечностях штабеля.

Зтот пример показьтвает возможность обрабатьівать данньмм способом практически единообразно несколько споженньх штабелями пористьїх субстратов.

Пример 5

Формируют штабель как в Примере 2, но заменяют источники кремния с сотовой вспомогательной фазой твердьми телами, отлитьми в формах на основе смеси углеродньїх волокон с суспензией порошка кремния.

Углероднье волокна со средней длиной З мм могут, например, представлять собой волокна типа "Т300" 7/0 японской компаний Тогау. Процентньій обьем углеродньїх волокон по отношению к кремнию составляет около 190.

После термической обработки, аналогичной проводимой в Примере 2, и охлаждения, констатируют, что между образцами остаєтся только хрупкая масса, представляющая собой результат силицидирования углеродньїх волокон, что позволяет легко разделить образцьі. Умеренная обработка их поверхностей щеткой /5 позволяет вернуть им первоначальную геометрию.

Остаточная пористость трех образцов составляет, соответственно, 395, 295 и 5956 для нижнего, среднего и верхнего образцов.

Сравнение Примеров 2 и 5 показьівает, что трехмерная структура из распределенньїх в кремний коротких волокон вьіполняет функции структурь! удержания и дренажа таким же образом, как и сотовая структура.

Также бьло отмечено, что остатки твердого тела, расположенного внизу штабеля, в большей степени подверглись уплотнению, чем в случае с твердьм телом из верхней части штабеля, в силу большего сдавливающего усилия, приходящегося на первое из двух. Именно позтому, в случае закладки большего числа пористьїх деталей, желательно использовать распорки, как описано в комментарии к Фиг.3.

Пример 6 сч

Формируют штабель как в Примере 2, но используют образць! из композитного материала С-51ІС, в которьїх углероднье волокна обладают вьісокой устойчивостью, а матрицу 5ІС получают химической инфильтрацией в і) паровой фазе.

Штабель обрабатьівают как в Примере 2. После обработки, образць! легко отделяются. Конечная остаточная пористость образцов составляет, соответственно, 1095, 795 и 1296 обьема для нижнего, среднего и верхнего «я зо образцов (начальная пористость материала С- 5ІС составляла 2095 обьема).

Тест на разрьів при сгибаниий проводят на материале среднего образца с размерами 60 х 10 х 5мм. Разрьв Ме наблюдают при усилии 100 дам, тогда как контрольньій образец тех же размеров, сделанньй из начального - ди материала, рвется при 110 дам. Зтим показано, что углероднье волокна композитного материала С- 5ІС не претерпели изменения в процессе обработки. со

Пример 7 «Е

Формируют штабель как в Примере 2, но используют образцьй из композитного материала 5ІС-5ІС с усиливающей волокнистой текстурой из волокон на основе карбида кремния, вьіпускаемьх под маркой "МІСАГОМ"У японской компанией Мірроп Сагроп, и матрицей 5ІС, полученной химической инфильтрацией в « паровой фазе. Начальная остаточная пористость образцов составляет 595, а толщина - 4мм, тогда как 70 источники кремния включают сотовую структуру толщиной 6 мм. - с После обработки и отделения деталей, пористость среднего образца неопределима (значительно меньше й 195) Тест на разрьв при растяжении проводят на материале среднего образца. Разрьв наблюдают при "» 185МПа, против250МПа для начального материала 5ІС-5ІС. Мода разрьіва остаєтся нехрупкой. Несмотря на вьісокую температуру при обработке, устойчивость материала изменяется незначительно.

Примерь 6 и 7 показьшвают, что способ может бьіть применен не только к углеродньім субстратам, но и к «» субстратам, смачиваемьм кремнием, которне не являются углеродом, таким как ІС.

Кроме того, Пример 7 показьівает, что способ, согласно изобретению, может использоваться для придания со непроницаемости пористьім материалам, при зтом уточняют количество композиции на основе 51. - Пример 8

Проводят опьїт как в Примере б, но берут образць из материала С- БІС с начальной остаточной пористостью ї-о 2096. 4») Однако, перед формированием штабеля и обработкой, образцьі пропитьвшают полимеризованной и карбонизированной фенольной смолой, сокращая таким образом пористость материала до 14965.

По окончаний обработки, констатируют остаточную пористость среднего образца 490.

Зтот пример показьшает, что по данному способу можно обрабатьвать композитнье материаль со смешанной матрицей, например, 5ІС/С, в случае, если одно из составляющих матриць! может смачиваться о расплавленньім кремнием. ко Пример 9

Проводят опьїт как в Примере 4, но используют вместо кремния композицию на основе 51І, состоящую из бо Ккремния и бора, причем последний составляет 895 ат. композиции. Такой сплав известен. Его точка плавления равна 13857. После обработки остаточная пористость дисков равна, соответственно, 395, 295 и 395, считая с нижнего образца. Зтот пример показьівает, что способ может использоваться с композициями, отличньІми от кремния, нов которьїх кремний является главньмм составляющим. Использование системь! 5І ї- В позволяет улучшить устойчивость к окислению материала С-С, поскольку вьізьівает образование боросиликатного стекла, 65 обладающего зарубцовьівающими свойствами, вместо хрупкого кремниевого слоя.

Под зарубцовьівающими свойствами здесь понимают способность закупоривать трещинь за счет перехода в пастообразное состояние при температуре использования материала.

Пример 10

Проводят опьїт как в примере 4, но заменяя каждьй диск из композитного материала С-С двумя сложенньіми Ммежду собой дисками толщиной 10 мм и используя для источников кремния второстепеннье фазь в форме сотовьіх структур толщиной 4 мм. Чтобь! облегчить разделение сложенньїх дисков, их разделяют тонкими листами из пенообразного прессованного графита, поставляємьми под названиєм "ЗІСВАБІ ЕХ" У немецкой фирмой 5ІОКІ СОтбБН.

После обработки, образць! разделяют, разрезают на поперечнье секции и окисляют на воздухе при 8007С, 70 чтобьї ввіявить силицидированнььсє зонь, устойчивне к окислению.

В каждой паре дисков, такие зоньї обнаруживают, как зто показано штриховкой на Фиг.8. Наблюдают частичное силицидирование дисков: верхнего со сторонь! верхней поверхности, нижнего - со стороньі! нижней.

Зтот пример показьівает возможность локальной контролируемой обработки нескольких деталей в ходе одного и того же цикла.

Следует также отметить, что локализованньій доступ в определеннье части субстратов можно создавать, например, маскируя другие части поверхности непроницаемьм барьером, устойчивьім к расплавленному кремнию, которьій помещают между источником композиции на основе 51 и субстратом. Зто позволяет оставить нетронутьмми части поверхности во избежание, например, их повторной обработки. Барьер может состоять из листов пенообразного прессованного графита или слоя нитрида бора. Можно также использовать локализованнье источники композиции на основе 5, которне не покриівают всю поверхность обрабатьваемьх субстратов.

Пример 11

Формируют штабель, как показано на Фиг.4, с кольцевьіми тормозньми дисками из композита С-С с внешним диаметром 400мм, внутренним диаметром 250мм, толщиной в центральной части 40мм и в периферийной - су

ЗОмм. Источники кремния - тела, отлитье в формах на основе смеси порошка кремния (9595 об.), коротких углеродньх волокон (195 об.) и акрилового связующего вещества (4905 об.). і)

Открьїтая остаточная пористость дисков составляет 1395 об. и размер источников кремния вьібирают таким образом, чтобьї они содержали 2,2 раза необходимое для полного заполнения зтой пористости количество кремния. Ге)

Термическую обработку проводят при 15507 в течение 1 часа при 8Омбар аргона.

После обработки диски легко отделяются, и умеренная обработка щеткой позволяет вернуть их б поверхностям первоначальную геометрию. «-

После разделения дисков на секции и окисления на воздухе при 800"С для определения силицидированньх зон, констатируют, что материал С-С бьіл гомогенно силицидирован в полном обьеме. со

Пример 12 «Її

Формируют штабель, как показано на фиг.4,с кольцевьіми тормозньми дисками из композитного материала

С-С, полученного уплотнением волокнистой усиливающей структурьї, последовательно, химической инфильтрацией в паровой фазе, что приводит к образованию первой матричной фазь! из пиролитического « углерода, и жидкостньмм путем из фенольной смоль, что приводит к образованию второй матричной фазь из 570 смоляного кокса. Внешний диаметр дисков составляет 400мм, внутренний - 250мм, толщина в центральной - с части - 40мм и в периферийной - 30 мм, остаточная пористость составляет 2390 об. ц Источники кремния - тела, отлитье в формах из смеси порошка кремния (9595 об.), коротких углеродньйх "» волокон (195 об.) и акриловосо связующего вещества (495 об.). Размер источников вьібирают с таким расчетом, чтобь они содержали в 1,5 раза количество, необходимое для полного заполнения начальной остаточной пористости субстрата. «г» Термическую обработку проводят при 15507 в течение 1 часа при 8Омбар аргона.

После обработки, диски легко отделяются, и умеренная обработка щеткой позволяет вернуть их со поверхностям первоначальную геометрию. - После разделения дисков на секции и окисления на воздухе при 800"С для определения силийидированньх

ЗОН, констатируют, что материал С-С бьіл гомогенно силицидирован в полном обьеме. іш Пример 13

Ф Формируют штабель/как показано на Фиг.4,с образцами композитного материала С-С, углеродную матрицу которого получают химической инфильтрацией в паровой фазе. Толщина образцов составляет 30 мм, а начальная остаточная пористость - 1095 об.

Источниками кремния являются тела, отлитье в формах из смеси порошка кремния (9595 об.), коротких углеродньїх волокон (195 об.) и акрилового связующего вещества (495 об.). Размер источников вьібирают так, о чтобьї они содержали, примерно, в 1,5 раза количество, необходимое для полного заполнения начальной ко остаточной пористости субстратов.

Термическую обработку проводят при 15507С в течение во 1 часа при 8Омбар аргона.

Чтобьї исключить наличие в силицидированньїх образцах свободного кремния, проводят пост-обработку, цель которой - преобразовать свободньій кремний в карбид кремния. Зто преобразование свободного кремния проводят при 1300"С и 8Омбар аргона, обогащенного 2905 об. метана.

В результате зтой пост-обработки конечная остаточная пористость деталей составляет менее 490. 65 После разрезания деталей и окисления на воздухе при 8007С в течение 24 ч для удаления углерода проводят термическую обработку при 18007 во вторичном вакууме, в условиях, при которьїхх, как известно,

кремний испаряєтся. Поскольку масса деталей не изменяєтся, из зтого делают вьівод, что после пост-обработки, они уже не содержат свободного кремния.

Зтот пример показьваєт возможность получения деталей из силицидированного композита сС-С, бодержащих значительное количество ЗІС, которьій происходит из преобразованного свободного кремния, т.е. без сильного затрагивания пиролитической углеродной матриць и углеродньх волокон усиливающей волокнистой структурь, с низкой остаточной пористостью и не содержащих свободного кремния.

Такие детали находят применение в ядерной отрасли для изготовления защитньїх покрьїтий стенок плазменньх камер в ядерньїх реакторах. 70 Действительно, наличие значительного количества карбида кремния улучшает устойчивость к зрозии и, следовательно, долговечность без того, чтобьі зто являлось следствием сильного преобразования пиролитической углеродной матриць и углеродньїх волокон, что могло бь плохо повлиять на теплопроводимость материала деталей. Кроме того, отсутствие свободного кремния защищает плазму от загрязнений, которье могли бьі иметь место в случае работьі при температуре, превьішающей температуру /5 плавления кремния. Наконец, низкая остаточная пористость снижает риску держания радисактивного трития.

Claims (1)

1. Формула винаходу

   1. Способ введения композиции на металлической основе одновременно в несколько пористьх субстратов, отличающийся тем, что он включаєет следующие стадии: - создание по меньшей мере одной загрузки, включающей несколько пористьїх субстратов, чередующихся с находящимися с ними в контакте слоями, которне составляют источники композиции на металлической основе, при зтом каждьій такой слой включаєет основную фазу, образованную композицией на металлической основе, и сч ов Вспомогательную фазу, способную образовьшать структуру удержания и дренажи композиции на металлической основе в расплавленном состоянии, и (о) - нагревание загрузки до температурь, превьшающей температуру плавления композиции на металлической основе, чтобьі расплавленная металлическая композиция могла мигрировать из каждого источника через прилегающие поверхности соседних субстратов внутрь каждого из них. «со зо 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что загрузку формируют вертикальной чередующейся укладкой источников композиции на металлической основе и пористьїх субстратов. (є)

   З. Способ по п. 2, отличающийся тем, что твердье распорки располагают в содержащих источники «- композиции на металлической основе промежутках между субстратами.

   4. Способ по одному из пп. 1-3, огличающийся тем, что композиция на металлической основе включает г) ОДИН или несколько металлов, вьібранньхх из кремния, титана, циркония, гафния и ванадия. «

   5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что композиция на металлической основе является композицией на основе кремния, включающей больше 50 ат. 95 кремния, при зтом остаток представлен по меньшей мере одним из злементов, включающих бор, алюминий, цирконий, гафний, титан, молибден, вольфрам и тантал.

   6. Способ по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что композицию на металлической основе вносят в « 70 Мсточники композиции на металлической основе в форме порошка. ш-в с 7. Способ по одному из пп. 1-6, огличающийся тем, что вспомогательная фаза, используемая для создания источника композиции на металлической основе, является жесткой альвеолярной структурой. :з» 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что вспомогательная фаза является сотовой структурой.

   9. Способ по одному из пп. 7 и 8, огличающийся тем, что источники композиции на металлической основе создают, заполняя альвеоль вспомогательной фазьі композицией на металлической основе в форме порошка. їз 10. Способ по одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что вспомогательная фаза, используемая для создания источника композиции на металлической основе, образует трехмерную сеть. со 11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что вспомогательная фаза состоит из отдельньїх злементов, - образующих трехмерную сеть и распределенньїх в композиции на металлической основе.

   12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что отдельнье злементь! составляют, преимущественно, іс) меньше 2095 об. источника композиции на металлической основе. Ф 13. Способ по одному из пп. 11 и 12, отличающийся тем, что трехмерная ось состоит из волокон.

   14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что трехмерная сеть состоит из коротких волокон.

   15. Способ по одному из пп. 10-14, отличающийся тем, что источник композиции на металлической основе / Создают перемешиванием отдельньх злементов в суспензии композиции на металлической основе.

   16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что смесь также включаєет органическое связующее вещество. (Ф) 17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что органическое связующее вещество составляет менее 5 вес. 90 ГІ смеси.

   18. Способ по одному из пп. 9-17, отгличающийся тем, что каждьй слой, образующий источник композиции на во металлической основе, состоит из нескольких злементарньїх источников.

   19. Способ по одному из пп. 9-18, огличающийся тем, что источники композиции на металлической основе создают в виде отлитьїх в форме тел.

   20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что поверхностям отлитьїх в формах тел, контактирующим с субстратами, придают форму, комплементарную поверхностям прилегающих субстратов. 65 21. Способ по одному из пп. 1-20, отличающийся тем, что вспомогательная фаза состоит из материала, вьібранного из углерода, карбида кремния, нитрида кремния и предшественников углерода, карбида кремния и нитрида кремния, способньїх превращаться в углерод, карбид кремния или нитрид кремния на стадий нагревания.

   22. Способ по одному из пп. 5-21, отличающийся тем, что проводят обработку силицидированием содержащих углерод пористьсх субстратов.

   23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что пористье субстратьії состоят из композитного материала углерод-углерод.

   24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что пористье субстрать! состоят из композитного материала углерод-углерод с углеродной матрицей, включающей первую матричную фазу из пиролитического углерода, 7/0 полученного химической инфильтрацией в паровой фазе, и вторую матричную фазу из смоляного кокса.

   25. Способ по одному из пп. 22 и 23, отличающийся тем, что проводят постобработку для преобразования остаточного свободного кремния в силицидированньмх субстратах.

   26. Способ по п. 25, отличающийся тем, что постобработку проводят в присутствийи метана.

   27. Способ по одному из пп. 1-21, отличающийся тем, что проводят закупоривание пористости пористьсх /5 субстратов.

   28. Способ по одному из пп. 22-27, отличающийся тем, что степень обработки субстратов регулируют вьібором толщиньї источников композиции на металлической основе.

   29. Способ по одному из пп. 22-28, отличающийся тем, что перед введением композиции на металлической основе, в субстрать! вводят балластнье вещества.

   30. Способ по одному из пп. 22-29, отличающийся тем, что вьіборочно обрабатьвают отдельнье части субстратов. с щі 6) (Се) (о) «- (ее) «

   - . и? щ» (ее) - се) 4) іме) 60 б5