Бронированный композиционный материал
Изобретение относится к композиционным материалам, которые используются в качестве брони. Сущность изобретения: предложенный бронированный материал содержит основу из металлического связующего , в качестве которого используют по крайней мере одно вещество, выбранное из группы, содержащей алюминиевый сплав, медный сплав, чугун, титан, железо, никель, сталь и керамический наполнитель, в качестве которого используют по крайней мере одно вещество, выбранное из группы, содержащей глинозем магнезию, оксид циркония , карбид кремния, диборид титана, нитрид кремния, диборид титана, нитрид алюминия, додекаборид алюминия, карбид титана, при содержании керамического наполнителя 36-72 об.%. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 29/00, F 41 Н 1/02, 5/02
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ЧМ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4831596/02 (22) 29.10.90 (46) 23.08.93. Бюл. hh 31 (31) 428972 (32) 30.10,89 (33) US (71) Ланксид Текнолоджи Компани Л.П. (US) (72) Марк Стивенс Ньюкирк и Эндрю Виллард Уркхарт (VS) (56) Патент Франции М 2526535, кл, F 41 Н 5/02, 1983. (54) БРОНИРОВАННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ. МАТЕРИАЛ (57) Изобретение относится к композиционным материалам, которые используются в
Изобретение относится к области композиционных материалов, используемых в качестве брони.
Целью изобретения является повышение механических свойств.
Изобретение касается бронированного композиционного материала, содержащего основу иэ металлического связующего, в качестве которого используют, по крайней мере, одно вещество, выбранное из группы, содержащей алюминиевый сплав, медный сплав, чугун, титан, железо, никель, сталь и керамический наполнитель, в качестве которого используют, по крайней мере, одно вещество, выбранное из группы, содержащей глинозем, магнезию, оксид циркония, карбид кремния, диборид титана, нитрид
„„. Ж„„1836478 АЗ качестве брони. Сущность изобретения: предложенный бронированный материал содержит основу иэ металлического связующего, в качестве которого используют по крайней мере одно вещество, выбранное из группы, содержащей алюминиевый сплав, медный сплав, чугун, титан, железо, никель, сталь и керамический наполнитель, в качестве которого используют по крайней мере одно вещество, выбранное иэ группы, содержащей глинозем магнезию, оксид циркония, карбид кремния, диборид титана, нитрид кремния, диборид титана, нитрид, алюминия, додекаборид алюминия, карбид титана, при содержании керамического наполнителя 36 — 72 об. g, 2 з.п. ф-лы, 2 табл, алюминия, додекаборид алюминия, карбид титана при содержании керамического наполнителя 36 — 72 o6, j. Предпочтительным . является содержание в качестве металлического связующего алюминиевого сплава. а в качестве керамического наполнителя— магнезии, оксида циркония, карбида кремния, диборида и нитрида алюминия, додекарборида алюминия.
Бронированный композиционный материал, представляющий собой основу на металлическом связующем с керамическим наполнителем из вышеуказанных веществ, имеет высокие броневые характеристики.
Он может разрушать ударяющиеся об него снаряды, обладает более высокой жесткостью и может быть использован в качестве противобаллистического средства.
1836478
ЗО
40
Для получения изделия из композиционного материала на металлическом связующем с относительно высоким содержанием наполнителя в объемных процентах можно использовать целый ряд известных технологий: самовакууми рование, самопроизвольная пропитка и т.п, Вещество наполнителя должно быть достаточно проницаемым для того, чтобы реакционная газовая среда могла проникать в наполнитель. В приведенном ниже примере применения технологии самовакуумирования предусмотрено, что между неплотно упакованными частицами наполнителя с размерами 54 — 220 меш. имеется достаточное количество реакционной газовой среды.
Благодаря такому наполнителю реакционная газовая среда может полностью или частично вступать в контакт и реагировать с расплавленным металлом связующего и/или нэполнителем и/или непроницаемым контейнером, что приводит к возникновению вакуума, засасывающего расплавленный металл связующего в наполнитель.
Более того, распределение реакционной газовой среды по наполнителю не обязательно должно быть абсолютно равномерным, однако почти равномерное распределение реакционной газовой среды способствует формированию искомого изделия из композита на металлическом связующем.
Выбор наполнителя зависит от таких факторов. кэк вид металла связующего, условия проведения процесса, способность расплавленного металла связующего реагировать с реакционной газовой средой, способность этого металла реагировать с веществом непроницаемого контейнера, а также заданные свойства готового композитного продукта. Например, если металл связующего представляет собой алюминий, то подходящие наполнители включают: а) оксиды, например, глинозем; б) карбиды, например, карбид кремния: в) нитриды, например; нитрид титана. Если наполнитель проявляет заметную склонность к реагированию с расплавленным металлом связующего, то этот процесс можно компенсировать минимальной продолжительностью и температурой пропитывания или же нанесением реакционно-пассивного покрытия на частицы наполнителя. Наполнитель может представлять собой носительподложку из углерода или другого некерамического материала, несущую керамическое покрытие, защищающее зту подложку от агрессивного воздействия или повреждения, Подходящие керамические покрытия могут быть образованы оксидами, карбидами или нитридами. К керамике, которую предпочтительно используют согласно данному способу, относятся глинозем и карбид кремния в виде частиц, таблеток, усов и волокон. Волокна могут быть штампельными (рублеными) или >ке иметь вид непрерывных нитей, например, вид пакли из множества нитей. Кроме того, состав и/или конфигурация наполнителя либо преформа могут быть однородными или неоднородн ыми.
Размеры и конфигурация частиц наполнителя могут быть любыми, лишь бы они отвечали требуемым свойствам композита.
Таким образом, материал наполнителя может иметь вид частиц, усов, чешуек или волокон, если только они не препятствую; пропитыванию, Можно также использовать и другие конфигурации: сферические, трубчатые, пластинчатые, имеющие вид тканей из огнеупорных волокон и т.п, Кроме того, размеры частиц материала не ограничивают пропитывание, хотя для полного пропитывания вещества, состоящего из малых частиц, требуются более высокая температура и больше. времени, чем для состоящего из более крупных частиц. Средние размеры частиц наполнителя укладываются в интервал от менее чем 24 меш до приблизительно 500 меш. Данный интервал предпочтителен для большинства технических областей применения. Более того, регулирование размеров (поперечника частиц и т.п.) частиц проницаемого вещества наполнителя позволяет заи роектировать и обеспечить такие физические и/или механические свойства готового композита на металлическом связующем, которые перекрывают любые области технического применения. Далее, для обеспечения необходимых свойств композитного. изделия можно использовать введение наполнителя, содержащего частицы различных размеров, а также более плотную упаковку частиц наполнителя. Можно также добиться более низкого относительного объемного содержания частиц в композите посредством приведения частиц наполнителя в движение (например, посредством встряхивания контейнера) в ходе пропитывания и/или ".мешиванием порошка металла связующего с наполнителем до пропитывания, Реакционная газовая среда может представлять собой любую газовую среду, способную реагировать полностью или хотя бы частично с расплавленным металлом связующего и/или наполнителем и/или непроницаемым контейнером с образованием продукта реакции, занимающего меньший объем по сравнению с объемом, занимаемым газовой средней и компонентами, уча5
30
45
50 ствующими в реакции, до начала последней.
В частности, реакционная. газовая среда. соприкасаясь с расплавленным металлом связующего и/или наполнителем и/или непроницаемым контейнером, может реагировать с одним или более компонентами реакционной системы с образованием твердого, жидкого или газообразного продукта реакции, занимающего меньший объем по сравнению с комбинацией отдельно взятых исходных компонентов, что приводит к возникновению пустоты или вакуума и способствует всасыванию расплавленного металла связующего в наполнитель либо преформ. Реакция между реакционной газовой средой и одним или более компонентами системы: металлом связующего и/или нэполнителем и/или непроницаемым контейнером, может продолжаться в течение времени, достаточного для того, чтобы металл связующего полностью или хотя бы частично пропитал наполнитель, Например, если реакционной газовой средой является воздух, то реакция между металлом связующего, например, алюминием, и воздухом может привести к образованию таких продуктов реакции, как глинозем и нитрид алюминия. В условиях проведения процесса продукт реакции стремится занять меньший объем по сравнению с общим объемом, первоначально занимаемым расплавленным алюминием и воздухом. В результате реакции возникает вакуум, заставляющий расплавленный металл связующего пропитывать наполнитель либо преформ. В зависимости от используемый системы наполнитель и/или непроницаемый контейнер могут сходным образом реагировать с реакционной газовой средой, образуя вакуум, способствующий пропитыванию нэполнителя расплавленным металлом связующего, Такой процесс самовакуумирования может продолжаться в течение времени, достаточного для получения изделия иэ композита на металлическом связующем.
Было установлено, что для того, чтобы предотвратить или отсечь поток газа, который мог бы идти из окружающей газовой среды в наполнитель, то есть для предотвращения потока иэ окружающей газовой среды в реакционную, необходимо предусмотреть уплотнение или уплотняющее средство.
Подходящие уплотнения или уплотня-. ющие средства можно классифицировать следующим образом: механические, фиэические и химические, причем каждый вид можно далее подразделить на внешние (наружные) и внутренние. Термин "внешние" означает, что уплотняющие эффект возникает независимо от расплавленного металла связующего или же в дополнение к любому эффекту уплотнения, обусловленному расплавленным металлом связующего (например. эффект, вызванный добавлением агента к другим компонентам реакционной системы). Термин "внутренние" означает, что эффект уплотнения возникает исключительно благодаря одному или более свойствам металла связующего (например, эффект, обусловленный способностью металла связующего смачивать непроницаемый контейнер). Внутреннее механическое уплотнение можно получить, просто предусмотрев порцию расплавленного металла связующего достаточной глубины, или же простым погружением наполнителя либо преформа в расплав, как например, в цитированных выше патентах на имя Рединга, а также Рединга и др. и в патентах, ссылающихся на зти.
Тем не менее, установлено, что внутренние механические уплотнения, например, те, которые придумал Рединг, оказываются неэффективными в широком спектре областей применения, причем они требуют избыточно больших количеств расплавленного металла связующего. Согласно настоящему изобретению установлено, что внешние уплотнения, а также внутренние уплотнения, относящиеся к классам физических и химических, позволяют преодолеть упомянутые недостатки внутреннего механического уплотнения. В предпочтительном техническом решении внешнего уплотнения уплотняющее средство можно наложить на поверхность металла связующего извне в виде твердого или жидкого материала, который B условиях проведения процесса может почти не реагировать;. металлом связующего. Было установлено, что подобное внешнее уплотнение пре>-отвращает или по крайней мере в достаточной степени подавляет перемещение пэрофэзных составляющих из окружающей газовой среды в реакционную.
Уатериалы, подходящие для применения в качестве физического уплотняющего средства, могут быть твердыми или жидкими. К ним относятся стекла, например, боратные или силикатные стекла, оксид бора, плавленые оксиды и т.п., или же любой другой материал (ы) достаточно эффективно подавляющие перенос вещества окружающей газовой среды в реакционную в условиях проведения процесса, Внешнее механическое уплотнение можно получить предварительным сглэживанием или предполировкой или какой-пибо
1836478 иной отделкой внутренней поверхности непроницаемого контейнера, содержащего порцию металла связующего, таким образом, чтобы с достаточной степени подавать перенос газа между окружающей и реакционной газовыми средами. Подходящее уплотнение могут также обеспечить глазури и покрытия, например, из оксида бора, которые можно нанести на стенки контейнера, чтобы сделать его непроницаемым.
Внешнее химическое уплотнение можно обеспечить, помещая соответствующий агент, способный, например, реагировать с материалом непроницаемого контейнера, на поверхность расплавленного металла связующего. Продукт реакции может представлять собой межметаллическое соединение, оксид, карбид и т,п.
В предпочтительном техническом решении внутреннего физического уплотнения металл связующего способен реагировать с окружающей газовой средой, образуя уплотнение или уплотняющее средство, отличающихся по составу от металла связующего. Например, по мере протекания реакции металла связующего с окружающей газовой средой может образоваться продукт реакции (в случае алюминий-магниевого сплава, реагирующего с воздухом— оксид магния и/или магний-алюминатная шпинель, э в случае бронзового сплава, реагирующего с воздухом — оксид меди), способный отделить реакционную газовую среду от окружающей. В другом техническом решении внутреннего физического уплотнения в металл связующего можно ввести стимулятор уплотнения, облегчающий формирование уплотнения по мере протекания реакции между металлом связующего и окружающей газовой средой. Например, в алюминиевое связующее можно добавить магний, висмут, свинец и т,п., а в металлическое связующее на основе меди или бронзы — селен, теллур, серу и т,п, При формировании внутреннего химического уплотняющего средства металл связующего может реагировать с веществом непроницаемого контейнера, например, посредством частичного растворения вещества контейнера или путем образования покрытия на внутренних стенках контейнера или же посредством формирования продукта реакции или межметаллических соединений, которые способны изолировать наполнитель от окружающей газовой среды.
Далее, следует учесть, 470 уплотнение должно быть способно к согласованию обьемных (например, расширении или сжатии) или иных изменений в реакционной системе, не позволяя окружающей газовой среде
25 металла связующего за пределы установленной граничной поверхности наполните30
40
5
20 просачиваться в наполнитель и в частности, подмешиваться к реакционной газовой среде. Характерно, что по мере того как расплавленный металл связующего пропитывает проницэемое вещество наполнителя либо преформа, может обнаружиться тенденция уменьшения глубины расплавленного металла связующего в контейнере.
Подходящее уплотняющее средство для подобной системы должно быть в достаточной степени пригодным для предотвращения переноса газа из окружающей газовой среды в наполнитель по мере пони>кения уровня расплавленного металла связующего в контейнере.
Преграждающее средство также можно применять в комбинации с настоящим изобретением. В частности, в качестве преграждающего средства, пригодного для применения согласно способу настоящего изобретения, можно взять любое подходящее средство, способное подавлять, предотвращать или ограничивать мигрированием перемещение и т.п. расплавленного ля или же препятствовать такому движению.
Подходящее преграждающее средство мо>кет представлять собой любой материал, или соединение или химический элемент, состав и т,п., которые в условиях проведения процесса, отвечающего настоящему изобретению, сохраняют известную структурную целостность, не улетучиваются и обладают локализованной способностью подавления, приостановки, воспрепятствования, предотвращения и т.п. продолжающегося пропитывания для движения другого рода за пределы установленной граничной поверхности наполнителя. Преграждающее средство можно использовать в ходе самовакуумирующего пропитывания или в любом непроницаемом контейнере, применение которого связано с технологией самовакуумирования, предназначенной для получения композитов на металлическом связующем, как это подробнее описано ниже.
К подходящим преграждающим средствам относятся материалы, которые в условиях проведения процесса способны смачиваться мигрирующим расплавленным металлом связующего, либо не смачиваться им, пока смачивание не распространяется далеко за пределы поверхности преграждающего средства (т.е, поверхностное смачивание). Преграда подобного типа проявляет незначительное средство к расплавленному сплаву связующего, так что преграждающее средство предотвращает или подавляет
5
30
40
50 движение сплава за пределы установленной граничной поверхности наполнителя либо преформа, Преграда снижает необходимость в какой-либо конечной механической обработке, включая шлифование, которые могут потребоваться для окончательной отделки композитного продукта на металлическом связующем.
Подходящие преграды, в частности, используемые в случае металлического связующего на основе алюминия, содержат углерод. в особенности его кристаллическую аллотропную разновидность, известную как графит. В описанных выше условиях проведения процесса графит почти не смачивается расплавленным алюминиевым сплавом.
В частности, предпочтителен графит в виде продукта "Графойл", представляющий собой графитовую ленту, проявляющую свойство предотвращать мигрироваиие расплавленного алюминиевого сплава за пределы установленной граничной поверхности наполнителя. Кроме того, упомянутая графитовая лента устойчива против нагревания и химически инертна. Графитовая лента марки "Графойл" является гибкой, легко подгоняемой, податливой и эластичной, С ее помощью можно образовать множество конфигураций, отвечающих большинству требований, предъявляемых к преградам в процессе их применения. Графитовые преграждающие средства бывают также в виде шпикера или пасты и даже окрашивающего пленочного слоя, наносимых нэ граничную область наполнителя либо преформа. Лента "Графойл" в особенности предпочтительна, так как она представляет собой гибкий графитовый лист. Один из приемов использования такого листового графита, похожего на бумагу, состоит в обертывании нэполнителя либо преформа, подлежащих пропитыванию, слоем "Графойла". Другое прием состоит в том, что листовой графит мОжнО Отформо" вать и получить контррельефную форму, конфигурация которой отвечает желательной конфигурации иэделия на металлическом связующем. Полученную контррельефную форму можно затем заполнить материалом напопнителя.
Кроме того, в качестве преграды могут служить и другие материалы, состоящие из тонкодисперсных микрочастиц, например, глинозем зернистостью 500 меш (размер зерен 30 мкм), хорошо работающие в некоторых ситуациях до тех пор, пока скорость пропитывания металлом микрочастиц преграды будет ниже скорости пропитывания нэполнителя, Преграждающее средство можно применять любым подходящим образом, например, нанесением на установленную граничную поверхность слоя данного преграждающего средства. Подобный слой преграждающего средства можно нанести кистевым окрашиванием, окунанием, шелкотрафаретиой печатью. испарением или иным приемом с использованием преграждающего средства в виде жидкости, шликера или пасты или же набрызгиванием преграждающего средства, способного к улетучиванию; наконец, простым осаждением слоя твердых микрочастиц, а также наложением твердого тонкого листового материала или же пленки преграждающего средства на установленную граничную поверхность. При установленной преграде самовакуумирующее пропитывание оказывается существенно ограниченным, когда пропитывающий металл связующего достигает заданной граничной поверхно-. сти и контактирует с преграждающим средством.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1, Данный пример показывает, что для получения изделий из композита на металлическом связующем с использованием технологии самопроизвольного пропитывания можно с успехом применять напопиители самых разнообразных геометрических конфигураций. В табл.1 дана сводка условий эксперимента, которые были приняты при получении множества изделий из композита на металлическом связующем, причем к этим условиям относятся различные металлы связующего, геометрические конфигурации наполнителя, рабочие температуры и продолжительность обработки.
Образец А. Готовили форму из кремнезема с внутренней полостью дл ;;.Ой 5" (127 мм), шириной 5" (127 мм) и глубиной 3,25" (83 мм). Днище формы из кремнезема имело пять отверстий диаметром 0,75" (19 мм) и глубиной 0,75" (19 мм). Перед изготовлением формы сначала смешивали компоненты шликера, представляющие собой 2,5 — 3 мас.ч. порошкового кремнезема (марка
"Рэнко -сил", фирма "Раисом и Рэндолф", г.
Мони, шт. Огайо, США), 1 масс.ч. коллоидного кремнезема (марка "Киэкол 830", фирма
"Киэкол продактс", г, Эшленд, шт. МиннеСо- та, СБА), а также 1 — 1,5 мас.ч. кварцевого песка (марка "Рзнко-сил А", поставляемый фирмой "Рэнсом и Рэндолф", г, Мани. шт.
Огайо, США). Шликерную смесь заливали в каучуковую форму с полостью обратной конфигурации по сравнению с желаемой
1836478 конфигурацией полости формы иэ кремнезема и оставляли на ночь (около 14 ч) в морозильнике. Затем форму из кремнезема, извлекали иэ каучуковой формы, обжигали в печи с воздушной газовой средой при 800
С в течение 1 ч, после чего охлаждали при комнатной температуре.
Донную поверхность изготовленной формы из кремнезема перекрывали куском графитовой фольги (марка "Перма-файл", фирма "TT Америка", v. Портленд, шт. Орегон, CLUA) размерами: длина — 5" (127 мм), ширина — 5" (127 мм) и толщина 0,010" (0,25 мм). 8 графитовой фольге были вырезаны отверстия диаметром 0,75" (19 мм), расположение которых соответствовало отверстиям в днище формы из кремнезема, В имеющиеся в днище формы из кремнезема отверстия были вставлены цилиндры из металла связующего диаметром 0.75" (19 мм) и высотой 0,75" (19 мм), идентичные по составу металлу связующего, описанному ниже, В четырехлитровую пластмассовую банку насыпали около 826 г наполнителя, представляющего собой смесь 95Д (масс. доли) глинозема зернистостью 220 меш. (размер зерен 65 мкм) (марка "38 Алундум", фирма
"Нортон", г.Уорчестер, шт. Миннесота, США) и 5; 0 порошка магния зернистостью
325 меш, (размер зерен 44 мкм) (марка
"Эвар", фирма "Джонсон Матти, г. Сибрук, шт, Нью-Гемпшир, США), Смесь встряхивали в течение 15 мин, пихту наполнителя высыпали затем в форму из кремнезема с образованием на ее дне слоя . лубиной 0,75" (19 мм) при легком последующем постукиванием для выравнивания поверхности этого слоя наполнителя, Сверху на поверхность слоя шихты наполнителя помещали около
1220 г металла связующего приблизительно следующего процентного (масс, доли) состава: 0,25 кремния, 0,30 железа, 0,25 меди, 0,15.марганца, 9,5-10,6 магния, 0,15 цинка, 0,25 титана, остальное — алюминий, заполнив тем самым форму из кремнезема. Далее форму из кремнезема вместе с содержимым помещали в контейнер из нержавеющей стали, ширина 10" (254 мм) и высота 8" (203 мм). Форму из кремнезема, помещаемую в контейнер из нержавеющей стали, предварительно опрыскивали с использованием для этой цели губчатого титан-содержащего вещества (фирма "Кемэллой", г, Брин Моур, шт. Пенсильвания, CUJA), взятого в количестве около 15 r, Отверстие контейнера из нержавеющей стали закрывали куском медной фольги, образуя таким образом закрытую камеру, Сквозь упомянутую медную фольгу была продета трубка, предназначенная для продувки азотом. После этого кон5
ЗО
45 тейнер из нержавеющей стали вместе с содержимым устанавливали в камерную печь сопротивления с воздушной газовой средой.
Температуру в печи поднимали от комнатной,qo приблизительно 600 С со скоростью
400 С.ч при расходе вдуваемого азота
10 л.мин 1, Следует отметить, что закрытая камера не была газонепроницаемой, так что азот в некотором количестве выходил наружу, Далее температуру повышали от 600 С до 750 С со скоростью 400 .С.ч при расходе вдуваемого азота около 3 л.мин 1. После выдерживания системы при 775 С в течение 1,5 ч при расходе азота около 2 л.мин.1 контейнер из нержавеющей стали вместе с его содержимым извлекали из печи. Форму из кремнезема вынимали из контейнера, материалом которого служила нержавеющая сталь, и сливали из этой формы остаток металла связующего. В форму из кремнезема вставляли медную охлаждающую плиту длиной 5" (127 мм), шириной 5" (127 мм} и толщиной 1" (25 мм), имеющую комнатную температуру, так чтобы эта плита контактировала с верхней порцией остаточного металла связующего, непосредственно охлаждая готовое изделие из композита на металлическом связующем.
Образец В. Делали стальной ящик из стального каркаса, ограничивающего объем
5" (127 мм) в длину, 5" (127 мм) в ширину и
2,75" (70 мм) в глубину и обшитого стенками толщиной 0,3" (7,9 мм), Ящик был установлен на стальной плите, имеющей 7" (178 мм) в длину, 7" (178 мм) в ширину и толщиной
0,25" (6,4 MM). Изнутри стальной ящик был облицован сплошь графитовой фольгой, так что внутренний графитовый ящик составлял
5" (127 мм) в длину, 5" (127 мм) в ширину и
3" (76 мм) в высоту. Ящик из графитовой фольги был выполнен с использованием куска графитовой фольги (марка "ПермаФойл", фирма "ТТ Америка", г. Портленд, шт,.Орегон, CLUA), имеющей 11" (279 мм) в длину, 11" (279 мм) s ширину и толщиной
0,010" (0,25 мм). В графитовой фольге были выполнены четыре параллельных выреза, имеющие 3" (76 мм) по ширине и 3" (76 мм) в длину. Графитовая фольга с вырезами была сложена и закреплена скобками, так чтобы получился графитовый ящичек.
Далее готовили 782 r шихты наполнителя, смешивая в пластмассовой банке и встряхивая вручную в течение 15 мин следующие компоненты: 95 ((масс. доли) глинозема (марка С-75 РС, фирма "Эдкен кемикалз, г, Монреаль, Канада) и 5% порошка магния зернистостью 325 меш. (размер зерен 44 мкм) (марка "Эзар", фирма "Джон14
1836478
10
25
35 ры: 8" (203 мм) в длину, 8" (203 мм) в ширину шт
Сон Матти", г. Сибрук, шт. Нью — Гемпшир, . CLUA). Шихту наполнителя высыпали, затем в ящичек из графитовой фольги с образованием слоя глубиной 0,75н (19 мм), поверхность шихты выравнивали легким постукиванием. На поверхность шихты наполнителя насыпали в виде покрытия 4 г порошкового магния зернистостью 50 меш (размер зерен 0,3 мм) (фирма-поставщик мЭлфа продактс", а также (и Мортон тиокал", r. Денверс, шт, Миннесота, США). Поверх шихты наполнителя с покрытием из магниевого порошка помещали 1268 r металла связующего следующего процентного (масс. доли) состава: 0,25 кремния, 0,30 железа, 0,25 меди, 0,15 марганца, 0,5—
10,6 магния, 0,15 цинка, 0,25 титана, остальное — алюминий.
Стальной ящик вместе с его содержимым помещали в контейнер иэ нержавеющей стали, имеющей 10м (254 мм) в длину, 10 дюймов (254 мм) в ширину и 8" (202 мм) в высоту. Дно контейнера иэ нержавеющей стали было подготовлено таким образом, что днище ящика было прикрыто куском графитовой фольги, имеющей 10м (254 мм) в длину, 10и (254 мм) в ширину и толщиной
0,010м (0,26 мм), причем на графитовую фольгу был помещен обожженный кирпич, на который опирался стальной ящик, находящийся в контейнере из нержавеющей стали, Графитовую фольгу в донной части контейнера из нержавеющей стали, обертывающую обожженный кирпич, который поддерживал стальной ящик, обрызгивали губчатым титан-содержащим веществом (фирма мКэмэллой", г. Брин Моур, шт. Пенсильвания, США), взятым в количестве 20 г.
Отверстие контейнера из нержавеющей стали накрывали листом медной фольги, об- 40 разуя закрытую камеру. Через лист медной фольги была пропущена трубка для продувки азотом; Контейнер из нержавеющей стали вместе с его содержимым устанавливали в камерную печь сопротивления с воэдуш- 45 ной газовой средой, Далее печь нагревали от комнатной температуры до приблизительно 600 С со скоростью 400 С.ч при расходе подаваемого по трубке азота около 10л.мин, Затем 50 осуществляли нагревание от 500 С до 800
С со скоростью 400 С.ч при расходе азота около 2 л.мин . Затем контейнер из нержа-1 веющей стали вместе с его содержимым извлекали из печи. Стальной ящик вынимали 55 из этого контейнера и помещали на имеющую комнатную температуру водоохлаждаемую медную плиту, предназначенную для охлаждения и имеющую следующие размепри толщине 0,5" (13 мм), с целью прямого отверждения композита на металлическом связующем.
Образец С. Из графита марки AT (поставщик — фирма "Юнион карбайдм) выполняли графитовую лодочку с полостью следующих размеров: 12м (305 мм} в длину, 8" (203 мм) в ширину и 5,25и (13,4 мм) в высоту. На дно графитовой лодочки устанавливали три графитовых ящичка, имеющих следующие размеры: 8" (203 мм), в длину 4" (102 мм) в ширину и 5" (127 мм) в высоту, Ящички из графитовой фольги были выполнены с использованием графитовой фольги мррафойлм (фирма иЮнион карбайди) в виде куска размерами 14и (356 мм) в длину, 12,5м (318 мм) вширину при толщине 0,,015" (0,38 мм). В графитовой фольге были выполнены четыре параллельных выреза 5" (127 мм) по ширине и 5" (127 мм) в длину. Ящички иэ графитовой фольги были сделаны посредством сгибания графитовой фольги с вырезами и с последующим ее склеиванием смесью, содержащей 1 масс,ч, порошкового графита (марка KS-44, фирма
"Лонэа", г, Фэйр Лоун, шт, Нью-Джерси, США} и 3 масс.ч. коллоидного кремнезема (марка нДудокс", фирма "Дюпон де Немур, г. Уилмингтон, шт. Делавер, CLUA) и закреплением скобками, чтобы ящичек не разваливался. Дно ящичка из графитовой 50 меш. (размер зерен 0,30 мм) (фирма-поставщик "Элфа продлактс", а также "Мортон тиокол", г. Денвер, шт. Миннесота, США).
Этот (агниевый порошок был наклеен на два ящичка из графитовой фольги смесью, содержащей 25 — 50 (об.доли) графитового связующего (марка мРигидлок", фирма мПоликарбон", r.Âàïåíñèÿ, шт, Калифорния, США), остальное — этиловый спирт.
Далее насыпали в пластмассовый бочонок и перемешивали в течение по крайней мере к 2 ч на шаровой мельнице приблизительно 1000 г шихты наполнителя, содержащей 98 (масс. доли) чешуйчатого глинозема зернистостью 60 меш. (размер чешуек 0.25 мм) (марка Т-64, фирма нЭлкоа индастриэл кемикалз дивижа", г, Боксит, шт., Арканзас, США} и 20 порошкового магния зернистостью 325 меш (раэмер частиц
44 мкм) (марка "Эзар", фирма "Джонсон
Мэтти", г. Сибрук, шт Нью-Гемпшир, США).
Затем шихту наполнителя насыпали на дно ящичка из графитовой фольги, находящегося в графитовой лодочке, уплотняли слой шихты вручную и наносили в виде покрытия слой магниевого порошка зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм) (фирмы иЭлфа продактс", и "Мортон тиокол", г, Денверс,, Миннесота. США), взятого в количестве
1836478
10
20
35
6 r. После этого поверх слоя шихты наполнителя помещали 1239 r. металла связующего следующего процентного (масс. доли) состава: а 0,35 кремния, 0,40 железа, 1,6-2,6 меди, 0,20 марганца, 2,6 — 3,4 магния, 0,18 — 0,35 хрома, 6,8 — 8,0 цинка, 0,20 титана, остальное — алюминий. Таким образом, в ящичке из графитовой фольги находились шихта и металл, Графитовую лодочку вместе с ее содержимым устанавливали при комнатной температуре в ретортную печь сопротивления.
Дверцу реторты закрывали и в реторте создавали вакуум, составляющий по крайней мере 30" (762 мм) рт.ст, По достижении вакуума в реторную камеру подавали азот при расходе около 2,5 л.мин . Далее ретор-1 тную печь разогревали приблизительно до
700 С со скоростью 120 С.ч и осуществляли выдерживание при 700 С в течение
10 ч при этом же расходе подаваемого азота; 2,5л.мин . Затем ретортную печь охлаж-1 дали от 700 С приблизительно 675 С со скоростью 150 С.ч, При температуре около 675 С графитовую лодочку вместе с ее содержимым извлекали из реторты и подвергали прямому отверждению, В частности, графитовую лодочку помещали на графитовую плиту, имеющую комнатную температуру, и насыпали поверх расплавленного металла связующего, находящегося в ящичке из графитовой фольги, внешний утеплитель в количестве приблизительно
500 мл, Применяли утеплитель верха марки
"Фидол" (фирма "Фозекс", г. рук Парк, шт., Огайо, США). Затем графитовую лодочку завертывали в одеяло толщиной 2" (51 мм) из керамического волокна (марка "Сиробланкет". фирма "Мэвиниль рефрэктори продактс"), По достижении комнатной температуры ящички из графитовой фольги демонтировали и высвобождали из них готовые изделия из композита на металлическом связующем, Образец 1, Из графита марки АТ/, поставляемого фирмой "Юнион карбайд", выполняли графитовую лодочку с полостью имеющей следующие размеры: 8" (203 мм) в длину, 4" (102 мм) в ширину и 2,5" (63 мм) в глубину. В графитовую лодочку устанавливали ящичек из графитовой фольги, имеющий следующие размеры: 8" (208 мм) в длину, 1,5" (36 мм) в ширину и 3" (76 мм) в высоту. Указанный ящичек был выполнен из куска графитовой фольги "Графойл" )фирма
"Юнион карбайд") размерами; 14" (365 мм) в длину, 7,5" (191 мм) в ширину и при толщине 0,015" (0,38 мм), В графитовой фольги были выполнены четыре параллельных выреза: 3" (76 мм) по ширине и 3" (76 мм) в длину. Графитовый ящичек изготовили сгибанием графитовой фольги с последующим склеиванием графитовым связующим (марка "Ригидлок", фирма
"Поликарбон", г. Валенсия, шт. Калифорния, США) и укреплением скобками. После достаточного высушивания ящичек из графитовой фольги помещали в графитовуюлодочку.
В четырехлитровую пластмассовую банку насыпали около 1000 г шихты наполнителя, содержащей 96% (масс. доли) глинозема в виде чешуек, имеющих 10 мкм в диаметре и толщину около 2 мкм (чешуйчатый альфаглинозем зернистости F, фирма "Дюпон де
Немур", г. Уилмингтон, шт. Делавер, CLUA), и приблизительно 4% магнивеого порошка зернистостью 325 меш (размер зерен 44 мкм) марка "Эзар", фирма "Джонсон Матти", г, Сибрук, шт, Нью-Гемпшир, США). Для получения из шихты шликера остальной объем пластмассовой банки заполняли этиловым спиртом, Далее пластмассовую банке вместе с ее содержимым помещали по крайней мере на 3 ч на шаровую мельницу.
Для отделения шихты наполнителя от этилового спирта шликерную смесь, затем подвергали вакуумному фильтрованию. flo удалении большей части этилового спирта шихту наполнителя помещали на ночь в воз душную сушилку с температурой около 110"
С для окончательного высушивания, Завершающая операция подготовки шихты наполнителя заключалась в просеивании через сито 40 меш, (просвет ячеек 0,42 мм).
Ниже технология жидкостного диспергирования обозначаются для кратности как "технология ЖД", На дно ящичка из графитовой фольги насыпали в виде покрытия приблизительно
1,5 r магниевого порошка зернистостью 50 меш. (размер зерен 0,30 мм) фирмы "Элфа продактс" и "Мортон тиокол", г, Денверс, шт, Миннесота, США), . слой которого приклеивали ко дну ящичка из графитовой фольги графитовым связующим (марка
"Ригидлок", фирма "Поликарбон", г. Валенсия, шт. Калифорния, США). Далее s ящичек из графитовой фольги, а именно, на его дно, насыпали шихту наполнителя, которую уплотняли вручную, а поверх нее наносили в виде покрытия магниевый порошок зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм) (фирмы "Элфа продактс" и "Мортон тиокол", г.
Денвер, шт, Миннесота, США)в количестве
1,5 r, Поверх шихты наполнителя, находящейся в ящичке из графитовой фольги, помещали приблизительно 644 r связующего следующего процентного (масс,доли) состава: 0,25 кремния,. 0,30 железа, 1836478
18 0,25 меди, 0.15 марганца, 9,5-10,6 магния, 0,15 цинка, 0,25 титана, остальное — алюминий. Как показано на рис,12, вдоль наружных боковых сторон ящичка из графитовой фольги были поме- 5 щены две.опорные пластинки иэ графита длиной 8" (203 мм), шириной 3" (76 мм) и толщиной 0,5" (13 мм). В графитовую лодочку вокруг графитовых пластинок был насыпан глинозем зернистостью 220 меш 10 (размер зерен 65 мкм) (марка "38 Алундум", фирма "Нортон", г. Уорчерстер, шт.
Миннесота, США).
Систему, состоящую из графитовой лодочки и ее содержимого, устанавливали при 15 комнатной температуре в ретортную печь сопротивления. Дверцу реторты закрывали и в реторте создавали вакуум порядка 20" (508 мм) рт,ст. Далее ретортную печь нагревали приблизительно до 775 С со скоро- 20 стью 100 С.ч1 при расходе потока азота около 4 лмин . После выдерживания при
775 С в течение 10 ч при том же расходе азота: 4 л,мин, графитовую лодочку и ее
-1 содержимое извлекали из ретортной печи и 25 подвергали прямому отверждению. В частности, графитовую лодочку помещали на имеющую комнатную температуру водоохлаждаемую закалочную плиту из алюминия и насыпали на поверхность находящегося 30 в ящичке иэ графитовой фольги расплава металла связующего около 500 л верхнего уплотнителя (марка "Фидол — 9", фирма-поставщик "Фозека", г, Брук Парк, шт, Огайо. °
США). Затем графитовую лодочку заверты- 35 вали в одеяло толщиной 2" (51 MM) из керамическогоо волокна (марка " .Сирэблан кет", фирма "Мэнвиль рефрактори продактс"). По, достижении комнатной температуры ящичек из графитовой фольги разбирали и 40 высвобождали из него готовое изделие из композита на металлическом связую. щем.
Далее полученный компоэит на металлическом связующем подвергали термооб- 45 работке. В частности, композит помещали в проволочную корзину из нержавеющей стали. Эту корзину устанавливали в печь сопротивление с воздушной газовой средой. Печь нагревали до 435 С приблизи- 50 тельно за 40 мин, затем осуществляли выдерживание в течение 18 ч, после чего композит извлекали из печи и закаливали в водяной ванне, имеющей комнатную температуру. 55
Образец Е. Посредством сваривания друг с другом листов нержавеющей стали марки 300, из нержавеющей стали изготовили ящик размерами 6" (152 мм) в длину. 3" (76 мм) в ширину и 5" (127 мм) в высоту. В ящик из нержавеющей стали был вставлен ящичек из графитовой фольги размерами 6" (152 мм) в длину, 3" (76 мм) в ширину и 5" (127 мм) в высоту. Ящичек из графитовой фольги был выполнен с использованием куска графитовой фол ьги "Граойл" (фирма
"Юнион карбайд") размерами 16" (406 мм) в длину, 13" (330 мм) в ширину при толщине
0,015" (0,38 мм). В графитовой фольге были выполнены четыре параллельных выреза: 5" (127 мм) по ширине и 5" (127 мм) в длину.
Ящичек из графитовой фольги изготовили, сгибая графитовую фольгу и закрепляя ее скобками, Затем ящичек помещали в ящик из нержавеющей стали.
Ш ихту напол нителя готовили перемешиванием в четырехлитровой пластмассовой банке 600 г смеси, содержащей 73% (масс. доли) карбида кремния зернистостью
1000 меш. (размер зерен 8 мкм) (марка
"39 Кристалон". фирма "Нортон", r., Уорчестер. шт, Миннесота... США), 24% усов иэ карбида кремния (фирма "Никкэй текноризерч", Япония) и около 3% магниевого порошка зернистостью 325 меш (марка
"Эзар", фирма "Джонсон Мэтти", г. Сибрук, шт, Нью-Гемпшир, США), после чего банку приблизительно на час помещали на шаровую мельницу.
На дно ящичка из графитовой фольги, находящегося в ящике из нержавеющей стали, насыпали слой шихты наполнителя толщиной приблизительно 0,75 (19 мм).
Поверх шихты наполнителя, находящейся в ящичке из графитовой фольги, помещали слитки металла связующего общей массой
1216 г. причем металл имел следующий процентный состав (масс. доли): 10 кремния, 5 меди, остальное — алюминий. Далее ящик из нержавеющей стали вместе с его содержимым помещали во внешний контейнер из нержавеющей стали длиной 10" (254 мм), шириной 8" (203 мм) и глубиной
8" (203 мм). Внутри внешнего контейнера из нержавеющей стали все пространство вокруг ящика было опрыскано губчатым титан-содержащим веществом (фирма "Кемэллой", r. Брин Моур, шт. Пенсильвания, США) в количестве 15 r и припудрено магниевым порошком зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм) (фирма "Элфа продактс" и "Мортон тиокол". г Денверс, шт.
Миннесота. США) в количестве 15 г. Отверстие наружного контейнера из нержавеющей стали было прикрыто листом медной фольги. Через медную фольгу была пропущена трубка для продувки азотом.
1836478
50
Система, состоящая из контейнера иэ нержавеющей стали и его содержимого, была установлена в печь сопротивления с воздушной газовой средой, Печь разогревали от комнатной температуры до .приблизительно 800 С со скоростью 550 С.ч при расходе азота, подаваемого в контейнер из нержавеющей стали, порядка 2,5 л.мин
После выдерживания при 800 С в течение
2,5 ч при том же расходе азота: 2,5 л.мин наружный контейнер иэ нержавеющей стали вместе с его содержимым извлекали из печи. Из наружного контейнера из нержавеющей стали вынимали ящик из нержавеющей стали, облицованный изнутри графитовой фольгой. Внутренний ящик вместе с его содержимым ставили на имеющую комнатную температуру охлаждающую плиту иэ мели размерами 8" (203 мм) в длину, 8" (203 мм) в ширину при толщине 0,5" (13 мм), с целью прямого отверждения композита на металлическом связующем. По достижении комнатной температуры ящичек из графитовой фольги разбирали и вынимали готовое изделие иэ композита на металлическом связующем.
Образец F. Применяли алюминиевую лодочку с внутренней полостью размерами
3,75" (95 мм) в длину, 1,8" (45 мм} в ширину при глубине 0,79" (20 мм). На дно алюминиевой лодочки поместили слой наполнителя, состоящего из полых алюминиевых шариков (марка "Аэросферы". фирма "Сирэмик филлера", г.Атланта. шт. Джорджия, США) толщиной 1/8 (32 мм), Поверх находящегося в алюминиевой лодочке слоя наполнителя поместили слитки металла связующего следующего процентного (масс. доли) состава:
- «0,25 кремния, «0,30 железа, «0,25 меди, «0,15 марганца. 9,5-10;6 магния, «0,15 цинка, «0,25 титана, остальное. — алюминий.
Алюминиевая лодочка и ее содержимое были помещены при комнатной температуре в трубчатую печь сопротивления. Трубчатую печь хорошенько герметизировали, после чего трубу печи вакуумировали до по крайней мере 30" (762 мм) по рт.ст, Затем в трубу печи подавали азот при расходе около
5 л.мин и разогревали трубчатую печь приблизительно до 800 С со скоростью 300
С.ч, Систему. выдерживали при 800 С в течение 0,5 ч при том же расходе азота:
5 л.мин; Далее трубчатую печь охлаждали до комнатной температуры со скоростью
300 С.ч . По достижении комнатной температуры алюминиевую лодочку извлекали из трубчатой печи и вынимали из лодочки готовое иэделие иэ компоэита на металлическом связующем.
Образец G, Иэ графита марки ATj (фирма "Юнион карбайд") изготовляли графитовую лодочку размерами 4" (102 мм) в длину, 4" (102 мм) в ширину и 3" (76 мм) в высоту, На дно графитовой лодочки помещали глинозем зернистостью 24 меш (марка "38
Алундум", фирма "Нортон", г. Уорчестер, шт.
Миннесота, США), Поверх слоя глинозема зернистостью 24 меш, покрывающего дно графитовой лодочки, устанавливали ящчек из графитовой фольги размерами 2" (51 мм) в длину, 2" (51 мм) в ширину и 3" (76 мм) в высоту. Графитовый ящичек окружали дополнительной засыпкой из глинозема зернистостью 24 меш (размер зерен; 0,7 мм).:
Графитовый ящичек изготовляли из куска графитовой фольги "Графойл" (фирма "Юнион карбайд") размерами 8" (203,мм) в длину, 8" (203 мм) в ширину при толщине 0,015" (0,38 мм). В графитовой фольге выполняли четыре параллельных выреза размерами 2" (51 мм) по ширине и 3" (76 мм) в длину.
Графитовую фольгу с вырезами сгибали, склеивали смесью, содержащей 1 масс.ч, порошкового графита (марка KS-44, фирма
"Лонза", r. Фэйр Лоун, шт. Нью-Джерси, США), а также 3 масс.ч, коллоидного кремнезема (марка "Лудокс", фирма "Дюпон де
Немур", r, Уиолмингтон, шт. Делавер, США), и скрепляли скобками, получая таким образом ящичек из графитовой фольги.
Преформ из волокон глинозема, имеющий размеры 2" (51 мм) в длину, 2" (51 мм) в, ширину при толщине 0,8" (20 мм), готовили из смеси, содержащей 90% (масс, доли)„". штапельных глиноземных волокон диамет„-„. ром 20 мкм (марка "файбер ГР", фирма "Дю-, пон де Немур", г,Уилмингтон, шт. Делавер, США), и 10% глиноземных волокон диаметром 3 мкм (марка "Сэффил", фирмав "Ай-СиАй Америкас", r. Уилмингтон, шт Делавер, США), на связующем иэ коллоидного глинозема. Преформ из глиноземных волокон, содержащий около 12% (об. доли) керамических волокон, помещали на дно находящегося в графитовой лодочке ящичка из графитовой фольги, Поверх находящегося в ящичке из графитовой фольги преформа иэ глиноземных волокон помещали два слитка металла связующего размерами 2" (51 мм) в длину, 2" (51 мм) в ширину и 1" (25 мм) в высоту, имеющие следующий процентный (масс. доли) состав: 10,5 магния, 4 цинка, 0,5 кремния, 0,5 меди, остальное — алюминий.
Пространство по периметру преформа между преформом и боковыми стенками ящичка иэ графитовой фольги заполняли пастообразной графитовой смесью, содержащей 1 масс.ч. порошкового графита (марка "К$44", фирма "Лонза", г. Фейр Лоун, шт, Нью1836478
20
50
Джерси, США), и 3 масс,ч. коллоидного кремнезема (марка "Лудокс" SM", фирма
"Дюпон де Немур", г. Уилмингтон, шт. Делавер, США).
Графитовую лодочку вместе с ее содержимым устанавливали при комнатной температуре в печь с регулируемой газовой средой, Дверцу печи закрывали и печь вакуумировали по крайней мере до 30" (762 мм) рт.ст, Далее печь нагревали до 200 С приблизительно за 3/4 часа. После выдерживания при 200 С в течение по крайней мере 2 ч пад вакуумом, составляющим по крайней мере 30" (762 мм) рт.cr. пространс во печи заполняли азотом, подаваемым при расходе около 2 л,мин, после чего повышали температуру в печи до 675 С, приблизительно за 5 ч. После выдерживания при 675
С в течение 20 ч нри том же расходе подава-1 емого азота: 2 л.мин, печь отключали и охлаждали до комнатной температуры, По достижении комнатной температуры ящичек из графитовой фольги разбирали и высвобождали из него готовое изделие из композита на металлическом связующем, Образец Н, Посредством сваривания друг с другом листов нержавеющей стали изготовили контейнер из нержавеющей стали размерами 6,5" (165 мм) в длину, 6,5" (165 мм) в ширину и 3" (76 мм) в высоту. Внутренней облицовкой контейнера из нержавеющей стали служил ящичек из графитовой фольги размерами б" (152 мм) в длину, 6" (152 мм) в ширину и 3" (76 мм) в высоту, Графитовый ящичек был выполнен из куска графитовой фольги "Графойл" (фирма "Юнион карбайд") размерами 9" (229 мм) в длину, 9" (229 мм) в ширину при толщине 0,015" (0,38 мм). В графитовой фольге были выполнены четыре параллельных выреза: 3" (76 мм) по ширине и 43" (76 мм) в длину, Далее графитовую фольгу с вырезами сгибали, склеивали смесью, содержащей 1 масс.ч, порошкового графита (марка "KS-44". фирма-поставщик "Лонза", г. Файр Лоун, шт.
Нью-Джерси, США) и 3 масс.ч. коллоидного кремнезема (марка "Лудокс" SM, фирма
"Дюмон де Немур", г,Уилмингтон, шт. Делазер, США), и скрепляли скобками, так чтобы получился ящичек из графитовой фольги.
После достаточного высыхания клея ящичек из графитовой фольги помещали на дно контейнера из нержавеющей стали. В свою очередь, на дне ящичка из графитовой фольги насыпали сгой карбида кремния зернистостью 90 меш (размер зерен 0,16 мм) (марка
"39 Кристалоне", фирма "Нортон", r, Уорчерстер, шт. Миннесота, США) слоем толщиной приблизительно 1/4 (6,4 мм).
Из глиноземных волокон диаметром 20 мкм (марка "Файбер ГР", фирма "Дюпон де
Немур". г. Уилмингтон, шт. Делавер, США) готовили префор, содержащий непрерывные волокна и имеющий размеры 6" (152 мм) вдлину,,6" (152 мм) в ширину при толщине
0,5" (13 мм). Преформ устанавливали поверх слоя карбида кремния зернистостью 90 меш, имеющегося на дне ящичка из графитовой фольги, помещенного в контейнер из нержавеющей стали. Преформ из непрерывных волокон накрывали листом графитовой фоль-и "Графойл" (фирма "Юнион карбайд") размерами 6" (152 мм) в длину, 6" (152 мм) в ширину при толшине 0,5" (13 мм), имеющем в центре отверстие диаметром около 2" (151 мм). Поверх указанного листа графитовой фольги помещали слитки металла связующего, каждый из которых имел размеры 3,5" (89 мм) в длину, 3,5" (89 мм) в ширину при толщине 0,5" (13 мм) и следующий процентный (масс. доли) состав: 0,25 кремния, <0,30железэ, <0,25 меди,< 0,15 марганца, 9,5 — 10,6 магния, 0,15 цинка, "= 0,25 титана, остальное — алюминий.
Контейнер из нержавею.цей стали вместе с его содержимым помещали при камна1ной температуре в ретортную печь сопротивления. Дверцу реторты закрывали и реторту вакуумировали до по крайней мере 30" (762 - :м) рт.ст, Затем печь, внутренние стенки которой образовывали реторту, нагревали до 200 С в течение 3/4 часа.
После выдерживания при 200 С в течение
2 ч под вакуумом, составляющим около 30" (762 мм) рт.ст., вакуумированную реторту печи заполняли азогом при расходе около э
2,5 л.мин . Затем ретортную г ечь нагревали до приблизительно 725 С со скоростью »,50 С ч при том же: расходе подаваемого азота: ". 5 л.мин-1. Далее систему выдерживали при 725 С в течение 25 ч п-.и расходе подаваемого азота 2,5 л,мин . После этого контейнер из нержавеющей стали вместе с его содержимым извлекали из реторты. 3атем осуществляли прямое отверждение продукта, помещая контейнер из нержавеющей стали на графитовые плитки и засыпая поверхность остаточного расплава металла связующего порошком глинозема зернистостью 90 меш (размер зерен 0,16 мм) (марка
"38 Алундум"0 фирма "Нортон", r, Уорчестер, шт. Миннесота, США), подогретым по крайней мере до 700 С, после чего контейнер из нержавеющей стали вместе с его содержимым накрывали одеялом из керамических волокон (марка "Сирэбланкет", фирма "Ченвиль рифрзкториз продактс"). По достижении комнэтнои температурь; комплект разбирали и извлекали из него готовый
1836478
10
40
55 композит на металлическом связующем, армированный непрерывными волокнами, Образец 1. Использовали графитовую лодочку, выполненную из графита марки AT (фирма "Юнион карбайд") и имеющую размеры 22,75" (578 мм) в длину, 9,75" (248 мм) в ширину и 6" (152 мм) в высоту. Графитовый ящичек размерами 17" (452 мм) в длину, 1" (25 мм) в ширину и 1" (25 мм) в высоту был выполнен иэ куска графитовой фольги Графойл" (фирма "Юнион карбайд") так же, как это описано выше для образца G.
Ящичек из графитовой фольги помещали в графитовую лодочку, окружал его засыпкой из глинозема зернистостью 24 меш. (размер зерен 0,7 мм) (марка "38 Алундум", фирма "Нортон".г, Уорчестер, шт. Миннесота, CLLIA). Дно ящичка из графитовой фольги покрывали насыпным слоем графитовых волокон с покрытием из карбида кремния, нанесенным методом осаждения из паровой фазы (угольносмоляные волокна марки
"Торнел ТЗОО M 309ST", фирма "Амоко перформанс продактс"), Для склеивания ящичка из графитовой фольги и для нанесения покрытия на торцы упомянутых графитовых волокон с покрытием из карбида кремния использовали одну и ту же смесь порошкового графита с коллоидным кремнеземом.
Поверх подстилки из насыпных графитовых волокон с покрытием из карбида кремния, находящейся в ящичке из графитовой фольги, помещали слиток металла связующего размерами I2" (305 мм) в длину и 0,75" (19 мм) в ширину при толщине
1" (25 мм), имеющий следующий процентный (масс, доли) состав: 6 магния, 5 цинка, 12 кремния, остальное — алюминий, Затем графитовую лодочку вместе с ее содержимым устанавливали при комнатной температуре в печь с регулируемой газовой средой. Дверцу печи закрывали и камеру печи вакуумировали до по крайней мере 30" (762 мм) рт,ст. при комнатной температуре.
Далее печь нагревали приблизительно до
200 С в течение 3/4 часа, После выдерживания при 200 С в течение 2 ч под вакуумом, составляющим по крайней мере ЗО" (762 мм) рт.ст., пространство печи заполняли азотом при расходе около 1,5 л,мин
Затем печь нагревали до 850 С приблизительно за 5 ч. После выдерживания при 850
С в течение 10 ч при том же расходе подаваемой азотной газовой среды: 1,5 л.мин печь охлаждали до комнатной температуры приблизительно эа 3 ч. По достижении комнатной температуры ящичек из rðàôèòîsîé фольги разбирали и извлекали из него готовый композит, Пример 2. Данный пример показывает, какое множество составов наполнителя можно с успехом использовать для получения изделий из композита на металлическом связующем по технологии самопроизвольного пропитывания. В табл, Il приведена сводка условий эксперимента, принятых для получения изделий из композита на металлическом связующем с использованием различных металлов связующего, наполнителей, рабочих температур и значений продолжительности обработки.
Образцы А-D.
Образцы А — 0 были изготовлены так, как это рассмотрено ниже в примере 5, с использованием в качестве наполнителя плавленного глинозема, прокаленного глинозема, чешуйчатого глинозема и пластинчатого глинозема соответственно, Все образцы А — D представлены в табл. ll
Образец J. В графитовую лодочку помещали ящичек из графитовой фольги размерами 4" (102 мм) в длину, 4" (102 мм) в ширину и 3" (76 мм) в высоту, выполненный из графитовой фольги "Графойл" (фирма
"Юнион карбайд"). На дно ящичка из графитовой фольги, служившего внутренней облицовкой графитовой лодочки, насыпали приблизительно 300 г порошка оксида магния (марка "ТЕКО", N 120S, фирма "Си-И минерала", г. Гринвиль, шт, Южная Каропина, США). Поверхность слоя порошка оксида магния тщательно перекрывали порошковым магнием зернистостью 50 меш (размер зерен О,ЗО мм) (фирма "Элфа продактс", "Мортон тиокол", r, Денверс, шт, Миннесота, CLLIA). В находящуюся в ящичке из графитовой фольги засыпку из порошка оксида магния и порошкового магнил зернистостью 50 меш был уложен слиток металла связующего, имеющий следующий процентный (масс. доли) состав: 0,25 кремния, О,ЗО железа, 0,25 меди, 0,15 марганца, < О, I5 цинка, < 0,25 титана, остальное — алюминий, и следующие размеры: 4,5" (114 мм) в длину, 1,5" (38 мм) в ширину и 1,5" (38 мм) в высоту, Графитовую лодочку вместе с ее содержимым поместили в ретортную печь сопротивления. Дверцу реторты закрывали и при комнатной температуре вакуумировали реторту по крайней мере до 30" (762 мм) рт.ст.
По дости>кении вакуума пространство печи заполняли азотом при расходе потока около
4 л.мин . Затем печь, внутренняя облицов-1 ка которой представляла собой реторту, нагревали до 750 С со скоростью 200 С.ч при том же расходе азота: 4 л,мин . После выдерживания при 750 С в течение 19 ч при расходе подаваемого азота 4 л.мин ретор-1
1836478
30
45
55 тную печь охлаждали до 650 С со скоростью около 200 С.ч . При температуре 650
С открывали дверцу реторту, вынимали графитовую лодочку вместе с ее содер>кимым и устанавливали ее на графитовую плиту для прямого отверждения композита на металлическом связующем и остаточного металла связующего. При комнатной температуре ящичек из графитовой фольги разбирали, чтобы убедиться в том, что получен компоэит на металлическом связующем с наполнителем из оксида магния.
Образец К, Из углеродистой стали (сортамент 14, толщина 1,9 мм) изготовили стальную форму трапециевидного поперечного сечения, имеющую следующие р азмеры; по узкой части 3" (76 мм) в длину и 3" (76 мм) в ширину, по широкой части
3,75" (95 мм) в длину и 3,75" (95 мм) в ширину, при общей высоте 2,5" (64 мм). Внутреннюю поверхность стальной формы покрывали графитовым составом, содер>кащим(об.доли); 1,5 ч этилового спирта (фирма
"Фармко продактс", г. Байон, шт, НьюДжерси, США} и 11 ч коллоидного графита (марка "DAG-154", фирма "Атчесон колло ид", г. Порт Гурон, шт. Мичиган, США). На внутреннюю поверхность стального контейнера указанную графитовую смесь наносили распылением по крайней мере троекратно. Перед нанесением каждого последующего покрытия предыдущее подсушивали. Затем стальную форму устанавливали в печь-сушилку сопротивления с воздушной газовой средой, имеющую температуру 330 С, на 2 ч для высушивания коллоидного графитового покрытия и обеспечения его сцепления со стенками стальной формы.
В тигле из глинозема, имеющем размеры 7" (177,8 мм) .в.высоту, 6,25" (159 мм) в верхнем диаметре и 3,75" (95 мм) в диаметре основания, при 1350 С в течение 1 ч предварительно прокаливали 2,2 фунта (1 кг) частично стабилизированного оксида циркония (марка "HSY-3SD", фирма "Зеркониа сэйлз", r Атланта, шт Джорджия, CLUA).
Шихту наполнителя готовили, перемешивания в четырехлитровой пластмассовой банке около 600 r смеси следующего процентного (мас,доли) состава: 95 предварительно обожженного оксида циркония и 5 порошкового магния зернистостью 325 меш (размер зерен 44 мкм) (фирма "Рид мэнюфэкчуринг", г, Лэйк Хэрст, шт. Нью-Джерси, США). Смесь обрабатывали на шаровой мельнице в течение 1 ч, а затем встряхивали
: вручную еще в течение 10 мин.
Шихты наполнителя насыпали на дно формы с покрытием из коллоидного графита слоем высотой около 3/4" (19 мм). Поверх наполнителя насыпали равномерный слой магниевого порошка зернистостью 50 меш (0,30 мм} (фирмы "Элфа продактс", "Мертон
Тиокол", r. Денверс, шт. Миннесота, США).
Поверх находящихся в стальной форме с коллоидно-графитовым покрытием стенок слоев наполнителя и магниевого порошка помещали слитки металла связующего общей массой 537 г, имеющие следующий процентный (масс. дали) состав: 99,7 алюминий, остальное — следы других элементов, Поверх первичного металла связующего дополнительно клали 16,9 r другого металла связующего следующего процентного (масс. доли) состава: 15 кремний, остальной — алюминий, За.гем форму вместе с ее содержимым помещали в наружный контейнер из углеродистой стали размерами 12" (305 мм) в длину, 10" (254 мм) в ширину и 10" (254 мм) в высоту. Дно внутренней полости наружного контейнера из углеродистой стали выстилали куском графитовой фольги (марка "Пермафойл", сорт
PF-25-Н, фирма "TT Америка", r, Портлэнд, шт, Орегон, США) размерами 12" (305 мм) в. длину, 10" (254 мм) в ширину при толщине
0,01" (0,25 мм), Все внешние и внутренние стенки (включая лист графитовой фольги) стальной формы с покрытием из коллоидно. го графита. находящейся в наружном контейнере из углеродистой стали, были опрысканы титан-содержащим губчатым веществом (фирма "Кэмэллой", r. Брин Моур,: шт. Пенсильвания, США) в количестве 20 г и магниевым порошком зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм) (фирмы "Элфа продактс, "Мортон тиокол", r. Денверс, шт. Миннесота, США) в количестве 0 8 г.
Открытый верх наружного стального контейнера накрывали листом медной фольги.
Через боковую стенку наружного контейнера из углеродистой стали была поопущена труб ка дл я и родувки азотом. Наружный стальной контейнер вместе с его содержимым устанавливали в печь сопротивления.
Далее печь нагревали от комнатной температуры до приблизительно 600 С со скоростью 400 С,ч при расходе потока азота около 10 л.мин, а затем от 600 С до 800
С со скоростью 400 С,ч при расходе пото-1 ка азота 2 л.мин . затем печь выдерживали при 800 С в течение 1 ч при расходе азота
2 л.мин . После этого наружный контей-1 нер из углеродистой стали вместе с era содержимым извлекали иэ печи и вынимали стальную форму, имеющую покрытие иэ коллоидного графита, из этого контейнера. Упомянутую форму приводили в соприкосновение с имеющей комнатную
1836478
5
30
55 температуру медной охлаждающей плитой размерами 8" (203 мм) в длину, 8" (203 мм) в ширину и 0,5" (13 мм) в высоту для прямого отверждения полученного композита на металлическом связующем, Образец L, Форму трапециевидного поперечного сечения изготовили так же, как и в случае образца К за исключением того, что эту форму предварительно об>кигали в течение 2 ч, для того чтобы закрепить покрытие из коллоидного графита.
Таким же образом, как и в случае наполнителя образца К, приготовили 2,2 фунта (1 кг) глинозема, ударная вязкость которого была повышена при помощи оксида циркония (марка "TA-85", фирма "Зеркониа сзйлз", г. Атланта, шт, Джорджия, США). На дно стальной формы с покрытием из коллоидного графита насыпали шихту наполнителя слоем высотой около 3/4" (19 мм).
Поверхность наполнителя тщательно перекрывали слоем магниевого порошка зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм) (фирмы "Элфа продактс", "Мортон тиокол", r. Денверс, шт, Миннесота, США). Поверх слоя шихты наполнителя, перекрытого слоем магниевого порошка, помещали слитки металла связующего, содержащего 99,7% (масс. доли) алюминия, остальное — следы других элементов, массой около 368 r, B свою очередь, поверх первого металла связующего помещали второй металл связующего, содержащий 15% (масс. доли) кремния„остальное — алюминий, массой около 17, 11 r. Далее стальную форму, имеющую покрытие из коллоидного графита, вместе с ее содержимым помещали в наружный контейнер из углеродистой стали размерами 12" (305 мм) в длину, 10" (254 мм) в ширину и 10" (254 мм) в высоту, Дно внутренней полости наружного контейнера из углеродистой стали устилали куском графитовой пленки (марка "Пермэ-фойл", тип PF25-Н, фирма "ТТ Америка", г, Портленд, шт.
Орегон, США) размерами 12" (305 мм в длину, 10" (254 мм) в ширину при толщине 0,01" (0,25 мм), Наружную поверхность формы, имеющую покрытие из коллоидного графита, так же, как и поверхность графитовой пленки, находящихся в контейнере из углеродистой стали, опрыскивали титансодержащим губчатым веществом (фирма
"Кзмэллой", r. Брик Моур, шт. Пенсильвания, США) в количестве 20 г и магниевым порошком зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм) в количестве 2 r, Открытую часть контейнера из углеродистой стали накрывали листом медной фольги. Сквозь боковую стенку контейнера из углеродистой стали была пропущена трубка для продувки азотом.
Накрытый стальной контейнер вместе с его содержимым устанавливали в печь сопротивления. Печь нагревали от комнатной температуры до приблизительно 600 С со скоростью 400 С.ч при расходе подаваемого потока азота около 10 л.мин, а затем от 600 С до 800 С с той же скоростью
400 С,ч при расходе потока азота 2 л.мин . Печь выдерживали при температуре 800 С около 1 ч при расходе потока азота 2 л мин, после чего охлаждали до
580 С, Далее наружный контейнер из углеродистой стали вместе с его содержимым извлекали из печи, вынимали из упомянуз;. го контейнера стальную форму, имеющую покрытие из коллоидного графита, и ставили ее на имеющую комнатную температуру медную охлаждающую размерами 8" (203 мм) в длину, 8" (203 мм) в ширину при толщине 0,5" (13 мм) с целью прямого отверждения готового композита на металлическом связующем.
Образец M. Из графита класса AT) (фирма Юнион карбайд"), изготовитель фирмы
MGP, г. Уомелсдорф, шт, Пенсильвания, США) изготовляли графитовую лодочку с внутренней полостью размерами 12" в длину, 12" в ширину и 5,5" в высоту, Так же, как и в случае образца С, из графитовой фольги Графойл" (фирма "Юнион карбайд") давали графитовый ящичек размерами 8" (203 мм) в длину, 4" (102 мм) в ширину и 3" (76 мм) в высоту, На дне ящичка насыпали приблизительно 1 r магниевого порошка зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм) (фирмы
"Элфа продактс", "Мортон тиокол", г. денверс, шт, Миннесота, США). Предварительно нэ дно ящичка из графитовой фольги наносили тонкий слой (на рис,19 не показан) графитового связующего (марка "Ригидлок", фирма "Поликарбон", г, Валенсия, шт, Калифорния, США) для приклеивания магниевого порошка к дну ящичка.
Согласно технологии "ЖД", описанной в примере 1 для образца D, шихту наполнителя готовили перемешиванием 763 г смеси, содержащей 98;4 (масс. доли) карбида кремния зернистостью 1000 меш (размер зерен
8 мкм) (марка "39 Кристолон", фирма "Нортон", г. Уорчестер, шт, Миннесота, США) и
2,4 магниевого порошка зернистостью 325 меш (размер зерен 44 мкм) (марка "Эзар", фирма "Джонсон Матти, r. Сибрук, шт, НьюГемпшир, США) с получением шликера на зтиловом спирте в качестве промежуточного продукта, Затем шихту наполнителя насыпали поверх магниевого порошка, имеющегося на дне графитового ящичка, 1836478
30
45
Поверхность находящегося в графитовой лодочке наполнителя из карбида кремния накрывали куском графитовой фольги
"Графойл" (фирма "Юнион карбайд") размерами 8" (203 мм) в длину, 4" (102 мм) в ширину при толщине 0,015" (0,38 мм), имеющим в середине вырез в виде отверстия диаметром 1,25" (32 мм). На поверхность наполнителя, виднеющуюся в указанном вырезе, насыпали около 1 г магниевого порошка зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм} (фирмы "Элфа продактс", "Мортон тиокол". г. Денверс, шт, Миннесота, США).
Поверх графитовой фольги укладывали слиток металла связующего массой 1237 г, представляющего собой сплав 413,0 следующего номинального процентного состава (масс. доли): 11,0 — 13,0 кремния, 2,0 железа, 1,0 меди, < 0,35 марганца,< 1,0 магния, 0,50 никеля, 0,50 цинка, 0,15 олова, остальное — алюминий, таким образом, чтобы сплав закрывал отверстие s графитовой фольге.
Реакционную систему, представляющую собой лодочку и ее содержимое, устанавливали в печь, внутренней облицовкой которой была реторта. Печь вакуумировали по крайней мере до 20" (508 мм) рт.ст., а затем заполняли газообразным азотом при расходе около 4,5 л.мин . Температуру в печи поднимали от комнатной до приблизительно 775 С со скоростью 200 С.ч .
Систему выдерживали при 775 С в течение 20 С, а затем снижали температуру до
760 С со скоростью 150" С.ч . При температуре около 760 С систему извлекали из печи и помещали на охлаждаемую водой алюминиевую эакалочную плиту. Верхнюю часть комплекса спрыскивали зкзотермическим утеплителем верха (марка "Фидал-9", фирма "Фозеко", г. Брук Парк, шт, Огайо, США), взятым в количестве 500 л. после чего графитовую лодочку заворачивали в одеяло из керамического волокн- (марка
"Сирэбланкет", фирма "Менвиль рефрэктори продактс"}. Вещество "Фидал-9" испольэовали в качестве агента, вызывающего экзотермическую реакцию в верхней части комплекса, предназначенную для форсирования прямого отверждения композита на металлическом связующем по мере остывания, что подавляет образование в композите на металлическом связующем у садоч н ых и о р.
Образец N. В графитовую лодочку размерами 8" (203 мм) в длину, 4" {102 мм) в ширину и 3" (76 MM) в высоту вставляли две пластинки из графита класса ATj размерами
8" (203 мм) в длину, 3" {76 мм) в ширину при толщине 0,5" (0,3 мм} с целью образования в лодочке полости размерами 8" (203 мм) в длину, 2" (51 мм) в ширину и 3" (76 мм) в высоту. Часть графитовой лодочки за пределами графитовых пластинок заполняли глиноземом зернистостью 220 меш (размер зерен 65 мм) (марка "38 Алундук", фирма
"Нортон" ). В полость между графитовыми пластинами вставляли ящичек из графитовой фольги размерами 8" (203 мм) в длину, 2" (51 мм) в ширину и 3" (75 мм) в высоту, изготовленный так, как это описано для образца С. На дно ящичка из графитовой фольги связующим на основе графита (марка
"Ригдлок", фирма "Поликарбон", r. Валенсия, шт. Калифорния, США) наклеивали насыпанный в ящичек из графитовой фольги магниевый порошок зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм) (фирмы "Элфа продактс", "Мортон тиокол", г. Денверс, шт, М и н не сота, С ША).
Шихту наполнителя из пластинчатого карбида кремния готовили по "ЖД" технологии, описанной в примере 0 для образца
1, В результате приготовили 303 г смеси, содержащей 96 Д (масс. доли) пластинок карбида кремния диаметром 50 мкм и толщиной 10 MKM (фирма "С-Эксис текнолоджи", г. Жонкьер, пров. Квебек, Канада) и 4 ь магниевого порошка зернистостью 325 меш (размер зерен 44 мкм) (марка "Эзар", фирма
"Джонсон Мэтти", г. Сибрук, шт, Нью-Гемп шир, США). Шихту наполнителя насыпали поверх имеюьцегося в графитовой лодочке слоя магния, Поверх слоя наполнителя из карбида кремния насыпали вторым слоем приблизительно 1,5 r магниевого порошка зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм) (фирмы "Элфа продактс", "Нортон тиокол.", r.Äåípåðñ, шт. Миннесота, США). Поверх этого магниевого слоя системы помещали слиток массой около 644 r из сплава 413,0 г, состав которого указан далее в нижней части табл, II
Систему, представляющую собой графитовую лодочку вместе с ее содержимым, устанавливали в печь сопротивления, внутренняя облицовка которой являлась ретортой, Пе ь вакуумировали по крайней мере до 20" (508 мм) рт.ст„а затем заполняли газообразным азотом при расходе потока
1 приблизительно 4,0 л.мин, Температуру в печи поднимали от комнатной до приблизительно 775 С со скоростью 100 С,ч, Систему выдерживали при 775 С в течение
10 ч, а затем охлаждали со скоростью 200
С.ч 1 до 760 С, При 760 С систему извлекали иэ печи и помещали на водоохлаждаемую закалочную плиту из алюминия. Верхнюю часть комплекса обрызгивали экзотермическим утеплителем верха (марка "Фидал-9", 31
1836478
20
25 ли тонким слоем графитовое связующее .(марка "Ригиддок", фирма "Поликарбон", г.
Валенсия,шт. Калифорния, США). 30
40 фирма "Фозеко", г. Брук Парк, шт, Огайо, США), взятым в количестве 500 л, и окутывали всю поверхность графитовой лодочки одеялом из керамического волокна, Вещество "Фидал-9" использовали для проведения экзотермической реакции в верхней части комплекса для форсирования прямого отверждения компоэита на металлическом связующем по мере его остывания, что подавляет образование в компоэите на металлическом связующем усадочных пор, Образец О. Из графита класса AT) (фирма "Юнион карбайд"), изготовитель фирмы
MCP, r. Уомелсдорф, шт. Пенсильвания, CWA) выполняли графитовую лодочку размерами 12" в длину,.9" в ширину и 5,5" в высоту; Из графитовой фольги "Графойл" (фирма "Юнион карбайд") делали, как это описано для образца С. ящичек размерами
8" (203 мм) в длину, 4" (102 мм) в ширину и
3" (76 мм) в глубину, Дно ящичка из графитовой фольги покрывали магниевым порошком зернистостью 50 меш (размер зерен
0,30 мм) (фирмы "Элфа продактс", "Мортон тиокол", r. Денверс, шт. Миннесота, США) в количестве 1 г, Для приклеивания магниевого порошка к дну ящичка на это дно наносиНаполнитель получали смешиванием
94 ) (мас,доли) пластинчатого диборида титана, пластинки которого имели 10 мкм в диаметре и толщину 2,5 мкм (марка "НТС30", фирма "Юнион карбайд") и б магниевого порошка зернистостью 325 меш (размер зерен 44 мкм) (марка "Эзар", фирма
"Джонсон Матти", г,Сибрук, шт. Нью-Шемпшир, США) с использованием технологии
"ЖД", как эта описано в примере D для образца 1. Затем эту шихту наполнителя насыпали поверх имеющегося в ящичке из графитовой фольги магниевого порошка.
Поверх наполнителя клали кусок графитовой фольги "Графойл" (фирма "Юнион карбайд") размерами 8" (203 мм) в длину, 4" (102 мм) в ширину при толщине 0.015" (0,38 мм), имеющий посередине вырез в виде отверстия диаметром 1,25" (32 мм). На поверхность наполнителя, просматриваемую через отверстие в графитовой пленке, наносили около 1 r магниевого порошка зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм) (фирмы "Элфа продактс", "Мортон тиокол", г, Денверс, шт. Миннесота, США), Поверх листа графитовой фольги помещали слиток металла связующего, представляющего собой.сплав 520, имеющий массу 1498 г. и следующий процентный (масс, доли) состав: 0,25 кремния, 0,35 железа, 0,25 меди, 10
50 0.15 марганца, 9,5 — 10,6 магния, 0,15 цинка, < 0,25 титана, остальное — алюминий.
Графитовую лодочку вместе с ее содержимым устанавливали при комнатной температуре в ретортную печь сопротивления.
Дверцу реторты закрывали и реторту вакуумировали по крайней мере до 20" (508 мм) рт,ст. Затем реторту заполняли азотом при скорости расхода потока около 4,5 л.мин .
Далее ретортную печи нагревали от комнатной температуры до приблизительно 775 С со скоростью 220 С.ч . После выдерживания при 775 С в течение 20 ч ретортную печь охлаждали до 760 С со скоростью 150
С.ч . При 760 С дв рцу реторты открывал: и извлекали из реторты графитовую лодочку вместе .с ее содержимым, которую ставили на имеющую комнатную температуру водоохлаждаемую плиту из алюминия размерами 12" (305 мм) s длину, 9" (229 мм) в ширину при толщине 2" (51 мм). Верхнюю часть комплекса опрыскивали экэстермическим утеплителем верха (марка "Фидал-9", фирма
"Фоэеко", г, Брук Парк, шт. Огайо, США)„ взятым в количестве 500 мл, после чего графитовую лодочку укутывали со всех сторон одеялом из керамического волокна (марка
"Сирэбланкет", фирма "Менвиль рефрэктори продактс"). Утеплитель верха применяли для проведения экзотермической реакции в верхней части остаточного металла связующего с тем, чтобы способствовать прямому отверждению композита на металлическом связующем по.мере его остывания, что подавляет образование в композите на металлическом связующем усадочных пор, Образец P. Брали контейнер из нержавеющей стали размерами приблизительно 6 дюймов {152 мм) в длину, 6" (152 мм) в ширину и 7,5" {191 мм) в глубину, внутренней облицовкой которого служил ящичек из графитовой фольги размерами 6" (152 мм) в длину, 6" (152 мм) в ширину, 7,5" (191 мм) в глубину, выполненный согласно примерам. описанным выше. При помощи графитового связующего(марка "Ригидлок", фирма "Поликабон", r. Валенсия, шт. Калифорния, США) на дно графитовог0 ящичка наклеивали около 2 г магниевого порошка зернистостью
325 меш (размер зерен 44 мкм) (марка
"Эзар", фирма "Джонсон Мэтти", r. Сибрук, шт. Нью-Гемпшир, США). В четырехлитровой пластмассовой банке с использованием механического приспособления перемешивали в течение 2 ч 500 r смеси. содержащей
95Д {масс. доли) порошка нитрида алюминия со средним поперечником частиц
8-6 мкм(марка "A-200 AIM, фирма "Эдвансд рефрэектори технолоджи", г. Буффало, шт.
1836478
Нью-Йорк), и 5% магниевого порошка (марка "Эзар", фирма "Джонсон Мэтти", r. Сибрук, шт. Нью-Гемпшир, CLUA) зернистостью
325 меш (размер зерен 44 мкм), с целью получения однородной шихты наполнителя.
Шихту наполнителя насыпали в ящичек из графитовой фольги. Поверх наполнителя устанавливали трубчатый графитовый литник высотой 1" (25 мм), имеющий внутренний диаметр 2" (51 м). Вокруг наружных стенок трубчатого графитового литника, установленного в центре поверхности наполнителя, находящегося в графитовом ящичке, устраивали засыпку из глиноземо зернистостью
220 меш (размер зерен 65 мкм), Внутрь трубчатого графитового литника насыпали 5 г магниевого порошка зернистостью 50 меш (размер зерен 0,30 мм) (фирма "Элфа продактс", "Мортон тиокол", r. Денверс, шт.
Миннесота, США), так, чтобы этот магний покрыл поверхность наполнителя внутри литника. В верхней части комплекса, состоящего из участвующих в реакции компонентов, размещали 1210 г металла связующего, представляющего собой сплав следующего процентного (масс. доли) состава: 11,0-13,0
- кремния, = 2,0 железа, 1,0 меди, 0,35 марганца, 0,3 магния, а 0,50 никеля, 0,50 цинка, 0,15 олова, остальное — алюминий, Систему, представляющую собой стальной контейнер, вместе с его содержимым устанавливали в ретортную печь сопротивления. Печь вакуумировали по крайней мере до 20" (508 мм), а также затем заполняли газообразным азотом при расходе потока около 4,0 л.мин ", Далее печь нагревали от комнатной температуры до 220 С со скоростью 200 С.ч, выдерживали при 200 С в течение 49 ч, нагревали до 550 С со скоростью 200 С.ч 1, выдерживали при 550 С в течение 1 ч и, наконец, нагревали до 775 С со скоростью 150 С.ч . При 775 С систему выдерживали в течение 10 ч, а затем охлаждали до 760 С со скоростью 150Я С,ч ". При
760 С систему извлекали из печи и подвергали прямому охлаждению с использованием утеплителя верха. В частности, систему помещали на водоохлаждаемую охлаждающую плиту из алюминия разме30 содержит по крайней мере одно вещество, выбранное из группы, содержащей алюми40
50 алюминия.
20 рами 12" (305 мм) в длину, 9" (229 мм) в ширину при толщине 2" (51 мм). Верхнюю часть комплекса опрыскивали экзотермическим утеплителем верха (марка "Фидал-9", фирма "Фозекс", г. Брук Парк, шт. Огайо, США), взятым в количестве 500 мл, С целью теплоизолирования системы стальной контейнер обертывали одеялом из керамического волокна (марка "Сирэбланкет", фирма
"Менвиль рефрэктори продактс"). Утеплитель верха применяли с целью проведения экзотермической реакции в верхней части остаточного металла связующего с тем, t чтобы способствовать прямому отверждению композита на металлическом .связующем по мере его осты вания, что подавляет образование в композите на металлическом связующем усадочных пор, В табл, il представлены механические свойства некоторых из композитов на металлическом связующем. полученных согласно данному примеру.
Формула изобретения
1. Бронированный композиционный материал, содержащий основу из металлического связующего и керамический наполнитель, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств, он в качестве металлического связующего ниевый сплав, мерный сплав, чугун, титан, железо, никель, сталь, а в качестве керамического наполнителя по крайней мере одно вещество, выбранное иэ группы, содержащей глинозем, магнезит, оксид циркония, карбид кремния, диборид титана, нитрид алюминия, додекаборид алюминия, карбид титана. при содержании керамического наполнителя 37 — 72 об.%.
2, Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлического связующего он содержит алюминиевый сплав, 3. Материал по пп,1 и2, отл ича юшийся тем, что в качестве керамического наполнителя он содержит магнезит, ок-сид циркония, карбид кремния, диборид титана, нитрид алюминия, додекаборид
1836478
36
Таблица 1
1 — плавленный глинозем, марка "38 Алундум". фирма "Нортон", г.Уорчестер, шт. Миннесота, США
2 — прокаленый глинозем, марка "С-75 PG", фирма "Элкэн кемикалз", г. Монреаль, Канада
3 — чешуйчатый глинозем, марка "Т вЂ” 64", фирма "Алкоа", г. Питтсбург, шт. Пенсильвания, США
4 — чешуйки альфа-глинозема зернистостью F, фирма "Дюпон де Немур", г. Уилмингтон, шт. Делавер, США
5 — усы из карбида кремния, фирма "Никкэй текно-ризерч", Япония
6 — микрочастицы крабида кремния N . 100, марка "39 кристолон", фирма "Нортон", Г.Уорчестер, шт. Миннесота, США
7 — микросферы из глинозема, марка "Аэросферы", фирма "Сиремик филлерз", r. Атланта, шт, Джорджия, США
8 — штапельные волокна из глинозема, марка "Фейбер FP", фирма "Дюпон де Немур", г. Уилмингтон, шт. Делавер, США
9 — штапельные волокна из глинозема, марка "Сэффил", фирма "Ай-Си-Ай Америкас", r. Уилмингтон, шт. Делавер, США
10-угольные графитовые волокна с покрытием из карбида кремния, марка "Угольно-смоляные волокна "Торнел Т 300" N 309ST", фирма "Амоко перформанс продактс", r, Гринваль, шт, Южная Каролина, США
11 — непрерывные волокна
+ — а 0,25% кремния, à <0,30 железа,< 0,25 меди, - 0,15 марганца, 9,5-10,6 магния, <0,15 цинка, < 0,25% титана, остальное — алюминий
Ф вЂ” а 0,35 кремния, 0,40 железа, 1,6-2,6 меди, 0,20 марганца, 2,63,4 магния, 0,18-0,35 хрома. 6.8-8,0 цинка. 0,20 титана, остальное — алюминий
1835478
1 а> сс!
К
o. cg
О Б
X сЮ
g s
m с л а
m с0
Ю с с-> о м
I 1 - I 1 о
СЧ д, Е Ю
=- u
С а
ЮL5
Х: 1CD СО
1 I t CIt I
Щ с0
Iи
Б; с Ю х и
m s h)
Е а Ж ас >, o a.s
e.sms
Q) m с а
° с1 ч СМ
1 Ж 3 1 1 1 Ct! с > м
»Ф
С !
1 I yt 1
С
CO CD
-у и o l:
1аД Ю о со Е с с
Ф сi о в а а с (::
l Щ с e ,„ Ю, с :: с1 у С
Itt o 1аа и к
C t= v m
O.
1 I è ао
О с m а
Iо м о гCO I о
CL
o o сс и
5 и о о
С о
СЧ
oOО0 сч сч
<С
0 0 О (:У)
Б !!
+, Cn CA
LA Ж
О а
С
Ю Ю CL С: (D Б, и I S х с Ю C с0 Ю и Ct) Ю Ю с Iи О С CD Ю а с Я л CO и Ю l (D 1- о g o 1: Ю с !" с + о C) СЧ Э LA !. 1 1 CD l tA CO СЧ LA сО.м tA 2 О О LA Î О О О Г- LA О CO t t» t CO + + + ф о о о о о оо о о N СЧ С4 ы м ж ск О CI й tA +1 I см CD о Г +1 НЪ сО 1836478 1836478 Изготовление нвпронщаемого контейнвра Помещение Байслнителя бо префорю а контейнер; добавление ао крайней меg8 ОДНОГО ДЯУОРО ВВЩ9 с таким Веще вои аспламение металла сжав» прего и цц пщ тцрощ нще плвва с лнщеле щ Образование уплотнитыьиого горюетизырухщвго ядства для изОлщюБэния Окя жающей 1 a90 ОбеСПВЧЗКН8 СМИЖЩ ыЩ)ОБЯЯИЯ в контейнеров и пропитывание налолнитвля либо претора расплаии металла связующего до тех нор ыокапоследый контакРует xom Оы с cTm odom из Тих RETe Составитель Э. Залманова Техред М.Моргентал Корректор С. Лисина Редактор Е, Полионова Заказ 3010 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
