Слоистое изделие

 

Союз Советских

Социалистических

Реснублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (ss>843730

Ф (61) Дополнительный к патенту (5!)М. Кл.

С 04 В 37/02

С 04 В 39/00 (22) Заявлено 2503>77 (21) 2464003/29-33 (32) 05. 04. 76 (23) Приоритет (31) 674 04 7

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) CUA (53) УДК 666.798. .2(088.8) Опубликовано 30,0681.Бюллетень йо 24

Дэтэ опубликования описания 300681 (72) Авторы изобретен и я

Иностранцы

Арнольд P. Эриксон, Карлино Панзера и Роберт Толокан (США) Иностраиная фирма кВрунсвик Корпорейшн" (CMA) (71) Заявитель (54) СЛОИСТОЕ ИЗДЕЛИЕ

Изобретение относится к металлокерамическим слоистым иэделиям, способным противостоять тепловым воздействиям беэ изменения структуры.

Такие слоистые изделия можно использовать в газовых турбинных двигателях, магнитных гидродинамических реакторах, ядерных плавильных реакторах и т.д.

Известно слоистое изделие, используемое при высоких температурах, которое состоит из керамического слоя с нанесенным на него металлическим слоем, причем к последнему приваривают гофрированный лист из нержавеющей стали (1j.

Однако такое иэделие не отвечает требованиям, предъявляемым к слоистым изделиям, предназначенным для 20 работы в условиях высоких температур в окислительных средах и больших механических нагрузок.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является слоистое изделие, содержащее слои: тугоплавкого металла, огнеупорного керамического материала и промежуточный слой, состоящий из 40-80% указанного тугоплавкого металла (2). 30

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

Цель изобретения — исключение термических напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в слоистом изделии, содержащем соединенные между собой слои: керамический, тугоплавкого металла и промежуточный, последний слоя выполнен из .еориентированных металлических волокон, образующих пористую структуру.

Керамический слой выполнен со сквозными 0-образными каналами, заполненными армирующим металлом, и из материала с коэффициентом термического расширения 1,8»10 о — 14,4"

ЙО м/МК, а слой тугоплавкого металла — из материала с коэффициентом термического расширения 3,6» 10 ь36„10-ь M/ìÊ

Кроме того, керамический слой может быть выполнен иэ муллита, содержащего стеклофазу, или двуокиси циркония, или карбида кремния, или

843730

30

Формула изобретения

65 нитрида кремния, или окиси алюминия, или боридов, или силицидов.

Создание Пористого промежуточного .слоя в слоистых изделиях, содержащих металлический и керамический слои, позволяет компенсировать разницу в коэффицИЕнтах термического расширения, возникающих в последних.

В качестве керамического материала могут быть использованы стабилизированная окись циркония, окись кальция, окись магния, окись иттрия, стекло, карбид кремния, нитрид кремния, окись алюминия, .муллит, бориды, силициды, керметы. При изготовлении слоистых изделий используют вместо керамического слоя с высокой плотностью керамический слой с переменной плотностью, который получают путем введения в керамику добавок графита, пластика, алюминия, меди и древесных опилок. Такую смесь напыляют на поверхность и нагревают до температуры 928,67 С в течение 15 ч, при этом за счет сгорания добавок образуется керамический слой с высокой пористостью.

Пример 1. При изготовлении слоистого иэделия сначала готовят пористый промежуточный слой. Перекрученную проволоку из металлического сплава Fe-Cr-A$-Si спекают в течение 15 ч в вакуумной печи при давлении 10 тор при 1172,8 С. Плотность полученной пористой заготовки составляет примерно ЗОЪ. Затем припаивают ее к металлической пластине при 1159ОС в вакуумной печи в течение 10 мин. После этого на другую поверхность пористой заготовки плазменно напыляют окись циркония до толщины слоя 100 мм. Полученное слоистое изделие подвергают циклическому воздействию температу-. ры, при этом нагреву подвергается только керамическая поверхность окиси циркония до 1593 С. При проо ведении серии термоциклов не наблюдается отделения керамической окиси циркония от металла.

Пример 2. Для получения слоистого изделия сначала готовят промежуточный слой. Для этого полудюймовую (12,7 мм) скрученную проволоку 4 мм из металлического сплава спекают в течение 10 ч в печи под вакуумом 10 5 тор при 1173ОC. Полученный таким образом слой имеет плотность примерно 20Ъ. Спеченную проволоку припаивают к металлической пластине при 1159 С в вакуумной пео чи в течение 10 мин.

Затем суспензию, состоящую из

50 вес.Ъ алюмосиликата и 50 вес.Ъ стекла осаждают на поверхность волокон, в которых расположены вертикально металлические проволоки, спекают в печи при 1260ОС в течение 2 ч в атмосфере аргона. Полученную металловолокнистую структуру точечно припаивают к свободной поверхности спеченной проволоки и термообрабатывают в течение 10 мин при 1158,89ОС в атмосфере аргона. Готовое слоистое изделие подвергают циклическому воздействию температур до 982,22 С и охлаждению до комнатной. После 30 термоциклов разрушения структуры не наблюдается.

Пример 3. Для получения слоистого иэделия сначала спекают скрученную проволоку из сплава Fe-Cr-А1Si при 1172,8ОС в течение 9 ч в печи под вакуумом 10 тор. Полученная пористая заготовка имеет плотность примерно ЗОЪ. Затем припаивают с одной стороны заготовки кобальтовую пластину при 1159 С в вакуумной печи в течение 10 мин, а на свободную поверхность пористой заготовки плазменно напыляют смесь из окиси циркония, стабилизированной окисью иттрия и графитового --порошка. Полученный таким образом слой подвергают термообработке при 927 С в течение

15 ч на воздухе.

Таким образом, получение слоисто-. го изделия, состоящего из металлического, керамического и промежуточного с высокой пористостью слоев, позволяет использовать это иэделие в условиях высоких температур без разру35 шения его структуры.

1. Слоистое изделие, содержащее соединенные между собой слои: керамический, тугоплавкого металла и промежуточный, о т л и ч а ю щ е .е с я тем, что, с целью исключения термических напряжений, промежуточный слой выполнен иэ неориентированных металлических волокон, образующих пористую структуру.

2. Иэделие по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что керамический слой выполнен со сквозными U-образными каналами, заполненными армирующим металлом.

3. Изделие по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что керамический слой выполнен из материала с коэффициентом термического расширения

1,8 ° 10 — 14,4 10 ь м/мК, а слой тугоплавкого металла иэ материала с коэффициентом.термического расширения

3 6. 10-ь — Зб 10 м/мК, 4. Изделие по пп. 1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что керамический слой выполнен из муллита, содержащего стеклофазу,.или двуокиси циркония, или карбида кремния, или нит843730

Составитель С.-йахИджанова

Техред Н.Савка Корректор С. Шекмар

Редактор Е. Папп

Заказ 5199/89 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, W-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 рида кремния, или окиси алюминия, или боридов, или силицидов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIA 9 3114612, кл. 29-195, опублик. 1963.

2. Патент CIIIA 9 3340026, кл. 29-195, опублик. 1967.