| Аннотация |
Композиты SiC/SiC являются потенциальными кандидатами для различных применений в аэрокосмической области, включая сопла ракет, авиационные реактивные двигатели, теплозащитные экраны и тормозные системы самолетов.
Композиты с керамической матрицей (ККМ) состоят из керамической матрицы и волокнистого наполнителя. Высокая стойкость к хрупкому разрушению ККМ реализуется в том случае, если связь волокна с матрицей была должным образом оптимизирована во время технологии. Для долгосрочного применения в двигателях неоксидные ККМ должны быть тщательно спроектированы, чтобы улучшить их стойкость к окислению, особенно на уровне межфазного слоя и матрицы. В этой области борсодержащие соединения представляются перспективными. Во-первых, интерфаза, состоящая из борсодержащих соединений, демонстрируют слоистую кристаллическую структуру со слабой межслойной связью, а также повышенную стойкость к окислению. Во-вторых, важным свойством всех соединений, содержащих бор, является образование жидких оксидных фаз в широком интервале температур при нагревании в окислительной атмосфере. Кроме того, боросодержащие соединения, введенные в интерфазу (межфазный слой) или матрицу неоксидных ККМ, способны проявляет эффект, так называемого, самовосстановления (жидкая оксидная фаза, образующаяся в результате окисления, заполняет трещины в матрице, замедляя диффузию кислорода).
В настоящее время для получения покрытий BN на волокнах в основном применяются два метода, а именно, метод химического осаждения из паровой фазы (CVD) и метод нанесения покрытия окунанием (погружением). По сравнению с методом CVD метод погружения прост в реализации, недорог и позволяет получать покрытия как на поверхности единичного волокна, так и на поверхности волокон, сплетенных в ткань, которая широко используется в создании ККМ. Однако для дальнейшего применения метод нанесения покрытия окунанием все еще нуждается в улучшении с точки зрения управляемости, однородности и целостности. В изученных работах многих ученых в традиционном методе нанесения покрытия погружением были обнаружены два ключевых недостатка, ограничивающие однородность и целостность покрытий BN. Одним из недостатков является то, что осаждение предшественников BN из раствора на поверхности волокон является неконтролируемым процессом, и предшественники BN распределены неравномерно. Другой недостаток заключается в том, что наличие гравитации и капиллярных сил значительно ослабляет способность жидких промежуточных продуктов, образующихся в процессе термообработки, полностью и равномерно покрывать волокна. В результате образуются некачественные покрытия BN с множеством дефектов удлиненной формы. Преодоление этих недостатков возможно с использованием золь-гель метода. Легкость контроля однородности и физических характеристик на этапах синтеза, а также возможность формировать покрытия являются наиболее подходящими преимуществами для преодоления этих двух недостатков. Что касается мономера, используемого в золь-гель методе, акриламид является недорогим, а процесс его гель-литья быстро воспроизводим и легко масштабируется. Кроме того, акриламид использовался при получении частиц BN. Поэтому акриламид выбран в качестве мономера для модифицированного метода нанесения покрытия погружением.
Таким образом, проект направлен на создание керамических композитов на основе карбида кремния, армированных волокнами карбида кремния, с высокой стойкостью к окислению и большим сроком службы под нагрузкой в окислительных атмосферах за счет нанесения на поверхность SiC-волокон BN методом золь-гель, и созданием тем самым слоя прочной интерфазы между волокном и матрицей в композите SiC-SiC, с целью применения данного композита как материала для конструкционных деталей и элементов двигателей в аэрокосмической отрасли, в чем и состоит решение поставленной научной проблемы и научная новизна, соответственно.
|
