Высокопористый ячеистый материал

(51) 5 БРЕ еоА онноспеч жанием о держани 36,0-36,9 нного кар новного в микроп 6% Предлагаемый м бидом кремния, сам реакционного спека лагаемый материал сохраняет характер биду кремния как и нению, а именно пр высокопорисодержащего включающий ен из реакциОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Республиканский инженерно-техничский центр порошковой металлургии(54) ВЫСОКОПОРИСТЫЙ ЯЧЕИСТЫЙ МТЕРИАЛ Изобр частности лий на ос быть испо котемпера лизаторов для распла Целью ние прочн Это д стый ячеи микропор 80-95 об /етение относится к керамике, в к получению керамических изденове карбида кремния, и может льзовано для изготовления высотурной изоляции, носителей катав также фильтрующих элементов вов чугуна, стали, меди и т,д.изобретения является повыше- ости.остигается тем, чтостый материал из(57) Назначение: изобретение относится к керамике, в частности к получению керамических изделий на основе карбида кремния, и может быть использовано для изготовления высокотемпературной изоляции, носителей катализаторов, а также фильтрующих элементов для расплавов чугуна, стали, меди и т.д, Сущность изобретения: предлагаемый ВПЯМ на основе карбида кремния имеет структуру, которая характеризуется совокупностью макропор, составляющих 80-95 об,% материала и разделенных стоуктурными элементами, содержит 98-100 мас.% реакционно-спеченного карбида кремния, а также характеризуется наличием микропористости, образованной при реакционном спекании карбида кремния и составляющий 36,0-36,9 об.% структурных элементов. Предлагаемый материал на основе карбида кремния имеет высокие показатели по жара- и термостойкости. 1 табл,бида кремния с содерещества 98-100% и соор в нем составляет атериал образован кар- а освязанным в процессе ния, за счет Этого пред- химически гомогенен и истики, присуьцие карндивидуальному соедн.очность, жарос 1 ойкос 1 ьМикропористость в предлагаемом мате- пенополиуретана, а также синтеза карбидариале образуется в процессе реакционного . кремния. Термообработка включает следуспекания карбида кремния, количество об- ющие стадии;разовэнной микропориСтости определяется полимеризация; проводимая.на воздухе. количеством реакционноспеченного карби или в инертной атмосфере при 150 С для .да кремния.отверждения термореактивной смолы;Предлагаемоетехническое решение по- карбонизация, проводимая в инертнойясняется примером конкретного выполне- или восстановительной атмосферах в ин- .ния,тервале температур от 200 до 1000 С; НаВысокопористый ячеистый материал 10 данной стадии происходит деструкция тер (ВПЯМ) из карбида кремния получен мето- мореактивной смолы и пенополиуретана сдом реакционного спекания по реакции; образованием углеродного остатка и лету 5 С+С -+ РС, чих продуктов.Химическая гомогенность предлагаемо- Полученный на данной стадии материалго материала достигается при использова представляет собой сетчато-ячеистый углении в качестве исходных компонентов родный. каркас с включениями из дисперссоединений, способных или улетучиваться вного порошка кремния;процессе термообработки, или взаимодей- высокотемпературная обработка, про:ствовать между собой до образования кар- водимая в вакууме илиинертной атмосферебида кремния без каких-либо попутных 20 при температурах 1600-1800 С. На данной .продуктов.:, . стадии происходит взаимодействие кремОптимальными исходными .компонен- . ния с углеродом и образование ВПЯМ натами для синтеза предлагаемого материала основе карбида кремния.является вспомогательный сетчато-яче- Взаимодействие кремния и углеродаистый каркас - пенополиуретан и наноси .осуществляется в тонких пленках, образомая на него суспензия, состоящая из " вавшихся при нанесении сусйензии йа педисперсного порошка кремния и способной нополиуретан, что исключает возможностьк обуглераживанию термореактивной смо- блокировкй образовавшимся карбидомлы; :кремния отдельных участков кремния. и уг-Макропористая структура предлагаемо леродаи, следовательно, одновременное ихго материала определяется структурой ис- присутствие в готовом материале.пользуемого пенополиуретана,Образование карбида кремния из зле: :Варьирование пористости зависит от ментарных кремния и углерода предполагаетколичествасуспензии;нанесенной напено- возникновение в материале микропори полиуретан. Оптимальная макропористость 35 стости, поскольку .объем, занимаемыйпредлагаемогоматериала составляет 80-95 карбидом кремния, меньше суммы объ- об, . Снижение пористости мейее 80 об. емов, занимаемых кремнием и углеросоздается избыточным количеством нано- дом,симой суспензии, что приводит к залеплива- Следовательно, количество образонию макропор и тем самым, к нарушению 40 ванной микропористости будет соответст-.структуры предлагаемого материала. При вовать разности между объемамиувеличении пористооти выше 95 об. нане- исходных компонентов и конечного просенной суспензии недостаточно для получе- дукта. Для материала, содержащего 100ния прочного материала.реакционноспеченного карбида кремния,Для обеспечения химической гомоген микропористость составляет 36,9 об,. Этоности предлагаемого. материала необходи- максимальная микропористость, котораямо строго соблюдать стехиометрическое может образоваться при реакционном спесаотношение исходных компонентов ис- кании карбида кремния, дальнейшее увелипользуемойсуспензии,т.е. количествоугле- чение микропористости возможно за счетрода, полученного при термодеструкции 50 выгорающих добавок, что приводит к резкосмолы должно быть эквивалентно добавлен- му снижению прочности материала. Уменьному к смоле кремнйю с учетом указанной шение микропористости ниже 36,9 об.реакции, Вязкость суспензии варьируют до- наблюдается .при избыточном количествебавлением растворителя, например, зтано- одного из исходных компонентов, что связа-:ла или ацетона, Оптимальная вязкость 55 носприсутствием вготовоммэтериалесвосуспензии для пропитывания пенополиуре- бодного кремния или углерода. Еслитана составляет 50-80 пуэз. микропористость составляет менее 36,0Заготовки пенополиуретана с нане- об количество примесей в карбидокремсенной на него суспензией подвергают ниевом материале превышает 2 вес., что,термообрэботке для деструкции смолы. и в свою очередь, приводит к существенному5 . 1798339 6снижению термостойкости и жаростойкостиницаемость длягааов.и жидкостей, Наличиепредлагаемого материала,. указанных свойств обуславливает применеКритерий оценки прочности предлагае- ние предлагаемого материала в области вы-мого материала по сравнению с аналогами сокйх температур, в качестве фильтров,и прототипом представлены в таблице. 5 теплоизоляции и т,д.Таким образом, высокопористый яче- - ф о р м у л а и з о б р е т е н и яистый материал; содержащий более 98 мас;- . Высокопористый ячеистый материал йзреакционноспеченного карбида кремния, об-содержащего микропорыкарбида кремния,ладает характеристиками, присущими гомо- включающий 80-95 об. макропор, о т л и ч в-генному карбиду кремния: высокими 10 ю щ и й с я тем, что, с целью повышенважаростойкостью; прочностью, химическойпрочности; он выполнен из:реакционноспе: . стойкостью, кроме того он приобретает ряд ченного-карбида кремния с содержаниемсвойств, связанных с особенностями структу- основного вещества 98-100, а содержание,ры высокую термостойкость и высокую про- микропор в нем составляет 36,0 36,9 об15 Составитель Н, АвдееваРедактор Л. Народная Техред М, Моргентал . Корре. Керецман Заказ 751 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж ул. Гагарина,