Содержание, карта.

Высокотемпературные материалы


Высокотемпературные материалы - Энциклопедия по машиностроению XXL

Измерение коэффициентов излучения высокотемпературных материалов//Проблемы энергетической фотометрии, М, Атомиздат, 1979.  [c.793]

Это требование вызывает особые трудности, когда сверхпластической деформации подвергаются высокотемпературные материалы (жаропрочные сплавы на никелевой основе, сплавы на основе тугоплавких материалов и т.п.).  [c.570]

К ТЕОРИИ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  [c.10]

Качество покрытий на высокотемпературных материалах, полученных в результате взаимодействия жидкости с поверхностью твердого тела, определяется прежде всего степенью смачивания покрываемого материала и характером растекания жидкого металла по поверхности твердого тела. При этом решающее значение имеют движущие силы процесса растекания и связь исходной массы капли жидкого металла с конечной площадью растекания.   [c.10]


Интенсивное развитие современной техники поставило задачу создания высокотемпературных материалов для ряда новых установок и технологических аппаратов [1, 2].  [c.81]

Поскольку в практике используются относительно высокие температуры, то капсула должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к высокотемпературным материалам, ранее рассмотренным для реакторных топлив. Следует учитывать и другие соображения, связанные с входом рассматриваемой аппаратуры в плотные слои атмосферы, ударными характеристиками и возможностью аварийного прекращения полета.  [c.455]

Имеется достаточно много монографий, посвященных тугоплавким металлам и их сплавам [3-14, 35]. Однако в этих работах описываются преимущественно свойства этих сплавов как высокотемпературных материалов. Коррозионная стойкость тугоплавких металлов и их сплавов или вовсе не рассматривается, или рассматривается очень кратко. В настоящей книге основное внимание уделяется низкотемпературным свойствам этих металлов, в особенности их сопротивлению коррозии. Таково главное отличие данной книги от ранее изданных монографий, посвященных тугоплавким металлам.  [c.7]

Одним из видов нанесения защитных покрытий на детали из высокотемпературных материалов служит метод окунания в расплав [1]. Такой метод используется для кратковременной защиты покрытий при горячей обработке давлением молибдена и ниобия. Для нанесения качественного покрытия необходимо определение оптимальных температур и состава расплава, при которых происходит удовлетворительное смачивание твердых металлов расплавом. Смачивание твердых молибдена и ниобия расплавами на основе алюминия исследовали на установке, позволяющей раздельный нагрев твердой и жидкой фаз [2]. Опыты проводили в среде гелия, температуру фиксировали платина — платинородиевой термопарой. В качестве объектов исследования использовали молибден и ниобий после электронно-лучевой плавки, алюминий чистоты 99,98% и порошки легирующих компонентов кремния, титана и хрома марки ч. д. а. Для экспериментов готовили навески одинаковой массы 500 мг. При достижении твердой подложкой температуры опыта навеска плавилась и соприкасалась с подложкой, время контакта при заданной температуре составляло 2 мин, по истечении которого каплю фотографировали аппаратом Зенит-С на   [c.55]

Качество защитных покрытий на высокотемпературных материалах, получаемых в результате взаимодействия жидкости с поверхностью твердого тела, определяется характеристиками смачивания и растекания жидкого металла по этой поверхности. Особый  [c.137]


Лучшими из армирующих материалов являются борные и углеродные волокна, проволока из высокотемпературных материалов, а в качестве пластичной матрицы обычно используют алюминий, магний, титан и их сплавы.  [c.37]

Перспективными высокотемпературными материалами являются композиционные материалы на основе карбида и нитрида кремния. Эти соединения обладают существенными преимуществами более высоким сопротивлением ползучести при температурах до 1600° С, малой плотностью (3 г/см ) и хорошим сопротивлением высокотемпературному окислению (это особенно относится к карбиду кремния). Например, предел прочности карбида кремния равен 45 кгс/мм при 1500° С. При температуре 1480° С и напряжении 35 кгс/мм ползучести карбида кремния не обнаружено [129].  [c.28]

Коллектив кафедры порошковой металлургии и редких металлов (заведующий Г. В. Самсонов) имеет значительные успехи в создании новых и усовершенствовании существующих материалов, обладающих высокой износостойкостью, в разработке научных основ получения высокотемпературных материалов.  [c.69]

Три режима окисления 7-1. высокотемпературных материалов  [c.163]

С развитием техники к материалам предъявляют все более возрас- тающие требования в отношении их прочности и жаропрочности, жаростойкости, коррозионной стойкости и других свойств. Удовлетворение этих требований определяет саму возможность создания производственных процессов, аппаратов, машин и устройств с высокими рабочими параметрами и прежде всего температурой. Сохранение требуемых свойств при повышенных температурах, часто вблизи температуры плавления металла-основы, и является характерной отличительной чертой материалов, называемых высокотемпературными. Ракетная техника и космонавтика, ядерная энергетика и химическое машиностроение, авиа- и автомобилестроение, как и десятки других отраслей техники, не могут развиваться на базе только суш ествующих в настоящее время материалов, среди которых первое место пока прочно удерживают металлы и их сплавы. Однако хорошо отработанные приемы получения новых металлических материалов методами классической металлургии уже не приводят к заметным успехам в области разработки высокотемпературных материалов.   [c.150]

Наряду с другими уникальными свойствами окись бериллия, как и бериллий. обладает малым поперечным сечением захвата тепловых нейтронов и большой замедляющей способностью по отношению к нейтронам. В связи с этим окись бериллия играет все возрастающую роль в области использования атомной энергии, где часто требуются высокотемпературные материалы с хорошими ядерными характеристиками.  [c.58]

Применение Ti в высокотемпературных материалах  [c.204]

Другие УДО сплавы, например, МА—956, были разработаны как высокотемпературные материалы для использования в виде листов. Достоинство этого сплава заключается в его отличном сопротивлении окислению. Сплав МА-6000 был разработан как материал, совмещающий высокотемпературную прочность, присущую УДО сплавам, с прочностью при промежуточных температурах сплавов, упрочняемых выделениями у-фазы. Типичные значения механических свойств этих  [c.257]

Общие замечания. Нарушение сплошности и несущей способности пространственно-армированных композиционных материалов при повышенных (выше 250 °С) температурах вследствие сравнительно низкой теплостойкости матрицы ограничивает температурный диапазон их применения. Решение задачи упрочнения матрицы в целях приближения ее прочности при повышенных температурах к высокому температурному сопротивлению углеродных волокон привело к появлению углеродной (или графитовой) матрицы и композиционных материалов на ее основе. Создание нового класса высокотемпературных материалов, получивших название углерод-углеродных композиционных материалов, описано в работе [109] там же приведена библиография по этим материалам. Первоначально со.зданные углерод-углеродные композиционные материалы основывались на двухнаправленном армировании. Они обладали лучшей прочностью в плоскостях армирования по сравнению с монолитным поликристаллическим графитом, но уступали по прочности, нормальной к плоскости армирования. Переход к пространственно-армированным материалам устраняет эту проблему [108, 114, 123]. Пространственное армирование резко повышает сопротивление этих материалов к действию нестационарных температурных напряжений и абляционную стойкость. Разработке и созданию пространственно-армированных материалов на основе углеродной матрицы уделяется большое внимание [106, 107].  [c.167]


Реакторные топлива долуКиы удовлетворять тем лее требованиям, которым отвечают высокотемпературные материалы. К реакторным топливам предъявляют следующие типичные требования  [c.448]

В число эластомеров, используемых в качестве уплотнений и прокладок при температуре ниже 150° G, входят натуральный каучук, бута-диенстирольный каучук, бутилкаучук, нитрильный, неопреновый и полиуретановый каучуки, а из числа пластиков — полистирол, поливинилхлорид и полиэтилен. Радиационная стойкость таких высокотемпературных материалов, как политрифторхлорэтилен Кел-F, тефлон и Вайтон А, показана в табл. 2.24.   [c.106]

Для изучения характеристик скольжения и истирания высокотемпературных материалов использовали графит 56НТ, облученный потоком нейтронов до 1,6-10 нейтрон/см при 425 и 650°С [131]. Облучение не оказало сколько-нибудь значительного влияния на коэффициент трения между графитом и сплавом инконель X, испытанными при четырех температурах в интервале 25—540°С. Истирание облученного и необлучен-ного графита за период испытания в течение 1000 циклов незначительно отличалось.  [c.193]

Ведущая роль в повышении прочности дисперсноупрочняемых композиционных материалов принадлежит специально вводимым в процессе производства материала упрочняемым фазам (карбиды, бо-риды, нитриды, оксиды, интерметаллиды). Различают материалы е дисперсионной и агрегатной структурами. В дисперсной структуре упрочняющие фазы располагаются внутри зерен, в агрегатной — на границе зерен. Эти материалы применяются в качестве жаропрочных конструкционных, а также специальных высокотемпературных материалов с особыми электрофизическими свойствами, высоким сопротивлением радиационному распуханию, ионному распылению.  [c.79]

Далее представлены результаты экспериментальных исследований различных тенлофизических параметров теплозащитных и высокотемпературных материалов, которые должны помочь читателям при проведении количественных расчетов по формулам, полученным в предыдущих главах книги (прилож. III).  [c.352]

Прогресс в создании материалов с очень высокими служебными свойствами (например, работоспособностью изделий при температурах выше 5000 °С) связан с порошковыми высокотемпературными материалами, среди которых принято выделять тугоплавкие металлы, твердые тугоплавкие соединения, керамикометаллические (керметы), упрочненные дисперсными включениями и армированные волокнами материалы.  [c.150]

В последние годы привлекают к себе внимание двойные оксиды редкоземельных элементов (РЗЭ) и иттрия , в частности хромиты. Эти высокотемпературные материалы стойки к окислению и обладают высоким уровнем проводимости электронного типа и достаточно высокой химической устойчивостью, что и делает их перспективными для применения в ряде отраслей техники. Для всех редкоземельных оксидов характерно образование с оксидом хрома химического, соединения вида МеСгОз  [c.221]

Аморфные металлы часто называют материалами будущего, фантастическими материалами, что вызвано уникальностью методов их получения и особыми свойствами, не встречающимися у кристаллических металлов. Вероятно, в будущем аморфные сплавы получат широкое развитие. Однако аморфные материалы не лишены недостатков. Один из них — это их невысокая термическая устойчивость, другой — недостаточная стабильность во времени, что снижает их надежность. Третий недостаток — это малые размеры получаемых лент, проволоки, гранул. Еще одним недостатком аморфных металлов является их полная несвариваемость. Следовательно, аморфные металлы не пригодны для крупногабаритных конструкций, невозможно их использовать в качестве высокотемпературных материалов. Поэтому применение аморфных металлов, вероятно, будет ограничено только малогабаритными изделиями.  [c.304]

Основная причина высокой прочности углеродных материалов связана с исключительно низкой самодиффузией углерода в графите (10 mV при 800 °С). Энергия активации само диффузии углерода превышает 180 ккал/моль. Еще одним преимуществом УУК, выделяющим их из ряда других высокотемпературных материалов, является малая плотность, от 1,47 до 1,7 г/см для композитов с 55-65% (по массе) волокон, ориентированных в одном направлении. Сообщается, что эти материалы сохраняют достаточную прочность до 2200 °С на самом деле прочность при высоких температурах может быть даже выше, чем при комнатной температуре.  [c.321]

Перед нами второе издание книги "Суперсплавы" под редакцией известных американских ученых Р.Симса, Н.Столоффа и У.Хагеля (после первого прошло более 15 лет). Целое поколение инженеров и научных работников пользовалось этой книгой, которая по широте охвата проблемы создания высокотемпературных материалов может быть сравнима лишь с широкоизвестным классическим трудом Э.Гудремона "Специальные стали .  [c.9]

Материалы с особы Nm физическими свойствами с Ni Высокотемпературные материалы r-Ni l,5свариваемые стали, не предназначенные для термообработки  [c.33]


Высокотемпературные теплозащитные, керамические и металлокерамические композиционные материалы для авиационной техники нового поколения | Балинова

Введение

Одним из ключевых направлений деятель­ности ФГУП «ВИАМ» является разработка высокотемпературных теплозащитных, кера­мических и металлокерамических композиционных материалов для перспективных из­делий авиационной и ракетной техники [1, 2]. Наиболее ярким примером служит создание многоразовой внешней плиточной теплоза­щиты орбитального корабля «Буран» (СССР) [2]. Рассматриваемые в обзоре теплозащитные, керамические и металлокерамические компо­зиционные материалы позволяют обеспечить повышение рабочих температур элементов конструкции летательных аппаратов при од­новременном повышении эксплуатационных нагрузок [3].

Металлокерамические композиционные материалы (МКМ) имеют ряд важных преиму­ществ, таких как высокие жесткость, проч­ность, трещиностойкость, износостойкость, высокие температуры эксплуатации. Сре­ди них на первом месте по объему примене­ния находятся композиционные материалы на основе алюминиевых и титановых матриц, армированных частицами и волокнами [3]. За рубежом подобные материалы активно вне­дряются в перспективные образцы техники. Так, волокнистые МКМ на основе титановых и интерметаллидных титановых сплавов, ар­мированные волокнами, применяют в высо- конагруженных элементах конструкций: тяги, рычаги, сосуды высокого давления, кромки, лопатки компрессоров низкого и высокого дав­ления. Низконаполненные дисперсно-упроч­ненные МКМ на основе алюминия исполь­зуют в элементах силового набора, обшивках топливного бака, гидравлических системах. Высоконаполненные МКМ с алюминиевой матрицей нашли применение в силовой элек­тронике (IGBT-модули, системы управления электрическими приводами, импульсные ис­точники питания и др.).

В теплонагруженных конструкциях, ис­пытывающих механические напряжения, тре­буется применение материалов на основе жа­ропрочных матриц. К наиболее перспективным материалам этого класса можно отнести компо­зиты на основе молибдена, ниобия и никеля [4-8], для улучшения эксплуатационных харак­теристик которых применяют технологии леги­рования и упрочнения дисперсными частицами и керамическими волокнами. Изделия, изго­товленные из металлических композиционных материалов на основе Мо, Nb, Ni, могут иметь рабочую температуру от 1200 до 1600 °С.

МКМ на основе никелевых сплавов с вы­соким наполнением являются перспективны­ми для триботехнического применения в тя- желонагруженных узлах трения, работающих в условиях высоких температур с ограничен­ной подачей смазки [10]. В качестве керами­ческой составляющей применяются карбиды, нитриды, карбонитриды, бориды, силициды, оксиды, интерметаллиды и более сложные керамоподобные соединения, а также их комби­нации. Дополнительно в состав могут входить вещества из класса «твердых смазок» (графит, дисульфид молибдена, гексагональный нит­рид бора и др.) и легкоплавкие металлы, вы­полняющие роль гидродинамических смазок в тонких слоях. В парах трения-скольжения, выполненных из высоконаполненных МКМ, удается получить низкие значения коэффици­ента трения и малую величину износа.

В целях изготовления наиболее теплона­груженных элементов корпуса, деталей горяче­го тракта двигателей и элементов конструкций радиотехнического назначения с рабочими тем­пературами более 1500 °С для авиационной тех­ники нового поколения необходимо применение конструкционных керамических и стеклокера­мических композиционных материалов с ма­лым весом, высокими значениями прочности, твердости, трещиностойкости, коррозионной и эрозионной стойкости в совокупности с дли­тельным жизненным циклом в условиях высо­котемпературного окисления [11, 12].

Еще большее повышение эксплуатацион­ных температур обеспечивают теплозащитные материалы, призванные защищать конструк­ционные элементы от внешнего и внутренне­го теплового воздействия в процессе эксплу­атации летательного аппарата, одновременно обеспечивая дополнительную защиту от фак­торов окисления.

История ВИАМ в области разработки теплозащиты космических аппаратов насчиты­вает десятилетия. В ВИАМ создана экранно­вакуумная теплоизоляция спускаемого аппа­рата корабля «Восток» и всех последующих космических аппаратов, включая орбиталь­ный корабль «Буран» [1]. Тепловая защита является в некоторой степени решающим зве­ном в работоспособности космических лета­тельных аппаратов, в том числе возвращае­мых, поскольку именно теплозащита отвечает за сохранность и нормальное функционирова­ние как отдельных узлов и конструкций, так и аппарата в целом.

Сегодня ФГУП «ВИАМ» разрабатывает материалы для авиационной и ракетно-косми­ческой техники, базируясь на новом подходе с учетом классических моделей.

Объекты и методы исследования

Металлокерамические композиционные ма­териалы получали как с использованием ме­тодов порошковой металлургии, так и с по­мощью жидкофазных технологий (пропитка, инфильтрация) в сочетании с методом искро­вого плазменного спекания. Керамические композиционные материалы получали метода­ми горячего прессования, искрового плазмен­ного спекания и золь-гель методом. Теплоза­щитные материалы изготавливали по золь-гель технологии.

Исследование механических характери­стик проводили на разрывных машинах Instron 5965, Instron 5882, Zwik Z010 в соответствии со стандартизованными методиками и ГОСТ.

Исследование термического коэффи­циента линейного расширения проводили на высокотемпературном дилатометре DL-1500 H/HR в интервале температур от 20 до 1400 °С, коэффициент теплопроводности определяли динамическим методом лазерной вспышки на измерителе теплофизических параметров твердых тел LFA 427 в диапазоне температур от 20 до 1900 °С с последующей аппроксима­цией до более высоких температур.

Для исследования микроструктуры мате­риалов применяли метод растровой электрон­ной микроскопии с применением микроскопов S-405, Verios 460 XHR, Zeiss EVO MA 10.

1. Цифровое моделирование при создании металлических и керамических композиционных материалов и теплозащиты

Многоуровневое моделирование матери­ала на нано-, микро-, мезо- и макроуровнях, схема которого отражена на рисунке 1, обеспе­чивает реализацию принципа неразрывности «материал - технология - конструкция».

 

Рис. 1. Схема многоуровневого моделирования материалов

 

Фундаментальные исследования начина­ются с атомно-молекулярного конструирова­ния и квантово-механических расчетов. Затем осуществляется последовательный переход на наноуровень изучения межмолекулярных взаимодействий. Исследования на микроуров­не основаны на расчете параметров фазовой стабильности и научном поиске новых методов синтеза сложных комплексных химических соединений. Мезоуровень является началом прикладных исследований, переходя на макро­уровень к материалам и технологиям нового поколения.

Сегодня ВИАМ активно применяет циф­ровые технологии для моделирования гетеро­генных металлокерамических сред. Разработа­но 9 многофакторных моделей для 6 классов армированных, дисперсноупрочненных и во­локнистых КМ и теплозащиты.

2. Металлические композиционные материалы на основе легких сплавов

ФГУП «ВИАМ» реализует разработку и выпуск металлокерамических композицион­ных материалов на основе алюминия и титана в виде дисперсноупрочненных низко- и высоконаполненных КМ.

В рамках совместных работ с Российским научным фондом проведены исследования влияния состава алюминиевых сплавов серий 6ХХХ (6061, 6063, 6092), 2ХХХ (2024, 2009), 7ХХХ (7075, 7050) и процентного содержания наполнителя на физико-механические свой­ства композиционных материалов. Показано, что максимальными механическими характе­ристиками обладают алюмоматричные компо­зиционные материалы с алюминиевыми спла­вами серии 7ХХХ (г ≈ 3,0 г/см[1], S20В  ≈ 700 МПа, Е20 ≈ 115 ГПа, s20сж ≈ 705 МПа).

Проведены исследования и разработана технология изготовления высоконаполненно- го МКМ системы Al-SiC и изделий из него. Композиционный материал имеет следующие свойства: ρ = 2,9÷3,0 г/см3, α = 6,9÷7,2 К-1 (в диапазоне температур 20+100 °С), λ = 130÷150 Вт/мК (в диапазоне от 20 до 100 °С). Разработана установка вакуумно-компрессионной пропитки пористых керамических заготовок матричным сплавом, создано произ­водство теплоотводящих оснований из КМ Al-SiC на базе ПАО «Электровыпрямитель» мощностью до 10 000 шт./г.

Проведены комплексные исследова­ния по созданию волокнистых композицион­ных материалов на основе титановых матриц для высоконагруженных конструкций лета­тельных аппаратов. Установлены закономер­ности между механическими характеристи­ками композиционных материалов, составом матрицы на основе титана и объемной долей наполнителя.

В результате разработан материал на основе интерметаллида титана, превосхо­дящий импортные аналоги по физико-меха­ническим показателям: ρ ≈ 4,5 г/см3, σ20Β ≈ 1680 МПа, Е20 ≈ 200 ГПа, σ 20сж ≈ 2300 МПа.

3. Металлические высокотемпературные композиционные материалы

Разработками в области создания изделий из высокотемпературных металлических композиционных материалов на основе Мо, Nb, Ni, Fe матриц, упрочненных дисперсны­ми частицами, занимаются активно во многих странах мира. Этот интерес связан с чрезвы­чайно высокой структурной стабильностью, высокими значениями прочностных характеристик, химической инертностью и коррозионной стойкостью дисперсно-упрочненных металлических композиционных материалов на основе тугоплавких металлов.

Во ФГУП «ВИАМ» разработаны высо­котемпературные металлические композици­онные материалы на основе матриц из желе­за, никеля, молибдена, ниобия и технологии упрочнения МКМ дисперсными частицами и керамическими волокнами. Установлены зависимости между составом и количеством упрочняющей фазы в МКМ на основе Мо, Nb, Ni, Fe матриц и физико-механическими и тепловыми свойствами готового материала. Армирование тугоплавких матриц керами­ческими волокнами позволило разработать комплекс композиционных материалов, от­личающихся на 20÷30 % меньшей удельной массой, на 10÷20 % большей рабочей темпера­турой, в 1,5÷2,0 раза более высокими механи­ческими характеристиками и большей устой­чивостью к тепловому старению по сравнению с материалом матрицы.

Композиционные материалы на основе ту­гоплавких матриц предназначены для примене­ния в теплонагруженных элементах конструк­ции, работающих в условиях высоких механических напряжений. Применение раз­работанных металлокерамических компози­ционных материалов обеспечит работоспособ­ность элементов конструкции перспективных ЛА при температурах ≥1400 °С.

Разработаны высоконаполненные MKM триботехнического назначения, которые по триботехническим свойствам не уступа­ют керамическим и имеют перед ними ряд преимуществ. Благодаря наличию металличе­ской связки металлокерамические материалы устойчивы к вибрации и ударам. Подбором трущихся контртел из различных по составу металлокерамических материалов можно до­биться низкого коэффициента трения и высо­кой износостойкости.

4. Керамические/стеклокерамические композиционные материалы и антиокислительные покрытия

ФГУП «ВИАМ» активно занимается раз­работкой высокотемпературных керамиче­ских и стеклокерамических композиционных материалов (ККМ и СККМ соответственно), а также технологий изготовления элементов конструкций летательных аппаратов из них с применением уникальных технологий.

Для консолидации порошков при по­лучении широкого спектра материалов (вы­сокотемпературных, композиционных нано­структурных, градиентных и многих других) ФГУП «ВИАМ» активно использует инно­вационную технологию FAST/SPS с комби­нированным (гибридным) методом нагрева, включающим в себя искровое плазменное спе­кание и индукционный нагрев. Применение данной технологии позволило разработать ряд керамических композиционных материалов на основе тугоплавких соединений редких и редкоземельных металлов с равномерной мелкокристаллической структурой, прочно­стью при изгибе до 450 МПа и рабочими тем­пературами ≥1700 °С. Микроструктура ККМ, полученного гибридным методом FAST/SPS, представлена на рисунке 2.

 

Рис. 2. Микроструктура ККМ, получаемых FAST/SPS методом

 

Во ФГУП «ВИАМ» ведутся работы, направленные на разработку золь-гель тех­нологий изготовления керамических и стек­локерамических композиционных материа­лов авиационного назначения. Проведение систематических исследований дало возмож­ность увеличить температуры эксплуатации стеклокерамических композитов с 500÷700 до 1500 °С. Были разработаны композици­онные материалы радиотехнического назна­чения на основе бесщелочной алюмосили- катной стеклокерамики, характеризующиеся уникальным сочетанием диэлектрических и термических свойств. Увеличение трещиностойкости и термостойкости в сочетании со снижением температуры синтеза при сохра­нении уровня радиотехнических характе­ристик стеклокерамических композицион­ных материалов обеспечит превосходство над лучшими отечественными и зарубежны­ми аналогами, повысит конкурентоспособ­ность отечественной продукции на зарубеж­ном и российском рынках.

Проведены исследования и разработана технология изготовления керамических эмитте­ров на основе гексаборида лантана, предназна­ченных для бездефектной электронно-лучевой сварки крупногабаритных сложнопрофильных деталей из жаропрочных, высокопрочных, кор­розионностойких сталей, титановых и других сплавов. За счет достижения высокой плот­ности и чистоты поверхности, а также обес­печения равномерной микроструктуры эмит­теры обеспечивают стабильный ток эмиссии на уровне ≥500 мА. В настоящее время во ФГУП «ВИАМ» освоено опытно-промыш­ленное производство керамических эмиттеров мощностью 1500^2000 шт./год.

С применением метода горячего прессо­вания во ФГУП «ВИАМ» разработана техноло­гия получения керамического композиционно­го материала марки ВМК-17 с повышенной термостойкостью до 1700 °С и инертностью к воздействию расплавов металлов, а также технология изготовления сопел из него, ис­пользуемых при распылении авиационных сплавов для аддитивных технологий. Внедре­ние разработанных технологий в собственное производство ФГУП «ВИАМ» позволило расширить номенклатуру получаемых порошков за счет возможности повышения темпе­ратуры их распыления. Разработанные тех­нологии способствуют решению проблемы импортозамещения и развития аддитивных технологий в авиационной промышленности России.

5. Высокотемпературные теплоизоляционные, теплозащитные и уплотнительные материалы

На протяжении более 30 лет ВИАМ ведет ра­боты по созданию уникальных теплозащитных и теплоизоляционных материалов.

К настоящему моменту разработаны но­вые виды высокотемпературных волокон ту­гоплавких оксидов кремния, алюминия, цир­кония с рабочей температурой до 1700 °С и выше. На их основе созданы теплозащит­ные, теплоизоляционные и уплотнительные материалы.

Проведены исследования по синтезу золь-гель прекурсоров волокон тугоплавких оксидов с использованием коммерчески до­ступного отечественного сырья. Организованы производственно-технологические участки се­рийного производства, направленные на обес­печение высокотемпературной изоляцией и теплозащитными материалами отечествен­ного машиностроения.

Фундаментальные и прикладные ис­следования по выявлению закономерностей между структурой, физическими, механиче­скими и теплофизическими свойствами теплозащитных материалов являются основой для прикладных исследований и примене­ния теплозащитных материалов. В результате научных исследований разработаны материа­лы, обладающие высокой гибкостью, упруго­стью и технологичностью, обеспечивающие удобное их применение при теплоизоляции поверхностей сложных форм от длительно­го воздействия теплового потока высокой мощности. Удельная масса материалов мо­жет составлять от 30 до 300 кг/м3, рабочие температуры материалов на основе базальто­вых волокон и оксида алюминия варьируют­ся от 1200 до 1700 °С, материалы на основе более тугоплавких оксидов имеют рабочие температуры выше 1700 °С. Радиус изгиба до разрушения варьируется от 30 до 600 мм в зависимости от материала волокон, плотно­сти и толщины материала.

На рисунке 3 представлены температур­ные зависимости коэффициентов теплопро­водности образцов гибких материалов с раз­личной плотностью, изготовленных на основе волокон оксида алюминия:

Жесткие теплозащитные материалы изго­тавливают из высокотемпературных волокон в виде блоков, и предназначены они для ис­пользования в качестве теплозащитного и теплоизоляционного материала в условиях непо­средственного воздействия теплового потока с массопереносом. Плотность материалов может составлять от 250 до 1000 кг/м3 при пори­стости от 50 до 94 %. Прочность при сжатии зависит от плотности материала и составляет 0,5 до 2,5 МПа. Коэффициент теплопровод­ности зависит от пористости в большей сте­пени, чем от состава материала, и составляет 0,3-0,6 Вт/(мК).

На рисунке 4 представлена типичная тем­пературная зависимость коэффициента тепло­проводности для материалов с пористостью 80-84 %. Материалы на основе различных тугоплавких оксидов имеют сопоставимые значения коэффициентов теплопроводности. Основным отличием материалов является их рабочая температура.

 

Рис. 4. Типичная температурная зависимость коэффи­циентов теплопроводности материалов на основе ту­гоплавких оксидов с пористостью 80÷84 %

 

Разработаны уплотнительные материа­лы, шнуры и оплетки из высокотемпературных волокон. Теплоизоляционные шнуры марки ВШТ предназначены для применения в качестве термического уплотнения, работающего в интервале температур от минус 130 до плюс 1200 °С, в том числе в качестве подвижного уплотнения с повышенной стойкостью к исти­ранию (рис. 5). Уплотнительные шнуры марки ВШУ-1 на основе наиболее термостойких во­локон предназначены для применения в каче­стве уплотнения соединений и теплоизоляции в различных тепловых установках и газотур­бинных двигателях с рабочей температурой до 1800 °С.

 

Рис. 5. Высокотемпературные уплотнительные шнуры марок ВШТ и ВШУ-1

 

Заключение

Приведен обзор современных достижений в области высокотемпературных теплозащит­ных, керамических и металлокерамических композиционных материалов для авиационной техники нового поколения.

Раскрыты основы современного подхо­да к разработке композиционных материалов и теплозащиты для авиационного машино­строения, который основан на многоуровневом цифровом моделировании на нано-, микро-, мезо- и макроуровнях, обеспечивает реали­зацию принципа неразрывности «материал - технология - конструкция».

Представлены основные свойства метал­локерамических композиционных материалов на основе легких сплавов алюминия и тита­на, тугоплавких металлических матриц с дисперсным упрочнением и армированием непре­рывными волокнами. Показаны разработки в области керамических композиционных ма­териалов с применением энергоэффективных технологий нового поколения. Проанализи­рованы основные достижения в области теп­лозащитных материалов на основе волокон тугоплавких оксидов, их свойства и области применения.

Рассмотрены высокотемпературные металлические композиционные материалы на основе матриц из железа, никеля, молиб­дена, ниобия, работоспособные в интервале температур от 1200 до 1600 °С. Показаны варианты повышения эксплуатационных ха­рактеристик высокотемпературных металли­ческих композиционных материалов и обозначены основные преимущества предложенных подходов.

На основании представленных дан­ных следует, что разрабатываемые во ФГУП «ВИАМ» материалы являются конкурен­тоспособными и по техническим характе­ристикам соответствуют мировому уровню разработок.

Композиционные материалы 42 ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С МНОГОСЛОЙНОЙ СТРУКТУРОЙ (обзор) HIGH-TEMPERATURE COMPOSITES WITH A MULTI-LAYERED STRUCTURE (review)

Композиционные материалы

ТРУДЫ ВИАМ №4-5 (88) 2020 43

Современные жаропрочные никелевые сплавы (ЖНС) достигли своего темпера-

турного предела: ~1200 °С. Дальнейшее легирование ЖНС, применение еще более

сложной системы охлаждения не позволяют существенно повысить максимальную ра-

бочую температуру деталей горячего тракта ГТД [3–6]. В связи с этим повышение ра-

бочей температуры наиболее теплонагруженных узлов и деталей турбины ГТД, камеры

сгорания возможно за счет применения более высокотемпературных материалов [7–9].

Компанией General Electric (США) впервые была продемонстрирована возмож-

ность изготовления прототипа рабочей лопатки на основе сплава системы Nb–Si, полу-

ченной литьем по выплавляемым моделям [10]. В результате выполнения ряда евро-

пейских проектов (Ultmat, 2004–2008 гг.; Hysop, 2010–2014 гг.; Siltrans, 2009–2013 гг.)

показано изготовление и других теплонагруженных деталей ГТД на основе тугоплав-

ких металлов [11–13]. В частности, методом инжекционного литья порошковых гранул

состава, % (атомн.): Nb–20Si–23Ti–6Al–3Cr–4Hf, с последующим горячим изостатиче-

ским прессованием (ГИП) получены прототипы сектора турбины высокого давления

(ТВД). Методом жидкофазного силицирования под давлением пористого каркаса из

молибдена были получены статорные лопатки и другие высокотемпературные изделия.

Начиная с 2013 г. (с периодичностью один раз в три года) специально проводят-

ся конференции Beyond Nickel-Based Superalloys (Bad Berneck, Германия, 2013 г.;

Cambridge, Великобритания, 2016 г.; Nara, Япония, 2019 г.), на которых заслушиваются

доклады, посвященные разработке перспективных высокотемпературных материалов

для изготовления наиболее теплонагруженных деталей ГТД ‒ в частности, жаропроч-

ных сплавов на кобальтовой основе, на основе систем Mo–Si–B, Nb–Si и др. Отдельная

сессия на конференции выделена для обсуждения относительно нового направления, а

именно создания высокоэтропийных сплавов. Более подробную информацию по дан-

ным сплавам можно найти в работах [14, 15].

Следует отметить, что легирование сплавов на основе тугоплавких металлов

кремнием, бором и другими элементами заметно повышает их жаростойкость. Однако

длительный ресурс работы (в течение нескольких тысяч часов) при высоких темпера-

турах в условиях длительного воздействия продуктов сгорания топлива (О2, N2, CO2,

h3O и др.) может быть достигнут только в случае разработки специальных антиокисли-

тельных покрытий, обладающих также высокой стойкостью к резким теплосменам, по-

паданию посторонних предметов, фазовой и химической стабильностью, необходимой

химической стойкостью к присутствующим в газе частицам серы, ванадия, кальций-

магний-алюмо-силикатам (CMAS) и рядом других свойств [16].

Важно подчеркнуть, что при удовлетворительной жаростойкости сплавы на ос-

нове системы Mo–Si–B с покрытием обладают пока недостаточной трещиностойко-

стью, и, напротив, при удовлетворительной трещиностойкости сплавы на основе си-

стемы Nb–Si с современными антиокислительными покрытиями обладают, в частности,

недостаточной жаростойкостью для их применения в ГТД.

Керамические материалы, прежде всего на основе SiC, Si3N4, MoSi2, обладают

высоким сопротивлением окислению и жаропрочностью при температуре >1200 °С,

однако вследствие низких значений коэффициента интенсивности напряжений на

уровне K1с =3–9 МПа

не обеспечивают достаточную надежность деталей и сбороч-

ных единиц ГТД [17–19]. По некоторым оценкам, для наиболее теплонагруженных ста-

тических деталей ГТД значение K1с должно составлять не менее 15 МПа

, а для ро-

торных деталей – не менее 20 МПа

[17, 20]. Одним из возможных способов повы-

шения трещиностойкости керамических материалов до требуемого уровня является

армирование непрерывными керамическими волокнами с интерфазным покрытием,

Высокотемпературные шаровые краны - Оборудование, услуги, материалы

В нефтегазовой промышленности, энергетике и химии есть технологические процессы и операции при которых температура рабочей среды поднимается выше +100°С. Такие среды считаются высокотемпературными и оборудование, работающие на них должно обладать повышенным запасом прочности и надежности

Как материалы изменяют свои свойства под действием высокой температуры.

При температуре +100°С и выше эксплуатационные характеристики материалов (в первую очередь уплотнений из полимеров) снижаются и требуется применение других более термостойких материалов.

1. У каждого материала есть свой верхний температурный предел.

В таблице представлена максимальная рабочая температура эксплуатации наиболее часто применяемых в арматуростроении материалов:


2. Температура по-разному влияет на разные материалы.


В ГОСТ356-80 и НТД на материал представлена зависимость «давление-температура», которая показывает, что с ростом температуры величина рабочего давления должна снижаться, чтобы сохранить прочность арматуры и ее герметичность относительно внешней среды.


Зависимость «давление-температура» для сталей



Диаграмма «давление-температура» для фторопласта
(зависит от конструкции уплотнений и создаваемых на них при эксплуатации удельных давлений)



3. Высокая температура влияет на изменение геометрии деталей.


Расширение деталей при нагревании может привести к заклиниванию подвижных частей изделия, поэтому необходимо учитывать коэффициент линейного теплового расширения материала.

Коэффициент линейного теплового расширения сталей (α, 10-6/°С-1)

Таким образом влияние высокой температуры на изменение свойств материалов должно в обязательном порядке учитываться при проектировании трубопроводной арматуры и для обеспечения ее прочности и работоспособности.

Требования к проектированию арматуры на высокотемпературные среды:

  • выбор материалов, соответствующих температуре рабочей среды;
  • выполнение прочностного расчета по определению необходимой геометрии деталей;
  • расчет температурного воздействия, определяющий характер распространения температуры между деталями в изделии, чтобы исключить риск их заклинивания из-за температурного расширения;
  • изготовление и испытание в условиях, максимально приближенных к реальным, опытного образца продукции.
Высокотемпературные шаровые краны – производитель ПТПА. Шаровые краны ПТПА могут применяться на средах с температурой до +550°С. В конструкции кранов учтены следующие особенности, свойственные изделиям, эксплуатируемым на средах с высокой температурой:
  • материал для деталей кранов подбирается одного структурного класса с одинаковыми коэффициентами линейного теплового расширения;
  • металлические уплотнительные поверхности пробки и седел шлифуются и беззазорно притираются друг к другу, что исключает попадание между ними частиц рабочей среды, обеспечивает очистку сферической поверхности пробки от отложений и гарантирует не только герметичность затвора по классу «А» (без протечек), но и наработку требуемого Заказчиком ресурса;
  • та как в процессе эксплуатации во внутренних подвижных соединениях смазка практически отсутствует, то их подвижность обеспечивается прецизионной обработкой деталей на современном оборудовании и применением самосмазывающихся подшипников;
  • в качестве материала уплотнений (прокладки, кольца сальника), обеспечивающих герметичность относительно внешней среды, в кранах применяется терморасширенный графит;
  • для удобства обслуживания сальникового уплотнения и предотвращения перегрева (через корпус арматуры) приводного устройства краны изготавливаются с увеличенной стойкой, дающей также возможность установки на трубопровод и изделие защитной теплоизоляции;
  • сальниковый узел кранов на взрывопожароопасные среды (например, кислород) дополнительно оснащается комплектом тарельчатых пружин для обеспечения постоянного динамического поджатия уплотнительных колец, гарантирующего 100% герметичность по шпинделю в процессе всего срока эксплуатации изделия.
Особое внимание уделяется выбору типа уплотнения крана:
  • для рабочих сред с температурой до +200°С краны могут быть изготовлены с уплотнением затвора из мягких уплотнений (фторкаучука, термопласта или фторопласта) и иметь пробку с никелефосфорным покрытием,
  • для сред с температурой выше +200°С краны изготавливаются с металлическим уплотнением затвора, в котором уплотнительные поверхности пробки и седел имеют твердое износостойкое покрытие из карбида вольфрама, хрома или кремния, наносимое газопламенным методом.

Прочность кранов производства ПТПА при экстремальных условиях эксплуатации и наличие в них необходимых тепловых зазоров проверены с помощью современных верифицированных программных средств, а работоспособность и надежность подтверждена как испытаниями опытных образцов в специализированных испытательных центрах, так и подопытной эксплуатацией непосредственно на объектах Заказчика.

Дополнительной особенностью кранов ПТПА для сред с высокой температурой является обеспечение их конструкцией требований по огнестойкости, т.е. после внешнего огневого воздействия температурой до +1000°С в течение 30 минут они сохраняют работоспособность и герметичность в затворе и по отношению к внешней среде. Данное свойство кранов подтверждено сертификатом на соответствие требованиям международного стандарта API 6FA, выданным по результатам испытаний на огнестойкость, и позволяет применять их в системах пожаротушения, отвечающих за ликвидацию аварийных ситуаций на промышленных объектах.

Комплектация высокотемпературных кранов

Из-за экстремальных условий эксплуатации шаровые краны ПТПА на среды с высокой температурой комплектуются приводным устройством, имеющим двойной запас по крутящему моменту для управления.
Также вместе с изделием может быть поставлен термочехол, предотвращающий возможность ожога о нагретую поверхность крана и обеспечивающий безопасность обслуживающего персонала при эксплуатации изделия.

Подробную информацию о характеристиках изделий вы можете найти в нашей презентации на сайте.

Номенклатурная линейка кранов ПТПА


В 2021 году была расширена номенклатурная линейка шаровых кранов ПТПА для высокой температуры. В рамках заказа для проекта Арктик СПГ 2 компании Новатэк были изготовлены крупногабаритные изделия диаметром до 1000 мм.

В настоящее время ПТПА предлагает заказчикам высокотемпературные краны диаметром от 50 до 1200 мм и давлением от 1,6 до 10,0 МПа. Краны могут применяться на жидких и газообразных неагрессивных рабочих средах, включая вязкие, такие как гудрон, мазут, тяжелые фракции углеводородов, а также среды с содержанием механических примесей размером более 1 мм.


Высокотемпературная теплоизоляция до 1000-1260°С (плиты): сравнение по теплопроводности

Представлена сравнительная таблица теплопроводности высокотемпературной теплоизоляции (теплоизоляционные плиты) различных производителей с максимальной температурой применения 1000…1260°С.

Высокотемпературную теплоизоляцию производят из алюмосиликатного сырья на основе Al2O3 и SiO2 (такое же сырье используется при производстве керамики). Для порообразования могут применяться разнообразные методы, например процессы, основанные на выгорающем наполнителе, пене, вспучивании или выделении газа. Кроме того, могут применяться испаряющиеся жидкости или твердые вещества, использоваться волокнистые структуры и естественные или искусственные заполнители.

Теплоизоляционные плиты в основном отличаются малыми плотностью и теплопроводностью. Их теплопроводность зависит не только от плотности и общей пористости материала, но и от размера и формы пор, типа структуры и минералогического состава теплоизоляции.

Теплопроводность теплоизоляционных плит прямолинейно убывает с уменьшением размера пор. Микропористые высокотемпературные теплоизоляционные плиты (например Promalight-1200 и Promalight-1000X) с порами менее 0,1 мкм имеют самую низкую теплопроводность.

С укрупнением пор теплопроводность плит повышается: при температуре 540°С приблизительно на 10%, а при 1100°С — уже на 14%. Крупнопористая структура снижает теплоизоляционные свойства высокотемпературной теплоизоляции, особенно при температурах выше 900°С за счет увеличения теплопередачи излучением внутри материала. Для получения высоких теплоизоляционных характеристик максимальный диаметр пор в материале должен быть не более 1 мм.

По данным таблицы видно, что наименьшей теплопроводность при высоких температурах обладают микропористые плиты Promat (Promalight-1200 и Promalight-1000X), Alison Aerogel Panel GY10, а также плиты на основе керамических волокон Avantex Board-1260. Традиционная муллитокремнеземистая плита МКРП-340 отличается сравнительно низкими теплоизоляционными характеристиками.

Сравнение теплопроводности высокотемпературных теплоизоляционных плит
Марка теплоизоляции Внешний вид tmax, °С t, °С λ, Вт/(м·град)
Avantex Board-1260 1260 400
600
1000
0,06
0,15
0,19
Zircar ceramics MAG-30 1260 400
800
1100
0,11
0,17
0,26
Promalight-1200 1200 200
400
600
800
0,029
0,033
0,039
0,044
Плита МКРП-340 1150 600 0,23
Promasil-1100 Super 1050 200
400
600
800
0,075
0,084
0,101
0,125
Promalight-1000X 1000 200
400
600
800
0,023
0,026
0,030
0,036
Alison Aerogel Panel GY10 1000 200
500
800
1000
0,023
0,033
0,065
0,12

Примечание: теплоизоляционные плиты расположены в таблице в порядке уменьшения их максимальной температуры применения. Предлагайте в комментариях другие марки высокотемпературной теплоизоляции к добавлению в таблицу.

Источники:

  1. Сайт компании Avantex (Россия).
  2. Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. 1967 — 474 с.
  3. Сайт компании Zircar ceramics (США).
  4. ГОСТ 23619-79. Материалы и изделия огнеупорные теплоизоляционные муллитокремнеземистые стекловолокнистые.
  5. Сайт компании Promat.
  6. Сайт фирмы Alison Aerogel (Китай).

IV Всероссийская научно-техническая конференция «Высокотемпературные керамические композиционные материалы и защитные покрытия» 11.12.2020

2 ноября 2020

IV Всероссийская научно-техническая конференция «Высокотемпературные керамические композиционные материалы и защитные покрытия» 11.12.2020

Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ) совместно с Технологическими платформами «Материалы и технологии металлургии» и «Новые полимерные композиционные материалы и технологии» проводит IV Всероссийскую научно-техническую конференцию «Высокотемпературные керамические композиционные материалы и защитные покрытия».

Конференция состоится 11 декабря 2020 года в онлайн-формате.

Начало работы конференции – 10:00. Регистрация участников с 09:00 до 10:00.

Вниманию участников будут предложены доклады ведущих ученых и специалистов ФГУП «ВИАМ», а также других предприятий и научных организаций по следующим тематическим направлениям:

  • современные методы получения композиционных материалов, практический опыт применения разработок тугоплавких керамических матриц, неметаллических армирующих волокон и покрытий;
  • исследования зависимостей между механическими свойствами композиционных материалов и их микроструктурой;
  • физико-химическое взаимодействие между матрицей и армирующим наполнителем;
  • способы повышения рабочих характеристик керамических композиционных материалов и покрытий путем применения инновационных технологических подходов.

ФГУП «ВИАМ» приглашает ученых, специалистов, аспирантов и студентов принять участие в конференции и выступить с докладами о результатах научных исследований по разработке керамических композиционных материалов и защитных покрытий нового поколения, а также проблемах, достижениях и перспективах в данной области.

Для участия в конференции необходимо заполнить онлайн-заявку в разделе «Регистрация участников»: для докладчиков – до 13 ноября 2020 года, для слушателей – до 10 декабря 2020 года.

На указанную при регистрации электронную почту будет направлена подробная инструкция для подключения к онлайн-конференции.

По итогам IV Всероссийской научно-технической конференции «Высокотемпературные керамические композиционные материалы и защитные покрытия» будет выпущен сборник докладов (в электронном виде).

Информация о конференции: https://conf.viam.ru/conf/331

Жаропрочные огнеупорные твердые плиты

Типичные области применения:

- самонесущий огневой слой в промышленных печах,

- изоляция в котлах, нагревателях, накопительных печах,

- газоходы,

- держатель нагревательных спиралей,
- изоляция высокотемпературных печей.

Характеристики пластин из керамического волокна:
- может работать в утеплителе и рабочем слое,
- однородный, легко обрабатывается и монтируется,

- низкая теплопроводность,
- высокая стойкость к термоударам,
- органические вяжущие выгорают при первом нагреве.

Ассортимент:
Плиты предлагаются в трех основных сортах, различающихся диапазоном доступных классификационных температур, страной происхождения, допусками на размеры, точностью изготовления и ценой. Изоляционные свойства в пределах одной и той же температуры классификации сопоставимы.
Плиты ECONO T являются хорошей альтернативой по цене для применений с рабочими температурами, не превышающими 1150 ° C.
Плиты в диапазоне температур от 1500 до 1850 °C являются специальным продуктом, доступным по индивидуальному заказу.

Плиты из керамического волокна ECONO T 1260

Классификация температуры ° C 1260
Толщина (мм) 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50
Ширина (мм) 1000
Длина (мм) 1000, 1200

Плиты PROMAFORM из керамического волокна (ЕС)
Классификация температуры ° C 1260, 1430
Толщина (мм) 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50
Ширина (мм) 500, 1000
Длина (мм) 1000, 1200

Высокотемпературные пластины из керамического волокна ULTRA HT (EU)
Классификация температуры ° C 1500, 1600, 1650, 1750, 1850
Толщина (мм) 20, 25, 40, 50, 100
Ширина (мм) 600
Длина (мм) 900

.90 000 нитей по сравнению с температура, т.е. высокотемпературные материалы в 3D-печати

Температура является наиболее важным параметром в 3D-печати FDM. Правильно подобранные тепловые условия позволяют преобразовать филаментное волокно в трехмерный объект, желаемый пользователем 3D-принтера. Однако пространственные принты делаются не только с учетом самого факта их создания.Одним из исключений из этого правила является, конечно, желание пользователя улучшить свои навыки в 3D-печати, которое может быть мотивировано, например. изготовление более качественных трехмерных структур, более глубокое понимание правил, регулирующих технику FDM, или тестирование ранее не использовавшихся параметров, связанных с трехмерной печатью, владельцем печатной машины. 3D-объекты обычно создаются для определенной цели. Иногда их печатают с целью декоративного применения, также они могут составлять элементы более сложных объектно-ориентированных систем.Таким образом, пространственные отпечатки могут выполнять различные функции. Нить, которая будет строительным материалом для трехмерного объекта, изготовленного на 3D-принтере, должна обладать свойствами, позволяющими напечатанному объекту иметь ожидаемую функциональность. Иногда это будут чисто декоративные атрибуты, иногда - параметры прочности. Поэтому визуально привлекательная текстура используемой нити, а также широко понимаемая стойкость используемого материала могут оказаться важными.Термическое сопротивление относится к множеству характеристик и их возможных комбинаций, которые приписываются определенным материалам. Какие материалы, используемые в 3D-печати, можно назвать высокотемпературными филаментами?

Высокотемпературные нити - что именно?

Высокотемпературные нити, как следует из их названия, представляют собой материалы, которые по сравнению с другими подобными материалами отличаются очень хорошей термостойкостью. Эта выносливость может быть как краткосрочной, так и долгосрочной.Что именно означает эта терминология? Они используются для определения времени, которое трехмерный объект, напечатанный из нити, будет находиться в заданных тепловых условиях. Без каких-либо проблем можно сделать вывод, что температура кратковременной работы принимает значения выше, чем число градусов Цельсия, которое 3D-отпечаток выдержит без ущерба для своей долговечности в течение более длительного периода времени. Нельзя отрицать, что предыдущее предложение носит черты богооткровенной истины, и его содержание очевидно. Тем не менее иногда даже очевидное может вызывать сомнения.Стойкость нитей к влиянию температуры также определяется с использованием соответствующих данных испытаний для этой цели. Они размещаются производителями материалов для 3D-печати в документах, называемых техническими листами, т.е. TDS (Технические паспорта). К таким данным относятся, в частности, точка размягчения по шкале Вика и температура термической деформации, или HDT (температура теплового изгиба). В целом, чем выше значения принимают для данного материала, тем более он устойчив к негативному воздействию высоких температур.Итак, какие материалы называют высокотемпературными нитями? Самое главное – выбрать соответствующую точку отсчета, которая делает введение такой номенклатуры осмысленным. Поэтому установим, что оно относится к нитям, выдерживающим температуру около 100°С (в том числе несколько ниже этого значения).

Как изготавливается высокотемпературная нить?

Филаменты, отличающиеся высокой устойчивостью к негативному влиянию высоких температур, получаются при умелом составлении их состава.Правильный подбор их компонентов, а также соответствующее манипулирование их пропорциями позволяет производителям пластиков для 3D-печати методом FDM создавать материалы, характеризующиеся зачастую впечатляющими параметрами термической прочности.

Выбор высокотемпературного базового компонента

Очень важно выбрать базу рецептов. Ведь от него в основном будет зависеть термическое сопротивление материала! Какие материалы производители нитей используют в этой важной роли? Эти:в поликарбонаты (ПК) и полиамиды (ПА). Эти полимеры характеризуются отличной термостойкостью. Поэтому никого не должен удивлять тот факт, что рецепты высокотемпературных нитей были основаны на вышеупомянутых высокомолекулярных химических соединениях. Другим примером вещества, характеризующегося высокой термостойкостью, является поли(метиленоксид). Это компонент нити POM. Еще одним полимером, славящимся исключительно высокой устойчивостью к негативному воздействию высоких температур (даже тех, значение которых превышает 300°С!), является полиэтиленэфиркетон.Нить PEEK — это материал для 3D-печати методом FDM, основным компонентом которого является химическое соединение, упомянутое в предыдущем предложении. Подводя итог, можно сказать, что правильно подобранный основной материал позволяет получить материал, ключевой особенностью которого будет высокая устойчивость к негативному влиянию термических факторов.

Примеры нитей:
  • ПК
  • PA12 (фибрология)
  • ПЭЭК
  • ПОМ (нить F3D)

Нить POM, из которой изготовлена ​​стойка, показанная на рисунке выше, представляет собой высокотемпературный материал.

Модификация отряда

Филаменты, демонстрирующие высокий уровень устойчивости к воздействию температур значительных значений, также получают путем модификации рецептуры материала, базовый компонент которого не обязательно хорошо выдерживает термические условия, колеблющиеся в районе 100°С. Таким образом, компания Spectrum Filaments произвела материал под названием PET-G HT100. Эта нить характеризуется высокой термостойкостью. Важно отметить, что прочность обсуждаемого типа пластика достигает значений выше, чем у немодифицированного филамента PET-G.Трехмерные отпечатки из PET-G HT100 выдерживают температуру до 100°C. Производители пластмасс для 3D-печати также могут модифицировать состав материалов, которые сами по себе уже являются высокотемпературным сырьем, что они и делают, добиваясь потрясающих результатов в этой области. Хорошим примером отличных результатов этой процедуры является нить из ПК + ПТФЭ. Нити ROSA 3D представляют собой комбинацию поликарбоната (PC) и политетрафторэтилена, то есть тефлона (PTFE). Трехмерные объекты, напечатанные из него, легко выдерживают температуру до 120°С.Сочетание полиамида (PA) с углеродным волокном (CF) также дает отличные результаты. Эти типы нитей производятся, в частности, Fiberlogy и вышеупомянутая компания ROSA 3D Filaments. Пространственные принты из материалов, сочетающих полиамид с углеродным волокном, отличаются отличной термостойкостью. Примером такого материала является филамент PA+15CF от ROSA 3D Filaments. Изготовленные из него объемные оттиски не пострадают от воздействия температур до 160°С.

Примеры нитей:
  • PET-G HT100 компании Spectrum Filaments,
  • ПК + ПТФЭ (производство ROSA 3D Filaments),
  • PA + 15CF от ROSA 3D Filaments
  • PA6 CF15 (производитель: Spectrum Filaments)
  • PA12 + CF15 от Fiberlogy

PET-G HT100, из которого были напечатаны вышеупомянутые трехмерные объекты, выдерживает температуру до 100°С!

Обзор материалов для высокотемпературной 3D-печати

Высокотемпературные пластики для 3D-печати в настоящее время не новость.Их можно купить без особых проблем, а производители материалов, которые используются в качестве стройматериалов для трехмерной печати, превосходят друг друга в создании нитей с все большей и большей устойчивостью к разрушительному воздействию неблагоприятных тепловых условий. Результаты, достигнутые в настоящее время в этой области, впечатляют, а поступательное развитие технологической области 3D-печати является гарантией того, что предел термостойкости нитей еще не установлен.

.

Высокотемпературные материалы - изоляционные плиты

Fornax Polska является дистрибьютором высокотемпературных материалов от лучших мировых компаний. В первую очередь мы предлагаем продукцию Morgan Thermal Ceramics из Великобритании Refrasil из Чехии. Выбор этих компаний не случаен. В поисках огнеупорных материалов , самого высокого качества мы сосредоточились на продуктах, характеризующихся инновациями, долговечностью, привлекательной ценой и гарантией высокого качества.

Очень важным критерием для нашей компании было также то, что материалы, которые мы распространяем, были аттестованы и сертифицированы. Благодаря тщательным исследованиям в лабораториях, проводящих испытания на стойкость, анализы химического состава и структурные испытания, мы можем с полной ответственностью предложить вам продукцию, которая не только повысит эффективность вашей работы, но и обеспечит безопасность их использования.

Второй основной целью нашей компании является оказание инжиниринговых услуг, включая технический анализ, монтаж модулей и ремонт промышленных печей.Вся наша деятельность основана на определенном пути, который всегда ведет к удовлетворению наших клиентов:

Мы хотели бы сообщить вам, что наше предложение включает в себя высокотемпературные и огнеупорные материалы многих других производителей, кроме Morgan и Refrasil. Мы приглашаем вас ознакомиться с полным предложением продуктов и услуг Fornax Polska, которое удовлетворит ожидания самых требовательных.

.

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ РАСТВОРЫ - ASKOT Materialy Budowlane

Настройки файлов cookie

Здесь вы можете определить свои предпочтения в отношении использования нами файлов cookie.

Требуется для работы страницы

Эти файлы cookie необходимы для работы нашего веб-сайта, поэтому вы не можете их отключить.

Функциональный

Эти файлы позволяют использовать другие функции сайта (кроме необходимых для его работы).Включив их, вы получите доступ ко всем функциям веб-сайта.

Аналитический

Эти файлы позволяют нам анализировать наш интернет-магазин, что может способствовать его лучшему функционированию и адаптации к потребностям Пользователей.

Поставщики аналитического программного обеспечения

Эти файлы используются поставщиком программного обеспечения, под которым работает наш магазин.Они не объединяются с другими данными, введенными вами в магазине. Целью сбора этих файлов является выполнение анализа, который будет способствовать разработке программного обеспечения. Вы можете прочитать больше об этом в политике использования файлов cookie Shoper.

Маркетинг

Благодаря этим файлам мы можем проводить маркетинговые мероприятия.

.

Смотрите также