Производство карбидокремниевого волокна для керамических и металлических композиционных материалов

Вернуться к списку

Основная информация

Название :
Производство карбидокремниевого волокна для керамических и металлических композиционных материалов
Организация-исполнитель :
✓ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет"
Автор предложения:
Евгений Галашов
Основное технологическое направление :
Новые материалы и способы конструирования, включая аддитивные производственные технологии
Дополнительные технологические направления :
Новые материалы и способы конструирования, включая аддитивные производственные технологии
Дата публикации:
08.04.2022
Видимость :
Да
Аннотация:
В НГУ разработан новый экономичный способ производства непрерывного карбидокремниевого волокна, состоящего из коммерческого углеродного волокна в качестве основы, с нанесённым на него армирующим покрытием состава SiC/Si и устройство для его осуществления. Новый способ производства непрерывного карбидокремниевого волокна включает следующие стадии, объединённые в непрерывную технологическую цепочку: загрузку катушек углеродного волокна в вакуумный реактор, протягивание углеволоконной нити через легкоплавкие эвтектические растворы-расплавы с высоким содержанием кремния, при температуре 350-450 °С в инертной атмосфере, извлечение катушек карбидокремниевого волокна после окончания процесса. Описанным способом будут получены опытные образцы керновых карбидокремниевых волокон с заданной толщиной и составом армирующего покрытия SiC/Si.

Решаемые проблемы и области применения

Решаемые проблемы :
Импортозамещение карбидокремниевых волокон,используемых для армирования металлических и керамических матриц с целью получения композиционных материалов для аэрокосмической техники и атомной промышленности.
Актуальность проблемы:
В настоящее время для разработки конструкций аэрокосмической техники нового поколения активно проводятся работы по созданию и внедрению конструкционных материалов, сочетающих малую плотность и высокие прочностные характеристики при повышенных рабочих температурах. Решением данной проблемы является применение в конструкциях перспективной техники волокнистых композиционных материалов на основе жаропрочных титановых сплавов и керамических матриц, армированных волокнами карбида кремния. Рядом зарубежных фирм: Specialty Materials Inc. (SMI – ранее Textron (Avco), США), TISICS Ltd (DERA, QinetiQ, Великобритания), FMW Composite Systems Inc., США – активно разрабатывается и производится в промышленном масштабе большая номенклатура армирующих волокон. НГУ предложена более простая и экономичная технология получения карбидокремниевого волокна.
Потенциальный экономический эффект:
Снижение на порядки затрат на производство карбидокремниевого волокна.
Технологическая схема:
Разработанный в НГУ способ, который позволяет сформировать армирующий слой покрытия SiC/Si без разрушения углеродной основы, с заданной толщиной и составом. Может использоваться как последующая стадия модификации на производстве коммерческого углеволокна.

Технология

Описание технологии и ее ценность :
Предлагаемый в НГУ подход, использующий химическую реакцию образования карбида кремния на поверхности непрерывной углеродной нити, погружённой в раствор-расплав кремния с температурой плавления 350-450 °С, позволяет сформировать армирующий слой покрытия SiC/Si без разрушения углеродной основы, с заданной толщиной и составом. Данное волокно будет пригодно для армирования металлических и керамических матриц с целью получения композиционных материалов.
Конкурентные технологии :
Фирмой Specialty Materials Inc. выпускаются керновые волокна карбида кремния марок SCS-0, SCS-6 и SCS-ultra. Зарубежные методы очень дорогие и длительные, в результате стоимость конечного продукта превышает несколько тысяч долларов за фунт https://www.specmaterials.com/silicon-carbide-fiber-product-price-list и запрещена к экспорту в РФ.
Инновационность технологии, конкурентные преимущества :
Простота, экономичность, масштабируемость,возможность встраивания в имеющиеся производственные цепочки

Текущее состояние

Описание текущего состояния :
Изготовлен опытный реактор, получены образцы карбидокремниевого волокна
Интеллектуальная собственность :
Название документа Способ нанесения карбидных покрытий на углеродсодержащие материалы
Номер Способ нанесения карбидных покрытий на углеродсодержащие материалы
Текущее финансирование :
2500000
Текущее финансирование (Описание) :
Разработан и изготовлен опытный образец вакуумного реактора для получения кернового карбидокремниевого волокна. Разрабатываются технологические режимы получения карбидокремниевых волокон Получены образцы керновых карбидокремниевых волокон с различной толщиной и составом армирующего покрытия SiC/Si.
План развития :
2022 Опытный образец вакуумного реактора для получения кернового карбидокремниевого волокна. НТО, содержащий набор технологических параметров процесса. Тестовые образцы керновых карбидокремниевых волокон с различной толщиной и составом армирующего покрытия SiC/Si, охарактеризованы на предмет физико-химических свойств.

Команда проекта

Численность проектной команды :
4
Структура и компетенции команды :
Лаборатория синтеза функциональных материалов отдела прикладной физики ФФ НГУ. основные направления работы-синтез монокристаллов,углеродных композитов,люминофоров Руководитель проекта н.с. Галашов Е.Н.

Предложение инвестору / партнеру

Необходимые ресурсы для реализации проекта :
Для создания промышленной установке необходимо софинансирование проекта НГУ на 2023 год.
Дорожная карта развития проекта :
2023
Промышленный вакуумный реактора для получения непрерывного кернового карбидокремниевого волокна. Коммерческие поставки карбидокремниевых волокон с характеристиками, определяемые потребителем.
Прикреплённые файлы к проекту :
Волокно НГУ.pdf
Контактная информация