Производство карбидокремниевого волокна для керамических и металлических композиционных материалов
Быстрый переход:
Основная информация
Название :
Производство карбидокремниевого волокна для керамических и металлических композиционных материалов
Автор:
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:
20.04.2024
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