Создание защитного покрытия с использованием жидкого кремния на пористых слоистых УУКМ.

В последнее время всё больше внимание уделяется  развитию ракетно-космических систем. На сегодняшний день создаются сверхзвуковые летательные аппараты, способных летать с гиперзвуковой скоростью (5 Махов). При этом материалы, покрывающие корпус самолёта должны выдерживать большие механические, ударно-волновые и термические нагрузки. Проблема интенсивного аэродинамического нагрева определенных элементов конструкции, таких как передние кромки аэродинамических поверхностей, носовая часть и др. так же стоит перед исследователями.

Использование углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ), обладающих уникальными термическими, механическими, эрозионными свойствами, открывает широкие возможности в дальнейшем развитии авиакосмической и машиностроительной техники. 

В данной работе освещается необходимость создания защитного покрытия для элементов конструкции самолета, подверженным большим механическим и тепловым нагрузкам. При этом разрабатываемое покрытие должно удовлетворять ряду требований: работа не менее 20 секунд при температуре 2100 ˚С в атмосфере кислорода, либо 400 секунд при температуре 1700 – 1800 ˚С., а так же работа в условиях высоких механических нагрузок, при скорости обдува в 5 Махов. Кремнисодержащие материалы, как раз отвечают необходимым требованиям.

Целью данной работы являлась пропитка двух образцов УУКМ жидким кремнием. Для этого на образцы был нанесен кремний различной дисперсности: 500 нм. и 50 мкм. После, образцы помещались  в печь на сорока минутную инфильтрацию при температуре выше температуры плавления кремния. Далее образцы были исследованы на предмет структурного и фазового состава.

 По результатам структурного анализа выявлено, что порошок кремния, дисперсностью 500 нм не проник сквозь углеродные волокна, а остался на поверхности образца. В случае более крупнозернистого порошка кремния 50 мкм, он образует жидкую фазу и  происходит пропитка УУКМ. По данным фазового анализа С-С образцов выявлено наличие двух фаз: углерода и карбида кремния. Наличие свободного кремния обнаружено не было, что свидетельствует о взаимодействии кремния с углеродной подложкой.

Проделанная работа является предпосылкой создания переходного слоя из карбида кремния.

Научный руководитель - канд.техн. наук, доц. Аникин В. Н.