ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Силицированный графит из "Искусственный графит" Силицированный графит представляет собой композиционный материал, который состоит из углерода с различной степенью совершенства кристаллической структуры, карбида кремния а- или /3-модификации, свободного кремния, с примесями и азота. Технология изготовления деталей из силицированного графита нёСложна. Из заготовок графита заданной формы и размеров их вытачивают или прессуют с учетом необходимых припусков, а затем пропитывают жидким кремнием при температурах выше температурь плавления кремния. Для силицирова-ния используют специальные углеродные материалы - как графитированные, так и обожженные (графитированные - ГМЗ, АРВ-1, ПГ-50, ПРОГ-2400, обожженные углеродные материалы АРВ и 2П-1000 и прессованные материалы с графитовым наполнителем полученный прессованием графитированного порошка и пульвербакелита в качестве связующего с добавками, в ряде случаев, парафина и материал марки Е (природного графита). [c.243] Существует оптимальное соотношение скоростей пропитки и карбидо-образования, которое определяется временными и температурными условиями процесса силицирования. На рис. 98 представлено влияние температуры на степень пропитки графитов, просилициррванных в среде аргона. Из рассмотрения кривых следует, что наиболее интенсивно сили-цирование протекает, начиная с температуры 1800 °С. [c.244] Влияние времени выдержки на количество образовавшегося карбида кремния и остаточного кремния при 1800-1850 °С на образцах из силицированного графита марки СГ-Т, изготовленного на основе пористого графита марки ПГ-50, представлено на рис. 99. Характер кривых свидетельствует о том, что в начальной стадии процесс пропитки и карбидооб-разования протекает очень быстро, затем, после заполнения пор жидким кремнием (максимум на кривой 2) и образования на их поверхности тонкого слоя карбида кремния количество свободного кремния в материале медленно уменьшается, а количество карбида кремния медленно возрастает. Замедление процесса карбидообразования объясняется малой скоростью диффузии углерода через слой карбида кремния. Поэтому для снижения содержания свободнрго кремния в силицированном графите марки СГ-Т выдержка при 1800—1850 °С должна составлять не менее 30 мин. [c.244] Повышение температуры до 2000 °С ускоряет процесс карбидообразования. На рис. 100 показаны закономерности процесса увеличения содержания карбида кремния в составе силицированных графитов СГ-Н, СГ-М, СГ-П, СГ-Т при 2000 °С и выдержках до 50 ч. Чем больше пористость исходного графита, тем больше за одно и то же время образуется карбида кремния. Длительные выдержки мало влияют на увеличение содержания карбида кремния в составе силицированного графита. [c.244] что обожженные образцы Имеют малую степень пропитки, что объясняется высокой реакционной способностью материала. С повышением температуры обработки до 2400 °С очень резко повышается сили-цируемость материала. Обработка при более высоких температурах (до 3000 °С) относительно мало повышает степень графитации углеродного материала и соответственно - степень пропитки и содержание карбида кремния в составе силицированного графита. Из этих результатов можно сделать вывод о том, что целесообразно проводить графитацию исходных материалов при 2400-2500 С. [c.245] Физико-механические свойства силицированных графитов зависят от их состава и структуры. На рис. 101 показана зависимость кратковременной прочности при разрыве образцов из силицированных графитов от степени пропитки. Видно, что резкое повышение предела прочности на разрыв наблюдается в образцах с небольшим увеличением степени пропитки, при этом чем плотнее графит до силицирования, тем круче подъем кривой, т.е. меньшее изменение степени пропитки приводит к резкому увеличению прочности. [c.245] Наибольшей твердостью отличаются силицированные графиты, в составе которых содержится больше карбида кремния. [c.246] При использовании для силицирования плотного графита, пористость которого менее 19 %, после проведения процесса остаточное содержание свободного кремния составляет 1,5 %. Такой силицированный графит имеет сплошной каркас из графита и его прочность на разрыв непрерывно увеличивается с повышением температуры. В результате предварительного нагрева до 1650 и охлаждения со скоростью 280 °С/мин до 1100 °С свойства силицированного графита сильно изменяются предельная деформация до разрушения уменьшается, снижается предел прочности на разрыв и увеличивается модуль упругости. [c.246] Едкий натр 20 Кипения 20 10. [c.247] Силицированный графит имеет высокую стойкость к воздействию различных агрессивных сред концентрированных кипящих кислот, растворов щелочей и солей, расплавленных черных и цветных металлов и нагретых до высоких температур газов. В табл. 45 приведены результаты, показывающие изменение массы образцов из силицированного графита марки СГ-Т, после испытаний в различных агрессивных средах. Как следует из табл. 45, только кипящая азотная кислота и раствор щелочи реагируют с силицированным графитом. [c.248] Из ЭТИХ данных видно, что с увеличением в силицированном графите содержания свободного кремния и с уменьшением карбида кремния стойкость материала уменьшается. Наиболее устойчивым оказался сили-циррванный графит с содержанием 1,7 % свободного кремния. Чистый кремний в ЭТИХ условиях разрушается полностью. Остальные марки силицированных графиГов по химической стойкости занимают промежуточное положение в зависимости от содержания свободного кремния. [c.248] Физико-механические свойства силицированных графитов после воздействия агрессивных сред изменяются незначительно так, прочность образцов на изгиб и сжатие несколько возрастает, поскольку в результате растворения поверхностных слоев исчезают дефекты, имеющиеся на поверхности силицированного графита. Исключение составляют образцы, испытанные в 94 %-ной серной кислоте, азотной кислоте и растворах щелочей. [c.248] При работе в агрессивных средах, не содержащих механических примесей, силицированный графит, трущийся по углеродным материалам, керамике и твердым металлическим материалам, имеет очень высокую износостойкость, что в ряде случаев обеспечивает срок службы до 10000-15000 ч. [c.249] Силицированный графит - коррозионно- и эрозионностойкий материал. Его применяют для изготовления упорных и радиальных подшипников и уплотнительных колец для химических агрегатов и различных насосов, перекачивающих агрессивные и эрозионные жидкости. Он широко применяется в качестве защитной арматуры термопар погружения при плавке металлов, а также для изготовления футеровки, стойкой в окислительных средах. Добавка бора (до 15 %) в кремний, который применяется в процессе силицирования, приводит к получению так называемого боросилицированного графита. При этом увеличивается твердость образующегося карбида кремния, повышается термостойкость и химическая стойкость силицированного г фита. Боросилицированный графит применяют для изготовления чехлов для термопар, тиглей, нагревателей, стопоров, стаканов, трубок и других деталей, установок для непрерывного литья металлов и их сплавов импеллеров для перемешивания расплавов футеровки печей, форсунок и газовых горелок форм для разливки металлов упорных и радиальных подшипников, торцевых уплотнений и крыльчаток насосов труб, фитингов фаз и насадок для распыления абразивных химически активных веществ. [c.249] Вернуться к основной статье