Высокотемпературные теплофизические свойства углерод-углеродных композиционных материалов на основе иглопробивного углеродного каркаса с двумя типами уплотнения

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Методом плоских температурных волн измерена температуропроводность образцов, вырезанных из двух типов углерод-углеродных композиционных материалов вдоль и поперек их основного направления армирования. В качестве армирующего компонента углерод-углеродных композиционных материалов использовался иглопробивной каркас на основе углеродной биаксиальной ткани марки АСМ С400В из высокопрочного карбонизованного волокна. Для первого типа углерод-углеродного композиционного материала армирующий компонент уплотнен пироуглеродной матрицей, для второго – коксовой матрицей. Плотность исследованных материалов составляла 1.77 и 1.95 г/ см 3 соответственно. По результатам измерения температуропроводности в диапазоне 600–1700 К рассчитаны температурные зависимости коэффициента теплопроводности, позволяющие оценить теплопроводность исследованных материалов в зависимости от направления армирования (оси анизотропии). Показано отличие коэффициента теплопроводности как по величине, так и по форме политерм в зависимости от способа уплотнения иглопробивных углеродных каркасов углерод-углеродных композиционных материалов. Обсуждается механизм теплопроводности в углерод-углеродных композиционных материалах.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

А. Вершинин

АО «ОКБ «Новатор»

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: av_vershinin@inbox.ru
Ресей, г. Екатеринбург

А. Карсаков

АО «ОКБ «Новатор»

Email: av_vershinin@inbox.ru
Ресей, г. Екатеринбург

В. Горбатов

ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет»; ФГБУН Институт теплофизики УрО РАН

Email: av_vershinin@inbox.ru
Ресей, г. Екатеринбург; г. Екатеринбург

А. Куриченко

ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет»

Email: av_vershinin@inbox.ru
Ресей, г. Екатеринбург

И. Магнитский

АО «Композит»

Email: av_vershinin@inbox.ru
Ресей, г. Королев

М. Магнитская

АО «Композит»

Email: av_vershinin@inbox.ru
Ресей, г. Королев

С. Тащилов

АО «Композит»

Email: av_vershinin@inbox.ru
Ресей, г. Королев

Әдебиет тізімі

  1. Tang B., Wang Y., Hu L., Lin L., Ma Ch., Zhang Ch., Lu Y., Sun K.,Wu X. Preparation and Properties of Lightweight Carbon/Carbon Fiber Composite Thermal Field Insulation Materials for High-temperature Furnace // J. Eng. Fibers Fabrics. 2019. V. 14.P. 1.
  2. Бушуев В.М., Удинцев П.Г., Чунаев В.Ю., Ершова А.Н. Перспективы применения углеродных композиционных материалов в химическом аппаратостроении // Химическая промышленность. 2003. Т. 80. № 3. С. 38.
  3. Дегтярь В.Г., Калашников С.Т., Кречка Г.А., Савельев В.Н. Углерод-углеродные композиционные материалы для изделий ракетно-космической техники // Констр. функц. мат-лы. 2013. № 2. С. 12.
  4. Бушуев В.М., Мусин Р.К., Синани И.Л. Закономерности пироуплотнения тканопрошивных углеродных каркасов в термоградиентном режиме для изготовления герметичных конструкций // Науч.-техн. вестник Поволжья. 2012. № 1. С. 125.
  5. Щурик А.Г. Искусственные углеродные материалы. Пермь, 2009. 342 с.
  6. Магнитская М.В., Магнитский И.В., Тащилов С.В., Цветков Д.А. Влияние высокотемпературной обработки на механические характеристики углерод-углеродных композиционных материалов на основе пироуглеродной матрицы // Вестник ПНИПУ. Механика. 2022. № 4. С.5.
  7. Виргильев Ю.С. Графиты для реакторостроения. М.: ФГУП «НИИграфит», 2011. 89 с.
  8. Savage G. Carbon–Carbon Composites.London: Chapman & Hall,1992.
  9. Luo R., Liu T., Li J., Zhang H., Chen Zh., Tian G. Thermophysical Properties of Carbon/Carbon Composites and Physical Mechanism of Thermal Expansion and Thermal Conductivity // Carbon. 2004. V. 42.№ 14. P. 2887.
  10. Kim W.-J., Park J.Y., Kim Y. Mechanical and Thermal Properties of a Nuclear Grade C/C Composite for an Application of In-Core Structural Materials of VHTR // Trans. Korean Nuclear Society Spring Meeting Gyeongju, Korea, May 29–30, 2008.P. 317.
  11. Ивлиев А.Д. Метод температурных волн в теплофизических исследованиях // ТВТ. 2009. Т. 47. № 5. С. 771.
  12. Ивлиев А.Д., Куриченко А.А., Векшин И.М. Высокотемпературная температуропроводность твердых растворов системы Y–Ho // ТВТ. 2016. Т. 54. № 2. С. 219.
  13. Коршунов И.Г., Мезенцев А.Н., Ивлиев А.Д., Горбатов В.И. Измерения температуропроводности двухслойных металлических систем методом плоских температурных волн при высоких температурах. Система титан–вольфрам //ТВТ. 1989. Т. 27. № 1. С. 63.
  14. Ивлиев А.Д., Поздеев А.Н., Морилов В.В. Применение метода плоских температурных волн при исследовании гетерогенных двухслойных материалов // ИФЖ. 1989. Т. 57. № 5. С. 866.
  15. Ивлиев А.Д., Куриченко А.А., Мешков В.В., Гой С.А. Методика ГСССД МЭ 207–2013. Методика экспериментального исследования температуропроводности конденсированных материалов с использованием температурных волн. ГСССД. Аттестат № 207. Деп. в ФГУП «Стандартинформ» 20.03.2013. № 902а–2013 кк.
  16. Taylor R.E., Groot H. Thermophysical Properties of POCO Graphite // High Temp. – High Press. 1980. V. 12(2). P. 147.
  17. Жмуриков Е.И., Савченко И.В., Станкус С.В., Tecchio L. Измерение теплофизических свойств графитовых композитов для конверторов нейтронной мишени // Вестник НГУ. Сер. Физика. 2011. Т. 6. №2. С. 77.
  18. Лутков А.И., Волга В.И., Дымов Б.К. и др. Тепловые и электрические свойства пиролитического графита // Неорг. материалы. 1972. Т. 8. № 8. С. 1409.
  19. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л.: Энергия, 1974. 264 с.
  20. Ohlhorst C.W., Vaughn W.L., Ransone P.O., Tsou H.-T. Thermal Conductivity Database of Various Structural Carbon–Carbon Composite Materials // NASA. 1997. Tech. Memorandum№ 4787. 96 p.
  21. Волков Д.П., Заричняк Ю.П. Теплофизические свойства углерод-углеродных композиционных материалов // ТВТ. 1995. Т. 33. № 6.С. 941.
  22. Mac í as J.D., Bante-Guerra J., Cervantes-Alvarez F., Rodr ì guez-Gattorno G., Ar é s-Muzio O. et al. Thermal Characterization of Carbon Fiber-Reinforced Carbon Composites (C/C) //Appl. Composite Mater. 2019. V. 26 (1). P.321.
  23. Костановский А.В., Костановская М.Е., Зеодинов М.Г. О фононном механизме теплопроводности графита при высоких температурах // ТВТ. 2013. Т. 51. №3. С. 477.
  24. Займан Дж. Электроны и фононы. М.: Изд-во иностр. лит., 1962. 488 с.
  25. Колесников С.А., Бамборин М.Ю., Воронцов В.А. и др. Формирование уровня коэффициента теплопроводности углерод-углеродного композиционного материала // Новые огнеупоры. 2017. № 2. С. 30.
  26. Колесников С.А.,Ким Л.В., Воронцов В.А., Проценко А.К., Чеблакова Е.Г. Исследование формирования теплофизических характеристик объемно-армированных углерод-углеродных композиционных материалов // Новые огнеупоры. 2017. № 8. C. 45.
  27. Wang T., Zhang Sh., Ren B., Li K., Li W., Li H. Optimizing Mechanical and Thermal Expansion Properties of Carbon/Carbon Composites by Controlling Textures // Current Appl. Phys. 2020. V. 20. № 10. P. 1171.
  28. Бамборин М.Ю., Ярцев Д.В., Колесников С.А. Влияние высокотемпературной обработки на рентгеноструктурные характеристики и теплопроводность углерод-углеродных композиционных материалов // Новые огнеупоры. 2013. № 8. С. 56.
  29. Мармер Э.Н. Углеграфитовые материалы. М.: Металлургия, 1973. 136 с.
  30. Берман Р. Теплопроводность твердых тел. М.: Мир, 1979. 286 с.
  31. Вершинин А.В., Горбатов В.И., Куриченко А.А., Койтов С.А. Теплофизические свойства мелкозернистого графита МПГ-7 с химической и структурной гетерогенностью // ТВТ. 2022. Т. 60. № 5. С. 676.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. External appearance of UUKM: (a) – sample No. 1, (b) – No. 2.

Жүктеу (13KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Temperature dependences of the thermal diffusivity of graphite grade POCO AXM-5Q: 1 – measurement results, 2 – data [16].

Жүктеу (12KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Temperature dependences of thermal diffusivity along X–Y (a) and along Z (b) of UUKM samples: 1 – No. 1, 2 – No. 2; 3 – [9], 4 – [10].

Жүктеу (27KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Temperature dependences of thermal conductivity along X–Y (a) and along Z (b) of UUKM samples: 1 – No. 1, 2 – No. 2.

Жүктеу (26KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Temperature dependences of the coefficient of the mean free path of phonons in samples No. 1 (1 – along X–Y, 2 – along Z) and No. 2 (3 – along X–Y, 4 – Z).

Жүктеу (16KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».