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

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

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.

全文:

受限制的访问

作者简介

А. Вершинин

АО «ОКБ «Новатор»

编辑信件的主要联系方式.
Email: av_vershinin@inbox.ru
俄罗斯联邦, г. Екатеринбург

А. Карсаков

АО «ОКБ «Новатор»

Email: av_vershinin@inbox.ru
俄罗斯联邦, г. Екатеринбург

В. Горбатов

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

Email: av_vershinin@inbox.ru
俄罗斯联邦, г. Екатеринбург; г. Екатеринбург

А. Куриченко

ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет»

Email: av_vershinin@inbox.ru
俄罗斯联邦, г. Екатеринбург

И. Магнитский

АО «Композит»

Email: av_vershinin@inbox.ru
俄罗斯联邦, г. Королев

М. Магнитская

АО «Композит»

Email: av_vershinin@inbox.ru
俄罗斯联邦, г. Королев

С. Тащилов

АО «Композит»

Email: av_vershinin@inbox.ru
俄罗斯联邦, г. Королев

参考

  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.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. External appearance of UUKM: (a) – sample No. 1, (b) – No. 2.

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

下载 (12KB)
索引源数据
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].

下载 (27KB)
索引源数据
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.

下载 (26KB)
索引源数据
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).

下载 (16KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024