0723-1-opreview (Разработка технологии изготовления углерод-углеродного композиционного материала на основе нетканого окисленного полиакрилонитрила), страница 2

В этом разделе исследований диссертант еще раз показал умение логического анализа технологического препятствия, структурирование проблемы, выбор аналитического и экспериментального путей решения научнотехнической задачи, формулирование итогов исследования и принятия практических решений для получения высококачественного композита. Общим итогом работ 3-ей и 4-ой глав явилась разработка армирующего каркаса и исследование его механических характеристик. Последние найдены, как для армирующих фнламентов, так и для не связанных пучков волокон (без иглопробивания и иглопробивного текстильного материала). Такой набор характеристик позволяет в последующем объективно оценить эффективность связывания углеродной матрицей УУКМ на основе полученных диссертантом каркасов на основе окисленного полиакрилонитрила.

В питой главе изложены результаты изучения процесса формирования углеродных матриц в объеме изотропного мелкозернистого углеродного волокнистого каркаса. Основным содержанием работ 5-й главы явилось получение высокоплотных УУКМ с применением пиролитической матрицы и углеродной матрицы на основе высокотемпературной прессовой технологии. Процесс жидкофазного уплотнения углеродного каркаса Ипресскон проводился по технологии, ранее отработанной для УУКМ типа МКУ4М-7. Диссертантом обоснованно. сделано предположение о роли смачивания в общем процессе жидкофазного уплотнения. Диссертанту удалось показать, что разработка нового типа углеродного волокнистого каркаса дала собственный технический, технологический и экономический выигрыш на этапах уплотнения материала при производстве УУКМ на базе этих каркасов.

Затем диссертантом проведены исследования возможности применения осаждения,пиролитических матриц методом термического градиента. Действительно, в современной практике создания высококачественных УУКМ перечисленные методы формирования углеродных матриц дополняют друг друга. К существенному положительному достижению, полученному диссертантом, следует отнести получение рабочих поверхностей деталей с высокой чистотой поверхности,.как после механической обработки, так и гюсле огневых испытаний.

Это открывает перед разработанными УУКМ широкие перспективы применения при изготовлении, как принято называть, малоразмерных вкладышей РДТТ, Применяемые в этих устройствах графитовые детали из материалов типа МПГ значительно уступят новому классу материалов на основе Ипресскона по термопрочности. На наш взгляд, одной из причин положительного результата может служить выбранное диссертантом основное направление получения армирующего наполнителя на основе «недоокисленного» полиакрилонитрила. Здесь напрашивается гносеологическая и технологическая аналогия с конструкционными материалами типа МХП, которые изготавливают на основе непрокаленного ~техническое выражение в углеграфитовой промышленности) кокса.

Составной частью 5-ой главы явилось изложение результатов исследования теплоэрозионной стойкости нового типа УУКМ в ряде испытательных устройств головных предприятий РФ в разработке изделий ракетнокосмической техники. Результаты испытаний вызывают доверие, как к непосредственной оценке качества деталей ракетной техники из нового материала, но также и к постановке задачи диссертации в целом, ее научно- кая оценка неизбежно переносится и на диссертанта и характеризует его как высококвалифицированного научного работника.

Завершением главы 5 стали результаты определения основных физико- механических, теплофизических характеристик и сгруктуры композита. Результаты итоговой таблицы 5.6 позволяют определить особое место новой группе УУКМ-Ипресскон~' среди штатных углеродных материалов. По результатам этой таблицы и из проведенных испытаний работоспособности видно, что новая группа материалов (с матрицей из пека, матрицей из пиролитического углерода, матрицей, включающей карбидные компоненты) име- ет широкую перспективу применения.

Научная новизна диссертации прежде всего заключается в установлении принципиальной возможности создания высокопрочного углерод- углеродного композиционного материала на основе окисленного полиакрилонитрила. В технологии углеродных конструкционных материалов всегда выделяли два принципиальных направления: изготовления материалов с применением углеродных наполнителей после их высокотемпературной обработки и т.н. «непрокаленных» углеродных наполнителей. В первом случае технологических сложностей изготовления собственно углеродного материала (композита) существенно меньше.

Углеродные наполнители практически не участвуют в формировании когезионных связей на границе с матрицей. Однако в результате получаются материалы с относительно меньшей прочностью и меньшим модулем упругости. Во втором случае технология изготовления заготовок требует более высококвалифицированного исполнения процессов и более дорогостоящего оснащения. Но в этом случае физико- механические свойства материалов, нх эрознонная стойкость существенно (в 2...3 раза) более высоки. Автор настоящей диссертации впервые в практике РФ нашел технологические решения изготовления углеродных материалов по схеме применения «непрокаленных» углеродных волокнистых наполнителей.

В решении настоящей задачи диссертант впервые в научной практике создания УУКМ с положительным результатом установил и определил ряд частных конструкторско-технологических проблем, без разрешения которых не было бы возможным получение новых типов композитов. К этим задачам относятся расчетно-экспериментальное обоснование уровня необходимой плотности волокнистого каркаса, уточнение закономерностей формообразования материала с учетом его тонкодисперсной структуры, решение технологических проблем, связанных с экзотермичностью процессов с окисленным полиакрилонитрилом.

Последнее полностью отсутствует в процессах получения УУКМ на основе углеродных волокон с высокой температурой обработки (более предельной технологической температурой изготовления композита в целом). Существенным научным результатом диссертационной работы является математический анализ управлением микромеханики армирующего каркаса, в ходе которого показана особая роль деформации каркаса в трансверсальном направлении за счет понижения величины коэффициента Пуассона, приведший в итоге, в конечном счете, к повышению экономических показателей технологии. К заметным научным результатам следует отнести также анализ технологических аспектов формирования углеродной матрицы с учетом роли капиллярных эффектов на первых стадиях процесса пропитки, существенно отличающихся от технологии материалов с крупной структурной ячейкой.

В конечном счете, и эти работы привели к повышению экономических показателей технологии и к повышению конкурентной способности новых материалов. Значимым научным результатом является и получение достаточно обширного банка данных по физико-механическим, теплофизическим свой- ствам полученных новых материалов, показателям их проницаемости, эрозионной стойкости. Эти результаты имеют особое значение, поскольку они получены в АО «Композит», являющимся ведущим и головным материаловедческим предприятием в ракетно-космической области РФ. Практическая значимость результатов диссертации Елакова А.Б. заключена в разработке общей технологической схемы изготовления УУКМ на основе текстильных форм из окисленного полиакрилонитрила, а так же в разработке отдельных частных технологических процессов изготовления деталей конкретных геометрических размеров.

Внедрение разработанной технологической документации в практику НИР и ОКР предприятия АО «Ком- позит» позволило успешно изготовить крупноразмерные заготовки, а из них— детали авиакосмической техники и затем провести успешные огневые испытания. Завершение этого этапа работ подтверждено актами внедрения, приведенными в Приложениях.

Достоверность научно-технических результатов подтверждается тем, что все исследования проведены на современной научно-технической аппаратурной базе. В работе получен достаточный статистический объем экспе- риментальных результатов, позволяющий утверждать о высокой достоверности выводов и заключений по диссертации в целом, Экспериментальные исследования в работе сопровождаются математическим моделированием физико-химических процессов и вновь экспериментальным подтверждением, что существенно в заключении о достоверности результатов исследований.

Диссертант уделил этому аспекту работы особое внимание, которое абсолютно необходимо при разработке принципиально новых типов УУКМ. Замечания по содержанию и оформлению диссертации В качестве недостатков следует отметить следующие замечания и во- просы. 1. При переходе обсуждения от ~1.3 к ~1.4 целесообразно указать, к какому численному размеру структурной ячейки следует сегодня стремиться, исходя из требований практики, и лишь затем начинать критический анализ имеющихся на сегодня «современных углеродных нетканых материалов». Именно требование «тонкоструктурности» разрабатываемого углеродного наполнителя определяет весь путь последующей работы, что следовало более четко отобразить в выводах из литературного обзора.