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

Были исследованы два базовых технологических метода, основанные на жидкофазном уплотнении каменноугольным пеком и газофазном уплотнении пироуглеродной матрицей, а также комбинация этих методов. Показано, что жидкофазное уплотнение каркасов реализуется за меньшее число циклов по сравнению с серийно выпускаемыми УУКМ. По разработанным технологиям были изготовлены различные изделия ~как тонкостенные и сложно профилированные, так и массивные) и макетные образцы.

Проведены эксперименты по определению физико- механических и теплофизических характеристик и теплоэрозионной стойкости образцов УУКМ, изготовленных по различным технологическим схемам. Было установлено, что характеристики УУКМ, полученных по предлагаемым технологиям, практически не уступают или даже превосходят соответствующие показатели высокоплотных графитов и ряда серийно выпускаемых УУКМ. В заключение диссертационной работы кратко обобщены основные результаты исследования. Впечатляет проведенный и представленный в работе объем экспериментальных исследований, в том числе, исследований функциональных характеристик композитов.

Использование самых современных методов и методик исследования, тщательный анализ полученных экспериментальных данных, обеспечили достоверность полученных результатов. Таким образом, на основе анализа предметной области, адекватной постановки научной проблемы и частных задач исследования, корректного применения наукоемких методов исследования получены вполне достоверные и обоснованные результаты. Новизна положений, выводов н рекомендаций, сформулированных в диссертации. К наиболее важным результатам исследования, характеризующим его новизну, могут быть отнесены: 1.

Обоснование, экспериментальная отработка и реализация технологии формирования полимерных заготовок на основе нетканых иглопробивных ма- териалов из окисленных ПАН-волокон, которые могут рассматриваться как эффективная альтернатива армирующим каркасам на нитяной основе. 2. Результаты оценки закономерностей прессования по различным направлениям укладки холстов и интервала значений объемной плотности прессования полимерных заготовок, при которых обеспечивается необходимая конструкционная прочность каркасов и их структурная бездефектность. 3.

Результаты оценки экзотермического эффекта на различных стадиях перевода ПАН-волокон в прессованных полимерных заготовках в углеродный каркас и рекомендации по преодолению его негативного влияния. 4. Выявление существенного влияния НДС, возникающего при намотке массивных цилиндрических оболочек, на качество и бездефектность каркасов и УУКМ, разработка оригинальной математической модели оценки НДС и результаты численного исследования, позволившие сформулировать условия, при которых формируются цилиндрические заготовки, обеспечивающие получение бездефектных УУКМ. 5.

Результаты экспериментальной оценки минимально необходимого числа циклов «пропитка-отверждение-пиролиз», обеспечивающих получение высокоплотного и низкопористого УУКМ на основе разработанного нетканого каркаса. б. Результаты исследований физико-механических и теплофизических характеристик, а также высокотемпературных испытаний, моделирующих реальные условия эксплуатации различных теплонагруженных узлов аэрокосмической техники, позволяющие рекомендовать разработанные УУКМ и технологии их получения для изготовления деталей, длительно работающих в условиях высоких температур и эрозионных потоков. Следует отметить, что соискателем изучены и определены основные закономерности получения УУКМ с нетканым армирующим каркасом с помощью выбранных технологических процессов, что, безусловно, является научной новизной выполненной работы.

Значимость для науки и практики полученных автором результатов. Значимость работы существенно возрастает, если учесть, что основная ее цель — проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований, позволяющих создать основы технологического процесса получения УУКМ на основе нетканого каркаса. При этом надо иметь ввиду, что фактически речь идет о разработке нового для России типа УУКМ и новой технологии получения армирующих каркасов с нетканой структурой.

В России жидко- и газофазные технологии получения УУКМ активно развиваются применительно к получению композитов на основе нитяных армирующих каркасов и до этих работ практически не проводились системные исследования данных технологий для нетканых каркасов с мелкоячеистой структурой. Положительным является тот факт, что данная работа ориентирована на разработку технологии, в которой форма углеволокнистого каркаса и его плотность непосредственно формируется в процессе карбонизации предварительно полученной заготовки из окисленного ПАН-волокна, что существенно снижает стоимость производства УУКМ по сравнению с технологией, основанной на использовании нитяных каркасов.

Данное обстоятельство, безусловно, повышает научную и практическую значимость представленной, по сути, пионерской работы для развития технологии современных УУКМ. Установлено, что применение разработанной автором технологии позволяет создать УУКМ с более высокими эксплуатационными характеристиками по сравнению с плотными графитами и композитами, получаемыми по традиционным технологиям, что делает их перспективными для применения в качестве теплоэрозионностойких материалов в теплонагруженных конструкциях аэрокосмической техники, Данный тезис подтвержден серией испытаний, моделирующих реальные условия эксплуатации изделий. Полученные в результате проведенных исследований данные позволили сформулировать практически значимые рекомендации по оптимальным режимам разработанных технологических процессов получения высококачественных УУКМ с армирующими каркасами нетканой структуры.

Особо следует отметить практическую полезность выполненных исследований в современном и перспективном направлении материаловедения, а созданная автором комплексная методология разработки и исследования нового типа одного из самых перспективных конструкционных материалов — волокнисто-армированных УУКМ вЂ” безусловно, является научной базой для проведения дальнейших исследований в направлении расширения области эффективного применения разработанных технологий и материалов, Конкретные рекомендации по использованию результатов и выводов диссертации.

Результаты работы Елакова А.Б. могут быть рекомендованы для практической реализации на предприятиях различной формы собственности для производства изделий из УУКМ различного функционального применения, в деятельности научно-производственных организаций, связанных с разработкой современных жаростойких изделий, а также в соответствующих курсах лекций, связанных с подготовкой бакалавров и магистров в области материаловедения и технологии современных углеграфитовых материалов.

Кроме того, получаемые по данной технологии пористые УУКМ могут рассматриваться как заготовки для изделий различного функционального назначения в технологиях производства керамоматричных композитов, например, в процессах жидкофазного силицирования для производства компонентов высоконагруженных систем торможения. Замечания по содержанию и оформлению диссертации. 1. В разделе 3.3 приведены результаты исследования экзотермического эффекта в процессе перевода полимерного каркаса из ПАН-волокон в углеволокнистый каркас.

Утверждается, что негативное влияние экзотермического эффекта было минимизировано «... путем корректировки температурно- временного режима термостабилизации и карбонизации полимерной прессованной заготовки в сторону более плавного подъема температуры при нагреве ...». Однако в работе не приведены конкретные значения откорректированного температурно-временного режима термообработки полимерного каркаса. 2. В таблице 3.3 для сравнения с получаемыми в работе углеродными волокнами приведены характеристики некоторых серийно выпускаемых в РФ углеродных волокнистых материалов. В частности, приведены характеристики углеволокон марок Урал-15 и Урал-24. Однако известно, что для получения этих волокон в качестве прекурсора использовались гидратцеллюлозные волокна.