Synthesis of SiC protective layer on carbon fibre by fast heating method

Abstract

BevezetésNapjainkban intenzíven kutatott terület a jó kopás-és hõsokkálló anyagok kifejlesztése az ûrtechnika, a megmunkáló szerszámok, a turbinaalkatrészek és általában a magas hõmérsékleten erõs súrlódással együtt járó alkalmazások területén. Jó példa erre a súrlódásnak kitett alkatrészek esete, ahol a felületen elnyelt súrlódási hõ a véges hõvezetés miatt magas hõmérséklet-emelkedést okoz a felületen és ezzel együtt nagy hõmérséklet-gradienst. Ez utóbbi jelenléte a hõtágulás és a mechanikai kény-szerek okán termikus feszültségeket kelt a mintában (a használat során ciklikusan), ami fõleg a felületen, annak mikroszerkezetétõl függõen, különbözõ károsodási mechanizmusokat indít el. Ennek elkerülése érdekében az ideális hõsokktûrõ anyag jó hõvezetõ, kis hõtágulású és mechanikai szilárdsága is a várható termikus feszültsé-gek feletti érték [1]. Mivel egy anyag ezeket az eltérõ követelményeket nehezen tudja teljesíteni, a megoldást a kompozit anyagok területén lehet keresni. Erre a célra a szénszál erõsítésû, szénmátrixú kompozitok (C/C) már bevezetésre kerültek, igaz nem túl széles területen, de a mátrixanyag SiC-dal való helyettesítése (C/C-SiC) ígére-tes fejlesztési iránynak mutatkozik. A szénszál egyrészt jó hõvezetõ, kis hõtágulásával jól társítható kerámia alapanyagokhoz, és mint erõsítõ anyag növeli a törési szívós-ságot. Szénszál erõsítésû kerámiaanyagok már léteznek, de még továbbra is megoldandó ebben a kompozit szerkezetben a szénszál degradációjának a megállítása, ami 450 º C felett oxigén jelenlétében indul el [2][3]. A magas hõmérsékletû oxigén jelenléte melletti alkalmazás gyakori eset akár a kompozit szerkezetek gyártási technoló-giája során, akár a kész alkatrészek (pl. féktárcsa) súrló-dása során, az ezer fok feletti ismétlõdõ hõterhelésre gondolva. Megoldásként vagy magára a kompozit felü-letére visznek védõréteget, vagy magára a szénszálakra képeznek oxigénálló (általában SiC) bevonatot, illetve mindkét eljárást alkalmazzák egyszerre [4]. Jelen munká-ban a szénszálak SiC-os bevonásával foglalkozunk egy gyors, tranziens jellegû, magas hõmérsékletû hevítés alkalmazásával, ami újszerû az eddig ismert, órákban mér-hetõ hõkezelési technológiák mellett. Kísérleti módszerek Védõréteg kialakítása gyors pirolízises módszerrelA gyors hevítéses eljárás egy atomabszorpciós spektrométer (AAS) elektrotermikus atomizáló (ETA) egységé-ben zajlik. Az ETA AAS-t az analitikai kémia területén használják kémiai elemek koncentrációjának a meghatá-rozására. A mûszer mûködése azon az elven alapszik, hogy egy grafitcsövet magas hõmérsékletre hevítenek, miután abba a meghatározandó elemeket tartalmazó oldatból 50-100 µl-t cseppentenek. A 2000-3000 o C hõmérsékleten az oldatban lévõ vegyületek atomjaikra bomlanak. Analitikai célú felhasználásnál az atomok fényabszorpcióját mérik. Jelen munkában a fényabszorpció adta informáci-óra nincs szükségünk, hanem a kis hõkapacitású csõke-mence gyors felfûthetõségét használtuk ki.Az ETA felhasználható általában mint gyors fûtésû kemence a grafit (s) + Me (l) , grafit (s) + Me (V) ,...