Науково-технічні основи формування функціональних властивостей композиційних матеріалів на основі вуглецю

Abstract

UA : Дисертаційна робота присвячена розв'язанню науково-прикладної проблеми розробки науково-технічних основ формування структури і властивостей композиційних матеріалів, математичному моделюванню технологічних і фізико-хімічних процесів, що є основою технології вуглець-вуглецевих композиційних матеріалів. Розроблена модель процесу карбонізації вуглепластикових заготівель, яка оцінює пружні, міцностні і теплофізичні характеристики залежно від температури. Запропоновано спосіб профілізації пористої структури карбонізованих ВКМ в середовищі діоксиду вуглецю. Розроблена математична модель і визначено технологічні параметри газофазного ущільнення пористої структури ВВКМ в проточному термохімічному реакторі в ізотермічних умовах як в середовищі природного газу, так і парах зріджених вуглеводнів. Проведено дослідження рентгено-структурних параметрів пірографіту, встановлено їх вплив на характеристики міцності і рівень залишкової термічної напруги. Вдосконалена структура фрикційних композиційних матеріалів і встановлено її вплив на підвищення коефіцієнтів тертя в умовах сухого і вологого середовища. Матеріали дисертаційної роботи пройшли дослідно-промислову апробацію в умовах ВАТ «ДЗ Вуглекомпозит», ВАТ «Укрграфіт», УкрНДІТМ. Річний економічний ефект від впровадження розроблених результатів склав 0,533 млн. грн. на рік.

RU : Диссертационная работа посвящена решению научно-прикладной проблеме разработки научно-технических основ формирования структуры и свойств композиционных материалов, математическому моделированию технологических и физико-химических процессов, являющихся основой технологии углерод-углеродных композиционных материалов, исследованию процессов формирования структурных характеристик и эксплуатационных свойств углепластиков, карбонизованных углепластиков, уплотненных углеродных композиционных материалов пироуглеродом из газовой фазы, пропиткой расплавом кремния и компрессионной пропиткой водной суспензией на основе фторопласта Ф4. Разработана методика и построен алгоритм оценки упругих, прочностных и теплофизических характеристик углепластиковых заготовок в процессе карбонизации. Методика основана на решении статистической краевой задачи микромеханики структурно-неоднородных тел с учетом термохимических преобразований компонентов композиционного материала. С целью модификации пористой структуры карбонизованных УУКМ, значительно повышающей эффективность изотермического процесса газофазного уплотнения и жидкофазной пропитки, предложен способ профилирования пор в проточном термохимическом реакторе в среде диоксида углерода при температуре 1030...1130К Разработана математическая модель и определены технологические параметры газофазного уплотнения пористой структуры УУКМ в проточном термохимическом реакторе в изотермических условиях как в среде природного газа, так и парах сжиженных углеводородов. Проведено исследование рентгено-структурных параметров пирографита, установлено их влияние на прочностные характеристики и уровень остаточных термических напряжений. Усовершенствована структура фрикционных композиционных материалов и установлено ее влияние на повышение коэффициентов трения в условиях сухой и влажной среды. Материалы диссертационной работы прошли опытно-промышленную апробацию в условиях ОАО «ГЗ Углекомпозит», ОАО «Укрграфит», УкрНИИТМ. Годовой экономический эффект от внедрения разработанных результатов составил 0,533 млн. грн. в год.

EN : The dissertation solved scientific and applied problem of development of scientific and technical foundations of the structure and properties of composite materials, technology and mathematical modeling of physical and chemical processes that are the foundation technology of carbon-carbon composites. A model of the process of carbonization of the carbon preparations, which assesses elastic, strength and thermal properties depending on temperature, is developed. A method of forming a porous structure carbonated CM among carbon dioxide is proposed. The mathematical model and determined process parameters vapor seal porous structure CCCM flow in thermochemical reactor under isothermal conditions in the environment as natural gas and liquefied hydrocarbon vapors is developed. The research of X-ray structural parameters pyrolytic carbon is developed, established their influence on strength characteristics and the level of residual thermal stresses. Structure of friction composite materials is improved and found its impact on improving friction coefficients in dry and wet environments. Proceedings of the thesis were research and industrial tested in VAT "DZ Vuglecompozit", VAT "Ukrgrafit", UkrNDITM. The annual economic effect from the implementation of the developed results was 0.533 million grn. per year.