Композиция для изготовления конструкционного материала

 

Изобретение относится к области конструкционных материалов и может найти применение в машиностроении в качестве деталей, работающих при высоких нагрузках и давлении. Согласно изобретению предлагается композиция для изготовления конструкционных материалов, содержащая, мас.%: в качестве связующего аммонийную соль олигоамидокислоты 40 - 70 и наполнители - графит 17 - 34, дисульфид молибдена 9 - 18, политетрафторэтилен 2 - 4, оксид иттрия 2 - 4. 2 табл.

Изобретение относится к области конструкционных термо- и теплостойких материалов и может найти применение в машиностроении, при изготовлении узлов трения, работающих при высоких температурах.

Известна композиция, включающая олигомерное полиимидное связующее на основе полиаминофенилена и малеинового ангидрида и углеродный наполнитель (графит и оксид кадмия). Однако материалы на ее основе имеют недостаточно высокие физико-механические показатели, которые ухудшаются в процесе длительной эксплуатации.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является композиция для конструкционных материалов, включающая в качестве связующего ароматический полиамид и наполнитель: графит, дисульфид молибдена, фторопласт, оксид иттрия. Однако материал характеризуется довольно низкой теплостойкостью, в пределах 270^оС, что не позволяет его использовать в условиях повышенных тепловых нагрузок в области температур выше 300^оС.

Целью изобретения является повышение теплостойкости до температур не менее 350^оС.

Поставленная цель достигается тем, что композиция для конструкционных материалов, содержащая связующее на основе олигоамидокислоты и наполнитель на основе графита, в качестве связующего содержит аммониевую соль олигоамидокислоты, а наполнитель на основе графита дополнительно содержит дисульфид молибдена, ПТФЭ и оксид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Аммониевая соль олигоамидокислоты 40-70 Графит 17-34 Дисульфид молибдена 9-18 ПТФЭ 2-4 Оксид иттрия 2-4 Аммониевую соль олигоамидокислоты получают в среде инертного растворителя (предпочтительнее в высокополярных апротонных растворителях амидного типа: диметилформамид, диметилацетамид и т.д.), обычно при комнатной температуре согласно схеме: + где R = R¹= CH m - мольное соотношение компонентов (6 - 10).

Увеличение температурного интервала работоспособности предлагаемой композиции объясняется тем/ что в качестве связующего при ее изготовлении используют термореактивный полиамид пространственно-сетчатого строения/ который характеризуется высокой тепло- и термостойкостью/ причем его теплостойкость находится на уровне его термостойкости и составляет 450-470^o . В материале прототипа в качестве связующего используется термопластичный полиамид - полиметафениленизофталамид - фенилон/ который характеризуется высокой термостойкостью (450-460^oС) и довольно низкой деформационной теплостойкостью (270^оС), что не позволяет его использовать при температурах выше 270^оС.

Технология получения композийий заключается в следующем.

П р и м е р 1. В смесильную машину (с Z-образными лопастями реверсивного типа) дозируют порошки: 1,7 кг (17 мас.%) графита марки МГ (ТУ 20-86-76) с размерами частиц от 500 до 90 мкм - 50 мас.%, от 90 до 3 мкм - 50 мас. %, 0,9 кг (9 мас.%) дисульфида молибдена (ТУ 48-19-133-75) с размерами частиц 7 мкм и менее, 0,2 кг (2 мас.%. ПТФЭ (фторопласт-4) ГОСТ 10007-80), предварительно дважды пропущенного через дисковую мельницу, 0,2 кг (2 мас.% ) оксида иттрия (РЭТУ 1072-63), 7 кг (70 мас.%) аммониевой соли олигоамидокислоты (связующее, m = 8).

Указанные компоненты перемешивают (в течение 30 мин) после чего производят сушку пресс-композиции в вакуумном сушильном шкафу по следующему режиму: Нагрев до 200^оС и выдержка при этой температуре в течение 2 ч.

Нагрев до 250^оС и выдержка при этой температуре в течение 1 ч Нагрев до 300^оС и выдержка при этой температуре в течение 1,25 ч.

Полученную по указанной технологии композицию измельчают в шаровой мельнице до величины частиц менее 0,5 мм и перерабатывают в иделия методом горячего прессования при температуре 320-360^оС, давлении 50-90 МПа и выдержке при этих условиях в течение 1-1,5 мин на 1 мм толщины изделия. По технологии, описанной в примере 1, изготавливают смеси различных композиционных составов (примеры 2, 3, 4 и 5).

Рецептурные составы композиций 1-5 приведены в табл. 1.

В процессе термообработки и переработки связующее претерпевает химические изменения, приводящие к образованию полиимидной матрицы пространственно-сетчатого строение, согласно схеме: I Скорость изнашивания и коэффициенты трения предложенного и известного материалов определяли на машине торцевого трения при скорости скольжения 1 м/с и удельном давлении 1 МПа.

Теплостойкость и термофрикционные свойства предложенной и известной композиций представлены в табл. 2.

Приведенные в табл. 2 данные показывают, что предлагаемая композиция работоспособна до температур 400^оС, при которых известная композиция не работает.

Формула изобретения

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА, содержащая связующее, графит, дисульфид молибдена, политетрафторэтилен, оксид иттрия, отличающаяся тем, что она в качестве связующего содержит аммониевую соль олигоамидокислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Аммониевая соль олигоамидокислоты 40 - 70
Графит 17 - 34
Дисульфид молибдена 9 - 18
Политетрафторэтилен 2 - 4
Оксид иттрия 2 - 4

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2