Характер изменения плотности графитов под влиянием процессов ТМО и ТМХО

Влияние температуры на плотность материала в процессах TMO и TMXO представлено на рис. 8.6. Согласно кривым 1 и 3 плотность образцов с повышением температуры указанных процессов возрастает с одинаковой скоростью. Причем разность плотности при всех температурах остается постоянной и равной 0,35-0,40 г/см3. Эта разность создается не только благодари присутствию в образце 17 мае. % карбида циркония, но и за счет его влияния на повышение пластической деформации углеродного материала.

Кривая 2, полученная с помощью расчета, показывает зависимость плотности от температуры собственно углеродной составляющей образцов ТМХО. Плотность углеродной составляющей образцов, полученных ТМХО, несколько выше, чем у образцов, полученных ТМО. Разность плотностей для всех температур постоянна и равна 0,1 г/см3.

Процесс уплотнения углеродной составляющей в присутствии карбида циркония протекает интенсивнее. Так, плотность углеродной составляющей, полученная при температуре процесса TMXO 2400 °С, достигается в процессе TMO только при температуре 2800 °С. Таким образом, карбид циркония снижает температуру, при которой получается углеродная составляющая с плотностью 1,9 г/см3, почти на 400 °С. Повышение плотности углеродной составляющей в процессе TMXO заканчивается при 2600 °С, в то время как уплотнение углеродного материала при TMO не прекращается полностью даже при температуре 2800 °С.

На рис. 8.7 представлено изменение плотности графитов TMO и TMXO в зависимости от времени изотермической выдержки для различных температур. Как и следовало ожидать, кривые уплотнения аналогичны кривым деформации. На кривых уплотнения можно выделить три участка: мгновенное уплотнение и участки с неустановившейся и установившейся скоростями уплотнения. Скорость установившегося уплотнения при 2600 °С несколько выше, чем при 2800 °С. Это явление связано с наложением двух процессов: уплотнения в результате пластической деформации и одновременно уменьшения плотности при сублимации, которая при 2800 °С значительно выше, чем при 2600 °С.

Участок неустановившегося уплотнения для обеих температур заканчивается при времени выдержки 20 мин.

Анализируя кривые изотермической выдержки для процесса ТМХО, можно выделить три характерных этапа: низкотемпературный, промежуточный и высокотемпературный. На низкотемпературном этапе (до 2000 °С) практически невозможно наблюдать участок неустановившегося уплотнения. Скорость уплотнения приблизительно одинакова и равна -0,25 г/(см3*ч). На промежуточном этапе (2200—2400 °С) можно выделить участок с неустановившейся скоростью уплотнения и начиная с выдержки 10 мин участок с установившейся скоростью уплотнения. Средняя скорость уплотнения на первом участке 1, а на втором 0,25 г/(см3*ч).

Высокотемпературный этап (2600—2800 °С) характеризуется малым участком неустановившейся скорости уплотнения (5 мин) и значительным участком установившейся скорости уплотнения, равной 0,05 г/(см3*ч). На этом этапе основной вклад в увеличение плотности вносится мгновенным уплотнением. Плотность, таким образом, практически не зависит или очень мало зависит от времени изотермической выдержки.