Метод экстракции висящей капли расплава как перспективный метод получения металлических волокон

Металлические волокна и материалы на их основе получили широкое распространение в современной технике. Они применяются для изготовления: фильтров очистки жидкостей и газов от взвешенных частиц; носителей катализаторов, дросселей, пористых электродов химических источников тока; электропроводных, экранирующих, теплозащитных и фрикционных материалов; армирующих элементов композиционных материалов; демпферов механических и звуковых колебаний. В этих областях применение волокон приводит к повышению эксплуатационных свойств материалов, позволяет добиться экономии энергии и материалов, поэтому их потребление постоянно растет.

Создать перспективные материалы из металлических волокон, обладающие повышенными эксплуатационными характеристиками, позволила разработка метода ЭВКР с вращающимся теплоприемником, который применяется для получения волокон на металлической основе. Метод ЭВКР разработан в «Научном центре порошкового материаловедения» (г. Пермь) и МГТУ им. К.Э. Циолковского в начале 1990-х гг. Отличительной особенностью данного метода является применение бестигельной плавки, что позволяет применять в качестве исходного сырья для получения волокон практически любой материал (тугоплавкие, химически активные металлы; жаростойкие металлы; коррозионностойкие и трудонодеформируемые стали и сплавы). В настоящее время метод ЭВКР реализован на базе ФГУП «ВИАМ» и ФГБОУ ВО «МАИ». Суть этого метода заключается в следующем: образование висящей капли расплава происходит путем плавления нижнего торца вертикально расположенного стрежня, с данной каплей контактирует кромка водоохлаждаемого диска, затвердевание расплава происходит непосредственно в зоне контакта капли и диска, посредством вращения диска происходит вынос затвердевшего материала с последующим его сбросом с диска под действием центробежных сил.

Установка ЭВКР-ЭЛУ с электронно-лучевым нагревом, обеспечивающим температуру плавления >2000 °С, разработана для исследования процесса получения непрерывных волокон на металлической основе и волокон из неорганических материалов. Эта установка расположена на территории ФГБОУ ВО «МАИ». Конструкция установки предусматривает возможность крепления узла смотки волокна. Для увеличения производительности спроектирована и создана экспериментальная установка для изготовления волокон из нескольких прутков одновременно. Плавление заготовки осуществляется излучением от электрического нагревателя сопротивления. Экспериментальная установка ЭВКР-РН расположена на территории ФГУП «ВИАМ». Механизм подачи прутков позволяет вводить в зону плавления до трех прутков. На установке получены волокна из материалов с температурой плавления до 1700 °С.

Применение данного метода позволило разработать новый класс истираемых уплотнительных материалов из дискретных металлических волокон для проточной части ГТД, высокотемпературные звукопоглощающие материалы на основе длинномерных волокон, а также провести поисковые работы в области создания волокон для последующего их применения в щеточных уплотнениях.