Области применения пирографита и его свойства

Области применения пирографита и его свойства

                        Несмотря на то, что способ осаждения пирографита был открыт достаточно давно (патент был получен в 1880году), промышленное его применение началось с начала 70-х годов 20-го века и в областях далеких от народного хозяйства. Благодаря его исключительным свойствам, использование пирографита стало возможным в области авиа и ракетостроения, а также производства вооружений (управляемых снарядов и ракет).

                        Пирогорафит в чистом виде обладает высокими механическими характеристиками превышающими в 5-10 раз механические характеристики технического графита изостатического прессования при температурах свыше 2500 градусов Цельсия и намного выше чем у жаропрочных сталей и никелевых сплавов. Кроме того большая анизотропность пирографита позволяет использовать его в качестве покрытий сопел, а также обшивок гиперзвуковых летательных аппаратов, защитных экранов, плазменных горелок и прочих деталей вступающих в контакт с раскаленными газами, так как теплопроводность в перпендикулярном основе направлении до 500 раз ниже чем  параллельном основе направлении. Также пирографит считается непористым материалом и его пленка толщиной 0,03-0,05 мм не пропускает гелий даже при температурах более 2500 градусов Цельсия. Кроме того существует возможность легирования пироуглерода для еще большего увеличения его характеристик, в качестве легирующих материалов зачастую используют кремний, ниобий, бор, кобальт или гафний. Таким образом получают более прочные материалы.

                        Существуют сведения о применении таким материалов, в частности бористого пираллоя (пирографит легированный бором), в стратегических балистических ракетах Поларис. Предел прочности при изгибе бористого пираллоя составляет 26 кг/мм2, при этом значение у пирографита 15,5 кг/мм2, а у технического графита 1,75-5,0 кг/мм2. Ракетные сопла футерованные этим материалом при испытаниях выдерживают температуру до 3500 градусов Цельсия в течении минуты, что выше чем при использовании более тяжелых и сложных в обработке вольфрамовых сопел.

                        Единственным недостатком пирографита и сплавов на основе пирографита, является его цена, которая не дает возможности для широкого применения данных материалов в гражданской промышленности, из-за большой энергозатратности процесса получения пирографита и низкого выхода материала высокого качества. Суть технологии получения пирографита лежит в нагреве углеводородов до температуры свыше 2000 градусов цельсия и направления потока раскаленного углеводородного газа на подложку требующую покрытия. Пирографит ложится слоями образуя слоистую структуру, обеспечивающую анизотропные свойства в различных направления относительно подложки. При получении пирографита при температурах свыше 2500 градусов, наблюдается получение практически бездефектных слоев, которые при охлаждении не подвержены растрескиванию.