BRPI0708013A2 - composição de matéria, artigo sólido, e, método de fabricar uma composição - Google Patents

Abstract

COMPOSIçãO DE MATéRIA, ARTIGO SóLIDO, E, METODO DE FABRICAR UMA COMPOSIçãO. é descrita uma matriz de metal com partículas cerâmicas distribuídas nela que é feita por um processo de introdução de um vapor de haleto do metal que forma a matriz no metal alcalino ou alcalino terroso que escoa, ou misturas destes. Um vapor dos constituintes da cerâmica. Metal alcalino e/ou alcalino terroso em excesso suficiente está presente para manter a temperatura substancialmente de todos os produtos da reação abaixo das temperaturas de sinterização para produzir partículas de matriz de metal e partículas cerâmicas e partículas de sal em metal alcalino e/ou alcalino terroso em excesso. O metal alcalino e/ou alcalino terroso em excesso e as partículas de sal são removidas, deixando uma mistura de partículas de matriz de metal e partículas cerâmicas. E também revelado um método.

Description

"COMPOSIÇÃO DE MATÉRIA, ARTIGO SÓLIDO, E, MÉTODO DEFABRICAR UMA COMPOSIÇÃO"

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção diz respeito a composições e métodos defabricar as mesmas, em que um pó de matriz de metal ou particulados temdistribuídos nele partículas cerâmicas ou particulados, e a objetos sólidosfeitos delas. A invenção faz uso do Processo de Armstrong que está reveladonas patentes US 6.409.797, 5.958.106, 5.779.761 e 6.861.038, todas essasrevelações estando aqui incorporadas pela referência.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Matrizes metálicas com partículas cerâmicas distribuídas emtoda ela são usadas em uma quantidade significativa de indústrias. Porexemplo, carboneto de tungstênio é um material muito duro e pode serincorporado em várias matrizes de metal para fornecer materiais abrasivos, aopasso que nitreto de titânio e/ou carbonetos de titânio pode ser incorporadosem uma matriz de titânio para uso como revestimentos de cilindros emmotores de bloco de alumínio.

Em geral, a fabricação de pó/partículas inorgânicas tem sidotradicionalmente feita de diversas maneiras, redução do tamanho do metalsólido, precipitação de uma solução de sal, decomposição térmica de umcomposto químico, redução de um composto, eletrodeposição e atomizaçãode metais fundidos.

Em geral, atomização é usada para produzir partículasesféricas, e materiais frágeis, tais como hidretos de metais, podem serpulverizados mecanicamente em britadores de esferas e outros processosconhecidos. Decomposição térmica de um composto químico é usada emalguns casos, tal como níquel carbonila. Alguns pós de ferro são tambémfeitos dessa maneira.

Com o advento do processo de Armstrong, a fabricação de pósde metal foi facilitada pelo uso de uma corrente de líquido de metal alcalino ealcalino terroso na qual é introduzido um haleto gasoso ou uma combinaçãode haletos sob condições redutoras para fazer um metal ou uma liga deste,todas reveladas nas patentes previamente mencionadas. O processo deArmstrong pode também ser usado para fazer cerâmicas, tambémapresentadas nas patentes enumeradas citadas. Vários metais comerciais têmsido feitos com o processo de Armstrong, mais notadamente titânio purocomercial (CP) e titânio 6/4 que atendem as qualificações da ASTM grau 5.Entretanto, existe uma necessidade de composições de metal ou pó de metalcom partículas cerâmicas ou pó distribuídas nelas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Dessa maneira, é um objetivo principal da presente invençãoprover uma composição de matéria compreendendo uma matriz de metal compartículas cerâmicas distribuídas nela feita pelo processo de introduzir umhaleto de metal que forma a matriz no metal alcalino ou alcalino terroso queescoa, ou suas misturas, introduzir uma fonte dos constituintes da cerâmica nometal alcalino ou alcalino terroso, ou misturas destes, em que metal alcalinoe/ou alcalino terroso em excesso suficiente está presente para manter atemperatura substancialmente de todos os produtos da reação abaixo das suastemperaturas de sinterização para produzir partículas de matriz de metal epartículas cerâmicas e partículas de sal em metal alcalino e/ou alcalino terrosoem excesso, e remover o metal alcalino e/ou alcalino terroso em excesso e aspartículas de sal, deixando uma mistura de partículas de matriz de metal epartículas cerâmicas.

Um outro objetivo da presente invenção é prover uma composição de matéria compreendendo uma matriz de metal com partículascerâmicas de menos de cerca de um micro de diâmetro médio distribuídasnela feita pelo processo de introduzir um cloreto do metal ou metais queformam a matriz em metal alcalino ou alcalino terroso que escoa, ou misturasdestes, introduzir uma fonte dos constituintes da cerâmica no metal alcalinoou alcalino terroso em excesso, ou misturas destes, em que metal alcalino e/oualcalino terroso em excesso suficiente está presente para manter a temperaturasubstancialmente de todos os produtos da reação abaixo das suas temperaturasde sintetização para produzir partículas de matriz de metal e partículascerâmicas e partículas de sal em metal alcalino ou alcalino terroso emexcesso, e em que os pontos de ebulição dos cloretos são menores que cercade 500 °C, e remover o metal alcalino ou alcalino terroso em excesso e aspartículas de sal, deixando uma mistura de partículas de matriz de metal epartículas cerâmicas.

Um objetivo final da invenção é prover um método de fabricaruma composição que tem um pó de matriz de metal com partículas cerâmicasdistribuídas nela, o método compreendendo estabelecer uma corrente de metalalcalino ou alcalino terroso líquido, ou misturas destes, introduzir vapor dehaleto da matriz de metal e uma fonte de um constituinte não metal daspartículas cerâmicas a uma velocidade não inferior à velocidade sônica nometal alcalino ou alcalino terroso líquido, o metal alcalino ou alcalino terrosolíquido estando presente em quantidade suficiente para mantersubstancialmente todos os produtos da reação abaixo das suas temperaturas desinterização.

A invenção consiste em certos recursos inéditos e umacombinação de partes descritas com detalhes a seguir, ilustradas nos desenhosanexos, e particularmente salientadas nas reivindicações anexas, devendo-seentender que várias mudanças nos detalhes podem ser feitas sem fugir doespírito, ou sem sacrificar quaisquer das vantagens da presente invenção.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Com o propósito de facilitar o entendimento da invenção, estáilustrada nos desenhos anexos uma modalidade preferida da mesma, de cujoexame, quando considerado com relação à descrição seguinte, a invenção, suaconstrução e operação, e muitas de suas vantagens devem ser facilmenteentendidas e percebidas.

A figura 1 é um fluxograma de processo mostrando umprocesso contínuo como um titânio metálico exemplar proveniente detetracloreto de titânio e um particulado cerâmico misturado com ele; e

A figura 2 é um exemplo de uma câmara de reação dequeimador típica para o processo revelado na figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

O processo da invenção pode ser praticado com o uso de metalalcalino ou alcalino terroso dependendo o metal ou não metal a ser reduzido.Em alguns casos, combinações de um metal alcalino ou alcalino terrosopodem ser usadas. Além disso, qualquer haleto ou combinações de haletospode ser usada com a presente invenção, embora na maioria dos casos cloro,que é o mais barato e mais facilmente disponível, seja preferido. Dos metaisalcalinos ou alcalinos terrosos, a título de exemplo, sódio será escolhido, nãocom propósitos de limitação, mas meramente com propósitos de ilustração,em virtude de ser o mais barato e preferido, já que cloro foi escolhido com omesmo propósito, mas magnésio é também comercialmente disponível.

Com relação a não metais e metais a ser reduzidos, é possívelreduzir um único metal, tais como titânio ou tântalo ou zircônio, selecionadoda lista apresentada a seguir. E também possível fazer ligas de umacomposição predeterminada provendo-se haletos de metais misturados noinício do processo na razão molecular exigida. A título de exemplo, a tabela 1apresenta calores de reação por grama de sólido líquido para a redução deuma quantidade estequiométrica de um vapor de um haleto de não metal oude metal aplicável ao processo inventivo.

TABELA 1

<table>table see original document page 5</column></row><table>SnCl2 4SbCl3 14BeCl2 10BCl3 12TaCl5 11ZrCl4 9VCl4 12NbCl5 12MoCl4 14GaCl3 11UF6 10ReF6 17

Partículas cerâmicas que são usadas na presente invençãopodem ter um constituinte de metal selecionado de um ou mais de W, B, Bi,Fe, Gd, Hf, In, Pb, Sn, Zr e essas cerâmicas podem ser na forma de umnitreto, um carboneto, um fosfeto, um sulfeto, um boreto, ou suas misturas.

E melhor que vapor introduzido na corrente de metal fluidotenha um ponto de ebulição não superior a cerca de 500 °C, meramente compropósitos de usar materiais menos caros no aparelho necessário para aprática da invenção. Fontes de vários materiais usados na presente invençãopara fornecer partículas cerâmicas são tetracloreto de carbono, que tem umponto de ebulição de cerca de 76,7 °C, N2, PCl3 com um ponto de ebulição decerca de 76 °C, SCl2 com um ponto de ebulição de cerca de 60 °C, BCl3 comum ponto de ebulição de cerca de 13 °C, onde um haleto não é usado porqualquer que seja o motivo, o próprio elemento pode ser usado em algunscasos, por exemplo, o fósforo sublima a 417°C e enxofre ferve a 445°C.Certamente, nitrogênio é um gás à temperatura ambiente.

Vários componentes metálicos de partes cerâmicas, tais como,por exemplo, tetracloreto de tungstênio com um ponto de ebulição de cerca de346°C podem ser usados, bem como outros cloretos, fluoretos ou brometos,como é bem conhecido na tecnologia. As composições usadas na presenteinvenção dependem do seu uso final, e a matriz pode ser baixa de até cerca de5 % em peso, ou alta de até 95 % em peso, dependendo do uso final.

O processo será ilustrado, novamente com propósitos deilustração, e não de limitação, com um único titânio metálico sendo produzidoa partir de tetracloreto para o material de matriz e TiC produzido com CCl4para a cerâmica.

Um fluxograma de processo resumido está mostrado na figura1. Tetracloreto de titânio e sódio são combinados em uma câmara de reação14 onde vapor de tetracloreto de titânio proveniente de uma fonte deste naforma de uma caldeira 22 é injetado em uma corrente de sódio fluidoproveniente de um circuito de reciclagem contínuo deste incluindo umabomba de sódio 11. Tetracloreto de carbono de uma fonte deste é bombeadopela bomba 21A para uma caldeira 22A e daí para a linha da caldeira 22 paraa câmara de reação 14. A corrente de sódio é reabastecida por sódio providopor uma célula eletrolítica 16. A reação de redução na câmara 14 é altamenteexotérmica, formando produtos de reação fundidos de titânio e cloreto desódio com partículas de carboneto de titânio. Uma vez que TiC tem um pontode fusão superior a 3.000 °C, partículas de TiC, quando feitas, são sólidas,não fundidas. Produtos de reação fundidos são temperados na corrente desódio massiva. Tamanhos de partículas e velocidades de reação sãocontroladas pela medição das vazões de tetracloreto de carbono de vapor dtetracloreto de titânio (controlando-se a pressão de suprimento), diluição dovapor de tetracloreto de titânio com um gás inerte, tais como He ou AR, ecaracterísticas de escoamento do sódio e parâmetros de mistura na câmara dereação que inclui um bocal para tetracloreto de titânio misturado comtetracloreto de carbono e um conduíte em volta para sódio líquido. O vapor éintimamente misturado com o líquido em uma zona encerrada pelo líquido,isto é, uma câmara contínua de líquido, e a temperatura resultante,significativamente afetada pelo calor de reação, é controlada pela quantidadesódio fluido e mantida abaixo da temperatura de sinterização do metalproduzido, tal como para titânio, a cerca de 1.000 graus C. A razão de Timetálico para TiC é controlada por controladores de fluxo, não mostrados,provendo ajuste dos gases que escoam para a câmara de reação 14.Preferivelmente, a temperatura do sódio fora do local de introdução de haletoé mantida na faixa de cerca de 200 graus C a cerca de 600 graus C. Produtosque deixam a zona de reação são temperados no líquido em volta antes docontato com as paredes da câmara de reação e, preferivelmente, antes docontato com outras partículas de produto. Isto impede sinterização e erosão daparede.

A corrente de sódio em volta então leva os produtos da reaçãotitânio e carboneto de titânio e cloreto de sódio para fora da região de reação.Os produtos da reação são removidos da corrente de sódio massiva porseparadores convencionais 15, tais como ciclones, filtros de particulados,separadores magnéticos ou destiladores a vácuo, com destilação a vácuosendo preferida.

Existem três opções distintas para separação do titânio ecarboneto de titânio de cloreto de sódio. A primeira opção remove osprodutos titânio/cloreto de titânio e cloreto de sódio em etapas separadas. Istoé feito mantendo-se a temperatura da corrente massiva de maneira tal que oproduto titânio/carboneto de titânio fique sólido, mas o cloreto de sódio fiquefundido pelo controle da razão das vazões de tetracloreto de titânio e sódiopara a câmara de reação 14. Para esta opção, o produto titânio/carboneto detitânio é removido primeiro, a corrente massiva resfriada para solidificar ocloreto de sódio, em seguida o cloreto de sódio é removido do separador 12.

Na segunda opção para a remoção de produto da reação, umamenor razão de vazão de tetracloreto de titânio para sódio seria mantida nacâmara de reação 14 de forma que a temperatura do sódio massivo permaneçaabaixo da temperatura de solidificação do cloreto de sódio. Para esta opção,produto titânio/carboneto de titânio e cloreto de sódio seriam removidossimultaneamente usando separadores convencionais. O cloreto de sódio equalquer sódio residual presente nas partículas então seriam removidos emuma lavagem com água-álcool.

Na terceira opção, e preferida, para remoção de produto, atorta sólida de sal, produto Ti/TiC e Na são destilados a vácuo para remover oNa. Em seguida, o produto Ti/TiC é apassivado, passando um gás contendoalgum O2 sobre a mistura de sal e produto Ti/TiC, seguida por uma lavagemcom água para remover o sal, deixando o produto Ti/TiC com superfícies deTiO2, que pode ser removido por métodos convencionais, se necessário.

Após a separação, o cloreto de sódio é então reciclado para acélula eletrolítica 16 para ser regenerado. O sódio é retornado para a correntede processo massiva para introdução na câmara de reação 14 e o cloro é usadona cloração de minério 17. E importante notar que, embora tanto eletrólise decloreto de sódio quanto subseqüente cloração de minério serão realizadasusando tecnologia bem conhecida, tal integração e reciclagem do subprodutoda reação diretamente no processo não é possível com o processo de Kroll ouHunter, em virtude da natureza em lotes desse processo e da produção detitânio esponja como um produto intermediário. Além do mais, excesso decalor de processo é removido no trocador de calor 10 para cogeração deenergia. A integração desses processos separados habilitado pelo processo defabricação química inventivo tem significativos benefícios com relação tantoà maior economia de operação quando do impacto ambientalsubstancialmente reduzido alcançado pela reciclagem tanto de energia quandode correntes residuais de produtos químicos.

Cloro da célula eletrolítica 16 é usado para clorar minério detitânio (rutilo, agnatos ou ilmenita) na cloração 17. No estágio de cloração, ominério de titânio é misturado com coque e quimicamente convertido napresença de cloro em um leito fluidizado ou outra cloração de fornoadequada. O dióxido de titânio contido na matéria-prima reage para formartetracloreto de titânio, ao passo que oxigênio forma dióxido de carbono com ocoque. Ferro e outros metais impurezas presentes nos minérios são tambémconvertidos durante a cloração nos seus cloretos correspondentes. O cloretode titânio é então condensado e purificado por meio de destilação em coluna18. Com a prática atual, o vapor de cloreto de titânio purificado seriacondensado novamente e vendido para fabricantes de titânio; entretanto, nesteprocesso integrado, a corrente de vapor de tetracloreto de titânio é usadadiretamente no processo de fabricação por meio de uma bomba dealimentação 21 e caldeira 22.

Depois de prover o calor de processo para a etapa de destilaçãonos trocadores de calor 19 e 20, a temperatura da corrente de processomassiva é ajustada no valor desejado para a câmara de reação 14 no trocadorde calor 10, e então combinada com a corrente de reciclagem de sódioregenerado, e injetada na câmara de reação. O calor recuperado dostrocadores de calor 19 e 20 pode ser usado para evaporar haletos líquidos dassuas fontes para produzir vapor de haleto para reagir com o metal ou nãometal. Deve-se entender que várias bombas, filtros, registros, monitores esimilares serão adicionados de acordo com a necessidade dos versados na técnica.

Em todos os aspectos, para o processo da figura 1, éimportante que o titânio que é removido do separador 15 esteja natemperatura de sintetização do titânio, ou abaixo dela, a fim de impedir ouprevenir a solidificação do titânio nas superfícies do equipamento eaglomeração de partículas de titânio em grandes massas, que é uma dasdificuldades fundamentais com os processos comerciais atualmente usados.Com a manutenção da temperatura do titânio metálico abaixo da temperaturade sinterização do titânio metálico, o titânio não será anexado nas paredes doequipamento, ou ele próprio, como ocorre com a tecnologia anterior e,portanto, a remoção física do mesmo será eliminada. Isto é um aspectoimportante desta invenção e é obtido pelo uso de sódio metálico suficiente ougás diluente, ou de ambos, para controlar a temperatura do elemento (ou liga)e produto cerâmico. Em outros aspectos, a figura 1 é ilustrativa dos tipos deparâmetros de projeto que podem ser usados para produzir partículas detitânio/partículas de carboneto de titânio em um processo contínuo que evitaos problemas com a tecnologia anterior, e produz uma distribuição maisuniforme de partículas cerâmicas.

Referindo-se agora à figura 2, é revelada uma câmara dereação típica na qual um estrangulador de fluxo ou bocal de injeção 23,completamente submerso em uma corrente de metal líquido fluido, introduzvapores de haleto de caldeiras 22 e 22A de uma maneira controlada nacorrente redutora de metal líquido 13. O processo de reação é controlado pelouso de um bocal de estrangulamento de fluxo (ou fluxo sônico ou crítico). Umbocal de estrangulamento de fluxo é um bocal de injeção de vapor que atingevelocidade sônica do vapor no estrangulador do bocal. Ou seja, a velocidadedo vapor é igual à velocidade do som no meio vapor na temperatura e pressãoprevalecente do vapor no estrangulador do bocal. Quando condições sônicassão atingidas, qualquer mudança nas condições à jusante que faz com queuma mudança de pressão não possa propagar à montante afete a descarga. Apressão à jusante pode então ser reduzida indefinidamente, sem aumentar oudiminuir a descarga. Nas condições de fluxo de estrangulamento, somente ascondições à montante precisam ser controladas para controlar a vazão. Amínima pressão à montante necessária para o fluxo de estrangulamento éproporcional à pressão à jusante e denominada a razão de pressão crítica. Estarazão pode ser calculada por métodos padrões.

O bocal de vazão de estrangulamento serve a dois propósitos:(1) ele isola o gerador de vapor do sistema de metal líquido, eliminando apossibilidade de o metal líquido retroceder no sistema de alimentação dehaleto e causar contato potencialmente perigoso com a carga de alimentaçãode haleto líquido, e (2) ele distribui o vapor a uma taxa fixa, independente deflutuações de temperatura e pressão na zona de reação, permitindo controlefácil e absoluto da cinética de reação.

A corrente de metal líquido tem também múltiplos usosfuncionais: (1) ela resfria rapidamente os produtos da reação, formando pó deproduto sem sinterização, (2) ela transporta os produtos da reação frios paraum separador, (3) ela serve como um meio de transferência de calor,permitindo recuperação proveitosa do calor de reação considerado, e (4) elaalimenta um dos reagentes na zona de reação.

Por exemplo, na figura 2, o sódio 13 que entra na câmara dereação pode estar a 200 graus C, tendo uma vazão de 38,4 quilogramas porminuto. O tetracloreto de titânio da caldeira 22 pode estar a 2 atmosferas e auma temperatura de 164 graus C, a vazão na linha pode ser 1,1 kg/minuto.Pressões mais altas podem ser usadas, mas é importante que o refluxo sejaimpedido, e assim a mínima pressão deve ser acima daquela determinada pelarazão de pressão crítica para condições sônicas, ou cerca de duas vezes apressão absoluta da corrente de sódio (duas atmosferas, se o sódio estiver àpressão atmosférica) é preferível garantir que o fluxo através do bocal dacâmara de reação seja crítico ou estrangulado

O processo em questão pode também ser usado para prover umpó misturado de liga e partículas cerâmicas e, com essa finalidade, o processode Armstrong tem sido usado para produzir uma liga de titânio 6/4 com asdefinições da ASTM, ou seja, 6 % de alumínio, 4 % de vanádio, o equilíbriode titânio e esta liga podem também ser produzidos pelo processo deArmstrong e ter partículas cerâmicas incorporadas nela de acordo com apresente invenção.

Conforme foi declarado anteriormente, o equipamento usadopara produzir a liga 6/4 é substancialmente da maneira revelada nas patentessupramencionadas que revelam o processo de Armstrong com a exceção deque, em vez de se ter apenas uma caldeira de tetracloreto de titânio 22ilustrada nessas patentes, existe também uma caldeira de tetracloreto devanádio e uma caldeira de tricloreto de alumínio que são conectadas nacâmara de reação por válvulas adequadas. A tubulação age como um coletorpara que os gases sejam completamente misturados à medida que eles entramna câmara de reação e são introduzidos na subsuperfície do sódio líquidofluido. Foi determinado durante a produção da liga 6/4 que tricloreto dealumínio é corrosivo e exigia materiais especiais não exigidos para manuseiotanto de tetracloreto de titânio quanto tetracloreto de vanádio. Portanto,Hastelloy C-276 foi usado para a caldeira de tricloreto de alumínio e atubulação para a câmara de reação.

Durante a maioria das corridas a temperatura do estadoestacionário do reator foi mantida em cerca de 400°C pelo uso de sódio emexcesso suficiente. Outras condições operacionais para a produção da ligaforam as seguintes.

Um dispositivo similar ao descrito nas patentes de Armstrongincorporadas foi usado, exceto que uma caldeira de VCl4 e uma caldeira deAlCl3 foram providas e ambos os gases foram alimentados na linha quealimenta TiCl4 no Na líquido. As pressões das caldeiras e parâmetros dosistema estão listados a seguir.

Procedimento experimental:

Pressão da caldeira de TiCl4 = 500 kPa

Pressão da caldeira de VCl4 = 630 kPa

Pressão da caldeira de ALCl3 = 830 kPa

Temperatura de Na na entrada = 240 °C

Temperatura de saída do reator = 510 °C

Vazão de Na = 40 kg/minuto

Vazão de TiCl4 = 2,6 kg/minuto

Para este experimento específico, um bocal de 7/31" (5,73mm) foi usado no reator para medir a mistura de vapores de cloreto de metal.Um bocal de 0,040" (1,02 mm) foi usado para medir o AlCl3 e um bocal de0,035" (0,89 mm) foi usado para medir o VCU na corrente de TiCl4. O reatorfoi operado por aproximadamente 250 segundos injetando aproximadamente11 kg de TiCl4. O sal e sólidos de liga de titânio foram capturados em umfiltro de arme em cunha e metal de sódio livre foi drenado. A torta produtocontendo liga de titânio, cloreto de sódio e sódio foi destilada aaproximadamente 100 mili-torr a550a575 a temperaturas de parede do vasode 550 a 575°C por 20 horas. Uma vez que todo o metal de sódio foiremovido pela destilação, o registro foi ré-pressurizado com gás argônio eaquecido a 750°C e mantido a temperatura por 48 horas. O vaso contendo osal e a torta de liga de titânio foi resfriado e a torta foi apassivada com umamistura de oxigênio/argônio 0,7 % em peso. Depois da apassivação, a torta foilavada com água desionizada e subseqüentemente seca em um forno a vácuo amenos de 100 °C.

Por exemplo, carboneto de titânio pode ser incorporado emuma liga 6/4 simplesmente incluindo no gás injetado no sódio fluido umaquantidade especificada de tetracloreto de carbono da caldeira 22A, ao passoque um boreto pode ser usado injetando no sódio fluido uma quantidadeespecificada de tricloreto de boro. Outras partículas cerâmicas podem serproduzidas a partir de cargas de alimentação anteriormente descritos. Comovisto, portanto, uma ampla variedade de partículas cerâmicas pode serdistribuída em uma matriz de metal usando o processo de Armstrong.Preferivelmente, mas não necessariamente, a matriz de metal incorpora pelomenos um metal da partícula cerâmica, mas a invenção não está assimlimitada. A termodinâmica das várias reações determinará quais partículascerâmicas podem ser introduzidas em quais partículas da matriz, mas em geralas cerâmicas preferidas são nitretos, fosfetos, sulfetos e carbonetos. Óxidosnão são preferidos com titânio, já que o óxido reagiria com o titânio.

Depois que o pó é produzido, uma ampla variedade deprocessos pode ser usada para fabricar artigos sólidos a partir dele, e essesprocessos são amplamente conhecidos e comumente usados na tecnologia demetalurgia do pó, e incluem fundição, prensagem e sintetização, bem comomuitos outros, incluindo fusão a arco e similares.

Embora a presente invenção tenha sido particularmentemostrada e descrita com referência a uma modalidade preferida da mesma,versados na técnica devem entender que diversas mudanças na forma edetalhes podem ser feitas sem fugir do espírito e escopo da invenção.

Claims (22)

1. Composição de matéria, caracterizado pelo fato de quecompreende uma matriz de metal com partículas cerâmicas distribuídas nelafeita pelo processo de introduzir um haleto de metal que forma a matriz nometal alcalino ou alcalino terroso que escoa, ou suas misturas, introduzir umafonte dos constituintes da cerâmica no metal alcalino ou alcalino terroso queescoa, ou misturas destes, em que metal alcalino e/ou alcalino terroso emexcesso suficiente está presente para manter a temperatura substancialmentede todos os produtos da reação abaixo das suas temperaturas de sintetizaçãopara produzir partículas de matriz de metal e partículas cerâmicas e partículasde sal em metal alcalino e/ou alcalino terroso em excesso, e remover o metalalcalino e/ou alcalino terroso em excesso e as partículas de sal deixando umamistura de partículas de matriz de metal e partículas cerâmicas.

2. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o ponto de ebulição dos haletos é menor quecerca de 500 °C.

3. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que a dita matriz de metal é uma ou mais de Ti, Al,Sb, Be, B, Ta, V, Nb, Mo, Ga, U, Re, Zr, Si e suas ligas.

4. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que as ditas partículas cerâmicas têm umconstituinte de metal selecionado de W, B, Bi, Cr, Fe, Gd, Ge, Hf, In, Pb, Sn,Zr e misturas e ligas destes.

5. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que a dita cerâmica é um nitreto, um carboneto, umfosfeto, um sulfeto, um boreto ou misturas destes.

6. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o dito haleto é um cloreto.

7. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que a dita matriz de metal é Ti ou uma liga deste.

8. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 7,caracterizada pelo fato de que a dita matriz de metal é uma liga de alumínio evanádio de titânio.

9. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o dito haleto é introduzido no dito metal queescoa a uma velocidade superior à velocidade sônica.

10. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o dito metal fluido é Na ou Mg.

11. Artigo sólido, caracterizado pelo fato de que é feito dacomposição de matéria como definida na reivindicação 1.

12. Composição de matéria, caracterizada pelo fato de quecompreende uma matriz de metal com partículas cerâmicas menores que cercade um mícron de diâmetro médio distribuídas nela feita por um processo deintroduzir um cloreto de metal ou metais que formam a matriz no metalalcalino ou alcalino terroso que escoa, ou mistura destes, introduzir uma fontedos constituintes da cerâmica no metal alcalino ou alcalino terroso que escoa,ou misturas destes, em que metal alcalino e/ou alcalino terroso em excessosuficiente está presente para manter a temperatura substancialmente de todosos produtos da reação abaixo das suas temperaturas de sinterização paraproduzir partículas de matriz de metal e partículas cerâmicas e partículas desal em metal alcalino e/ou alcalino terroso em excesso, e em que os pontos deebulição dos cloretos são inferiores a cerca de 500 °C, e remover o metalalcalino e/ou alcalino terroso em excesso e partículas de sal, deixando umamistura de partículas de matriz de metal e partículas cerâmicas.

13. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 12,caracterizada pelo fato de que a dita matriz de metal é um ou mais de Ti, Al,Sb, Be, B, Ta, V, Nb, Mo, Ga, U, Re, Zr, Si e ligas destes.

14. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 13,caracterizada pelo fato de que a dita cerâmica é um nitreto, um carboneto, umfosfeto, um sulfeto, um boreto ou misturas destes.

15. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 14,caracterizada pelo fato de que as ditas partículas cerâmicas têm umconstituinte de metal selecionado de W, B, Bi, Cr, Fe, Gd, Ge, Hf, In, Pb, Sn,Zr e misturas e ligas destes.

16. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 15,caracterizada pelo fato de que a dita matriz de metal é Ti ou uma liga deste.

17. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 16,caracterizada pelo fato de que as ditas partículas cerâmicas incluem umcarboneto e/ou um nitreto.

18. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 16,caracterizada pelo fato de que as ditas partículas cerâmicas incluem umboreto.

19. Composição de matéria, de acordo com a reivindicação 12,caracterizada pelo fato de que o constituinte de metal da cerâmica é o mesmoda dita matriz de metal.

20. Artigo sólido, caracterizado pelo fato de que é feito dacomposição de matéria como definida na reivindicação 12.

21. Método de fabricar uma composição que tem um pó dematriz de metal com partículas cerâmicas distribuídas nele, caracterizado pelofato de que o dito método compreende estabelecer uma corrente de metalalcalino ou alcalino terroso líquido, ou misturas destes, introduzir vapor dehaleto da matriz de metal e uma fonte de um constituinte não metal daspartículas cerâmicas a uma velocidade não inferior à velocidade sônica nometal alcalino ou alcalino terroso líquido, o metal alcalino ou alcalino terrosolíquido estando presente em quantidade suficiente para mantersubstancialmente todos os produtos da reação abaixo das suas temperaturas desinterização.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente formar a composição de pó emum artigo sólido.