CN1031694A - 陶瓷复合材料制品的生产方法及其生产的制品 - Google Patents

Abstract

提供一种生产具有多个间隔壁板的自撑式陶瓷 复合材料体的方法，所述壁板各具有有界截面，用来 限制基本上连续的流道。该壁板通常以相反方向逆 形复制正向模型的几何形状。轴向排列的各壁板含 有一种其中嵌入了填料的陶瓷基体，是通过母材的氧 化反应形成多晶物质得到的，所述多晶物质主要是由 母材与氧化剂的氧化反应产长以及酌情选择的一种 或多种金，例如母材的非氧化组分组成的。

Description

广义地说，本发明是关于具有多个各具有有界截面并限定流道的间隔壁板的自撑式陶瓷复合材料体以及生产这种复合材料体的方法。更具体地说，本发明是关于包括一种嵌入填料的多晶陶瓷基体并具有多个各具有有界横截面的、轴向排列的间隔壁板（它们通常以两个相反的方向逆形复制了模腔模型的几何形状）的一种自撑式陶瓷复合材料体，以及通过预成型的正像模型的母材的氧化反应产物渗透填料床层并以两个相反的方向逆形复制以形成限定流道的间隔壁板生产该复合材料体的方法。

本申请书的主题与共同未决和共同所有的美国专利申请819，397（申请日1986年1月17日，申请人Marc    S.Newkirk等人，题为“复合材料陶瓷制品及其生产方法”）有关。该共同未决申请书公开了一种通过使氧化反应产物由母材生长进入可渗透的填料体中的方式生产自撑式陶瓷复合材料的新方法。然而，最后得到的复合材料不具有确定或预定的外形。

在共同未决和共同所有的美国专利818，943（申请日1986年1月15日，申请人Marc    S.Newkirk等人，题为“新型陶瓷材料及其生产方法”）中一般性地公开了以氧化反应生产陶瓷产品的方法。该申请书公开了用作为先质的母材以氧化反应产物的形式生长的自撑式陶瓷体的生产方法。熔融的母材与一种气相氧化剂反应，生成一种氧化反应产物，而且母材穿过氧化反应产物向氧化剂迁移，以此连续地形成一种该氧化反应产物的多晶陶瓷体。在这种多晶陶瓷体中，通常该氧化反应产物的晶粒在一维以上空间互相连接，在三维空间互连最好。当母材耗尽后，该过程就停止了，所获得的陶瓷体致密且基本上没有孔隙。在需要的场合中，可生产具有金属组分和/或孔隙的陶瓷体，其晶粒可以互连或不连。这一过程可通过使用一种合金掺杂物，例如在空气中已发生氧化的铝母材而得到强化。正如在共同未决和共同所有的美国专利申请822，999（申请日1986年1月27日，申请人Msrc.S.Newkirk等人，题为“生产自撑式陶瓷材料的方法”）中所公开的，这种方法因使用了施加入先质金属表面的外部掺杂物而得到改善。

前述诸法的进一步发展使得以逆形复制成型的先质母材的几何形状的方法，形成包括嵌入填料并具有一个或多个空腔的多晶陶瓷基体的陶瓷复合材料构件成为可能。在共同未决美国专利申请823，542（申请日1986年1月27日，申请人Msrc    S.Newkirk等人，题为“生产陶瓷复合材料制品的逆形复制方法及其生产的制品”）和共同所有美国专利申请896，147（申请日1986年8月13日，申请人Marc    S.Newkirk，题为“具有仿形表面的复合材料制品的生产方法及其生产的制品”）中描述了这些方法。

另外，如共同所有美国专利申请861，625（申请日1986年5月8日，申请人Marc    S.Newkirk等人，题为“成型陶瓷复合材料及其生产方法”）中所述，开发了一种通过将一种可渗透的填料的预型坯用于因母材的整体氧化而生长的陶瓷基体中的方法来生产具有预选形状即几何形状的陶瓷复合材料构件的方法。通过利用阻止或防止氧化反应产物在所选择的边界生长以限定该陶瓷复合材料构件的形状即几何形状的阻挡装置，获得了显示出高保真度的成型陶瓷复合材料。在共同所有美国专利申请861，024（申请日1986年5月8日，申请人Newkirk等人，题为“使用阻挡层生产成型陶瓷复合材料的方法”）中描述了这项技术。

上述共同所有美国专利申请书所公开的全部内容特别引入本文，以供参考。

使用上面提及的共同所有美国专利申请书中所述的生产陶瓷复合材料体的诸方法的一个要点是：当要求氧化剂与熔融母材接触时，所采用的填料对于该氧化剂是可渗透的，另外，该填料对于逐渐形成的氧化反应产物进入填料的渗透作用也是可渗透的。所生产出的陶瓷复合材料构件通常为一个完整的单一的陶瓷复合材料体，它可具有填料预型坯的原始外形，或可包括一个其边界和几何形状由预成型母材形状所决定的空腔。

本发明的更进一步的改进在于提供了一种具有多个各具有限定流道的有界横截面的间隔壁板的自撑式陶瓷体，这样便通过对成型母材的逆形复制生产出该陶瓷体。

根据本发明，提供了一种具有多个间隔壁板（各壁板又具有用以限定基本上连续的流体通道的有界截面）的自撑式陶瓷复合材料体的方法。这些壁板通常以两个相反的方向逆形复制了正像模型的几何形状。轴向排列的各壁板都包括一个其中嵌入填料的陶瓷基体，而且这些壁板通过形成多晶材料的母材的氧化反应获得，该多晶材料基本上由该母材与一种氧化剂的氧化反应产物和根据情况选择使用的一种或多种金属（例如该母材的非氧化组分）组成。该方法包括如下步骤：将母材加工成型为园筒状模型（定义如下），它至少具有一个开口空腔或孔，以此形成相反的两个壁表面，即内壁和外壁。该金属模型成型时预先确定的壁厚决定了成品壁板的间距。将填料并置于该园筒状模型的两壁表面上。填料床层可以覆盖各壁的整个表面，或仅仅覆盖预定的部分或区域，因此填料所覆盖的面积将决定复合材料成品的壁板面积。在要求氧化剂是汽相氧化剂的情况下，对于该氧化剂来说，填充材料（1）是可渗透的，而且在任何情况下它对于逐渐形成的氧化反应产物的渗入也是可渗透的;此外，该填充材料（2）在加热温度范围内具有足够的可整合性，以适应填料床层与母材之间的差热膨胀以及母材熔点体积的变化。各填料床层（至少在分布在模腔壁之内和外壁之外以便将模型包围起来的支撑区）中在高于某一温度（该温度高于母材的熔点，但低于并最好十分接近氧化反应温度）时将本能地自身结合，因此，各填料床层具有足够的粘接强度，以便通过母材的迁移，保持填料床层中逆形复制的模型的几何形状不变（如下文所示）。

将成型母材连同与之并列的填料床层加热至其熔点以上，氧化反应产物熔点以下的某一温度区的某一温度，以形成熔融母材体，并在该温度区中该熔融母材与氧化剂反应，形成了氧化反应产物。至少要使部分氧化反应产物维持在该温度区中，并使其在熔融金属体和氧化剂之间保持接触，这样，熔融金属穿过氧化反应产物逐渐地从熔融金属体中吸取出来，在氧化剂和先前生成的氧化反应产物之间的界面上继续形成氧化反应产物。这一反应在该温度区中连续地进行一段时间，以便足以使氧化反应产物通过其生长至少部分地渗入两床层，同时形成各具有一个有界横截面的间隔壁板，并在先前被金属所占据的壁板和由最内部壁板定界的中心流道即通道之间留下一限定流道即通道。也就是说，氧化反应产物以两个相反的方向生长到填料床层中，同时该金属的迁移和转化致使以两个相反方向逆形复制金属模型相邻部分的陶瓷基体形成，并以此形成流道。壁板间的流道酷似母材的壁。最后将得到的自撑式复合材料体从过量的填料（如果有和话）中分离出，同时分离出的产品包括具有位于壁板和中心流道之间的纵向流道的多壁、园筒状陶瓷复合材料体。这些壁板为轴向排列，而且最好为同轴排列，以便使这些壁板基本上同轴。

另一方面，本发明提供了用来支撑壁板使其免于塌陷和保持壁板间隔关系的装置。在某一实施案中，该支撑装置是通过提供给模型一个或多个孔或洞并用填料填充它们的方法与该陶瓷复合材料体整体形成的。在加工中，氧化反应产物作为基体生长到填料以及邻近壁的填料床层中，以此在壁板间形成陶瓷连接肋。在使用两个或更多的园筒状母材模型的另一个实施方案中，支撑装置可加在园筒与园筒之间，在生长成陶瓷复合材料体后，因而被氧化反应产物在原位固定，以此连接和支撑了相间隔的陶瓷园筒。

本说明书及所附权利说明书中所使用的下列术语定义如下：

“陶瓷”并非严格只局限于用传统意义上的陶瓷体（也就是说，传统意义上的陶瓷完全由非金属和无机材料组成），而是指一种无论就成分还是就主要特性来说都是以陶瓷为主的坯体，虽然这种坯体可以含有微量或基本量的一种或多种从母材中获得的金属组分或从氧化剂或掺杂物中还原出的金属组分（最典型的体积含量在大约1～40%范围中），但它仍可含有更大量的金属。

“氧化反应产物”通常指一种或多种处于氧化态的金属，其中金属放出电子或与其它元素、化合物共享电子，或两者兼而有之。因此，这一定义下的“氧化反应产物”包括一种或多种金属与文中所述的氧化剂的反应产物。

“氧化剂”指一种或多种适宜的电子受体或电子共享体，而且它可以是一种元素、元素的组合、化合物、或化合物的组合（包括可还原的化合物），在工艺条件下，氧化剂可为固相、液相或气相（蒸汽）或它们的某种组合（例如固相和气体的组合）。

“母材”指这样一种金属（例如铝），它为多晶氧化反应产物的先质，包括相当纯的金属，含有杂质和/或合金组分的市售金属，或先质金属为主要组分的合金;因此，当提到所指定的金属作为母材（例如铝）时，该金属应该被理解为符合上述定义，除非文中另有说明。

“园筒状壁”或“园筒状壁板”并非严格只限于横截面为园筒结构的壁，而是指横截面可以具有任何适宜有界形状的任一种壁，例如圆形、椭圆形、三角形、矩形或其它任一种多边形（例如五边形、八边形等等）的截面。另外，该术语不仅包括表面平整和光滑的壁，而且还包括任何类型和形状的起伏平面的壁，例如齿形、正弦波形、瓦垅形表面壁等等。

图1为形状为园筒状管（具有许多横向贯穿筒壁的孔）的母材模型的水平视图;

图2为已装有填料的图1的2-2线处的剖面视图;

图3为描述另一实施方案的成型母材水平视图;

图4为已装有填料的图3所示的成型母材的端视图;

图5为表明埋入容放于耐高温容器中的颗粒填料床层中的、图1所示的成型母材模型组装情况的纵截面视图;

图6为图5所示的成型母材的槽区的局部放大剖面视图，表明填料中的支撑区;

图7为根据本发明使用图1所示的母材模型制出的自撑式陶瓷复合材料体的水平视图;

图8为图7所示的自撑式陶瓷复合材料体的端视图;

图9为形状为一对同轴放置的园筒状管（各管均具有许多横向贯穿筒壁的孔）的母材模型的端视图;

图10为根据本发明使用图9所示的母材模型制出的自撑式陶瓷复合材料体的端视图;

图11为在采用另一个实施方案生产陶瓷复合材料中有用的母材的横截面视图;

图12为根据本发明使用图11所示的母材模型制出的自撑式陶瓷复合材料体的视图。

在本发明的实施中，母材以模具或模型的形式提供，该模型至少具有一个轴向深孔、模腔、通道等，它们至少一端是开口的。采用下列的本发明的方法，对母材模型以两个相反方向逆形复制，便可生产出含有多个各具有一个有界横截面的间隔壁的自撑式陶瓷复合材料体。本发明省去了分别制作园筒基体，然后再轴向排列和内部连接等几道工序。术语“逆形复制”指产品壁间的间隔通过靠近陶瓷壁的两相对表面加以限定，该陶瓷壁基本上与母材的原始形状一致。亦即如果作为模型的母材包括一个横截面为环形的园筒状管，那么陶瓷产品的壁板间形成的间隔将基本上与线材园筒壁的厚度一样宽，而当逆形复制该模型几何形状时该间隔的横截面将为环形。

该母材模型可以以任何适宜的手段成型，只要它含有至少一个开孔或模腔即可，最好为纵向沿轴贯穿该成型母材的开孔或模腔，例如园筒状管。例如，可以适宜的方法对一种金属件（例如一段管子，或其它任何一段具有贯穿其中的纵向孔并以此形成一园筒的管子）进行切削、铸造、模压、挤出或其它成型加工，以便提供成型模型。为了提供用以形成陶瓷复合材料的支撑装置的模型，作为模型的母材可以具有开槽，钻孔、开口，凹槽、凸台、凸缘等（详述如下）以下将更详细地说明。该母材模型可具有从圆形到多边形的有界横截面（如上所述）。无论该母材为何种形状，填补均紧靠在该模型的壁表面上，该模型包括模腔或内壁和外壁，而且最好这些壁相互平行，以此提供横截面基本上一致的流道。用一种可整合性的填料填充模腔是很便利的，然后将该模型埋入容放在一适宜熔炉或容器中的另一合适的填料床层中。这两种填补的成分、粒度、纯度或结构可相同或不同。这样，该模型便使成型模腔限定在整合性的填料床层中，并将该成型模腔填放在填料体中。当占有空间的母材最终熔化、氧化并向填料空间迁出时，就会以两个相反方向形成多个具有有界横截面并轴向排列的陶瓷壁，以此在所得到的陶瓷复合材料体中形成有界的空间，该空间的界限与原始母材模型的形状基本一致，这样，该母材模型的壁厚便可以确定壁板间空间的横截面宽度。在复合材料体形成和冷却过程中，调节母材的熔点和热膨胀体积差的变化，所得到的陶瓷复合材料产品基本上具有原始模型的几何形状。因此，就某一方面来说，本发明提供了一种以对母材而不是对陶瓷进行机械加工的方式（对后者的机械加工更困难而且成本高）生产复杂几何形状陶瓷体的优点。

尽管下面具体以铝作为优选母材对本发明进行详细地描述，但对适合于本发明准则的其它适宜的母材并不受限制，它们包括硅、钛、锡、锆和铪。

在本发明的方法的实施过程中，在氧化环境中，将作为模型的母材和填料床层的组合体加热到高于母材熔点但低于氧化反应产物熔点的某一温度，从而得到一种金属熔体或熔穴。在与氧化剂接触时，该熔融金属将发生反应，生成一层氧化反应产物。由于继续暴露于氧化环境中，在适宜的温度范围内，剩余熔融金属朝着氧化剂方向不断地被吸入并穿过氧化反应产物，然后进入填料床层，在这里与氧化剂接触时形成更多的氧化反应产物。至少部分氧化反应产物保持与熔融母材和氧化剂接触并处于该二者之间，以便使多晶氧化反应产物在填料床层中继续生长，以此渗入填料并将其嵌在多晶氧化反应产物中。只要保持适宜的氧化反应条件并留有部分未氧化的母材，该多晶基本材料就将继续生长。

该过程一直进行下去，直至氧化反应产物已经渗入填料床层并已嵌入了所要求数量的填料床层为止。所得到的陶瓷复合产品含有被陶瓷基本嵌于其中的填料，而陶瓷基本包括多晶氧化物，酌情选择的母材的一种或多种非氧化组分、固相或液相氧化剂还原组分或一种或多种掺杂物组分，或孔隙，或上述物质的组合。在这些多晶陶瓷材料中，典型的氧化反应产物的晶粒是在一维以上的空间中互相连接的，在三维空间中连接最好，而且金属杂质或空隙也会部分互相连接。当母材耗尽之后，该过程就停止了，所得到的陶瓷复合材料相当致密而且基本上无孔隙。当过程趋于完成，也就是说，当已经有在该工艺条件下预期或可能的金属量被氧化时，在内连接金属处将会形成该陶瓷复合材料体中的孔，在该复合材料体和形成和冷却过程中，调节母材熔点和热膨胀体积差的变化，使得最终的本发明的陶瓷复合产品包括多个通常以相反方向逆形复制原始模型几何形状的、轴向排列且相互间隔的园筒状壁板。在一优选的实施方案中，臂板为同轴排列，而且陶瓷产品包括一个中心流道和一个或更多的同心分布的流道。这种类型和结构的产品作为热交换器往往特别有用。

详细参见附图，其中相同的参考数码指相类似的零件（适用于各视图），图1和图2为母材模腔模型的透视图，该模型通常以数码10表示，其形状为一个园筒状管或园筒，具有壁12和轴向贯通的中心孔14。图1中的园筒状管12具有许多横穿园筒10的壁12的孔16。在图3和图4所示和实施方案中，园筒状管10具有多个几乎纵向穿透该园筒壁12的长槽18。如图2和图4所述，在这些实施方案中，孔16和长槽18分别填充着填料20。在各中心孔14中，都填充着与填料20相同或不同的另一种填料床层22;如果希望的话，各园筒的内壁可内衬预定厚度的床层，以便只填充该中心孔的部分空间，同时在该床层的最内界面处装有适宜和阻挡层，以阻止生长（图中未标出，在下文中详述）。还有，如果孔的长经此很大，在过程中汽相氧化剂可能不容易渗透该床层，因而留下疏松床层，在这种情况下，为该床层提供一种液相或固相氧化剂将是有利的（详细说明如下）。在本发明的一个优选实施方案中，床层20和22最好包括或含有一种可烧结的或自身结合的填料或一种粘接剂或烧结剂（解释如下），其范围即距模型10的极限以虚线21表示（如图6所示）。不难看出：这样一个自身结合可以仅包括部分床层，或者基本上包括整个床层，另外，或者由于填料的固有性能，或者由于可在床层中加入适宜的材料以便提供足够的粘接能力，该填料能够本征地自身粘接。用实施例的方式仅以图5举例情况，母材10的限界端壁提供了适宜的阻挡层23（如下文详述），然后将该母材埋入容放于耐高温容器25（例如：铝容器）中的颗粒床层24中，填料床层20，22和24的组成、纯度或类型可以相同或不同。

当将图5所示的组装体加热到足以使母材熔化的高温时，氧化剂，例如气相氧化剂就会渗透到床层中，并与熔融金属接触，使熔融金属氧化，从中得到的生长着的氧化反应产物就渗入床层20、22和24。阻挡层装置23阻止了模型端壁氧化反应产物的生长。例如，当母材为铝而且空气作为氧化剂时，氧化反应温度可由约690℃到约1450℃，最好为由约900℃到约1350℃，而且该氧化反应产物通常为α-铝。熔融金属由先前被模型10所占据的体积中迁移通过正在形成的氧化反应产物层，这样，由于对于氧化反应产物皮生长的周围气氛的不可渗透性和净压对容器状氧化反应产物皮的作用，便在先前被模型10所占据的体积中千万了低压。但是，填料床层20、22和24（或它们的支撑区）可以在自身结合温度（该温度处于母材熔点以上，接近但低于氧化反应温度）或高于该温度时本征地自身结合。这样，刚一加热到其自身结合温度（但不是在此之前），填料床层20、22和24，或其支撑区便烧结或以另一种方式结合起来，并固着在生长着的氧化反应产物上，为这些填料床层，即相应的支撑区提供了足够的强度，以便承受压差，并以此通过床层与模型10形状的整合性，在各填料床层中保持园筒状壁和其中形成的充有填料的模腔的几何形状。正如下面所详述的，如果母材加热和熔化时，填料在母材膨胀完成之前就显著地自身结合起来的话，那么该自身结合的填料可能会被母材的膨胀作用所胀裂。在一实施方案中，填料支撑区只含有或包括一种可烧结的或自身结合的填料，或一种粘接剂或烧结剂，图6中的虚线表明了床层中该支撑区的范围。该反应继续时，由模型10预前填埋于填料床层20、22和24中的模腔基本上完全被熔融母材的迁移所消耗贻尽，该熔融母材穿过氧化反应产物向其外表面迁移，在那里它与气相氧化剂接触，并被氧化成进一步的氧化反应产物。该氧化反应产物包括一种多晶陶瓷材料，根据该工艺条件和反应物的不同，该多晶陶瓷材料可以含有母材组分的杂质，以及掺杂物的还原组分和固相或液相氧化剂（如果使用的话）。在该反应完成以及先前由模型10所占据体积的耗空时，允许该组装体冷却，以生成最后得到的陶瓷复合材料体（在图7和图8中通常以26表示）。

最后得到的复合材料体26包括具有中心流道29和外层流道31的同轴园筒28和30。采用若干个在原位形成并与复合材料体26的同轴园筒成为一个整体的经向分布的辐条即连接肋32（见图8），使这两个园筒在相互间隔关系上支撑起来。过量的填料（如果有的话）可通过喷砂、振动、滚筒清理、研磨或其它类似方法从该复合材料体上除掉。一种经济的方法是使用一种砂粒材料进行喷砂处理，这种材料适合作为填料或其中的一种组分、这样，清理下来的填料和砂粒可以在下次操作中重新作为填料使用。尽管填料能在过程中自身结合，但是这种自身结合填料的强度典型地此最后得到的复合材料体的强度低得多，因此，一种合理的方法是通过喷砂，除掉过量的自身结合填料但又不对复合材料体26造成明显的损坏。最后得到的陶瓷复合材料产品的表面可以采用研磨或机械切削或其它方法成型，以得到所希望的、与其内部形成的流道的尺寸和形状相一致的尺寸、形状或表面光洁度。

可以看出：加工成型为园筒状管12的模型10产生两个同轴排列的园筒，例如园筒28和园筒30。这样，在氧化反应过程中，陶瓷基体向两个方向生长，即（a）由母材壁表面向里生长到模腔或中心孔中；（b)由母材外壁表面向外生长；从而产生了内园筒28和外园筒30，以及支撑板32。

母材模型可加工成能产生两个以上园筒的形状或结构。例如在图9中概括表示为36的母材模型可加工成型为两个同轴的金属园筒38和40，各具有多个横向孔42和44。将纵向连接肋45（最好为陶瓷，例如氧化铝，可根据共同所有专利申请书制备）嵌在金属园筒38和40之间。与参考图5中所表示的情况类似，把该模型埋入容放于一耐高温容器中的适宜的填料中，以便将该填料床层置于内园筒38的中心孔中、两园筒之间、外园筒的外层以及孔42和44中。在氧化反应过程中，内园筒模型38的园筒壁以两个相反方向生成氧化反应产物，形成了内园筒的两侧陶瓷壁46和48，它们通过许多辐条即连接肋50（见图10）同轴并立体地支撑在一起，辐条即连接肋50是作为基体的氧化反应产物生长进入先前填入横向孔42的填料中而形成的。同样，外园筒模型40的园筒壁在氧化反应过程中以两个相反方向生成氧化反应产物，从而形成了外园筒的两侧陶瓷壁52和54，它们通过许多辐条55同轴并立体地支撑在一起，辐条55是作为基体的氧化反应产物生长进入先前被填入横向孔44的填料中而形成的。通过陶瓷壁的生长而发展的氧化反应产物将在纵向连接肋45的基础上生成，以此将这些连接肋在原位固定起来，并支撑着彼此间隔的壁板48和52。最后得到的复合材料体具有中心流道51和外层或同轴流道53、57和59。

在另一个实施方案中，可以加工成型一种图11中概括地表示为60的母材模型，以便当其埋入容放于如图5所示的容器25中的填料24中时，母材的内园筒模型61被母材的外园筒模型62所环绕并与之同轴放置。该内园筒模型61含有许多横向孔64。此外，外园筒模型壁62被阻挡层装置66所环绕，如下文进一步说明的，该阻挡层装置66阻止、妨碍或终止了氧化反应产物的生长或形成。与其它一些实施方案中的情况一样，一种可包括支撑区的适宜的填料被定位或放置于园筒62的中心孔中和内园筒模型61与外园筒模型62之间以及横向孔64中。作为该氧化反应过程的结果，内园筒模型的园筒壁以两个相反方向生成氧化反应产物，以此形成内园筒的两侧陶瓷壁68和70，它们由许多连接肋即辐条72同轴并立体地支撑在一起，辐条72是作为陶瓷基体的氧化反应产物生长进入先前被填入横向孔64的填料中而形成的。阻挡层装置66阻止了外园筒模型62的园筒壁氧化反应产物朝外方向的生长和发展。这样，在该氧化反应过程中，通过氧化反应产物生长进入填料，该园筒模型62便产生了一个完整的园筒状陶瓷复合材料外壁74。可在参考实施方案的图9和图10中所述的两园筒壁之间放置一个或更多的连接条或连接肋76，例如一种陶瓷连接肋。该陶瓷复合材料体包括中心流道78和同轴流道80和82。这样，通过本发明的实际应用，可以生产一种陶瓷复合材料产品，根据不同的母材的模腔模型并使用阻挡层装置，该产品具有两个或更多的园筒壁。

通过选择一种适宜的填料并维持该氧化反应条件一段时间，以便足以将基本上全部的熔融母材从起初由该模型所占据的充满填料的模腔中耗尽，从而达到精确地逆形复制该模型（包括所有的孔、洞等）的几何形状。尽管附图中所描述的形状（以及所形成的园筒壁和间隔的形状）相当简单，但在精确地逆形复制几何形状更为复杂的模型形状的陶瓷复合材料体中可以形成空腔和其它间隔。

在本发明的实施中所使用的、整合于该模型的填料可以为一种或多种适合于本目的各式各样的材料。本文及权利要求书中所使用的、用以表示填料的术语“可整合的”意指该填料为一种可填充到模型内部各处，可堆置或围绕模型的填料;而且该填料也适合于用填料填充的模型的几何形状。例如，如果填料含有粒料（例如耐热金属氧化物的细粒），那么该模型就可以用该填料填充，这样，该模型便限定了一个填料有填料的模腔（被该模型填充或占据），然而，填料并不一定是颗粒状，例如它可以包括纤维、须晶、粉料等。填料也可以包括两种或多种这类组分或几何构形的均匀或非均匀的组合，例如细小颗粒和须晶的组合。填料物理构形应使填料填入母材模型中，或用紧靠该模型表面的填料将母材模型埋入填料体中成为可能。在本文和权利要求书中，母材模型指的是“模型”，因为复合材料中最终形成的空间是模型几何形状的负像。所有，模型最初在整合的填料床层内或在其间形成或占据一定的空间，该空间最初是由模型成型和填充的。例如，适宜的填料包括氧化物、碳化物，氮化物和硼化物，象氧化铝，氧化锆、硼化钛、碳化硅、氮化铝和氮化钛，或二元、三元或高级金属氧化物的化合物，例如尖晶石类（如铝镁尖晶石）。

在本发明实施中所使用的整合的填料是一种在按下述本发明的氧化反应条件下，当氧化剂是汽相氧化剂时，对于通过的氧化剂是可渗透的填料。在任何情况下，填料还要对穿过的氧化反应产物的生长和发展是可渗透的。在氧化反应过程中，似乎熔融母材是通过正在形成的氧化反应产物进行的迁移而维持反应进行。这种氧化反应产物一般对环境气氛是不可渗透的，从而炉中气氛（如空气）不能从中穿过。如前述共同所有专利申请823，542所说明，在氧化反应产物包封由熔融母材的迁移形成的模腔时，生长的氧化反应产物对于炉中气氛的不渗透性导致了压差问题。在前述共同所有的专利申请书中采用一种自身结合的、可整合的填料克服这一问题。按其定义，这种填补是一种高于母材熔点且接近但低于氧化反应温度下部分烧结或自身结合并与生成的氧化反应产物层相结合的填料。这种填料从生长着的模腔外部充分提供结构强度以保持增长着的模腔中模型的复制几何形状，至少直至生长着的氧化反应产物结构达到足够的厚度，从而自支撑住沿生长着的氧化反应产物的壁（限定模腔形成）形成的压差。但是，该自身结合填料在太低的温度下不能烧结或自身结合，因为要是烧结或自身结合的话，当母材被加热到操作温度时，它因熔化而产生热膨胀和体积变化，致使填料可能破碎。换句话说，当自身结合填料被加热和熔化时，应保持其整合性以适应其与母材之间的体积变化的差异，然后自身结合，当氧化反应不断进行时，为发展着的模腔提供了机械强度。然而本发明的技术一般避免了压差问题，因为至少在相当大程度上一点儿未形成全部由生长着的氧化反应产物包围着的模腔。但是，可使用大气不可渗透的阻挡层装置，在某些情况下，可将其展散分布，以便阻挡炉气氛进入形成着的模腔，致使沿生长着的氧化反应产物壁产生压差。在这样的情况下，使用自身结合填料至少在生长初期提供了机械强度（如上所述）。

在本文和权利要求书中表征整合填料所采用的术语“自身结合”指的是那些与母材正像模型以整合接触形式放置的填料，它们是，可使用大气不可渗透的阻挡层装置，在某些情况下，可将其展散分布，以便阻挡炉气氛进入形成着的模腔，致使沿生长着的氧化物壁产生压差。在这样的情况下，使用自身结合填料至少在生长初期提供了机械强度（如上所述）。

在本文和权利要求书中表征整合填料所采用的术语“自身结合”指的是那些与母材正像模型以整合接触形式放置的填料，它们保持着充分的整合性，以适应母材熔点体积变化和母材与填料之间的差热膨胀的需要，至少在其支撑区紧密与正像模型相邻，这些填料是本征地自身结合的，但只有在高于母材熔点而又低于并充分接近氧化反应温度时，才能使前述的整合性成为可能。填料的这种自身结合赋予其充分的粘结强度，从而克服了由于母材移入填料沿负像模型所造成的压差，保持了所逆形复制的负像模型。

没有必要使整个填料体或填料床层都包括可整合填料或（需要时）自身结合填料，尽管这种分布是在本发明的范围内。只有在靠近正像模型和由正像模型成型的床层的那部分才需要填料是整合性的和/或自身结合的。换句话说，只有在足够的深度才需要填料具有整合性和自身结合能力。就整合性而言，目的在于与母材先质正像模型整合;而就自身结合而言，是为了在特定情况下提供充分的机械强度。填料床整体不需要是整合的和/或自身结合的。

在任何情况下，填料都不应该以形成不可渗透的团块的方式烧结、熔融或反应，以免阻挡氧化反应产物经其渗透或在使用汽相氧化剂时阻挡汽相氧化剂穿过。此外，填料应具有充分的整合性，以适应于该组装体加热所造成的母材和填料间的差热膨胀，以及母材熔化时所产生的体积变化，并保持其与母材先质正像模型的紧密整合性。

不用说如上所述的填料的可渗透性、可整合性和自身结合性等是该填料的整体结构的性质，而该填料的各个组分并非必须要具有其中的一个性质或全部性质。这样，填料可以包括一种单一材料，一种材料相同但粒度不同的颗粒混合物，或两种或多种材料的混合物。在后面这种情况下，填料的某些组分在氧化反应温度下可以不是充分自身结合的或可烧结的，但是，这些组分是填料的一个组成部分，由于其它材料的存在，在其自身结合温度条件下和高于该温度时，它们将具有自身结合或烧结特性。许多材料由于它们赋予陶瓷复合材料以所希望的特性，故而成为很有用的填料，它们也将具有如上所述的可渗透性、可整合性和自身结合性等特性。这些适宜的材料在低于氧化反应温度时，将充分地保持在不烧结或不结合状态，这样，其中埋入模型的填料就能适应热膨胀和熔点体积变化，而且只有当达到处于母材熔点以上但接近和低于氧化反应温度的自身结合温度时，该填料才开始烧结或自身结合，充分地给予了防止在氧化反应产物生长和发展的最初阶段所形成的模腔的塌陷所必须的机械强度。

如上所述，固相，液相或汽相氧化剂，或这些氧化剂的组合都可以使用。例如典型的氧化剂包括（不局限于）：氧、氮、囟素、硫、磷、砷、碳、硼、硒、碲和及其化合物和组合，例如二氧化硅（作为氧源）、甲烷、乙烷、丙烷、乙炔、乙烯和丙烯（作为碳源），以及混合物，例如空气，H₂/H₂O和CO/CO₂）在环境的氧活性还原中很有用。依所使用的氧化剂的不同，所生成的陶瓷基体可含有氧化物，碳化物，氮化物或硼化物。

虽然任何一种适宜的氧化剂都可以使用，但汽相（气体）氧化剂是优选的，而且本文就是以使用汽相氧化剂为基准来说明本发明的实施方案的。如果使用气相或汽相氧化剂，填料对于气体是可渗透的，这样，由于填料床层暴露于该氧化剂中，该汽相氧化剂就会穿透该填料床层与其中的熔融母材相接触。术语“汽相氧化剂”指的是一种可提供氧化气氛的汽化的或通常为气体的物质。例如，对于铝为母材的场合，氧化或含氧的气体混合物（包括空气）就是优选的汽相氧化剂，由于明显的经济原因，以空气作氧化剂通常更为优选。当将氧化剂表示为含有或包括一种特殊气体或汽体时，就是指这样一种氧化剂：其中所指定的气体或汽体是唯一的、占优势的、或至少在所采用的氧化环境中所获得的条件下是母材的有效氧化剂。例如，虽然空气的主要组分是氮，但是由于氧是比氮更为强烈的氧化剂，因此，空气中的氧组分是该母材的氧化剂。这样，空气从定义上讲属于“含氧气体”氧化剂，而不是“含氮气体”氧化剂。本文及权利要求书中所使用的“含氮气体”氧化剂是“形成气体”，它含有大约96%（体积）的氮和4%（体积）的氢。

当使用固相氧化剂时，通常以与填料混合的颗粒或粉末形式将其分散在整个填料床层中或靠近母材的部分床层中，可能的话，也可将其覆盖在填料颗粒的表面上。任何一种适宜的氧化剂都可以使用，它包括元素，例如硼或碳;或不还原的化合物，例如堇青石、二氧化硅或某些热力学稳定性低于母材的硼化物反应产物的硼化物。例如，使用硼或一种可还原的硼化物作为铝母材的固相氧化剂时，所得到的氧化反应产物是硼化铝。如果钛作母材，则铝的十二硼化物为适宜的固相氧化剂，而且该氧化反应产物含有二硼化钛。

在某些情况下，采用固相氧化剂的氧化反应可能进行的如此之快，以致氧化反应产物因该过程的放热特性而趋于熔化。这一现象的出现降低了陶瓷体微现结构的均匀性。这个迅速的放热反应可通过在复合材料中混入表现出低反应活性的相当惰性的填料来避免。这种填料吸收了反应热，从而将任何放热影响降低到最低限。这种适宜的惰性填料的一个例子是基本上与预期的氧化反应产物一样的填料。

如果采用液相氧化剂，可以用该氧化剂浸渍填料的方式涂覆整个填料床层或靠近熔融母材的部分填料床层，或用浸泡法浸除，然后干燥。关于液相氧化剂指的是一种在氧化反应条件下为液体的氧化剂，而且该液相氧化剂可以具有一种在氧化反应条件下熔化的固体先质，例如盐。换一种方式，液相氧化剂也可以是一种液体或溶液，它可用来浸渍全部或部分填料，并在氧化反应条件下熔化或分解，以提供适宜的氧化剂部分。本文所定义的液相氧化剂的例子包括低熔点玻璃。

如先前所提到的，在填料尚不另外具有足以防止在先前由模型所占据的体积中形成的空间塌陷的固有自身结合或烧结特性的情况下，结合剂或烧结剂可以作为填料的一个组分包括在其中。这种结合剂可分散在整个填料中或仅分散在支撑区中。适合这一目的材料包括在形成氧化反应产物所要求的氧化条件下将至少部分分解并使填料结合以充分地提供必要机械强度的那些有机金属材料。这种结合剂不应干扰氧化反应过程，或在陶瓷复合材料产品中留下不希望有的残余副产物。适合于这一目的的结合剂为本技术领域所公知的。例如原硅酸四乙酯就是适宜的有机金属结合剂的一个典型例子，在氧化反应温度下，它留下了以必要的结合强度将填料有效地结合起来的二氧化硅部分。

如共同所有专利申请书所说明的，与母材一并加入的掺杂物有益地影响着氧化反应过程，尤其是在使用铝作为母材的体系中。这种或几种与母材一并加入或结合使用的掺杂物（1）可以以母材合金组分的形式提供，（2）可以施加到至少部分母材表面上，或（3）可施加到或一并加入部分或全部填料或填料预型坯中，或可采用（1）、（2）或（3）中两种或三种方法的组合。例如，合金化的掺杂物可单独使用，或与第二种从外部施加的掺杂物共同使用。在方法（3）中（其中将另外的一种或几种掺杂物施加到填料中），可以共同所有专利说明书中所说明的任一种适宜的方式完成掺杂物的施用。

一种具体的掺杂物的作用或多种作用取决于因素的多少。例如，这些因素包括：具体的母材、当使用两种或多种掺杂物时掺杂物的具体组合、外部施加的掺杂物与被先质金属合金化的掺杂物共同使用、所采用的掺杂剂的含量、氧化环境以及过程条件等。

用于铝母材的掺杂物（特别是与作为氧化剂的空气共同使用时）包括镁、锌和硅，或单独使用，或与其它掺杂物共同使用（如下所述）。这些金属或适宜的金属源可以各约为0.1～10%（以最后生成的掺杂金属的总重量计）的浓度被合金化到铝基母材中。这些掺杂材料或其适宜的源（例如：MgO、ZnO或SiO₂）可以从外部施加到母材上。这样，对于铝-硅母材，以空气作为氧化剂，以每克待氧化母材高于大约0.0008克Mg的量和每平方厘米母材（施加到其表面的是MgO）高于0.003克Mg的量将MgO作为掺杂物施加到该金属表面，便可获得一种氧化铝陶瓷结构。

用于铝母材的掺杂材料的其它例子包括：钠、锗、锡、铅、锂、钙、硼、磷和钇。根据氧化剂和过程条件的不同，这些掺杂材料可单独使用，或与一种或多种掺杂物共同使用。稀土元素，例如铈、镧、镨、钕和钐也是可用的掺杂物，当它们与其它掺杂物共同使用时，本文又特别提到它。如在共同所有专利申请书中所说明的，这些掺杂材料对于促进铝基母材体系的多晶氧化反应的进行是有效的。

如在共同所有专利申请861，024中所公开的，可以使用一种阻挡层装置来阻止氧化反应产物的生长和发展，使其不能超越该阻挡层。适宜的阻挡层装置可以是任何一种材料（化合物、元素、混合物等），在本发明的过程条件下，它保持着一定的整体性、不挥发、而且最好对于汽相氧化剂是可渗透的，但是它能够局部地阻止、抑制、停止、干扰、预防氧化反应产物的继续生长。如图5所示的实施方案所表明的，阻挡层应该用于成型母材的端面处，以防止氧化反应产物在这些表面上生长。对于空气或含氧气体中的铝母材尤为适用的阻挡层包括：硫酸钙（熟石膏）、硅酸钙和波特兰水泥，以及它们的组合，当氧化反应产物的生长欲限制于某一床层区域时，通常将上述材料以料浆或糊浆的形式涂敷在模型表面或填料表面。这些阻挡层装置也可以包括一种适宜的易烧或挥发材料，这样就省去了加热，或者省去了靠加热分解的材料，目的在于增加该阻挡层的孔隙率和可渗透率。另外，阻挡层装置可含有适宜的耐火颗粒，以减少在过程中或许会发生的收缩或破裂的可能性。膨胀系数基本上与填料床层相同的颗粒尤为理想。例如，如果床层包括氧化铝，而且所得到的陶瓷也包括氧化铝，那么就可以将阻挡层与按要求粒度与床层所使用的颗粒粒度大致相同（例如约20～1000）的氧化铝颗粒混合在一起。其它适宜的阻挡层包括致密的耐火陶瓷或金属屏蔽层，按照要求它们至少一端是开口的，以便允许汽相氧化剂穿入床层中并与熔融金属接触。在某些情况下，供给带有阻挡层装置的第二种金属源也是有可能的。例如某些牌号的不锈钢组分，当在某些氧化过程条件下（例如在高温和含氧气氛中）反应时，依不锈钢的成分而生成了其各自组分的氧化物，例如氧化铁、氧化镍或氧化铬。这样，在某些情况下，象不锈钢屏蔽层这样的阻挡层就能提供一个第二种金属或异金属的适宜的源，而且它可以影响第二种金属（例如铁、镍或铬）导入与之接触的熔融金属流体中。

下面本发明的非限制性实施例，旨在举例说明。

实施例1

用一个园筒状管（如图2所示）制备一个具有两个同轴内连接的陶瓷园筒的陶瓷管状体，其尺寸为长1英寸，直径1英寸，园筒壁厚1/8英寸并含有三列各有四个间隔90°分布的、直径为1/8英寸的横向孔。该园筒由380.1铝合金制成（该合金从Belmont    Matals.公司获得，标称等同成分为：8～8.5wt%Si、2～3wt%Zn、0.1wt%Mg作为活性掺杂物，以及Cu、Fe、Mn和Ni各为3.5wt%，但Mg含量有时高出0.17～0.18wt%范围）。外园筒壁、内园筒壁以及横向孔壁全部覆盖一层0.001～0.01英寸厚的粒度500的硅金属粉末（Atlantic    Equipmenl    Engineers，Bergenfield，New    Jersey供货）并填充以粒度500、绿色的、在1250℃空气中预烧24小时的碳化硅（Norton    Co.供货的39Crystolon），然后全部埋入容放于耐高温容器中的粒度500、绿色的预烧碳化硅填料床中。在空气中将该装置加热到过程预定温度900℃，维持24小时，总炉时为35小时，升温过程为6小时，冷却过程为5小时。

最后得到的复合材料从横截面看为一对内部以辐条相连接的园筒壁（如图9所示）。内园筒外径约为10/16英寸，壁厚约为3/32英寸。两园筒壁之间的间距约为1/8英寸。外园筒的外径约为1～1/16英寸，壁厚约为3/32英寸。

所得到的复合材料的成分通过X光衍射和光学显微镜分析得已证实。该复合材料含有嵌入碳化硅填料的氧化铝基体。

实施例2

重复实施例1，但填料床层为70%T64氧化铝（-325目，Alcoa）和30%EPK（Kaolin，Feldspar    Corp.，Edgar，FL）的混合物，而且在空气中将该装置加热到过程预定温度1000℃，维持40小时。生成一对以辐条从内部相连的同轴园筒壁（如图9所示）。内园筒壁厚约1/16英寸，其外径约为11/16英寸。外园筒壁厚给1/16英寸，其外径约为1～1/16英寸。两园筒壁间距约为1/8英寸。

实施例3

重复实施例2，但填料床层为氧化铝（A17，-325目，Alcoa），而且该装置是在炉中预热5小时后被加热到预定过程温度1000℃，维持40小时，然后随炉降温5小时。生成一对以辐条从内部连接的同轴园筒壁。外园筒壁的外径为1/16英寸，厚度约为3/32英寸。内园筒壁的厚度为3/32英寸，而外径约为1～1/16英寸。两园筒壁间距约为1/8英寸。

实施例4

将一英寸长的园筒状380.1铝合金管（与图2类似）全部埋入容放于一耐高温容器中的堇青石床层中。该园筒状管长一英寸，外径为一英寸，筒壁具有直径为1/8英寸的横向孔。筒内壁以及横向孔壁均用堇青石填料填实。在空气中将该装置加热到过程的预定温度1000℃，维持40小时，总炉时为50小时，升温过程5小时，冷却过程5小时。陶瓷复合材料生长到一对以辐条从内部连接的同轴园筒壁中是非常均匀的。外园筒壁的外径约1～1/16英寸，壁厚约为1/16英寸。内园筒壁厚给1/16英寸，其外径约为11/16英寸。两园筒壁间距约为1/8英寸。

以上所详细描述的这些典型的实施方案说明了本发明的实用性，而且除了所例举的内容以外的许多组合和变型均在本技术领域之内。

Claims (27)

1、一种生产自撑式陶瓷复合材料体的方法，所述复合材料包括多个具有有界截面且通常以相反方向逆形复制母材模型几何形状的轴向排列的壁，所述陶瓷复合材料体包含有(1)一种由母材与氧化剂氧化反应形成氧化反应产物而得到的陶瓷基体，(2)一种嵌入了所述基体的填料，所述方法包括如下步骤：

(a)提供至少具有一个开口空腔的母材体以给出具有有界截面和相对壁面的壁；

(b)将可整合的填料床并置在所述壁面上，所述填料床的特征在于：(1)当需要所述氧化剂在步骤(c)中接触熔融母材时，对于所述氧化剂是可渗透的，并对于经由各填料床由氧化反应产物的生长所产生的渗透是可渗透的，(2)保持充分的可整合性以提供所述母材熔点体积变化和所述母材与各填料床层之间的差热膨胀的适应性；

(c)将所述嵌入的成型母材加热到其熔点以上但低于所述氧化反应产物的熔点温度形成母材熔体，并且在所述温度下，

(1)使熔融母材与所述氧化剂反应形成所述氧化反应产物，

(2)使至少一部分所述氧化反应产物接触并保持在所述金属熔体与所述氧化剂之间，以从所述金属熔体经由氧化反应产物逐渐将金属熔体吸入所述填料床，当在所述氧化剂与以前形成的氧化反应产物之间的界面上不断形成氧化反应产物时，同时形成了所述多个的轴向排列的间隔壁，以及

(3)将所述反应持续一段足够时间，以通过所述氧化反应产物的生长，至少部分地将后者嵌入填料以形成一种具有多个轴向排列，具有有界截面的间隔壁的自撑式陶瓷复合材料体，所述间隔壁通常逆形复制模型的几何形状，并以此形成至少两个轴向排列的流道，及

(d)从过量的填料(如果有的话)中分离出所得到的自撑式陶瓷复合材料体。

2、权利要求1的方法，其中所述床层另外包括只有在母材熔点温度以上但低于并充分接近氧化反应温度（以提供所述的适应性）下才能本征地自身结合的支撑区。

3、权利要求1或2的方法，其中所述母材是园筒体，所述空腔是纵向孔腔。

4、权利要求1或2的方法，另外提供具有至少一个壁孔的所述母材的壁并在所述壁孔中提供填料床。

5、权利要求4的方法，其中所述氧化反应产物在所述壁孔中嵌入所述填料，形成与所述间隔壁成一体的支撑装置。

6、权利要求3的方法，其中所述轴向排列的间隔壁基本上是同轴的。

7、权利要求1或2的方法，另外包括与所述母材一起使用一种掺杂物。

8、权利要求1或2的方法，其中所述母材是铝。

9、权利要求8的方法，另外包括与所述母材一起使用一种掺杂物。

10、权利要求1或2的方法，另外包括用至少一个连接肋连结所述轴向排列壁。

11、权利要求1或2的方法，其中所述氧化剂是一种汽相氧化剂。

12、权利要求1或2的方法，其中所述氧化剂在所述温度下是固体。

13、权利要求12的方法，其中所述氧化剂选自硅石、硼、碳、堇青石和可还原化合物。

14、权利要求11的方法，其中所述氧化剂包括一种含氧气体。

15、权利要求11的方法，其中所述氧化剂包括一种含氮气体。

16、权利要求14的方法，其中所述母材是铝。

17、权利要求1或2的方法，其中所述母材选自硅、钛、锡、锆和铪。

18、权利要求1或2的方法，其中所述填料是选自从铝、铈、铪、钛、硅、镁、硼、镧、钕、镨、钐、钪、钍、铀、镱和锆中选取的一种金属的一种或多种氧化物。

19、权利要求1或2的方法，其中所述陶瓷基体包括一种氧化物、氮化物、碳化物或硼化物。

20、权利要求1或2的方法，其中所述母材金属体包括两个间隔的末端开口的园筒体。

21、权利要求1或2的方法，包括提供具有阻挡层装置的所述母材体的端壁。

22、一种生产自撑式陶瓷复合材料体的方法，所述陶瓷复合材料体包括多个基本上同轴的间隔园筒并且通常以相反方向逆形复制母材模型的几何形状;所述陶瓷复合材料体含有：（1）一种通过铝母材与一种包括汽相氧化剂在内的氧化剂氧化反应以形成氧化反应产物而得到的陶瓷基体，（2）嵌入了所述基体的填料，该方法包括以下步骤。

（a）提供一个由所述铝母材构成并在所述园筒壁中至少具有一个壁孔的末端开口的园筒;

（b）将可整合填料的第一床层并置在所述园筒的相对壁面上，将填料的第二床层置于所述壁孔中，所述填料床层的特征在于：（1）当需要所述氧化剂在步骤（c）中与熔融母材接触时对所述氧化物是可渗透的并对氧化物反应产物经各填料床生长所产生的渗透是可渗透的，（2）保持充分的整合性以提供所述母材熔点体积变化和所述母材各填料床层之间的差热膨胀的适应性;

（c）将所述嵌入的成型母材加热到其熔点以上但低于所述氧化反应产物的熔点的温度，形成母材熔体，并在所述温度下，

（1）使熔融母材与所述氧化剂进行反应以形成所述氧化反应产物;

（2）使至少一部分所述氧化反应产物接触并保持在所述熔融金属体与所述氧化剂之间，以将从所述熔融金属体来的熔融金属通过氧化反应产物吸入所述的填料床，当氧化反应产物不断地在所述氧化剂和以前形成的氧化反应产物之间的界面上形成时，同时在所述第一填料床层中形成间隔园筒，在所述第二填料床层形成经向分布的连接肋，以及

（3）将所述反应持续一段足够时间，以通过所述氧化反应产物的形成，使后者至少部分地嵌入填料，从而形成一种具有多个同轴的间隔园筒和作为所述间隔园筒用的支持装置的经向分布的连接肋的自撑式陶瓷复合材料，所述园筒一般逆形复制了模型的几何形状，并以此成轴向排列的流道;以及

（e）从过量的填料（如果有的话）中分离出所得到的自撑式陶瓷复合材料。

23、权利要求22的方法，其中所述的汽相氧化剂是一种含氧气体，所述的氧化反应产物包括氧化铝。

24、权利要求22或23的方法，包括提供带有阻挡层装置的所述母材园筒的端壁。

25、权利要求22或23的方法，其中与所述铝母材一起使用一种掺杂物。

26、一种自撑式陶瓷复合材料体，它包括许多轴向排列的，具有形成中心孔的有界截面的间隔园筒壁和至少一个壁间的纵向流道，以及以间隔的关系支撑所述园筒壁的连接装置;所述壁和所述连接装置包括渗入到填料中的多晶陶瓷基体;当所述金属从初始位置上形成所述壁和所述连接装置时，所述壁和所述连接装置通常逆形复制置于填料床层中的母材的几何形状，同时发生从所述初始位置输送的熔融母材的氧化反应，在所述填料床层内形成所述多晶陶瓷基体，所述陶瓷基体含有所述母材与氧化剂的氧化反应产物。

27、权利要求26的自撑式陶瓷复合材料体，其中所述母材包括铝，所述氧化反应产物包括氧化铝。

Images