CS276730B6 - Self-supporting ceramic composite body and process for producing thereof - Google Patents
Self-supporting ceramic composite body and process for producing thereof Download PDFInfo
- Publication number
- CS276730B6 CS276730B6 CS876607A CS660787A CS276730B6 CS 276730 B6 CS276730 B6 CS 276730B6 CS 876607 A CS876607 A CS 876607A CS 660787 A CS660787 A CS 660787A CS 276730 B6 CS276730 B6 CS 276730B6
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- metal
- filler
- parent metal
- ceramic
- oxidant
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 150
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 36
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 189
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 189
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 118
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 71
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 70
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 66
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 52
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 41
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 38
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims description 25
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 24
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 20
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- -1 magnesium aluminate Chemical class 0.000 claims description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 3
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 15
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000306 component Substances 0.000 description 12
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- 101100016026 Drosophila melanogaster GstE14 gene Proteins 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical group [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JXOOCQBAIRXOGG-UHFFFAOYSA-N [B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[Al] Chemical compound [B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[Al] JXOOCQBAIRXOGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000011153 ceramic matrix composite Substances 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical group O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 208000003618 Intervertebral Disc Displacement Diseases 0.000 description 1
- 241001178829 Konia Species 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001347 Stellite Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LRTTZMZPZHBOPO-UHFFFAOYSA-N [B].[B].[Hf] Chemical compound [B].[B].[Hf] LRTTZMZPZHBOPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052728 basic metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003818 basic metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000037237 body shape Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N chromium;cobalt;iron;manganese;methane;molybdenum;nickel;silicon;tungsten Chemical compound C.[Si].[Cr].[Mn].[Fe].[Co].[Ni].[Mo].[W] AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 230000036433 growing body Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000012442 inert solvent Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012705 liquid precursor Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);praseodymium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Pr+3].[Pr+3] MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003447 praseodymium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001954 samarium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940075630 samarium oxide Drugs 0.000 description 1
- FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N samarium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sm+3].[Sm+3] FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 238000007582 slurry-cast process Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N uranium Chemical compound [U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U] DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007666 vacuum forming Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N zirconium nitride Chemical compound [Zr]#N ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
- F41A21/00—Barrels; Gun tubes; Muzzle attachments; Barrel mounting means
- F41A21/02—Composite barrels, i.e. barrels having multiple layers, e.g. of different materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/65—Reaction sintering of free metal- or free silicon-containing compositions
- C04B35/652—Directional oxidation or solidification, e.g. Lanxide process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/021—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles in a direct manner, e.g. direct copper bonding [DCB]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6562—Heating rate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6565—Cooling rate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6583—Oxygen containing atmosphere, e.g. with changing oxygen pressures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6587—Influencing the atmosphere by vaporising a solid material, e.g. by using a burying of sacrificial powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/401—Cermets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/402—Aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/403—Refractory metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/405—Iron metal group, e.g. Co or Ni
- C04B2237/406—Iron, e.g. steel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
Samonosné keramické kompozitní těleso a způsob Jeho výroby
Oblast techniky
Vynález se týká samonosných keramických kompozitních těles a způsobu jejich výroby.
Oosavadnl stav techniky
V US pat. spise 4 713 360 ja popsán způsob výroby samonosných keramických těles oxidaci roztaveného základního kovu; který lze ještě zlepšit použitím příměsi legujíc! základní kov; což umožňuje vznik samonosných keramických těles požadovaného rozměru,' která rostou jako produkt oxidační reakce základního kovového prekursoru, V US pat. spisa 4 851 375 byl popsán způsob výroby samonosných keramických kompozitů růstem produktu oxidační reakce základního kovu a okysličovadla do propustné hmoty výplně.
Tyto známé způsoby lze podle US pat. spisu 4 853 352 zlepšit použitím vnějších příměsi; které se nanášejí na povrch tělesa ze základního kovového prekursoru.
Dalši rozvinuti uvedených způsobů spočívá podle US pat. spisu 4 828 785 v tvorbě samonosných keramických struktur, které uvnitř obsahuji jednu nebo několik dutin; jež negativně kopíruji tvar pozitivního tělesa; tvořeného tvarovým tělesem ze základního kovového prekursoru. Toto těleso js uloženo uvnitř lože přizpůsobivé výplně, která js za Ji3tných podmínek samovazná.
□eště dalši rozvinuti těchto způsobů umožňuje vyrábět samonosné keramická tělesa s negativním tvarem, který negativně kopíruje pozitivní tvar prekursoru ze základního kovu, jenž je umístěn ve styku s hmotou výplně.
V posledních letech se projevuje zvýšený zájem o použiti keramiky pro konstrukční účely,* které byly až dosud vyhrazeny kovům. Důvodem tohoto zájmu jsou některé lepši vlastnosti keramiky Ve srovnáni s kovy, např. odolnost proti korozi, tvrdost, modul pružnosti a žárovzdornost.
Současné snahy o výrobu pevnějších,' spolehlivějších a houževnatějších keramických předmětů Jsou zaměřeny na vývoj zlepšených způsobů výroby monolitní keramiky a na vývoj nových materiálových složeni, zejména keramických matricových kompozitů. Kompozitní struktura je tvořena heterogenním materiálem; tělesem nebo předmětem vyrobeným ze dvou nebo většího počtu rozdílných materiálů; které jsou důkladně promíchány nebo kombinovány,’ aby měl kompozit požadované vlastnosti. Dva různé materiály lze důkladně spojit nebo kombinovat např. tim, že se jeden uzavře v matrici z druhého materiálu. Keramické matricové kompozitní struktury typicky sestávají z keramické matrice, která uzavírá jeden nebo několik různých druhů výplňových materiálů např. ve formě částic; zrn/ vláken, tyček apod.
Uvedené pat. spisy popisuji nové způsoby, které řeší některé z problémů nebo omezeni tradiční keramické technologie výroby kompozitů; která spočívala ve slisováni a slinováni. Vynález využívá poznatků popsaných v této literatuře a obohacuje je poznatky novými,4 což umožňuje výrobu tvarových keramických kompozitních těles udržovaných trvale pod tlakovým napětím.
V keramické technologii js známé; že keramika js obecně mnohem pevnější v tlaku než při tahovém namáháni. Když Je keramika pod tlakem; např. tim,' že se působ! tlakem na vnitřní plochu keramické struktury; začne v keramice působit tahové napěti. Když při tomto tahovém napěti vzniknou v keramickém tělese trhlinky,' trubka ss rozlomí. De tedy žádoucí za každou cenu zabránit tomuto poškozeni; které může mit dalekosáhlé následky. Oe dávno známé, ža vhodně předpjaté Čá3ti mohou mit při použiti velkou pevnost; protože napětí/ která zatěžuji tyto části při použiti; zpočátku vedou k vymizeni předpěti, dřív než začne působit na tuto část skutečné napěti. V případě použiti keramiky pro součástí namáhané na tah dosáhne se největšího Ů9pěchu tak, že se materiál podrobí předpěti v tlaku, zejména proto/ žs pevnost v tlaku takových materiálů může být pětkrát i vicekrát vyšší než pevnost v tahu. Až
CS 276 730 B6 dosud bylo předpínání keramických dílů kovovou objímkou spojeno s vysokými náklady a bylo velice obtížné. Keramická a kovová součást musely velice přesně lícovat a musely si vzájemně tvarově odpovídat, aby keramické těleso bylo zatíženo stejnoměrným napětím vhodné velikosti a aby přitom nedošlo k přiliŠ vysokému stykovému napětí; které by keramiku poškodilo. Toho lze dosáhnout pouze tim, že ss keramická součást i kovová objímka velice pečlivě a nákladně obrousí s vysokou přesností na těch plochách, které se budou stýkat. Vynález úplně odstraňuje tyto problémy a nevyžaduje pro výrobu přsdpjatých keramických součásti žádné přesné obráběni.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu ja keramické kompozitní těleso obsahujici polykrystalickou keramickou matrici; která uzavírá výplň a sestává z propojeného produktu oxidační reakce kovu s okysličovadlem a případně z jedné nebo několika kovových složek. Podstata vynálezu spočívá v tom/ žs keramická matrice ja alespoň částečně uzavřena pod tlakovým napětím v pouzdrovém dílu; který ja v přímém styku s keramickou matricí vzniklou in šitu a js z materiálu s větším součinitelem tepelné roztažnosti než má keramická matrice. Pouzdrový dil js z kovu; např. z nerezavějící oceli; slitin; titanu a zirkonia. Pouzdrový dil sestává s výhodou z válcového pláště; v němž je uzavřen plný nebo dutý válec z keramické matrice,' která může obsahovat alespoň 1 % objemu kovových složek.
Předmětem vynálezu je rovněž způsob výroby keramického kompoz-itniho tělesa oxidační reakci roztaveného základního kovu a okysličovadla na keramickou matrici uzavírající propustnou hmotu výplně. Podlá vynálezu se propustná hmota výplně,' obklopujíc! zdroj základního kovu; vloží do pouzdrového dilu a keramická matrice vznikajíc! oxidační reakci základního kovu s okysličovadlem při teplotě nad teplotou taveni základního kovu a pod teplotou taveni produktu oxidační reakce ss nschá prorůstat výplni až k pouzdrovému dilu, na kterém se zachytl; načež se soustava nschá zchladnout ke smrštěni pouzdrového dílu. obzvláště výhodným základním kovem ja hliník a okysličovadlem kyslikatý plyn, zejména vzduch; produktem oxidační reakce/ probíhající při teplotě maži 850 °C a 1 450 °C, je pak o<-oxid hlinitý. Základním kovem může však být i jiný kov,' např. křemík,' titan, cín; zirkonium a hafnium. Při reakci se můža roztavený základní kov oxidovat okysličovadlem v plynné fázi a alepsoň do části výplně se vnese další pevné a/nebo kapalnéokysličovadlo; jehož produkt reakce s roztaveným základním kovem vytvoří součást polykrystalické matrice. Pevným okysličovadlem může být oxid křemičitý,' bor a redukovatelné boridy kovu. Oako výplň jsou vhodné sloučeniny za skupiny zahrnující oxid křemičitý, karbid křemíku, oxid hlinitý, oxid zirkoničitý,' hlinitan hořečnatý a jejich směsi.
Pouzdrový dil z materiálu propustného pro plynné okysličovadlo může sestávat z vnitřní sitovitó vložky a vnějšího tuhého pláště.
Konkrétně se podle vynálezu vyrobí keramická matrice oxidaci základního kovu na polykrystalický materiál; který obsahuje produkt oxidační reakce základního kovu s okysličovadlem a případně jednu nebo několik kovových složek. Na základní kov sa položí výplň; která se alespoň zčásti obklopí pouzdrovým dílem. Základní kov se zahřívá na teplotni rozmezi nad svou teplotu taveni; avšak pod teplotu taveni produktu oxidační reakce/ čímž se vytvoří těleso roztaveného základného kovtr. Základní kov a lože výplně se-vzájemně orientují tak,' že tvorba produktu oxidační reakce probíhá ve směru do výplně a výplni a k pouzdrovému dilu. V uvedeném teplotním rozmezi reaguje roztavený základní kov s okysličovadlem na produkt oxidační reakce a alespoň část tohoto produktu oxidační reakce se udržuje ve styku a mezi roztaveným kovem a okysličovadlem. Tim se postupně protlačuje roztavený základní kov produktům oxidační reakce směrem k okysličovadlu,' takžs na rozhráni mezi okysličovadlem a dřivé vzniklým produktem oxidační reakce se neustále dál vytváří uvnitř tělesa výplně dalši reakčni produkt. Reakce se nechá probíhat tak dlouho, až polykrystalický materiál infiltruje tělesem výplně k vnitřní ploše nebo k vnitřním plochám pouzdrového dilu, čímž vznikne keramické kompozitni těleso. Po ochlazeni je pouzdrový dil přesně nalicován
CS 27S 730 B6 na kompozitním těleee a ja 9 nim pevně spojen, takže v něm vyvolává tlakové napětí. Keramika udržovaná pod tlakovým napětím je výhodná tim, že v keramickém tělese se zabraňuje vzniku trhlinek vyvolaných tahovým napětím,' takže je znemožněno poškozeni keramického tělesa; které by mohlo mit po jeho aplikaci dalekosáhlé důsledky.
Polykrystalický produkt oxidační reakce má propojené krystaly,' které bývaji zpravidla propojeny ve třech rozměrech. Kromě toho je v keramickém tělese rozložena nebo rozmístěna keramická složka a/nebo póry, které mohou, avšak nemussji být propojené, což závisí na procesních podmínkách,’ základním kovu, příměsi a dalších faktorech.
Pouzdrový dli se typicky voli tak, aby jeho materiál měl větší součinitel teplotní roztažnosti než má keramické kompozitní těleso, takže při ochlazeni polykrystalického keramického tělesa a pouzdrového dilu se pouzdrový dil smrštuje rychleji než keramické těleso a v důsledku svého spojení s tímto tělesem v něm vyvolá tlakové napětí. Podle jednoho výhodného provedeni sestává pouzdrový dil; který může být z oceli, napřiklad nerezavějící oceli, z válcového tělesa nebo objímky, která dává keramickému tělesu válcový tvar.
Způsobem podle vynálezu lze vyrábět samonosná keramická tělesa obsahující výplň, například va formě předlisku, uzavřenou v polykrystalické keramické matrici. Keramická matrice je vyrobena jako produkt oxidační reakce základního kovu a okysličovadla,* čimž vznikne propojený produkt oxidační reakce, obsahující případně jednu nebo několik kovových složek. Pláštový dil,' který je superponován výplni a spojen in šitu β keramickou matrici, intrinzicky lícuje s keramickým kompozitním tělesem a udržuje je pod tlakovým napětím.
Pojem keramika znamená těleso,: které neni omezeno na keramické těleso v klasickém smyslu, to znamená takové, které sestává výlučně z nekovových a anorganických materiálů, nýbrž se vztahuje na těleso, které je převážně keramické co do složeni nebo hlavních vlastnosti, třebaže může obsahovat menši nebo velká množství jedné nebo několika kovových složek odvozených ze základního kovu nebo redukovaných z okysličovadla nebo příměsi. Množství takových složek může tvořit 1 až 40 % objemu,' může však být i větši.
Produkt oxidační reakce obecně znamená jeden nebo několik kovů v oxidovaném stavu, kdy kov odevzdal elektrony nebo sdili elektrony s jiným prvkem, sloučeninou nebo jejich kombinaci. Produkt oxidační reakce podle této definice zahrnuje produkt reakce jednoho nebo několika kovů 3 okysličovadlem.
Okysličovadlo znamená Jeden nebo několik akceptorů elektronů nebo látek sdílejících elektrony a může být v pevném, kapalném nebo plynném skupenství nebo v jejich kombinaci. Může být například tvořeno pevnou látkou a plynem, které jsou v tomto skupenství v procesních podmínkách.
Základní kovy znamená ten kov, napřiklad hliník, který je prekursorem polykrystalického produktu oxidační reakce; a zahrnuje tento kov jako poměrně čistý kov, jako komerční kov s nečistotami a/nebo legovacimi složkami nebo jako slitinu, v niž je tento kov hlavni složkou. Uvádi-li se tedy v textu určitý kov, napřiklad hliník; jako základní kov, je tomu rozumět v rámci uvedené definice, pokud neni výslovně uvedeno jinak.
Intrinzické lícování znamená inherentní vlastnost pouzdrového dilu,' která mu umožňuje působit na keramické kompozitní těleso,' jež je s nim těsně spojeno,' tlakovým napětím při ochlazeni z procesních podmínek. ......
Při provádění způsobu podle vynálezu se těleso ze základního kovu roztaví na roztavený základní kov; který se uvede do styku s tělesem nebo hmotou výplně; umístěnou alespoň částečně v pouzdrovém dilu. Ta část pouzdrového dilu, která se dotýká výplně, jé v dalším nazývána pouzdrová plocha pouzdrového dilu. Pouzdrový dil může uzavírat veškerou výplň nebo část výplně; přičemž výplň může být ve formě lože z volných částic výplně nebo ve formě tvarového předlisku a obsahuje okysličovadlo nsbo je prostoupena okysličovadlem. Soustava se zahřívá v oxidačním prostřed! na teplotní rozmez! nad teplotu taveni základního kovu,
CS 276 730 B6 avšak pod teplotu taveni produktu oxidační reakce. Ve styku s okysličovadlem reaguje roztavený základní kov na produkt oxidační reakce,' čimž začíná infiltrace výplně a jeji uzavřeni V rostoucím polykrystalickém materiálu, vznikajícím oxidací základního kovu. Taková oxidace včetně uzavřeni výplně v produktu oxidační reakce byla navržena v patentové literatuře.
Podle vynálezu se reakce nechá probíhat tak dlouho,' až polykrystalický materiál infiltruje a uzavře výplňový materiál a vyrostá do styku s pouzdrovou plochou pouzdrového dílu.
V určitých případech je uvnitř pouzdrového dílu uzavřena pouze část vniklého keramického tělesa. V jiných případech může být jediným keramickým kompozitním tělesem vyplněno několik pouzdrových dílů. Tvar té části keramického kompozitního tělesa,' která leží vně pouzdrového dilu, se dá regulovat tim/ že se z výplně nebo z části výplně vytvoří tvarový předlisek; nebo že se lože přizpůsobivé výplně vloži do tvarované bariéry, například z pálené sádry. Bariéra zastaví růst polykrystalického materiálu vznikajícího oxidační reakci. Bariéru,' například pálenou sádru/ lze také nanést na povrch předlisku.
Základní kov může tvořit zásobu základního kovu, která doplňuje prvni zdroj základního kovu/ který se stýká s tělesem nebo se hmotou výplně. Zásoba základního kovu stéká vlastni tiži a doplňuje tak zdroj základního kovu; ktarý byl spotřebován oxidační reakci.
To zaručuje, žs je neustála k dispozici dostatečné množství základního kovu až do té doby, kdy vznikne oxidační reakci požadovaný objem nebo tvar polykrystalického materiálu. Vzniklý keramický kompozitní produkt obsahuje uzavřenou výplň a intrinzicky licujici pouzdrový díl. Mezni plochy keramického kompozitního produktu uvnitř pouzdrového dilu mohou být definovány alespoň částečně tvarem vnitřku nebo pouzdrové plochy pouzdrového dilu, který uzavírá výplň nebo jeji část. V tomto případě tvar keramického kompozitu odpovidá tvaru vnitřku nebo pouzdrové plochy pouzdrového dilu/ která tvoři bariéru a určuje tedy vnější geometrii nabo tvar keramické kompozitní struktury stejným způsobem; jako vnitřní plocha formy definuje vnější tvar předmětu/ který v ni byl vylisován.
V některých provedeních vynálezu můžs být základní kov nsbo jeho část; která se uvádí jako zdroj základního kovu/ uložena uvnitř nebo umístěna v přizpůsobeném záběru s ložem přizpůsobivé výplně. Přizpůsobivá výplň ss přizpůsobuje tvaru tělesa/ tvořícího zdroj základního kovu s tim důsledkem/ ža keramická kompozitní struktura má v sobě negativní kopii nabo jednu nabo několik dutin/ ktaré negativně kopíruji tvar nebo geometrii tělesa tvořícího zdroj základního kovu. Těleso tvořici zdroj základního kovu může sestávat z jednoho nsbo několika kusů a může to být jednoduchý válec, tyč, ingot apod., nebo může být vhodně tvarováno jakýmkoliv způsobem, například strojním obrobením, litím/ lisováním; vytlačováním apod., aby vzniklo tvarové těleso ze základního kovu. Toto těleso, tvořici zdroj základního kovu/ může mít drážky; otvory; vybrání/ rovné plochy, zápichy/ příruby; šroubové závity apod.; alternativně může mit jednu nebo několik objímek; pouzder/ kotoučků, tyček apod./ které j30ú spolu spojeny a dohromady tvoří požadovaný tvar tělesa. Negativní kopie nebo dutina/ která tim vznikne v keramickém kompozitním tělese, je vyplněna ztuhlým základním kovem nebo obsahuje ztuhlý základní kov; když se těleso nechá po skončení reakce zchladnout. Ztuhlý základní kov lze podle potřeby odstranit z negativní kopie nebo z dutiny; v niž je obsažen. Vzniklé tvarové keramické kompozitní těleso tedy sestává z výplně uzavřené v polykrystalické keramické matrici a intrinzicky licujici s .jedním nebo několika pouzdrovými díly. Sama keramická matrica může případně obsahovat jednu nebo několik nezoxidovaných složek základního kovu a/nebo dutinky a má povrchovou geometrii požadovaného tvaru. Podotýká sa,’ ža nezoxidované složky základního kovu, ktaré mohou být dispergované uvnitř keramické matrice, nelze zaměňovat za znovu ztuhlý základní kov,’ který zůstane v dutině vytvořené v tělese výplně tim, že v ni bylo uloženo těleso ze základního kovu.
Třebaže vynález bude popsán podrobně v souvisloeti s hliníkem jako výhodným základním kovem/ existují i jiné kovy/ které jsou vhodné a vyhovuji kritériím vynálezu a mezi které patři baz omezeni křemík, titan, cin; zirkonium a hafnium. Kde je základním kovem hliník; zahrnuji specifická převedeni-vynálezu- <4-oxid hlinitý nebo nitrid hliníku jako produkt oxi5
CS 276 730 B6 dačni reakce, pro titan jako základní kov je produktem oxidační reakce nitrid titanu nebo borid titanu a pro křemík jako základní kov je produktem oxidační reakce karbid křemíku, borid křemíku nebo nitrid křemíku.
K výrobě keramická matrice lze použit pevného,’ kapalného nebo plynného okysličovadla nebo jejich kombinace. Mezi typická okysličovadla v plynné fázi patři bez omezeni kyslík,' dusik/ halogen, síran, fosfor/ arsen,' uhlik, bor; selen,' tellur a jejich sloučeniny a kombinace, například oxid křemičitý jako zdroj kyslíku,' dále methan, ethan, propan, acetylen, ethylen a propylen jako zdroje uhliku a směsi jako je vzduch, Hg/HgO a C0/C02, kde poslední dvě směsi jsou vhodné tim, že snižuji aktivitu kyslíku v prostředí. Keramické těleso podle vynálezu může tedy sestávat z produktu oxidační reakce tvořeného jedním nebo několika oxidy, nitridy, karbidy, boridy a oxinitridy. Oxidačním produktem může být napřiklad oxid hliniku, nitrid hliníku, karbid křemíku, borid křemíku, borid hliníku, nitrid titanu/ nitrid zirkonia, borid titanu/ borid zirkonia; nitrid křemíku, borid hafnia a oxid ciničitý nebo jejich směsi.
Třebaže lze použit jakéhokoliv vhodného okysličovadla, jsou konkrétní provedeni podle vynálezu popsána v souvislosti s okysličovadly v plynné fázi. Použije-li ee okysličovadla va formě plynů nebo par, musí výplň propouštět plynné okysličovadlo tak, aby při působení okysličovadla na lože jim mohlo okysličovadlo projit do styku s roztaveným základním kovem. Kyslíku nebo plynným směsím obsahujícím kyslik,-včetně vzduchu, se dává přednost/ zejména v případě hliniku jako základního kovu/ přičemž nejvýhodnějši je vzduch ze zřejmých ekonomických důvodů. Kde se uvádi, že určité okysličovadlo v plynné fázi obsahuje určitý plyn nebo páru znamená to,' že uvedený plyn nebo pára je hlavním nebo alespoň nejdůlažitějšim oxidačním činidlem základního kovu v procesních podmínkách podle vynálezu. Třebaže tedy hlavni složkou vzduchu je dusík/ je kyslik obsažený ve vzduchu jediným nebo hlavním okysličovadlem pro základní kov/ protože kyslik je podstatně silnějším okysličovadlem než dueik. Vzduch tedy spadá pod okysličovadla obsahující kyslik; nikoliv však poalokysličovadla obsahujíc! dusík. Příkladem plynného okysličovadla obsahujícího dusik je ?formovaci plyn, který obsahuje 96 % objemu dusíku a 4 % objemu vodiku.
Použivá-li se pevného okysličovadla/ bývá zpravidla dispergováno v celém loži výplně nebo v té části/ ktsrá přiléhá k základnímu kovu/ vs formě zrn nebo částic smíchaných s výplni nsbo případně jako povlak na částicích výplně. Přitom lze použit jakéhokoliv vhodného pevného okysličovadla včetně prvků, jako je bor/ nabo redukovatelných sloučenin, jako je oxid křemičitý, nebo určitých boridů 3 nižší termodynamickou stabilitou než má reakčni produkt základního kovu/ tvořený boridam. Použije-li sa napřiklad pro základní kov tvořený hliníkem jako pevného okysličovadla boru nebo redukovatelného boridu, je výsledným produktem oxidační reakce borid hliníku.
V některých připadech může s pevným okysličovadlem probíhat oxidační reakce tak prudce, že její produkt se spéká v důsledku exothermické povahy postupu. To může zhoršovat stejnoměrnost mikrostruktury keramického tělesa. Takové rychlé exothermické reakci lze zabránit tim, ža se do směsi přidají poměrně netečná rozpouštědla/ která mají nízkou reaktivitu. Taková rozpouštědla absorbující reakčni teplo a snižuji tedy jeho účinky. Příkladem takové vhodné netečné výplně je látka, která je identická se zamýšleným produktem oxidační reakce. ·
Použivá-li se kapalného okysličovadla,' calé lože výplně nebo ta část/ která přiléhá k roztavenému kovu, se povleče nebo nasytí napřiklad ponořením do okysličovadla,' aby se výplň impregnovala. Kapalné okysličovadlo znamená takovou látku/ která je kapalná v podmínkách oxidační reakce, takže kapalné okysličovadlo může mit pevný prekursor, napřiklad sůl, která se tavi v podmínkách oxidační reakce. Alternativně může mit kapalné okysličovadlo kapalný prekursor, napřiklad roztok materiálu, kterým se impregnuje veškerá výplň nebo jeji část a který se tavi nebo rozkládá v podmínkách oxidační reakce a zanechává oxidační zbytek. Příklady kapalných okysličovadel rovněž zahrnuji nizkotavná skla.
CS 275 730 BS
Vs spojení s plynným okysličovadlem lze použít okysličovadla, které je v procesních podmínkách kapalné nebo pevné. Taková přídavná okysličovadla jsou obzvláště užitečná v tom/ ža podporuji oxidaci roztaveného základního kovu preferenčně uvnitř výplně nebo v předlisku. To znamená; že použiti takového přídavného okysličovadla může vytvořit uvnitř předlisku prostředí, které je příznivější pro kinetiku oxidační reakce základního kovu než prostředí vně předlisku. Toto výhodnější prostředí je účinné proto, že podporuje vývoj matrice uvnitř předlisku až k jejímu okraji a snižuje jeji přerůstáni na minimum.
Zásoba základního kovu může být s výhodou uložena uvnitř lože zrnitého netečného materiálu, který je netečný vůči roztavenému základnímu kovu nebo jej nepropouští. Lože netečného materiálu tedy uzavírá roztavenou zásobu základního kovu a vede ji otvorem ve dnu tohoto lože do zdroje základního kovu; jenž je umístěn v loži výplňového materiálu. Tak například lze ingot ze základního kovu ve tvaru válce nebo polokoule, tvořící zásobu základního kovu,' umístit tak, aby jeho vyčnívající část ležela nad pouzdrovým dílem umístěným uvnitř lože výplně.
Alternativně může být základní kov uspořádán bez ohledu na tvar a nemusí se negativně kopírovat v keramickém kompozitním tělese. Nsmá-li se tedy tvar základního kovu negativně kopírovat v keramickém kompozitním tělese, může mit základní kov jakýkoliv tvar. Základní kov,' který přichází do styku s hmotou výplně,' může být tedy roztavený kov nebo ingot nebo těleso jakéhokoliv libovolného tvaru. Lože výplně může být tvořeno ložem přizpůsobivé výplně nebo tvarovým předliskem z výplně, přičemž pod pojmem předlisek se rozumí tvarové těleso/ připravené i jiným způsobem než lisováním z výplně. Uspořádáni celé soustavy je takové, že se nejprve vytvoří dostatečná zásoba základního kovu, která je v kontaktu s výplni,' nebo zásobní těleso roztaveného kovu, které slouží k nahrazování a doplňování zdroje základního kovu, který migruje do výplně. Přivádí-li se. dostatečné množství roztaveného kovu ze zásoby do zdroje, který je umístěn v přizpůsobivé výplni, pak po skončeni reakce a poté/ co produkt oxidační reakce vyrostl do požadovaného rozměru, ztuhne nezoxidovaný základní kov a vyplní dutinu nebo negativní tvar v keramické struktuře. Když naproti tomu celkové množství základního kovu nestačí k tomu, aby dutina nebo negativní obrazec byl vyplněn základním kovem, může být tato dutina úplně prázdná nebo vyplněná ztuhlým základním kovem pouze částečně. Takový znova ztuhlý základní kov může být podle potřeby z dutiny odstraněn, a to v následujicim pracovním postupu, čímž vznikne tvarové kompozitní těleso, které má uvnitř dutinu nebo prostor negativně kopírující tvar tělesa zdroje základního kovu.
Výplň použitá při výrobě keramických struktur podle vynálezu může být tvořena jedním nebo několika nejrůznějšími materiály/ které jsou vhodné k tomuto účelu. Výplň může být přizpůsobivá, což znamená, žs ss dá vložit do nádoby a přizpůsobí se jejímu vnitřnímu tvaru. Mimoto se přizpůsobivá výplň může rovněž přizpůsobit tvaru tělesa,' jež tvoří zdroj základního kovu a jež Je uloženo uvnitř výplně nebo umístěno v přizpůsobeném záběru s touto výplni. Když například výplň obsahuje materiál ve tvaru částic, zejména jemných zrn žárovzdorného oxidu kovu jako je oxid hlinitý, přizpůsobí se vnitřnímu tvaru nádoby nebo pouzdrového dílu; do něhož je vložena. Nicméně neni nutné, aby přizpůsobivá výplň byla ve formě jemných zrn nebo částic. Výplň může mit například tvar vláken jako jsou krátká střižová vlákna, nebo ve formě materiálu podobného vláknité vlně, nacřiklad jako ocelová vlna. Výplň rovněž může obsahovat kombinaci dvou nebo několika takových geometrických uspořádáni, například kombinaci malých zrn a vláken. K tomu, aby výplň patřila mezi přizpůsobivé výplně; stačí, aby jeji fyzické uspořádáni umožňovalo vyplnit vnitřek bariéry, v niž je výplň uložena, a přizpůsobit se jejimu tvaru. Taková přizpůsobivá výplň se rovněž zcela přizpůsobí plochám pouzdrového dílu, který uzavírá zdroj základního kovu; nebo těm částem pouzdrového dílu, která jsou uložena uvnitř hmoty přizpůsobivé výplně. Přitom lze použit jakéhokoliv vhodného tvaru nebo kombinace tvarů výplně/ například dutých tělisek, zrn, práš ků/ vláken/ drátků/ kuliček, bublinek/ ocelové vlny; destiček, agregátů, drátů; tyček, ty7
CS 276 730 86 činek,' peletek; trubiček, žárovzdorné tkaniny nebo Jejich směsi.
Výplň může být rovněž ve tvaru tvarového předlisku, který je vytvarován do jakéhokoliv předem stanoveného rozměru a tvaru libovolným běžným způsobem,' například litím břečky/ vstřikovacím lisováním; vakuovým tvářením; při kterém se volný výplňový materiál uvede do požadovaného tvaru. Předlisek z výplně; který propoušti rostoucí polykrystalický materiál; vznikající oxidaci roztaveného kovu a plynného okysličovadla, může obsahovat nebo zahrnovat pevné okysličovadlo a/nebo kapalné okysličovadlo; jehož lze použít společně s plynným okysličovadlem. Předlisek má mezní plochu a musi si zachovávat dostatečnou tvarovou pevnost a pevnost za 9yrova;' aby byl po infiltraci keramické matrice rozměrově věrný, přestože v něm je polykrystalická matrice. S výhodou má výplň předlisku porovitost mezi 5 až 90 % objemu, a obzvláště výhodně mezi 25 a 50 % objemu. Pórovitý předlisek má být s výhodou smáčitelný roztaveným základním kovem při teplotách oxidační reakce; aby pod poroval vznik polykrystalického materiálu a tedy vznik keramického kompozitního produktu s vysokou soudržnosti a dobře definovanými plochami.
Výplně, z nichž je předlisek vyroben; například keramické prášky nebo zrna, mohou být spojeny jakýmkoliv pevným pojivém, například polyvinylalkoholem apod., které nebráni reakci podle vynálezu ani nezanechává nežádoucí zbytkové vedlejší produkty uvnitř keramického kompozitu. K tomuto účelu lze použit vhodných zrnitých materiálů, jako je karbid křemíku nebo alumina, které mají zrnitost mezi 10 a 1000 mesh nebo ještě jemnější, nebo směsi zrnitostí a druhí částic. Tyto zrnité látky lze uvést do požadovaného tvaru jakoukoliv vhodnou technologii,' například vytvořením kaše zrn v organickém pojivu; nalitím této kaše do formy a potom ztuhnutím předlisku; například vysušením při zvýšených teplotách.
Pokud jde o vhodné materiály; kterých lze použit při tvářeni a výrobě propustného předlisku, lze Je rozdělit do tři třid. Toto rozděleni je popsáno dále v textu.
Výplň ve formě předlisku nebo volné lože nebo hmota přizpůsobivé výplně jsou částečně nebo úplně uzavřeny v jednom nebo několika pouzdrových dílech, takže růst polykrystalického materiálu, který uzavírá výplň; sahá pouze k pouzdrová ploše pouzdrového dílu nebo dílů, takže pouzdrový dil se smrštěním nalicuje na keramickou kompozitní strukturu. Pouzdrový dil můžs být z jakéhokoliv vhodného materiálu a může mít jakýkoliv vhodný tvar, který je schopen uzavřít alespoň část výplně. Pouzdrový dil může být například z kovu, zejména z nerezavějící oceli nabo z niklové slitiny,’ například ze slitiny prodávané pod názvem Inconel. Pouzdrový dil může být perforovaný nebo děrované struktury,' aby propouštěl okysličovadlo v plynné fázi. V některých případech je žádoucí nebo nezbytné, aby pouzdrový díl byl opatřen vrstvou, která jej chrání proti oxidaci; působeni roztaveného základního kovu a/nebo výplně,1 nebo před obojím, v podmínkách oxidační reakce.
Vynález bude vysvětlen v souvislosti s výkrssem,' kde znáči obr. 1 schematický bokorys v částečném řezu, znázorňující zásobu roztaveného základního kovu a zdroj základního kovu a pouzdrový dil, v němž je lože výplně,' obr. 1A ve zvětšeném měřítku detail z obr. 1, označený přerušovanou čárou A, obr. 2 dilči řez satnonosnou keramickou strukturou,' se kterou intrinzicky lícuje pouzdrový dil, přičemž tato struktura byla vyrobena v soustavě podle obr. 1; a obr. 3 rtz vedený rovinou A-A na obr. 2.
Obr. 1 znázorňuje soustavu 10; která sestává ze zásobní nádoby 12 a z pouzdrového dilu .14, jenž je umístěn pod ni a Je 3 ni spojen otvorem ve dnu 24 zásobní nádoby 12. Pouzdrový dil 14 sestává ze šita 16 a z děrovaného válce 18/ který je stejně jako síto .16 v podstatě válcového tvaru. Vnitřní pouzdrová plocha pouzdrového dílu 14 je tedy tvořena sítem 16 (obr. 1/ obr. 1A)/ umístěného uvnitř a vyztuženého děrovaným válcem .18. Válec 18 tvoři vnější; pevný dil, který vyztužuje válcové šito 16/ a je opatřen perforacemi 20 (obr 1A). Válec 18 je dostatečně tuhý, aby udržel během oxidační reakce tvar lože 38 výplně; které je v něm umístěno. Šito 16 může být ze žárovzdorné tkaniny nebo z kovu; například z nerezavějící oceli. Ve znázorněném příkladě jde o eito z nerezavějíc! oceli s otevřenými oky,' přičemž řada těchto ok leži v jedné ose s perforacemi 20 válce 18; takže pouzdrový
CS 275 730 BS dil 14 je děrovaný a propoušti tady okolni atmosféru. Kolem vnější plochy válce 18 je umístěno několik železných vyztužovacích úhelníků 22/ které jsou udržovány ve správné poloze kroužky 32 a vyztužují celou konstrukci. Ono 24/ které může být buň plné nebo děrované, uzavírá spodek pouzdrového dilu 14. Zásobní nádoba 12,' která má rovněž válcový tvar a větší průměr než pouzdrový dil 14, je omezena stěnami 26 a dnem 28, které jsou nepropustné a neděrované. Ve znázorněném provedeni je uvnitř zásobní nádoby 12 lože 30 z netečného materiálu,’ v němž je umístěna zásoba 34 základního kovu. Zásoba 34 má v horni části tvar válce, na který dole navazuje komole kuželová část, jejíž konec vyčnívá ven do styku se zdrojem 36 základního kovu. Zdroj 36 má protáhlý, obecně válcový tvar a podstatně menši průměr než zásoba 34. Zdroj 36 má tři válcové nebo kotoučové výstupky 36a, 36b,
36c a je uložen v loži 38 výplně,' která je umístěna uvnitř pouzdrového dilu 14.
Pouzdrový dil 14 ja tedy vyplněn přizpůsobivou výplni,' v niž je uložen zdroj 36 základního kovu,' procházející jako válcové jádro za základního kovu materiálem přizpůsobené výplně. Zdroj 36 základního kovu a/nebo výplň lože 38 mohou být zpracovány nebo mohou obsahovat příměs,' která usnadňuje oxidační reakci. Základní kov může být legován jednou nebo několika příměsemi nebo na zdroj 36 základního kovu může být nanesena jedna nebo několik příměsi. Kromě toho nebo místo toho může být jedna nebo několik dotovacích příměsí vnesena do výplně lože 38, alespoň v blízkosti zdroje 36 základního kovu. Zrnitý netečný materiál lože 30 zásobní nádoby 12 není smáčen roztaveným základním kovem, je tedy vůči němu netečný a nepropouští jej; takže uvnitř netečného materiálu lože 30 se nemůže tvořit a růst produkt oxidační reakce. V důsledku toho je k dispozici zásoba roztaveného základního kovu; která může stékat do zdroje 36 a doplňovat základní kov, který infiltroval do lože 38 přizpůsobivé výplně a byl v něm oxidován. V případě,' že základním kovem je hliník, může netečný materiál lože 30 obsahovat zrnitou aluminu El Alundum, což je produkt firmy Norton Company. V některých případech je žádoucí izolovat nebo chránit zásobní nádobu 12 proti okolní atmosféře. V takových případech může být zásobní nádoba 12 uzavřena naznázorněnou krycí deskou,' aby na ni nepůsobila okolni atmosféra, a k uzavřeni otvoru mezi zásob-, ni nádobou 12 a pouzdrovým dílem 14 může být.uspořádána mezi nimi neznázorněná těsnicí deska; která má ovšem otvor; umožňující spékáni roztaveného základního kovu ze zásoby 34 do zdroje 36. Když se propustná výplň sype do pouzdrového dílu 14, přizpůsobí se jeho vnitřnímu tvaru, danému sítem 16,' takže vnitřní konfigurace pouzdrového dilu 14 tvoři mázni plochy lože výplně; následkem toho tvoři současně vnější plášt, který se smršti a těsně lícuje s kompozitní strukturou. Naeypáni výplně rovněž umožni, aby se přizpůsobila tvaru zdroje 36 základního kovu,’ který pak definuje a vyplňuje tvarovou dutinu uvnitř hmoty propustné výplně v loži 38.
Soustava se vloží do pece, která obsahuje nebo do které sa zavádí vhodné okysličovadlo v plynné fázi; pokud je ho použito; jinak lza použit netečného plynu nebo vakua· Okysličovadlo v plynné fázi může být tvořeno atomosférickým vzduchem a v tomto případě může mít pec větrací otvory, kterými se do ni vpouští vzduch. Soustava 10 netečného lože může být podepřena ve svislé poloze uvnitř pece jakýmikoliv vhodnými neznázorněnými prostředky. Zásobní nádoba 12 ja umístěna nad pouzdrovým dilam 14/ takža roztavený základní kov stéká vlastni tíži ze zásoby 34 do zdroje 36 základního kovu. Plynné okysličovadlo vstupuje do lože 38 výplně perforacemi 20 děrovaného válce 18 a otvory v sítu £6. .
K růstu produktu oxidační rsakca dochází tím/ že roztavený kov prostupuje neustále rostoucím tělesem produktu oxidační reakce/ je na jeho povrchu oxidován a vytváří neustála další produkt oxidační reakce. Když rostoucí polykrystalický materiál dojde k sítu 16/ jeho dalši růst se zastaví/ protože síto 16 podepřené děrovaným válcem 18 tvoři bariéru. Polykrystalický materiál tedy úplně vyplní pouzdrový dil 14 a ja v něm pevně uložen. Protože růst polykrystalického materiálu je účinně zastaven bariérou tvořenou pouzdrovým dílem 14, je bariéra úplně vyplněna krystalickým materiálem a je na něm nasazena. Rostoucí polykrystalický materiál sa úplně přizpůsobí pouzdrovému dilu 14, takže jes nim spolehlivě spojen a po zchladnutí je v něm lícované uložen. Když má válsc 18 větší součinitel tepg
CS 276 730 BS lotni roztažnosti než keramické kompozitní těleso,' to znamená když je z kovu jako je nerezavějící ocel nebo slitina niklu jako Inconel/ a kompozitní těleso je uspořádáno podle následujícího přikladu 1, dojde rovněž k uloženi pouzdrového dílu nasazením za tepla na polykrystalickou matrici. Když se soustava zahřeje na reakčni teplotu, válec z nerezavějící oceli nebo z niklové slitiny se roztáhne a polykrystalický materiál jej úplně vyplní. Při ochlazeni soustavy 10 se smršti jak kompozitní keramické těleso,' tak kovový válec. Protože však teplotní roztažnost a smrštivost válce 18 z oceli nebo niklové slitiny je podstatně větši než tyto hodnoty u většiny keramických materiálů keramického tělesa 40, dojde k těsnému uloženi válce 18 za tepla na kompozitní keramickou strukturu 40, což zlepšuje vlastnosti keramického tělesa; protože válec 18 v něm vytváří předpětí.
Keramické těleso 40 se vyjme ze soustavy 10. Uvolněním kroužku 32 sa uvolni vyztužovaci úhelníky 22 válce 18 a dno 24 od keramického kompozitního tělesa, které má na sobě nasazený válec 18. Pouzdrový díl 14 je tedy trvale upevněn na keramickém kompozitním tělesa 40. Toto těleso 40 lze odříznout napřič v blízkosti horního konce pouzdrového dílu 14, čimž vznikne v podstatě válcové,' opláštované keramické kompozitní těleso 40 podle obr. 2. Toto těleso 40 má vnitřní dutinu 42,' která negativně kopíruje tvar tělesa zdroje 36 včetně tří rozšířených komor 42a, 42b podle obr. 2. Třetí rozšířená komora neni na vyobrazeni vidět. Rozšířené komory 42a/ 42b/ 42c negativně kopíruji výstupky 36a,' 36b/ 36c zdroja 36. Ve vnitřní dutině 42 kompozitního tělesa 40 po skončeni oxidační reakce a ochlazeni ztuhne základni kov, který se může podle potřeby jakýmkoliv způsobem odstranit. Napřiklad lza vyvrtat otvor, který má přibližně průměr vnitřní dutiny 42, a zbývající základni kov, hlavně z rozšířených komor 42a, 42b, 42c lza odstranit chemickým rozpouštěním. Pro hliník jako základni kov lze k tomuto účelu použit kyseliny chlorovodíkové, která rozpouští hliník, nemá však škodlivý vliv na keramické kompozitní těleso 40. V některých případech může být žádoucí ponechat uvnitř keramického tělesa 40 kovové jádro ze ztuhlého základního kovu.
Vnější plocha keramického tělesa 40 je přizpůsobena tvaru vnitřní válcové plochy síta 16, přičemž hrubá nebo nepravidelná plocha, vzniklá na rozhraní šita 16 a keramického kompozitu, pomáhá upevněni pouzdrového dilu 14 na keramickém tělese 40. Aby se zvětšila pevnost tohoto uložení, může mít děrovaný válec 18 dovnitř vyčnívající výstupky. Pro některé tvary a rozměry pouzdrového dilu 14 může být nezbytné nebo žádoucí vytvořit zalomené spojovací kanály a jednu nebo několik dalších zásob základního kovu, aby bylo možno zavádět roztavený kov do tělesa zdroje 36 na několika místech a tim usnadnit růst produktu oxidační reakce v celém objemu lože 38 výplně.
□ak ukazuje obr. 2 a 2a, může být na děrovaném válci 18 tvořícím část pouzdrového dilu 14 upevněn dalši díl. Obr. 2 a 2A znázorňuji provedeni, kde na keramickém tělesa 40 s pouzdrovým dílem 14 je upevněna trubka 44 s přírubou 44a. 3a to provedeno tim, ža opláštované keramické těleso 40 ja zasunuto do trubky 44,' která má na jednom konci přírubu 44a. Trubka 44 může být neděrovaná a může mit druhou neznázorněnou přírubu na opačné straně.
Tim vznikne potrubí, které má jádro z keramického kompozitu, jímž prochází vnitřní dutina 42. Trubka 44 může být podle potřeby bodově přivařena na vnější straně příruby 44a i na druhé straně k děrovanému válci 18.
Výhoda konstrukce podle obr. 2 a 2A spočívá v tom, že ja možné nechat vyrůst keramickou kompozitní strukturu do styku sa zahřátým, teplem roztaženým děrovaným válcem 18/ takže po ochlazeni vznikne keramická struktura tvořící jádro, na kterém je nasazen plášt. Při obvyklém nasazováni kovové objímky na existující keramické jádro musí mit vnější průměr keramického jádra a vnitřní průměr objímky velice přesné tolerance. Takové tolerance jsou nezbytné, protože rozdíl teplotní roztažnosti a smrštování maži keramickým jádrem a kovovým pláštěm laži v nepatrném rozmázl, což umožňuje nasunuti zahřátého pláště na keramické jádro a při ochlazeni jeho smrštěni, jež vytvoří správně velkou přídržnou silu na keramickém jádru. Úzké tolerance jsou mimoto nezbytné také proto, aby se kov a keramická plocha sobě přizpůsobily a aby tedy nedošlo k příliš vysokému napětí, jež by mohlo vyvolat poškoCS 276 730 B6 zeni keramického tělesa. Způsob podle vynálezu na rozdil od této techniky nevyžaduje obráběni keramického jádra a kovového válce za účelem vytvořeni takových těsných toleranci. Misto toho se zvolí kovový válec vhodného průměru a keramická kompozitní struktura ee nechá vyrůst uvnitř válce až k jeho vnitřni ploše, které se těsně přizpůsobí. Válec nebo jeho vnitřni plást tvoři bariéru, k niž rosta produkt oxidační reakce, čimž vznikne přesné uloženi. Při vhodném rozdílu teplotní roztažnosti mezi kovem a keramikou vznikne při ochlazeni v keramickém tělese předpětí správné velikosti. V případech, kdy vnější kov nesmi být perforovaný, nasune se na pouzdrový dil 14 plná trubka, jak ukazuje obr. 2 a 2A.
Keramická kompozitní struktura,' spojená pevně s pouzdrovým dílem 14, sestává z keramické matrice uzavírající výplň, která může být vytvořena buň jako lože přizpůsobivé výplně nebo jako tvarový předlisek z výplně, jak již bylo popsáno. Oednou vhodnou třídou výplni jsou takové chemické látky, které v teplotních a oxidačních podmínkách podle vynálezu nejsou těkavé, jsou termodynamicky stabilní a nereaguji s roztaveným základním kovem ani se v něm nadměrně nerozpouštějí. Tomuto kritériu pro případ hliníku jako základního kovu a vzduchu nebe kyslíku jako okysličovadlu vyhovuje řada materiálů. Mezi tyto materiály patří oxidy kovů jako je oxid hliníku AlgO3; ceru CeOg, hafnia HfOg, lanthanu LagOg, neodymu Ndg03; oxidy praseodymu, oxid samaria Smg03, skandia ScgOg, thoria ThOg, uranu UOg, yttria Yg03 a 2irkonia ZrOg. Oo této třídy stálých žárovzdorných sloučenin patři ještě velké množstvi,binárních,* ternárnich a vyšších kovových sloučenin, jako je spinel hořečnatohlinitý MgO.AlgOg.
Do- druhé třídy vhodných výplni patři látky, které sice nejsou samy o sobě v oxidačních a teplotnich podmínkách podle vynálezu stálé, které však lze v důsledku pomalé kinetiky rozkladných reakci vložit jako jednu fázi výplně a uzavřít v keramickém tělese. Příkladem takových látek ja karbid křemíku. V podmínkách, nezbytných pro.oxidaci hliníku kyslíkem nebo vzduchem by tento materiál úplně oxidoval, kdyby nebylo ochranné vrstvy z oxidu křemičitého, která vzniká a pokrývá částice karbidu a bráni jejich dalši oxidaci. Ochranná oxidová vrstva rovněž umožňuje, aby se částice karbidu křemíku spékaly nebo spojovaly spolu a s ostatními složkami výplně.
Do třeti třídy vhodných výplní patří látky, například uhlíková vlákna, o kterých se z termodynamických nebo kinetických důvodů nepředpokládá, že by mohly přežit v oxidačních podmínkách podle vynálezu nebo že by vydržely působeni roztaveného hliníku. Tyto látky lze však převést do formy slučitelné s postupem podle vynálezu, použije-li se méně aktivního prostředí, například vody nebo směsi CO/COg jako oxidačního plynu, nebo povlečou-li se povlakem, například z oxidu hlinitého, který vyvolá jejich nulovou reakci v oxidačním prostředí.
Mezi výplně, které byly shledány velice užitečnými, jsou látky ze skupiny zahrnující oxid hlinitý, oxid křemičitý, karbid křemíku, silikonaluminiumoxynitrid, oxid zirkoničitý, bariumtitanát, nitrid boru; nitrid křemíku, hlinitan hořečnatý; slitina železa, chrómu a hliníku, dále uhlík a hliník.
Oak bylo uvedeno, může být oxidační reakce příznivě ovlivněna přidáním příměsí do základního kovu. Funkce přiměsového materiálu závisí i na řadě jiných faktorů než je samotná příměs. Mezi tyto faktory patři například použitý základní kov, žádaný konečný produkt, určitá kombinace příměsi, použije-li se několika příměsi, použiti vnější příměsi v kombinaci s legující příměsi, koncentrace příměsi, oxidační prostředí a procesní podmínky.
Příměs nebo příměsi mohou tvořit legovací složky základního kovu, mohou být naneseny alespoň na část povrchu tělesa ze základního kovu nebo mohou být vneseny do výplně nebo do části výplně v blízkosti tělesa ze základního kovu, nebo lze použit kombinace těchto opatřeni. Například lze jednu nebo několik příměsi, kterými je legován základní kov, použit v kombinaci s jednou nebo několika příměsemi, nanesenými na celé těleso základního kovu nebo na jeho část. Když se příměs vnáši do výplně, lze to provést jakýmkoliv vhodným způsobem, například rozptýlením příměsi v části nebo v celé hmotě výplně jako povlak čás11
CS 276 730 B5 tic výplně, nebo ve formě zrn, umístěných s výhodou alespoň v té části lože výplně, která přimo sousedi s tělesem základního kovu. Příměs nebo příměsi se dají zavádět do výplně také tak, že do lože výplně ee vloží jedna nebo několik vrstev lisovacích materiálů, a to i do vnitřních dutinek, mezer,' kanálků a vnitřních prostorů, které způsobuji propustnost výplně pro plynné okysličovadlo. Velice vhodný způsob nanášeni přiměsového materiálu spočívá v ponořeni celého lože výplně v kapalině, napřiklad v roztoku přiměsového materiálu. Zdroj přiměsi lze rovněž vytvořit tak, že se pevné těleso z přiměsi umisti mezi alespoň část povrchu základního kovu a výplň do těsného styku s nimi. Napřiklad lzo tenkou destičkou z křemenného skla, vhodného jako dotovací příměs pro oxidaci hliníku jako základního kovu, položit na povrch základního kovu. Když ss hliník jako základní kov, který může být vnitřně dotován hořčíkem,' taviv oxidačním prostředí, napřiklad ve vzduchu při teplotě asi 850 °C až 1450 °C, s výhodou mezi 900 °C až 1350 °C; dochází k růstu polykrystalického materiálu do propustného lože výplně. V případě, ža jo příměs nanesena z vnějšku alespoň na část povrchu základního kovu,' rosta polykrystalická oxidová struktura obočně za vrstvu přiměsi, to znamená do větši hloubky než jo vrstva přiměsi. Ve všech případech lze na povrch kovu a/nebo propustného ložs nanést jodnu nebo několik přiměsi. Kromě toho lze množstvi přiměsi, které tvoři legovací přiměsi základního kovu a/nobo které jsou na něj z vnějšku naneseny, zvětšit příměsemi aplikovanými na lože výplně. Nedostatečnou koncentraci přiměsi, kterými je legován základní kov a/nebo které jsou na něj z vnějšku naneseny, lze tedy zvětšit příslušnou přiměsi nanesenou do lože výplně, a naopak.
Mezi přiměsi vhodné pro hliník jako základni kov, oxidovaný zejména vzduchem, patři hořčík, zinek a křemík, a to buň samotné nebo ve vzájemné kombinaci nobo v kombinaci s jinými přiměsemi. Těmito kovy nebo jejich vhodným zdrojem lze legovat základni kov na bázi hliníku v jednotlivé koncentraci aoi 0,1 až 10 % hmotnosti, vztaženo k celkové hmotnosti dotovaného kovu. Tyto příměsové materiály nebo jejich vhodný zdroj,' například oxid hořečnatý, oxid zinečnatý nebo oxid křemičitý lze rovněž nanášet z vnějšku na základni kov.
Tak například ze slitiny hliníku s křemíkem, tvořící základni kov; lzo při oxidaci vzduchem vyrobit aluminovou keramickou strukturu, použije-li so oxidu hořečnatého jako povrchové přiměsi v množstvi větŠim nož asi 0,0008 g na 1 g základního kovu, určeného k oxidaci, a v množstvi větším než asi 0,003 g na 1 cm povrchu základního kovu.
Mezi dalši příměsové materiály, vhodné pro hliník jako základní kov oxidovaný vzduchem, patři sodík, germanium, cin, olovo, lithium, vápnik, bor, fosfor a ytrrium, kterých lzo použít jednotlivě nebo v kombinaci s jednou nebo několika přiměsemi, což závisi na okysličovadle a procesních podmínkách. Vhodnými příměsemi jsou rovněž prvky vzácných zemin, jako je cer, lanthan, praseodym, neodym a samarium, zejména v kombinaci s jinými příměsemi. Všechny příměsové materiály podporují růst polykrystalického produktu oxidační reakce pro základni kov na bázi hliníku.
Keramická kompozitní tělesa podle vynálezu tvoři zpravidla hutnou, soudržnou hmotu, kde asi 5 až 98 % objemu, vztaženo k celkovému objemu kompozitní struktury, je tvořeno jednou nebo několika výplněmi, které jsou uzavřeny v polykrystalické matrici. Materiál polykryatalické matrice zpravidla sestává, když js základním kovem hliník a okysličovadlem vzduch nebo kyslík, asi ze 60 % až 98 % hmotnosti, vztaženo ke hmotnosti polykrystalického materiálu, propojeného oC-oxidu hlinitého a asi 1 až 40 % hmotnosti nszoxidovaných složek základního kovu.
Předpěti, vytvořené v keramickém tělese s kovovým pláštěm, je obzvláště vhodné pro konstrukci a výrobu tělas, v nichž působi vnitřni přetlak, například v hlavních a v dušich hlavni střelné zbraně. V hlavních střelných zbrani vzniká velice vysoký vnitřni tlak, který vyvolává erozi, korozi a opotřebení; přičemž hlaveň musi být vyrobena s přesnými tolerancemi; musi být naprosto rovná a v řadě případů pravidelně drážkovaná. Způsobem, který bude popsán v příkladě 1, lze vyrobit keramickou kompozitní strukturu s drážkovaným nebo hladkým vývrtem, která sestává z kovového pláště, jenž vytváří v keramickém kompozitu předpěti. Při výstřelu působi uvnitř hlavni tlak, který vyvolá nejprve v keramickém maCS 275 730 B5 teriálu napětí v tlaku a potom teprve případně napětí v tahu. V důsledku toho je keramický kompozit v tomto uspořádáni s kovovým pláštěm podstatně větší pevnost v tahu než když je bez předpěti. Keramické kompozity, podobné produktu vyrobenému podle příkladu 1, byly zkoušeny zejména na odolnost proti erozi a bylo zjištěno, že jejich opotřebeni je přibližně dvojnásobně i několikanásobně nižši než slitina Stellite 6. Tato slitina se běžně používá jako vnitřní plást nebo duše hlavně pro kulomety. Vynález přináší obzvláštní výhody ve srovnáni s dosavadními pokusy o výrobu duši hlavně z keramiky, protože kromě pevnosti duše umožňuje vyrobit hlavně s velmi velkým i velmi malým průměrem.
Vynález bude doložen následujícím příkladem, který jej však nijak neomezuje.
Příklad 1
Aby bylo vyrobeno keramické kompozitní těleso s kovovým pláštěm, byla trubka ze slitiny Xnconel 601 o vnějšim průměru 49,2 mm a délce 152,4 mm děrována otvory, které měly průměr 4,76 mm. Tato trubka odpovídala děrovanému válci 18. Otvory byly provedeny po celé válcové ploše trubky a jejich středy měly vzdálenost 9,52 mm. Oako vnitřní plást pro tuto trubku, odpovídající válcovému sítu 16 z obr. 1, byl použit perforovaný plech z nerezavějící slitinové oceli, který měl tlouštku přibližně 0,20 mm a jehož otvory měly průměr 0,4 mm. Otvory tvořily 22 % z celé plochy děrovaného plechu. Perforovaný nerezavějící ocelový válec tvořil bariéru pro růst keramické matrice.
Základni kov, který byl z hliníkové slitiny, obsahující 10 % hmotnosti křemíku a 3 % hmotnosti hořčíku, tvořil zdroj i zásobu základního kovu podle obr. 1. Konkrétně bylo použito jako zásoby (34 podle obr. 1) válcového útvaru o průměru 63,5 mm a výšce 50,8 mm.
Zdroj (36 z obr. 1) měl průměr 19,05 mm a délku 152,4 mm. Byl přišroubován k zásobě a ulo- . žen do hmoty výplně, která odpovídala loži 38 výplně podle obr. 1 a 1A a byla směsí z 5 % hmotnosti pisku (oxid křemičitý) a 95 % hmotnosti zrnité aluminy o velikosti 90. Výplň byla zahřáta asi na 1250 °C,’ toto zahříváni trvalo 224 hodin, pak byla ochlazena na okolní teplotu, poté rozemleta a vložena do nerezavějící ocelové trubky, tvořící děrovaný válec 18. Zdroj základního kovu byl povlečen vrstvou lepidla na dřevo a pisku. Zásoba základního kovu byla umístěna do lože aluminy se zrnitosti 90, které bylo umístěno v zásobní nádobě (12 podle obr. 1) z nerezavějící oceli, která měla ve dnu otvor o průměru 50,8 mm. Horní konec trubky tvořící děrovaný válec 18 byl přivařen k tomuto otvoru. Aby soustava zůsta-. la ve svislé poloze, byl vnější válec tvořící pouzdrový díl 14 podle obr. 1 vložen do perforovaného opěrného válce z nerezavějící oceli, který měl vnitřní průměr 88,9 mm a byl opatřen otvůrky o průměru 2,38 mm, které tvořily 40 % jeho plochy. Opěrný válec měl dosta-r tečnou délku, aby udržel základni kov a výplň ve svislé poloze tak, aby zásoba ležela přesně svisle nad zdrojem základního kovu. Celá soustava byla vložena do žárovzdorné otevřené nádoby a zahřívána v peci se vzduchovou atmosférou po 10 hodin při teplotě 1245 °C, na této teplotě byla udržována po dobu 100 hodin a potom ochlazována během 30 hodin na teplotu: 125 °C a teprve poté se nechala zchladnout na okolní teplotu. Uvnitř nerezavějícího ocelového válce vyrostlo keramické kompozitní těleso, uzavírající hmotu výplně. Po ochlazeni bylo zjištěno, že vnější trubka tvořici pouzdrový dil 14 těsně a trvale dosedá na keramické kompozitní těleso a vytváří v důsledku toho, žs má větši součinitel teplotní roztažnosti, v keramickém tělesa předpěti v tlaku. Po odstraněni ztuhlého základního kovu z vnitřní dutiny keramického tělesa vyvrtáním a chemickým zpracováním kyselinou chlorovodíkovou vznikla dutina; která procházela celým tělesem a negativně kopírovala původní těleso tvořici zdroj základního kovu.
Oak ukazuje tento přiklad, lze způsobem podle vynálezu vyrobit keramické kompozitní těleso; uložené uvnitř kovového pláště; aniž by bylo třeba brousit keramiku nebo kov na jejich styčné ploše.
Claims (17)
1. Samonosné keramické kompozitní těleso obsahující polykrystalickou keramickou matrici, která uzavirá výplň a sestává z propojeného produktu oxidační reakce kovu s okysličovadlem a případně z jedné nebo několika kovových složek, vyznačující sa tim, že keramická matrice je alespoň částečně uzavřena pod tlakovým napětím v pouzdrovém dílu, který je v přímém styku s keramickou matrici vzniklou in šitu a je z materiálu s větším součinitelem tepelné roztažnosti než má keramická matrice.
2. Samonosné keramické kompozitní těleso podle nároku 1, vyznačující se tim, že pouzdrový dli je z kovu ze skupiny zahrnující nerezavějící ocel, slitiny, titan a zirkonium.
3. Samonosné keramické kompozitní těleso podle nároku 1, vyznačující se tim, že pouzdrový díl sestává z válcového pláště, v němž je uzavřen plný nebo dutý válec z keramické matrice.
4. Samonosné keramické kompozitní těleso podle nároku 1, vyznačující se tim, že v keramické matrici je obsaženo alespoň 1 % objemu kovových složek.
5. Samonosné keramické kompozitní těleso podle nároku 1; vyznačující se tim, že pouzdrový dli je z vnitřku potažen ochrannou vrstvou k ochraně během oxidační reakce.
6. Samonosné keramické kompozitni těleso podle nároku 1, vyznačující se tim, že v keramidcé matrici js uzavřeno jádro obsahujíc! kov.
7. Způsob výroby keramického kompozitního tělesa podle nároku 1 oxidační reakci roztaveného základního kovu a okysličovadla na keramickou matrici uzavírající propustnou hmotu výplně, vyznačujíc! se tim; že propustná hmota výplně, obklopující zdroj základního kovu, se vloži do pouzdrového dilu a keramická matrice vznikající oxidační reakci základního kovu s okysličovadlem při teplotě nad teplotou taveni základního kovu a pod teplotou tavení produktu oxidační reakce se nechá prorůstat výplni až k pouzdrovému dilu, na kterém se zachytí, načež se soustava nechá zchladnout ke smrštěni pouzdrového dilu.
8. Způsob podle nároku 7, vyznačující sa tim, žs základním kovsm je hliník, oxidační reakce probíhá při teplotě mezi 850 °C a 1 450 °C, a okyslišovadlem je plyn obsahujíc! kyslík, zejména vzduch, přičemž produktem oxidační reakce je °f-oxid hlinitý.
9. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tlm, že roztavený základní kov se oxiduje okysličovadlem v plynné fázi a alespoň do části výplně se vnese další pevné a/nebo kapalné okysličovadlo, jehož produkt reakce s roztaveným základním kovem vytvoří součást polykrystalické matrice.
10. Způsob podle nároku 9, vyznačujíc! se tlm, že pevné okysličovadlo se zvolí ze skupiny zahrnujíc! oxid křemičitý, bor a redukovatelné boridy kovu.
11. Způsob podle nároku 7, vyznačujíc! se tim, že základní kov se zvolí ze skupiny zahrnující hliník, křemík, titan, cin, zirkonium a hafnium.
12. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tim, že výplň se zvoli ze skupiny zahrnující oxid křemičitý, karbid křemíku, oxid hlinitý, oxid zirkoničitý; hlinitan hořečnatý a jejich směsi.
13. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tim, že ve spojeni se základním kovem se použije alespoň jednoho přiměsového materiálu.
CS 276 730 BS
14. Způsob podlá nároku 7, vyznačujici se tím, že pouzdrový díl jé z materiálu propustného pro plynné okysličovadlo.
15. Způsob podle nároku 8/ vyznačující se tím, že pouzdrový díl sestává z vnitřní sitovité vložky a vnějšího tuhého pláště.
16. Způsob podle nároku 7, vyznačujici se tím,' že základní kov se vytvaruje do válcového * tělesa, které odpovídá tvarem dutině- uvnitř válcového tělesa z keramické kompozitní
- matrice.
• 17. Použití samonosného keramického tělesa podle nároku 1 jako hlavně nebo duše hlavně střelné zbraně.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US90807386A | 1986-09-16 | 1986-09-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS8706607A2 CS8706607A2 (en) | 1991-09-15 |
| CS276730B6 true CS276730B6 (en) | 1992-08-12 |
Family
ID=25425123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS876607A CS276730B6 (en) | 1986-09-16 | 1987-09-11 | Self-supporting ceramic composite body and process for producing thereof |
Country Status (28)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0262076B1 (cs) |
| JP (1) | JP2593889B2 (cs) |
| KR (1) | KR880003861A (cs) |
| CN (1) | CN87106037A (cs) |
| AT (1) | ATE74341T1 (cs) |
| AU (1) | AU599699B2 (cs) |
| BG (1) | BG48213A3 (cs) |
| BR (1) | BR8704680A (cs) |
| CA (1) | CA1300947C (cs) |
| CS (1) | CS276730B6 (cs) |
| DD (1) | DD278752A5 (cs) |
| DE (1) | DE3777937D1 (cs) |
| DK (1) | DK169619B1 (cs) |
| FI (1) | FI88021C (cs) |
| HU (1) | HU204243B (cs) |
| IE (1) | IE61216B1 (cs) |
| IL (1) | IL83803A (cs) |
| IN (1) | IN168485B (cs) |
| MX (1) | MX170295B (cs) |
| NO (1) | NO873794L (cs) |
| NZ (1) | NZ221747A (cs) |
| PH (1) | PH25604A (cs) |
| PL (1) | PL156549B1 (cs) |
| PT (1) | PT85712B (cs) |
| RU (1) | RU2021384C1 (cs) |
| TR (1) | TR24640A (cs) |
| YU (1) | YU171587A (cs) |
| ZA (1) | ZA876900B (cs) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4871008A (en) | 1988-01-11 | 1989-10-03 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of making metal matrix composites |
| RU2224812C2 (ru) * | 2002-04-04 | 2004-02-27 | Алтайский государственный университет | Способ получения оксидной титановой бронзы |
| CN111024462A (zh) * | 2018-10-09 | 2020-04-17 | 中国科学院金属研究所 | 实现高静水压力及精确测温控温的试样设计及实验方法 |
| CN109678550A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-04-26 | 上海富驰高科技股份有限公司 | 一种陶瓷和金属的多层叠加连接结构 |
| CN112794711B (zh) * | 2021-01-14 | 2022-06-10 | 东北大学 | 一种尖晶石-镁基陶瓷型芯及其制备方法 |
| CN114851610A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-05 | 贵州至当科技有限公司 | 一种聚合物基复合材料中空容器的制备装置及制备方法 |
| CN115419818B (zh) * | 2022-08-30 | 2025-08-22 | 中国建筑材料科学研究总院有限公司 | 热丝缠绕式预应力复合陶瓷、其制备方法及热丝缠绕装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4851375A (en) * | 1985-02-04 | 1989-07-25 | Lanxide Technology Company, Lp | Methods of making composite ceramic articles having embedded filler |
-
1987
- 1987-07-20 RU SU874202938A patent/RU2021384C1/ru active
- 1987-08-13 PH PH35665A patent/PH25604A/en unknown
- 1987-09-01 CN CN198787106037A patent/CN87106037A/zh active Pending
- 1987-09-03 DE DE8787630177T patent/DE3777937D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-09-03 AT AT87630177T patent/ATE74341T1/de not_active IP Right Cessation
- 1987-09-03 EP EP87630177A patent/EP0262076B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-06 IL IL83803A patent/IL83803A/xx not_active IP Right Cessation
- 1987-09-08 IN IN716/CAL/87A patent/IN168485B/en unknown
- 1987-09-09 NZ NZ221747A patent/NZ221747A/en unknown
- 1987-09-09 BR BR8704680A patent/BR8704680A/pt active Search and Examination
- 1987-09-10 FI FI873931A patent/FI88021C/fi not_active IP Right Cessation
- 1987-09-10 PL PL1987267683A patent/PL156549B1/pl unknown
- 1987-09-11 CS CS876607A patent/CS276730B6/cs unknown
- 1987-09-11 AU AU78342/87A patent/AU599699B2/en not_active Ceased
- 1987-09-11 NO NO873794A patent/NO873794L/no unknown
- 1987-09-13 BG BG081154A patent/BG48213A3/xx unknown
- 1987-09-14 IE IE247787A patent/IE61216B1/en not_active IP Right Cessation
- 1987-09-14 TR TR87/0617A patent/TR24640A/xx unknown
- 1987-09-15 DK DK481087A patent/DK169619B1/da not_active IP Right Cessation
- 1987-09-15 PT PT85712A patent/PT85712B/pt not_active IP Right Cessation
- 1987-09-15 HU HU874098A patent/HU204243B/hu not_active IP Right Cessation
- 1987-09-15 DD DD87306981A patent/DD278752A5/de not_active IP Right Cessation
- 1987-09-15 CA CA000547454A patent/CA1300947C/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-09-15 MX MX008321A patent/MX170295B/es unknown
- 1987-09-15 ZA ZA876900A patent/ZA876900B/xx unknown
- 1987-09-16 JP JP62231974A patent/JP2593889B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-16 KR KR870010279A patent/KR880003861A/ko not_active Ceased
- 1987-09-16 YU YU01715/87A patent/YU171587A/xx unknown
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1321055C (en) | Method of making metal matrix composites | |
| KR950004063B1 (ko) | 세라믹 복합체 제품의 역형 복제 방법 및 이로써 제조된 제품 | |
| KR950004064B1 (ko) | 자립성 세라믹체의 제조 방법 | |
| US4998578A (en) | Method of making metal matrix composites | |
| CS276901B6 (en) | Heat accumulator and process for producing thereof | |
| EP0261062B1 (en) | Modified ceramic structures and methods of making the same | |
| CS276180B6 (en) | Process for producing profiled ceramic composite body | |
| CS276997B6 (en) | Process for producing shaped ceramic composite body | |
| JP2546872B2 (ja) | 複合物物体の製造方法 | |
| EP0407330B1 (en) | Methods of producing ceramic and ceramic composite bodies | |
| EP0262075B1 (en) | Reservoir feed method of making ceramic composite structures and structures made thereby | |
| US5372178A (en) | Method of producing ceramic composite bodies | |
| CS276730B6 (en) | Self-supporting ceramic composite body and process for producing thereof | |
| US4822759A (en) | Ceramic composite structures having intrinsically fitted encasement members thereon & methods of making the same | |
| JPH02241660A (ja) | 金属マトリックス複合体を形成するための逆形状リプリケーション法 | |
| US4918034A (en) | Reservoir feed method of making ceramic composite structures and structures made thereby | |
| US5015609A (en) | Ceramic composite structures having intrinsically fitted encasement members thereon and methods of making the same | |
| EP0277902B1 (en) | Assembly for making ceramic composite structures and method of using the same | |
| US5086019A (en) | Reservoir feed method of making ceramic composite structures and structures made thereby | |
| US5047269A (en) | Assembly for making ceramic composite structures and method of using the same | |
| US4996176A (en) | Reservoir feed method of making ceramic composite structures and structures made thereby |