CS276740B6 - Self-supporting ceramic composite body and process for preparing thereof - Google Patents

Description

(57) Anotace :

Kompozitní těleso sestává z několika stěn,' které mají uzavřený průřez a společně tvoří spojité kanály pro průtok kapaliny. Stěny negativně kopírují v opačném směru tvar pozitivního modelu ze základního modelu. Každá stěna, které jsou vzájemně rovnoběžné, sestává z keramické matrice, v níž je uzavřena výplň, a je vyrobena oxidační reakcí základního kovu na polykrystalický materiál, jenž sestává v podstatě z produktu oxidační reakce základního kovu a okysličovadla a popřípadě jednoho nebo několika kovů, například nezoxidovaných složek základního kovu.

Oblast techniky

Vynález se týká samonosných keramických kompozitních těles z polykrystalické matrice, vyrobené jako produkt oxidační reakce roztaveného základního kovu a okysličovadla a obsahující výplň, a způsobu výroby takových těles.

Dosavadní stav techniky

V US pat. spise 4 851 375 byl navržen způsob výroby samonosných keramických kompozitů vrůstáním produktu oxidační reakce základního kovu do propustné hmoty výplně. Vzniklý kompozit.však nemá definovaný ani předem stanovený tvar.

Základní způsob výroby samonosných keramických těles je popsán v US pat. spise 4 713 360; roztavený základní kov se nechá reagovat s plynným okysličovadlem na produkt oxidační reakce, kterým roztavený základní kov prostupuje směrem k okysličovadlu, takže se spojitě tvoří polykrystalické keramické těleso, sestávající z produktu oxidační reakce. V polykrystalických keramických tělesech jsou krystality reakčního produktu typicky propojeny ve více než jednom směru, s výhodou ve třech rozměrech. Když se proces nedovede až k vypotřebování základního kovu, je vzniklé keramické těleso hutné a v podstatě prosté dutinek. Když je to žádoucí, lze vyrobit keramické těleso s kovovými složkami a/nebo s póry, které mohou být popřípadě propojené.

Celý proces lze zlepšit pomocí dotovací příměsi, kterou se leguje základní kov, například hliník, oxidovaný ve vzduchu. Tento způsob lze ještě zlepšit použitím vnějších dotovacích příměsí, které se nanášejí na povrch kovového prekursoru, jak popisuje US pat. spis 4 853 352.

Dalši vývoj této techniky umožňuje výrobu keramických kompozitních struktur, které sestávají z polykrystalické keramické matrice, jež uzavírá výplň a má jednu nebo několik dutin, vytvořených negativním okopírováním tvarového kovového prekursoru. Takový způsob je popsán v US pat. spise 4 828 785.

Také byl navržen způsob výroby keramických kompozitních struktur s předem stanoveným tvarem, a to tím, že se použije tvarového předlisku z propustné výplně, do kterého vzrůstá při oxidaci základního kovu keramická matrice. Tvarové keramické kompozity s vysokou tvarovou přesností lze podle US pat. spisu 4 923 832 vyrobit pomoci bariéry, která zastavuje nebo znemožňuje růst produktu oxidační reakce za zvolenou plochu a definuje tedy tvar keramické kompozitní struktury.

Při všech těchto způsobech jsou materiály výplně propustné pro okysličovadlo, když je nezbytné, aby okysličovadlo bylo ve styku s roztaveným kovem, a mimoto jsou propustné pro infiltraci vznikajícího produktu oxidační reakce. Vyrobené keramické kompozitní struktury jsou celistvé keramické dílce, které mohou mít tvar původního předlisku z výplně nebo mohou mit dutinu, jejiž tvar a hranice jsou dány tvarem tvarového základního kovu.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je nové keramické kompozitní těleso z polykrystalické keramické matrice, které se vyznačuje tím, že sestává ze souosých stěn s uzavřeným průřezem, které mají mezi sebou kanály a jsou popřípadě spojeny spojovacími žebry.

Předmětem vynálezu je také způsob výroby takového samonosného keramického kompozitního tělesa růstem produktu oxidační reakce roztaveného základního kovu a okysličovadla do propustné výplně. Podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že základní kov se vytvaruje v dutý model, jehož tvar odpovídá kanálům mezi stěnami vyráběného kompozitního tělesa, model se vyplní propustnou výplní a vloží se do lože propustné výplně, přičemž výplň má u styčných ploch s modelem ze základního kovu oblast samovaznou při teplotě nad teplotou tavení základního kovu, soustava se zahřívá nad teplotu tavení základního kovu a pod teplotu tavení produktu oxidační reakce, který se nechá prorůstat z vnitřních i vnějších ploch modelu do výplně k vytvoření souosých stěn keramického tělesa při současném vyprazdňování prostoru vyplněného modelem k vytvoření kanálů mezi stěnami. Model ze základního kovu může mít tvar dutého válce nebo dvou dutých souosých válců, uložených s mezerou v sobě. K vytvoření spojovacího žebra mezi stěnami tělesa se vytvoří ve stěně dutého válce alespoň jeden otvor, který se vyplní výplňovým materiálem. Tím potom při oxidační reakci proroste polykrystalické matrice a vytvoří spojovací žebro.

K vytvoření přesného tvaru se může alespoň na část modelu nanést bariéra v případě modelu ve tvaru souosých válců se účelně nanese na jejich konce.

Konkrétně se při výrobě tělesa podle vynálezu ve tvaru dvou souosých válců postupuje tak, že se základní kov vytvaruje do válcového modelu, který má alespoň jednu středovou dutinu a tedy dvě stranové plochy, to znamená vnitřní plochu obklopující dutinu a vnější plochu. Tlouštka stěny kovového modelu určuje šířku prostoru mezi stěnami výsledného produktu. K oběma plochám stěny válcového modelu se přiloží výplňový materiál. Lože z výplňového materiálu může sahat přes celou plochu stěny nebo pouze přes část stěny, a plocha pokrytá výplní určuje plochu stěn ve výsledném kompozitním produktu. Materiál výplně je propustný pro okysličovadlo, pokud je to třeba, jako je tomu v případě plynného okysličovadla, a v každém případě propouští infiltrující produkt oxidační reakce. Mimoto je materiál výplně dostatečně přizpůsobivý při zahřívací teplotě, aby snesl rozdílnou teplotní roztažnost mezi sebou a základním kovem a změny objemu základního kovu při jeho roztavení. Každé lože z výplně, a to alespoň v nosné zóně uvnitř dutiny kolem vnitřní plochy stěny a zvnějšku kolem vnější plochy stěny, je samo o sobě samovazné nad teplotou, která leží nad teplotou tavení základního kovu, avšak pod teplotou oxidační reakce a s výhodou velice blízko této druhé teploty. Následkem toho má lože z výplně dostatečnou soudržnost, aby si udrželo negativně kopírující tvar modelu při migraci roztaveného kovu.

Tvarový základní kov s ložem z výplně, které se dotýká, se zahřívá na teplotní rozmezí nad svou teplotu tavení, avšak pod teplotu tavení produktu oxidační reakce. Vzniklý roztavený kov se nechá reagovat v tomto teplotním rozmezí s okysličovadlem, čímž vytváří produkt oxidační reakce. Alespoň část tohoto produktu se udržuje při uvedené teplotě ve styku s roztaveným kovem a s okysličovadlem a mezi.nimi, takže roztavený kov je postupně vtahován z tělesa roztaveného kovu do produktu oxidační reakce a skrz tento produkt, takže se neustále vytváří na rozhraní mezi okysličovadlem a dříve vzniklým produktem oxidační reakce nový a nový produkt oxidační reakce. Reakce se udržuje při uvedené teplotě po dostatečně dlouhou dobu, aby do obou loží výplně infiltroval alespoň částečně produkt oxidační reakce, který neustále roste a vytváří tak stěny, které mají mezi sebou mezeru a uzavřený průřez. Mezi těmito stěnami zanechává, průchod nebo kanál v místě, které dříve zaujímal základníkov, a středový kanál, omezený vnitřní stěnou. Produkt oxidační reakce vrůstá v opačných směrech do loží a migrace a přeměna kovu má za následek tvorbu keramické matrice, která negativně kopíruje v opačném směru sousední část kovového modelu, čímž vznikají kanály pro průchod kapaliny. Kanál mezi stěnami je přitom obrazem stěny ze základního kovu. Vzniklé samonosné kompozitní těleso se oddělí od přebytéčné výplně, pokud vůbec výplň zbývá, a konečný produkt je tvořen několikastěnným válcovým keramickým kompozitním tělesem, které má mezi stěnami podélný kanál a středový kanál pro průchod kapaliny. Stěny jsou souosé, takže i kanály jsou souosé.

Podle vynálezu jsou stěny opatřeny podpěrami, které brání jejich zhroucení a udržují je ve správné vzájemné vzdálenosti. Podle jednoho provedeni vynálezu jsou podpěry vytvořeny jako jeden kus s keramickým kompozitním tělesem, a to tím, že v modelu se vytvoří jeden nebo několik otvorů, které se vyplní výplňovým materiálem. Při zahřívání a oxidaci roste produkt oxidační reakce ve formě matrice do této výplně stejně jako do výplně sousedící se stěnami, takže mezi stěnami vzniknou keramická spojovací žebra.

Podle druhého provedení vynálezu, kdy model ze základního kovu sestává ze dvou nebo několika dutých válců, lze podpěry vložit mezi válce a při tvorbě keramického kompozitního tělesa se tyto podpěry zachytí produktem oxidační reakce, takže spojují a podpírají keramické válce.

V následujícím popise mají dále uvedené terminy následující význam:

- Keramika - není omezena na keramické těleso v klasickém slova smyslu, to znamená na těleso sestávající výlučně z nekovových a anorganických materiálů, ale pod tímto výrazem se rozumí těleso, které je převážně keramické buď co do složení, nebo co do hlavních vlastností, třebaže může obsahovat větší nebo menší množství jedné nebo několika kovových složek odvozených od základního kovu nebo redukovaných z okysličovadla nebo z dotovací příměsi. Množství kovu může ležet v rozmezí 1 až 40 % objemu, může však být ještě větší.

- Produkt oxidační reakce - obecně znamená jeden nebo několik kovů v oxidovaném stavu, kde kov odevzdal elektrony nebo sdílí elektrony s jiným prvkem, sloučeninou nebo jejich kombinací. Podle této definice znamená produkt oxidační reakce produkt reakce jednoho nebo několika kovů s okysličovadlem.

- Okysličovadlo - znamená jeden nebo několik akceptorů elektronů nebo látek sdílejících elektrony a může jít o prvek, kombinaci prvků, o sloučeniny nebo o kombinace sloučenin včetně redukovatelných sloučenin. Okysličovadlo může být v pevném, kapalném nebo plynném skupenství nebo v jejich kombinaci, například v pevném a plynném skupenství, v procesních podmínkách.

- Základní kov - značí ten kov, například hliník, jenž je prekursorem 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 kovový prekursor základní složkou. Kde je jako základní kov uveden určitý kov, například hliník, je třeba tomuto výrazu rozumět v rámci této definice, pokud se ze souvislosti nerozumí jinak.

- Válcová stěna - neznamená pouze stěnu, jejíž tvar v příčném rozměru tvoří kružnici, ale zahrnuje jakoukoliv stěnu, jejíž příčný rozměr může mít jakýkoliv uzavřený tvar, například kruhový, eliptický, trojúhelníkový, obdélníkový nebo mnohoúhelníkový, například pětiúhelníkový, osmiúhelníkový.a podobně. Tento výraz zahrnuje také stěny, jejichž povrch není rovinný a hladký, ale které mají jakékoliv zvlnění, například drážkové, sinusové, vlnité a podobně.

Vynález bude vysvětlen ve spojeni s připojenými výkresy, kde na obr. 1 je půdorys modelu ze základního kovu ve tvaru kovového válce s několika příčnými otvory, na obr. 2 je řez vedený rovinou 2-2 z obr. 1, přičemž uvnitř válce je vložena výplň, na obr. 3 je půdorys kovového modelu v obměněném provedení, na obr. 4 je bokorys tvarového modelu z obr. 3 s vloženým výplňovým materiálem, na obr. 5 je podélný řez znázorňující kovový model z obr. 1, vložený do lože zrnité výplně v žárovzdorné nádobě, na obr. 6 je zvětšený řez oblasti otvorů v kovovém modelu z obr. 5, znázorňující nosnou zónu ve výplňovém materiálu, na obr. 7 je půdorys samonosného keramického kompozitního tělesa, vyrobeného způsobem podle vynálezu z modelu podle obr. 1, na obr. 8 je bokorys samonosného keramického tělesa z obr. 7, na obr. 9 je bokorys modelu ze základního kovu, vytvořeného jako dvojice soustředných válců, z nichž každý má několik příčných otvorů, na obr. 10 je bokorys samonosného keramického tělesa, vyrobeného pomocí modelu ze základního kovu podle obr. 9, na obr. 11 je příčný řez modelem ze základního kovu pro výrobu keramického kompozitu jiného provedení a na obr. 12 je bokorys samonosného keramického tělesa, vyrobeného pomocí modelu z obr. 11.

Při provádění způsobu podle vynálezu se základní kov vytvoří ve tvaru modelu, který má alespoň jednu osovou dutinu, otevřenou nejméně z jedné strany. Způsobem podle vynálezu se model ze základního kovu negativně kopíruje v opačných směrech a vznikne samonosné keCS 276740 B6 ramické kompozitní těleso, které obsahuje několik stěn, jež mají mezi sebou mezery a uzavřený průřez. Vynález tedy činí zbytečným vyrábět oddělená válcová tělesa, která se potom uloží soustředně do sebe a propojí. Pojem negativní kopírování znamená, že prostor vzniklý mezi stěnami v produktu je definován protilehlými plochami sousedních keramických stěn, které jsou v podstatě souhlasné s původním tvarem modelu ze základního kovu. To znamená, že když základní kov jako model má válcový kanál kruhového průřezu, prostor vytvořený mezi stěnami keramického produktu má v podstatě stejnou šířku jako je tloušíka válcové stěny modelu a má kruhový průřez a tedy negativně kopíruje tvar modelu.

Model ze základního kovu může být vytvarován jakýmkoliv vhodným způsobem, pokud obsahuje alespoň jednu otevřenou dutinu, s výhodou probíhající v podélné ose v kovovém modelu, takže tvoří válcový kanál. Kus kovu, například trubka nebo jakýkoliv jiný kanál s podélným otvorem, který probíhá po celé jeho délce, se dá vhodně obrobit, odlít, vylisovat, vytlačovat nebo jinak vytvarovat na kovový model. Základní kov jako model může mít drážky, otvory, prohlubně, výstupky, příruby a podobně, které tvoří model pro vytvoření podpěr keramického kompozitu, jak bude ještě podrobně vysvětleno. Kovový model má uzavřený průřez v rozmezí od kruhového do mnohoúhelníkového tvaru. Nezávisle na tvaru kovového modelu se na povrch stěn modelu nanese nebo vedle ně položí výplňový materiál. Tento výplňový materiál se tedy dotýká vnitřní stěny i vnějších stěn modelu, přičemž plochy stěn jsou s výhodou rovnoběžné, aby vznikly kanály konstantního průřezu. Je vhodné vyplnit osovou dutinu přizpůsobivým výplňovým materiálem, který se potom vloží do jiného lože přizpůsobivého výplňového materiálu, uloženého do žárovzdorné nádoby. Oba výplňové materiály mohou být stejné nebo různé co do složení, zrnitosti, čistota nebo struktury. Kovový model tedy definuje uvnitř přizpůsobivé výplně tvarovou dutinu a před oxidací ji vyplňuje. Když se základní kov, zabírající tento prostor, potom roztaví, oxiduje a migruje z původního prostoru, vznikne několik keramických stěn, které mají uzavřený průřez a jsou vzájemně souosé, čímž vznikne prostor, který má v keramickém kompozitním tělese mezní plochu odpovídající tvaru původního kovového modelu. Tlouštka stěny kovového modelu určuje šířku mezery mezi stěnami kompozitního tělesa. Keramické kompozitní těleso má v podstatě tvar původního modelu s přihlédnutím k odlišné tepelné roztažnosti roztaveného kovu během zpracování oproti kompozitnímu tělesu. Vynález má tedy tu výhodu, že lze vyrobit keramické těleso složitého tvaru tím, že se obrábí kovový model, místo aby se obrábělo do určitého tvaru keramické těleso, což je mnohem obtížnější a dražší.

Třebaže vynález je v následujícím popsán v konkrétní souvislosti s hliníkem jako výhodným základním kovem, zahrnuje vynález i jiné základní kovy, které vyhovují kritériím vynálezu, aniž by ovšem na ně byl omezen. Mezi tyto další kovy patří křemík, titan, cín, zirkonium a hafnium.

Při provádění způsobu podle vynálezu se základní kov ve formě modelu a obě lože z vý plně zahřívají v oxidačním prostředí na teplotu nad teplotou tavení kovu, avšak pod teplotou tavení produktu oxidační reakce. Roztavený základní kov reaguje ve styku s okysličovadlem a vytváří vrstvu produktu oxidační reakce. Při dalším působení oxidačního prostředí je ve vhodném teplotním rozmezí zbývající základní kov postupně vtahován do produktu oxidační reakce a tímto produktem ve směru k okysličovadlu a do výplně. Ve styku s Okysličovadlem potom tvoří uvnitř výplně neustále dalši produkt oxidační reakce. Alespoň část produktu oxidační reakce se udržuje ve styku s roztaveným základním kovem a okysličovadlem a mezi nimi. Tim dochází k neustálému růstu produktu oxidační reakce v loži výplně, které je infiltrováno a uzavíráno v polykrystalickém produktu oxidační reakce. Polykrystalický matricový materiál roste tak dlouho, dokud jsou udržovány vhodné podmínky oxidační reakce a dokud zbývá dostatečné množství nezoxídovaného základního kovu.

Postup probíhá tak dlouho, až produkt oxidační reakce infiltruje a uzavře požadované množství lože výplně. Výsledný keramický kompozitní produkt obsahuje výplň uzavřenou v keramické matrici, která sestává z polykrystalického produktu oxidační reakce a popřípadě z jedné nebo několika nezoxidovaných složek základního kovu, z redukovaných složek pevného nebo kapalného okysličovadla, ze složek dotovacích příměsí a/nebo z dutinek nebo z jejich kombinace. Pro polykrystalické keramické matrice je typické, že krystality produktu oxidační reakce jsou vzájemně propojeny vice než v jednom rozměru, s výhodou ve třech rozměrech, přičemž i kovové inkluze nebo dutinky mohou být částečně propojené.

Když se s reakcí nepokračuje až do vyčerpání základního kovu, je vzniklý keramický kompozit poměrně hutný a prakticky prostý dutinek. Když naopak se reakce vede tak dlouho, až proběhne oxidace veškerého základního kovu, vzniknou v keramickém kompozitu v místech propojeného kovu póry nebo dutinky. Keramický produkt podle vynálezu sestává z několika souosých válcových stěn, které negativně kopírují v opačném směru geometrický tvar původního kovového modelu, ovšem s přihlédnutím ke změnám objemu základního kovu při tavení a tepelném roztahování během zpracování oproti vyrobenému a ochlazenému kompozitnímu tělesu. Podle výhodného provedení jsou stěny souosé, takže keramický produkt obsahuje středový kanál a jeden nebo několik obvodových kanálů pro průtok tekutiny. Výrobek tohoto typu a struktury je obzvlášt vhodný jako výměník tepla.

Obr. 1 a 2 ukazují dutý model 10 ze základního kovu, který má tvar kovového válce 12 s osovou dutinou 14, procházející po celé jeho délce. Kovový válec 12 podle obr. 1 má několik příčných otvorů 16, které procházejí jeho stěnou. V provedení podle obr. 3 a 4 má dutý model 10 několik protáhlých otvorů 18, které procházejí po délce téměř v celé stěně kovového válce 12. Každý z těchto otvorů 16, 18 je vyplněn výplňovým materiálem 20, jak ukazuje obr. 2 až 4. Další výplň 22 ze stejného nebo odlišného materiálu než je výplň 20 je umístěna uvnitř osové dutiny 14. Pokud by to bylo žádoucí, může být vnitřní plocha každého válce opatřena povlakem z výplně s předem stanovenou tlouštkou, který tedy vyplní pouze část dutiny, a vnitřní plocha výplně může být opatřena bariérou, která brání dalšímu růstu produktu oxidační reakce. Tato bariéra není znázorněna. Když má dutina 14. velký poměr délky k průměru, může se stát, že plynné okysličovadlo nesnadno proniká během oxidace do lože výplně, takže výplň zůstává volná. V takovém případě může být vhodné opatřit výplň kapalným nebo pevným okysličovadlem, jak bude ještě vysvětleno. Podle výhodného provedení vynálezu výplň 20 a 22 sestává nebo obsahuje slinovatelný nebo samovazný materiál nebo spojovací nebo slinovací činidlo, jak bude ještě vysvětleno, jehož rozsah od dutého modelu 10 je znázorněn na obr. 6 přerušovanými čarami 21. Taková samovazná zóna může být tvořena pouze částí výplně nebo celým ložem výplně, a výplň může být intrinsicky samovazná buó tím, že má tuto vlastnost přímo výplňový materiál, nebo že byl vhodný pojící materiál vložen do výplně. Jak ukazuje obr. 5 pouze jako přiklad, jsou konce stěn dutého modelu 10 opatřeny bariérou 23 a základní kov je uzavřen v loži zrnité výplně 24, uložené v žárovzdorné nádobě 25, například z aluminy. Materiál výplně 20, 22 a 24 může být stejný nebo odlišný co do složeni, čistoty nebo druhu.

Při zahříváni soustavy podle obr. 5 na dostatečně vysokou teplotu k tomu, aby se základní kov roztavil, okysličuje plynné okysličovadlo, které prochází ložem a přichází do styku s roztaveným kovem, tento kov a nastává růst produktu oxidační reakce, který infiltruje do lože výplně 20, 22, 24. Bariéra 23 brání růstu produktu oxidační reakce za konce stěn modelu 10. Když je například základním kovem hliník a okysličovadlem vzduch, je teplota oxidační reakce v rozmezí 690 c až asi 1 450 ‘C, s výhodou asi od 900 ‘c přibližně do 1 350 c a oxidačním produktem je typicky alumina modifikace cO . Roztavený kov migruje vznikající vrstvou produktu oxidační reakce z prostoru, který dříve zaujímal dutý model 10 To může mít za následek sníženi tlaku v tomto prostoru, protože rostoucí kůra z produktu oxidační reakce je nepropustná pro okolní atmosféru a působí na ni vnější tlak.

Výplň 20, 22, 24 nebo alespoň její nosná zóna však může být intrinsicky samovazná při určité teplotě nebo nad touto určitou teplotou, která leží nad teplotou tavení základního kovu a nepatrně pod teplotou oxidační reakce. Při zahřívání na teplotu, kdy dochází ke spojení výplně 25.» 22, 24, avšak nikoliv dříve, se lože z výplně 20, 22, 24 nebo alespoň jeho nosná zóna slinuje nebo jinak vzájemně spojí a drží na produktu oxidační reakce dostatečnou silou, aby výplň měla alespoň v opěrných zónách dost velkou pevnost, odolávala tlakovému rozdílu a zachovávala si původní tvar daným dutým modelem 10. Kdyby se výplň spojila dřív, než se základní kov při zahřívání a tavení úplně roztáhne, spojená výplň by se při roztahováni kovu roztrhala nebo popraskala. V provedení, kdy pouze nosná zóna výplně obsahuje slinovatelnou nebo samovaznou výplň nebo spojovací nebo slinovací činidlo, přerušované čáry 21 na obr. 6 ukazují rozsah nosné zóny v loži výplně. Jak reakce pokračuje, dutina uvnitř výplně 20, 22, 24, která byla původně vyplněna dutým modelem 10, se v podstatě úplně vyprázdní migrací roztaveného základního kovu přes produkt oxidační reakce na jeho vnější plochu, kde přijde do styku s plynným okysličovadlem a oxiduje neustále na další produkt oxidační reakce. Tento produkt oxidační reakce sestává z polykrystalického keramického materiálu, který může obsahovat vměstky složek základního kovu, redukované složky dotovací příměsi a pevného nebo kapalného okysličovadla, pokud je ho použito, což závisí na procesních podmínkách a na reakčních složkách. Při skončení reakce a úplném vyprázdnění prostoru, který dřív zaujímal dutý model 10, se soustava nechá zchladnout a vznikne výsledný keramický kompozit 26, nakreslený na obr. 7 a 8.

Výsledný kompozit 26 sestává ze soustředných válců 28, 30, které mají středový kanál 29 a obvodový kanál 31. Oba válce 28, 30 jsou udržovány ve správné vzájemné vzdálenosti a současně spolu spojeny radiálními žebry 32 podle obr. 8, která vzniknou in šitu a tvoří nedílnou součást se soustřednými válci 28, 30 kompozitu 26. Případný přebytek výplně se oddělí od kompozitního tělesa například otryskáním, vibrováním, broušením nebo podobným způsobem. Nejhospodárnější technika spočívá v otryskávání zrny materiálu, který je vhodný jako výplň nebo jako složka výplně, takže odstraněná výplň a tato zrna se potom dají znovu použít jako výplň při následující operaci. Třebaže výplň se může během postupu podle vynálezu spolu spojit, pevnost takové spojené výplně je vždycky mnohem menší než pevnost vzniklého kompozitu, takže přebytečná výplň se dá snadno odstranit otryskáním, aniž by se poškodil keramický kompozit 26.. Plochy výsledného keramického kompozitu 26 se mohou obrousit, obrobit nebo jinak zformovat do požadovaného rozměru, tvaru nebo konečného povrchového uspořádání, odpovídajícího rozměru a tvaru z vnitřních kanálů.

Je patrné, že dutý model 10 ve tvaru kovového válce 12 vytvoří dva soustředné válce 28, 30. Během oxidační reakce roste totiž keramická matrice do stran v obou směrech, a to jednak dovnitř z plochy stěny základního kovu do vnitřku osové dutiny 13 a jednak směrem ven od vnějši plochy vnější stěny kovového válce 12. Tím vzniknou vnitřní válec 28, vnější válec 30 i žebra 32.

Dutý model 10 ze základního kovu může mít takový tvar, aby keramický kompozit sestával z více než dvou válců. Model 36 podle obr. 9 sestává napřiklad ze dvou soustředných kovových válců 38, 40, z nichž každý má příčné otvory 42, 44. Podélná žebra 45, s výhodou z keramického materiálu, například z albuminy, jsou vsunuta jako distanční vložky mezi kovové válce 38., £0. Model 36 je vložen ve vhodně výplni, uložené v žárovzdorné nádobě, podobně jako v provedení podle obr. 5, takže lože výplně leží v osové dutině vnitřního válce 21/ mezi oběma válci 21/ 40, v příčných otvorech 42, 44 a obklopuje vnějši válec 40. Během oxidační reakce vytváří válcová stěna vnitřního kovového válce 38 produkt oxidační reakce v opačných směrech, čímž vznikne dvojice vnitřních keramických stěn 46, 48, jež jsou podepřeny soustavou žeber 50, vzniklých růstem produktu oxidační reakce do výplně, uložené v příčných otvorech 42. Podobně vytváří válcová stěna vnějšího válce 40 produkt oxidační reakce v opačných směrech a vytváří tak dvojici vnějších keramických stěn 52,

54, které jsou podepřeny žebry 55, vzniklými růstem produktu ve formě matrice do výplně, která byla uložena v příčných otvorech £4. Produkt oxidační reakce, vznikající růstem keramických stěn, se vytváří na' koncích podélných žeber 45, takže je v této poloze upevní a udržuje tedy vnitřní keramické stěny 48 a vnější keramické stěny 52 ve správné vzdálenosti. Vzniklý kompozitní předmět má středový vnitřní kanál 51 a soustředné obvodové kanály 52, 57, 59.

Podle dalšího provedení lze model 60 podle obr. 11 vytvarovat tak, že při uložení do výplně 24, umístěné v nádobě 25 jako podle obr. 5, je'vnitřní kovový válec 61 uložen soustředně s vnějším kovovým válcem 62 ze základního kovu. Vnitřní kovový válec 61 obsahuje řadu příčných otvorů 64. Vnější kruhový válec 62 je obklopen bariérou 66, která brání růstu produktu oxidační reakce směrem ven. Stejně jako v ostatních provedeních .je do středního kanálu vnitřního kovového válce 61 a mezi něj a vnější kovový válec 62 i do příčných otvorů 64 vložena vhodná výplň. Při oxidační reakci vzniká z vnitřního kovového válce 61 na obě strany produkt oxidační reakce, který vytvoří vnitřní keramické stěny 68, 70, podepřené žebry 72, která vznikla růstem produktu oxidační reakce do výplně v příčných otvorech £4. Bariéra 66 brání tomu, aby z vnější stěny vnějšího kovového válce 62 rostl produkt oxidační reakce směrem ven. Vnější kovový válec 62 vytvoří tedy celistvou vnější stěnu 74 z keramického kompozitního materiálu. Jedno nebo několik žeber 76, například z keramiky, může být uloženo mezí válcovými stěnami, jak bylo popsáno v souvislosti s obr. 9 a 10. Keramické kompozitní těleso obsahuje středový vnitřní kanál 78 a soustředné kanály 80, 82. Způsobem podle vynálezu lze tedy vyrobit keramické kompozitní těleso se dvěma nebo několika válcovými stěnami tím, že se obměňuje model ze základního kovu a že se použije bariéry.

Při vhodné volbě výplně a při udržování oxidační reakce po dostatečně dlouhou dobu k tomu, aby se z dutiny uvnitř výplně odstranil v podstatě veškerý roztavený kov, vytvořený roztavením modelu, se tedy vyrobí věrná negativní kopie modelu včetně otvorů, děr a podobně. Zatímco tvar znázorněný na výkresech je poměrně jednoduchý, lze způsobem podle vynálezu vyrobit dutiny a jiné prostory uvnitř.keramického kompozitu, který negativně kopíruje s velkou věrnosti tvar modelů mnohem složitější podoby.

Výplň, která je přizpůsobivá modelu, může být jedním nebo několika z řady materiálů, které jsou vhodné pro tento účel. Pojem přizpůsobivá výplň znamená takovou výplň, která se dá upěchovat, položit na model nebo ovinout kolem modelu a která se přizpůsobí jeho tvaru.. Když například je výplň tvořena zrnitým materiálem, zejména jemnými zrnky žárovzdorného kovového oxidu, je model uložen ve výplni tak, že v ní definuje vyplněnou dutinu. Výplň však nemusí být ve formě částic, ale může obsahovat například vlákna, drátky, prášky a podobně. Výplň může také obsahovat homogenní nebo heterogenní kombinaci dvou nebo několika takových složek nebo geometrických útvarů, například kombinaci malých zrnek a drátků. Povaha výplně musí umožňovat, aby model ze základního kovu byl uložen ve výplni a aby se výplň přesně přizpůsobila jeho povrchu. Model ze základního kovu se nazývá modelem z toho důvodu, že prostor, který nakonec vznikne ve výplni, je negativní kopií tvaru tohoto modelu. Model tedy zpočátku zabírá uvnitř lože přizpůsobivé výplně prostor, který tvaruje výplň. Mezi vhodné výplně patří například oxidy, karbidy, nitridy a boridy, jako je oxid hlinitý, oxid zirkoničitý, borid titanu, karbid křemíku, nitrid hliníku a nitrid titanu a binární, ternárni a vyšší oxidy, jako jsou spinely, například spinel hořečnato-hlinitý.

Přizpůsobivá výplň podle vynálezu je taková, která v podmínkách oxidační reakce propouští okysličovadlo, pokud se používá plynného okysličovadla. Ve všech případech musí být výplň propustná pro růst prorůstajícího oxidačního produktu. Během oxidační reakce prostupuje roztavený základní kov produktem oxidační reakce, který vzniká, a udržuje tak reakci v chodu. Produkt oxidační reakce je obecně nepropustný pro okolní atmosféru, takže pecní atmosféra, například vzduch., jím nemůže projit. Nepropustnost rostoucího produktu oxidační reakce pro pecní atmosféru má za následek, že vzniká tlakový rozdíl, když produkt oxidační reakce uzavře vznikající dutinu migrací roztaveného kovu. Tento problém lze obejít použitím samovazné přizpůsobivé výplně, což je taková výplň, která při teplotách nad teplotou tavení základního kovu a v těsné blízkosti pod teplotou oxidační reakce částečně slinuje nebo se jinak spojuje sama a s rostoucím produktem oxidační reakce, takže má dostatečnou strukturální pevnost, aby udržela negativní tvar vznikající dutiny alespoň tak dlouho, až produkt oxidační reakce dosáhne dostatečné tloušEky a je samonosný. Samovazná výplň však nemá slinovat ani se spojovat při příliš nízké teplotě. Slinuje-li, může popraskat v důsledku tepelného roztahování a objemové změny při tavení záCS 276740 B6 kladního kovu, zahřívaného na pracovní teplotu. Jinými slovy to znamená, že samovazná výplň si má udržet svou přizpůsobivost tak, aby vydržela objemové změny mezi sebou a základ ním kovem při jeho tavení, a potom se má spojit, aby dodala mechanickou pevnost vznikající dutině při dalším postupu oxidační reakce. Způsob podle vynálezu však prakticky odstra ňuje problém spojený s tlakovým rozdílem mezi vnitřkem dutiny a výplní ji obklopující, protože během oxidace prakticky nevzniká dutina úplně uzavřená rostoucím produktem oxidační reakce. Když se použije bariéry, která nepropouští atmosféru, tato bariéra blokuje přístup pecní atmosféry do vznikající dutiny, takže se objevuje problém tlakového rozdílu na stěnách rostoucího produktu oxidační reakce. Za takových okolností je třeba použít samovazná výplně, aby keramický produkt měl alespoň v počáteční fázi růstu dostatečnou mechanickou pevnost.

Výraz samovazná výplň znamená takovou výplň, která ve styku s pozitivním modelem ze základního kovu si udržuje dostatečnou přizpůsobivost, aby vydržela rozměrové změny při taveni základního kovu a rozdílné roztahování mezi základním kovem a výplní a aby alespoň v nosné zóně, která bezprostředně sousedi s pozitivním modelem, byla sama sebou samovazná, ovšem pouze při teplotě nad teplotou tavení základního kovu, avšak těsně pod teplotou oxidační reakce. Taková vlastnost výplně jí dodává dostatečnou soudržnost, takže vydrží tlakový rozdíl, vznikající pohybem roztaveného kovu do výplně.

Není nezbytné, aby veškerá hmota lože výplně obsahovala přizpůsobivou výplň nebo popřípadě samovaznou výplň, třebaže to patří do rámce vynálezu. Výplň musí být přizpůsobivá a/nebo samovazná pouze v té části lože, která bezprostředně sousedí s pozitivním modelem ze základního kovu a přebírá jeho tvar. Výplň tedy musí být přizpůsobivá a/nebo samovazná pouze do takové hloubky, která v případě přizpůsobivosti se přizpůsobí pozitivnímu tvaru modelu ze základního kovu, a v případě samovaznosti dodává dostatečnou pevnost vznikajícímu produktu. Zbytek výplně nemusí být přizpůsobivý ani samovazný.

V žádném případě nemá výplň slinovat, tavit se ani reagovat tak, aby vznikla nepropustná vrstva, která by blokovala infiltraci produktu oxidační reakce a při použití plynného okysličovadla průchod tohoto plynného okysličovadla. Výplň musí být dostatečně přizpůsobivá, aby vydržela rozdíl mezi teplenou roztažnosti základního kovu a výplní při zahřívání a rozměrové změny kovu při jeho tavení, přičemž si musí udržovat přesně negativní tvar pozitivního modelu ze základního kovu.

Je třeba rozumět, že vlastnosti výplně, to znamená propustnost, přizpůsobivost a samovaznost, jsou vlastnostmi celkového složení výplně a že její jednotlivé složky nemusí mít všechny tyto vlastnosti. Výplň tedy může sestávat z jediného materiálu, ze směsi částic stejného materiálu, ale s různou velikostí, neboze směsí dvou nebo několika materiálů. V posléze uvedeném příkladu nemusí být výplň při teplotě oxidační reakce jako celek dostatečně samovazná nebo slinování schopná, pokud jde o jednotlivé složky, ale celá výplň musí mít tyto vlastnosti, protože obsahuje složky, které je mají. Velký počet materiálů, které představují vhodné výplně v keramických kompozitech a udělují jim požadované vlastnosti, má shora uvedené vlastnosti, tedy propustnost, přizpůsobivost a samovaznost. Takové vhodné materiály zůstávají při teplotách pod teplotou oxidační reakce neslinované a nespojené, takže výplň, v níž je model uložen, vydrží tepelnou roztažnost a změny objemu při roztavení kovu a slinuje nebo se spojí pouze při dosažení určité teploty, která leží nad teplotou tavení základního kovu, avšak těsně pod teplotou oxidační reakce. Toto spojení musí být dostatečně pevné, aby rostoucí produkt oxidační reakce měl pevnost zabraňující zhroucení vznikající dutiny během počátečních fází růstu produktu oxidační reakce.

Jak bylo uvedeno, lze použít okysličovadla v kapalné, pevné nebo plynné fázi nebo jejich kombinace. Mezi typická oxidační činidla patří bez omezení kyslík, dusík, halogen, síra, fosfor, arsen, uhlík, bor, selen, tellur, jejich sloučeniny a kombinace, dále oxid křemičitý jako zdroj kyslíku, methan, ethan, propan, acetylen, ethylen a propylen jako zdroje uhlíku a směsi jako je vzduch, I^/H^O a CO/CC^ř kde poslední dvě směsi snižují ak9 tivitu kyslíku v prostředí. V závislosti na použitém okysličovadle může vzniklá keramická matrice obsahovat oxid, karbid, nitrid nebo borid.

Třebaže lze použít jakéhokoliv vhodného okysličovadla, dává se přednost okysličovadlu plynnému, takže konkrétní provedení vynálezu jsou popsána v souvislosti s použitím okysličovadla v plynné fázi. V případě plynného okysličovadla propouští výplň plyn tak, aby při působení okysličovadla na lože výplně procházelo, okysličovadlo ložem výplně do styku s roztaveným základním kovem. Název okysličovadlo v plynné fázi znamená materiál, který je normálně plynný nebo který byl převeden v páry a tvoří oxidační atmosféru.

Kyslíku a plynným směsím obsahujícím kyslík včetně vzduchu se dává přednost, zejména v případě hliníku jako základnímu kovu, přičemž vzduch je zpravidla nejvýhodnější ze zřejmých ekonomických důvodů. Uvádí-li se, že okysličovadlo obsahuje nebo sestává z určitého plynu nebo páry, znamená to, že v okysličovadle je uvedený plyn nebo pára jediným, hlavním nebo alespoň důležitým oxidačním činidlem základního kovu v podmínkách použitého oxidačního prostředku. Třebaže tedy hlavní složkou je dusík, kyslík obsažený ve vzduchu je okysličovadlem pro základní kov, protože je podstatně silnějším oxidačním činidlem než dusík. Vzduch tedy spadá mezi okysličovadla definovaná jako plyn s obsahem kyslíku, nikoliv však mezi okysličovadla, definovaná jako plyn s obsahem dusíku. Příkladem oxidačního plynu s obsahem dusíku je například formovací plyn, který obsahuje asi 96 % objemu dusíku a 4 % objemu vodíku.

Pevné okysličovadlo se zpravidla disperguje do celého lože výplně nebo do části lože sousedící se základním kovem, a to ve formě zrn nebo prášků smíchaných s výplní nebo jako povlak na částicích výplně. Podle vynálezu lze použít jakéhokoliv.vhodného pevného okysličovadla včetně prvků, jako je bor a uhlík, nebo redukovatelných sloučenin, jako je cordierit, oxid křemičitý nebo některé boridy s nižší termodynamickou stabilitou než má reakční produkt tvořený boridem základního kovu. Když se například použije pro hliník jako základní kov boru nebo redukovatelného boridu jako pevného okysličovadla, výsledným produktem oxidační reakce je borid hliníku. Když je základním kovem titan, vhodným pevným okysličovadlem je dodekaborid hliníku a produkt obsahuje diborid titanu.

V některých případech může probihat oxidační reakce s pevným okysličovadlem tak rychle, že se produkt oxidační reakce taví v důsledku exothermické povahy procesu. Tím se může zhoršit stejnoměrnost mikrostruktury v keramickém tělese. Takové rychlé exothermické reakci lze zabránit tím, že se do směsi přimíchá poměrně netečná výplň s malou reaktivitou. Takové výplně absorbují reakční teplo a zabraňují tavení produktu oxidační reakce. Příkladem takové vhodné netečné výplně je výplň, která je v podstatě stejná jako zamýšlený produkt oxidační reakce.

Při použití kapalného okysličovadla se může celé lože výplně nebo část přiléhající k základnímu kovu povléknout nebo nasytit, například ponořením a vysušením, oxidačním činidlem a impregnovat jím. Kapalné okysličovadlo znamená látku, která je kapalná v podmínkách oxidační reakce, takže kapalné okysličovadlo může mít pevný prekursor, například sůl, která se taví v podmínkách oxidační reakce. Alternativně může být kapalné okysličovadlo kapalina nebo roztok, kterým se impregnuje část výplně nebo veškerá výplň a který se tavi nebo rozkládá v podmínkách oxidační reakce a zanechává vhodný oxidační zbytek. Příkladem kapalných okysličovadel jsou nízkotavná skla.

Jak bylo uvedeno, může být složkou výplněn spojovací nebo slinovací činidlo v těch případech, když by výplň neměla samovazné nebo slinovací vlastnosti, aby zabránila zhroucení vznikající dutiny. Spojovací činidlo může být dispergováno celou výplní nebo pouze její nosnou zónou. Mezi materiály vhodné k tomuto účelu patří organokovové látky, které se v oxidačních podmínkách, nezbytných pro vznik produktu oxidační reakce, alespoň částečně rozkládají a spojují výplň do té míry, že má požadovanou mechanickou pevnost.

Pojivo nesmí bránit průběhu oxidační reakce ani zanechávat v keramickém kompozitním produktu nežádoucí vedlejší zbytkové produkty. Pojivá vhodná k tomuto účelu jsou dobře známá.

Příkladem vhodného organokovového pojivá je tetraethylorthosilikát, který při oxidační teplotě vytváří silikový zbytek, jenž efektivně spojuje výplň na požadovanou soudržnost.

Dotovací materiály, použité ve spojitosti se základním kovem, příznivě ovlivňuji oxidační reakci, zejména při použití hliníku jako základního kovu. Dotovací příměsi ve spojení se základním kovem mohou tvořit legovací složky základního kovu, mohou se nanášet alespoň na část povrchu základního kovu nebo mohou být naneseny do části výplně nebo do veškeré výplně nebo předlisku, nebo lze použít kombinace těchto způsobů. Legující dotovací příměsi lze například použít samotné nebo v kombinaci s příměsí nanášenou z vnějšku. V případě, že se přídavné příměsi nanášejí nebo vnášejí do výplně, lze to provést jakýmkoliv vhodným způsobem.

Funkce určitého dotovaciho materiálu závisí na řadě faktorů. Mezi ně patří například určitý základní kov, určitá kombinace dotovacích příměsí, použití vnější příměsi v kombi· naci s legující příměsí, koncentrace příměsí, oxidační prostředí a procesní podmínky.

K dotovacím příměsím pro hliník jako základní kov, zejména při vzduchu jako okysličovadla, patři hořčík, zinek a křemík, bud samotné nebo v kombinaci s jinými příměsemi. Těmito kovy nebo jejich vhodným zdrojem se může legovat základní kov na bázi hliníku v jednotlivé koncentraci asi od 0,1 do 10 %, vztaženo k celkové hmotnosti dotovaného kovu.

Tyto dotovací materiály nebo jejich zdroj, například oxid hořečnatý, oxid zinečnatý nebo oxid křemičitý se mohou také použít jako vnější příměsi. Pro základní kov z hliníku a křemíku a vzduch jako okysličovadlo lze tedy vyrobit aluminovou keramickou strukturu, když se použije oxidu hořečnatého jako vnější příměsi v množství větším než asi 0,0008 g hořčíku na 1 g základního kovu a větším než 0,003 g hořčíku na 1 cm² základního kovu, na který se oxid hořečnatý nanáší.

Dalši příklady dotovacích látek pro hliník jako základní kov zahrnují sodík, germanium, cín, olovo, lithium, vápník, bor, fosfor a yttrium, kterých lze použít jednotlivě nebo v kombinaci s jednou nebo několika příměsemi, což závisí na okysličovadle a procesních podmínkách. Mezi vhodné dotovací příměsi patří také prvky vzácných zemin, jako je cer, lanthan, praseodym, neodym a samarium, také zejména ve spojení s jinými příměsemi. Tyto příměsi podporují růst polykrystalického produktu oxidační reakce v systémech založených na hliníku jako základním kovu.

Aby se zabránilo růstu produktu oxidační reakce za určitou mez, lze použít bariéry. Vhodnou bariérou může být jakákoliv látka, sloučenina, prvek, směs a podobně, která si v procesních podmínkách zachovává určitou soudržnost, není těkavá a s výhodou propouští plynné.okysličovadlo, přičemž je současně shcopná místně inhibovat, zastavovat nebo bránit pokračujícímu růstu produktu oxidační reakce. Jak bylo popsáno v souvislosti s obr. 5 byla na koncové plochy kovového modelu 12 nanesena bariéra 23, aby se zabránilo růstu produktu oxidační reakce z těchto ploch; Mezi vhodné bariéry, účinné zvláště pro hliník jako základní kov a vzduch nebo jiný kyslíkatý plyn jako okysličovadlo, patři síran vápenatý nebo pálená sádra, křemičitan vápenatý, portlandský cement.a jejich kombinace, které se nanášejí jako kaše nebo pasta na povrch modelu nebo na povrch výplňového materiálu, má-li se růst produktu oxidační reakce omezit na určitou oblast lože. Bariérové materiály mohou také obsahovat vhodnou hořlavou nebo těkavou látku, která se odstraní při zahřívání nebo látku rozkládající se při ohřevu, čímž se zvýší pórovitost a propustnost bariéry. Navíc může obsahovat bariéra žárovzdorné zrnité látky, které snižují případné smrštování nebo praskání, k nimž by jinak mohlo dojít během reakce. Obzvláště žádoucí jsou zrnité látky s prakticky stejným součinitelem roztažnosti jako má lože výplně. Když například lo že výplně obsahuje oxid hlinitý a výsledná keramika také obsahuje oxid hlinitý, lze bariéru smíchat se zrny aluminy, která mají s výhodou stejnou zrnitost jako zrnitá látka tvořící lože, například 20 až 1 000. Ostatní vhodné látky pro bariéru zahrnují hutné, žárovzdorné keramické látky nebo kovové plechové obaly, které jsou s výhodou otevřené alespoň na jednom konci, aby plynné okysličovadlo mohlo procházet s ložem do styku s roztaveným kovem. V některých případech může být výhodné přidat do bariéry nebo vytvořit bariéru tak aby byla zdrojem druhého kovu. Například některé druhy nerezavějících ocelí, vystavené při oxidačních podmínkách vysokým teplotám v kyslíkové atmosféře, vytvářeni oxidy svých složek, například železa, niklu nebo chrómu, což záleží na složení nerezavějící oceli.

V některých případech tedy může bariéra, například plech z nerezavějící oceli, tvořit vhodný zdroj druhého nebo cizího kovu, což může vyvolat vnesení druhého kovu jako železa, niklu nebo chrómu do proudu roztaveného kovu.

Následující příklady osvětlují vynález, avšak nijak neomezují jeho rozsah.

Příklad 1

Keramické trubkové těleso, sestávající ze dvou soustředných, vzájemně propojených keramických válečků, bylo vyrobeno z válcové trubky, například podle obr. 2, která měla délku a průměr 25,4 mm a tlouštku stěny 3,17 mm. Stěna obsahovala tři řady po čtyřech příčných otvorech s roztečí 90*, které měly průměr 3,17 mm. Váleček byl z hliníkové slitiny se jmenovitým hmot. složením 8 až 8,5 % Si, 2 až 3 % Zn a 0,1 % Mg jako aktivních příměsí, dále 3,5 % Cu a malá množstvi Fe, Mn, Ni, přičemž však obsah hořčíku byl o něco větší a ležel v rozmezí 0,17 až 0,18 %. Celé vnější a vnitřní válcové stěny i stěny příčných otvorů byly povlečeny povlakem o tlouštce 0,025 až 2,54 mm prášku z kovového křemíku se zrnitostí 500, a byly vyplněny syrovým karbidem křemíku se zrnitostí 500, který byl předběžně vypálen ze vzduchu při teplotě 1 250 C během 24 hodin. Potom byl váleček uložen a úplně uzavřen v loži z výplně z předběžně vypáleného karbidu křemíku se zrnitostí 500, umístěné v žárovzdorné nádobě. Soustava byla zahřívána po dobu 24 hodin ve vzduchu při procesní teplotě 900 c. Celková doba v peci trvala 35 hodin, přičemž 6 hodin trvalo zahřívání a 5 hodin chlazení.

Vzniklý kompozitní předmět byl rozříznut napříč a ukázalo se, že sestává ze dvojice válcových stěn propojených žebry, jak ukazuje obr. 9. Vnitřní válec měl vnější průměr asi 9,52 mm a tlouštku stěny asi 2,38 mm. Prostor mezi oběma válcovými stěnami byl asi 3,17 mm. Vnější válec měl vnější průměr asi 26,98 mm a tlouštku stěny 2,38 mm.

Složení výsledného kompozitu bylo potvrzeno rentgenograficky a optickou, mikroskopickou analýzou. Kompozit obsahoval aluminovou matrici uzavírající výplň z karbidu křemíku.

Příklad 2

Příklad 1 byl opakován s tim rozdílem, že ložem výplně byla směs sestávající ze % aluminy s velikostí zrn - 325 mesh a z 30 % kaolinu, a soustava byla zahřívána při procesní teplotě 1 000 *C po dobu 40 hodin ve vzduchu. Vznikla dvojice soustředných válcových stěn propojených žebry, jak ukazuje obr. 9. Vnitřní válcová stěna měla tlouštku

1,58 mm a vnější průměr 17,46 mm. Vnější válcová stěna měla tlouštku 1,58 mm a vnější průměr asi 26,98 mm. Mezera mezi válcovými stěnami byla asi 3,17 mm.

Příklad 3

Byl opakován přiklad 2, avšak jako výplně bylo použito aluminy s velikostí zrn 325 mesh a celá soustava byla udržována na procesní teplotě 1 000 *C po dobu 40 hodin, přičemž zahřívání trvalo 5 hodin a chlazení také 5 hodin. Vznikly dvě soustředné válcové stěny propojené žebry. Vnější průměr vnější válcové stěny byl 38,1 a její tlouštka asi 2,38 mm. Vnitřní válcová stěna měla tlouštku 2,38 mm a vnější průměr 17,46 mm. Mezera mezi oběma válcovými stěnami měla šířku 3,17 mm.

Příklad 4

Válcová trubka z hliníkové slitiny, podobná jako na obr. 2, byla úplně ponořena do lože z kordieritu uloženého v žárovzdorné nádobě. Válcová trubka měla délku 25,4 mm, stejný vnější průměr a stěny měly příčné otvory o průměru 3,17 mm. Vnitřní válcová stěna a stěny příčných otvorů byly vyplněny kordieritovou výplní. Celá soustava byla zahřívána po dobu 40 hodin ve vzduchu a udržována tak na teplotě 1 000 C. Celková doba v peci trvala 50 hodin, přičemž 5 hodin probíhalo zahřívání a 5 hodin chlazení. Růst keramického kompozitního produktu ze dvojice souosých válcových stěn propojených žebry byl velice stejnoměrný. Vnější průměr vnější válcové stěny byl přibližně 26,98 mm a tlouštka asi 1,58 mm. Vnitřní válcová stěna měla tlouštku přibližně 1,58 mm a vnější průměr asi 17,46 mm. Mezera mezi oběma válcovými stěnami měla šířku asi 3,17 mm.

Tato příkladná provedení potvrzují použitelnost a výhodnost způsobu podle vynálezu, přičemž tento způsob lze ještě různě kombinovat a obměňovat.

Claims (13)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Samonosné keramické kompozitní těleso z polykrystalické keramické matrice, vyrobené jako produkt oxidační reakce roztaveného základního kovu a okysličovadla a obsahující výplň, vyznačující se tím, že sestává ze souosých stěn s uzavřeným průřezem, které mají mezi sebou kanály a jsou popřípadě spojeny spojovacími žebry.
2. 2. Způsob výroby samonosného keramického kompozitního tělesa podle bodu 1 růstem produktu oxidační reakce roztaveného základního kovu a okysličovadla do propustné výplně, vyznačující se tím, že základní kov se vytvaruje v dutý model, jehož tvar odpovídá kanálům mezi stěnami vyráběného kompozitního tělesa, model se vyplní propustnou výplní a vloží se do lože propustné výplně, přičemž výplň má u styčných ploch s modelem ze základního kovu oblast samovaznou při teplotě nad teplotou tavení základního kovu, soustava se zahří vá nad teplotu tavení základního kovu a pod teplotu tavení produktu oxidační reakce, který se nechá prorůstat z vnitřních i vnějších ploch modelu do výplně k vytvoření souosých stěn keramického tělesa při současném vyprazdňování prostoru vyplněného modelem k vytvoření kanálů mezi stěnami.
3. 3. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že model ze základního kovu má tvar dutého válce.
4. 4. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že model ze základního kovu sestává ze dvou dutých souosých válců, uložených s mezerou v sobě.
5. 5. Způsob podle bodů 3 a 4, vyznačující se tím, že ve stěně dutého válce se vytvoří alespoň jeden otvor, který se vyplní výplňovým materiálem, k vytvoření spojovacího žebra mezi stěnami tělesa.
6. 6. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že alespoň na část modelu se nanese bariéra.
7. 7. Způsob podle bodů 2 a 6, vyznačující se tím, že bariéra se nanese na konce válců.
8. 8. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že základní kov je zvolen ze skupiny zahrnující hliník, křemík, titan, cín, zirkonium a hafnium.
9. 9. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že ve spojení se základním kovem se použije dotovací příměsi.
10. 10. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že výplň obsahuje nejméně jeden oxid kovu ze skupiny zahrnující hliník, cer, hafnium, titan, křemík, hořčík, bor, lanthan, neodym, praseodym, samarium, skandium, thorium, uran, yttrium a zirkonium.
11. 11. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že výplň obsahuje nejméně jednu sloučeninu ze skupiny zahrnující oxid, nitrid, karbid a borid.
12. 12. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že okysličovadlem je plyn s obsahem kyslíku nebo dusíku.
13. 13. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že okysličovadlem je pevná látka ze skupiny zahrnující oxid křemičitý, bor, uhlík a kordierit.