CS276909B6 - Self-supporting ceramic body and process for producing thereof - Google Patents

Self-supporting ceramic body and process for producing thereof Download PDF

Info

Publication number
CS276909B6
CS276909B6 CS888593A CS859388A CS276909B6 CS 276909 B6 CS276909 B6 CS 276909B6 CS 888593 A CS888593 A CS 888593A CS 859388 A CS859388 A CS 859388A CS 276909 B6 CS276909 B6 CS 276909B6
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
carbide
metal
parent metal
zirconium
carbidation
Prior art date
Application number
CS888593A
Other languages
English (en)
Other versions
CS859388A3 (en
Inventor
Terry Dennis Claar
Gerhard Hans Schiroky
Original Assignee
Lanxide Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanxide Technology Co Ltd filed Critical Lanxide Technology Co Ltd
Publication of CS859388A3 publication Critical patent/CS859388A3/cs
Publication of CS276909B6 publication Critical patent/CS276909B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/74Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing shaped metallic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64Burning or sintering processes
    • C04B35/65Reaction sintering of free metal- or free silicon-containing compositions
    • C04B35/652Directional oxidation or solidification, e.g. Lanxide process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5053Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
    • C04B41/5062Borides, Nitrides or Silicides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81Coating or impregnation
    • C04B41/85Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/87Ceramics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C29/00Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)

Description

Schiroky Gerhard Hans, Hockessin, Delaware, US (54) Název vynálezu
Samonosné keramické těleso a způsob jeho výroby (57) Anotace :
Kompozitní těleso obsahuje jako kovovou fázi zirkonium, titan nebo hafnium, dále keramickou fázi obsahující karbid tohoto kovu a destičkový borid stejného kovu jako je kov karbidu, přičemž poměr karbidu k boridu je větší než 1:2, zejména na povrchu tělesa. Při jeho výrobě se jeden z uvedených kovů nechá infiltrovat při teplotě tavení do propustného lože obsahujícího karbid boru a vzniklé těleso, obsahující alespoň jednu sloučeninu základního kovu s obsahem boru a zbytkový základní kov, se podrobí karbidaci při teplotě 1 500 °C až 2 200 °C a zbytkový základní kov se převede na karbid základního kovu. Při karbidaci se např. vzniklé těleso vloží do práškového grafitu a uvede do styku s plynným argonem po dobu až 48 hodin, nebo se uvede do styku s karbidačním plynem, např. se směsí oxidu uhelnatého a oxidu uhličitého nebo směsí vodíku a methanu. Karbidaci se zbytkový základní kov převede na karbid, který zůstane v kompozitním tělese, a tím se změní vlastnosti výsledného kompozitního tělesa.
6069 r~
ÍN tn
G
Samostatné keramické těleso a způsob jeho výroby
Oblast techniky
Vynález se týká samonosného keramického tělesa a způsobu jeho výroby.
Dosavadní stav techniky
V posledních letech se projevuje vzrůstající zájem o použití keramiky pro konstrukční účely, které byly dosud doménou kovů. Popudem k tomuto zájmu jsou relativně lepší vlastnosti keramiky ve srovnání s kovy, zejména pokud jde o odolnost proti korozi, tvrdost, odolnost proti opotřebení, modul pružnosti a žárovzdornost.
Největším omezením pro použití keramiky k těmto účelům je obtížná výroba a vysoké výrobní náklady takových keramických struktur. Např. je dobře známé, že tělesa z keramických boridů lze vyrábět lisováním za horka, reakčnim slinováním a reakčnim lisováním, za horka. Třebaže při výrobě keramických boridových těles těmito postupy bylo dosaženo určeného omezeného úspěchu, přesto existuje potřeba vytvořit efektivnější a hospodárnější způsoby pro výrobu hutných materiálů obsahujících boridy.
Druhým hlavním omezením při použití keramiky ke konstrukčním účelům je skutečnost, že keramické předměty mají poměrně malou houževnatost při lomu. To může vést k náhlému katastrofálnímu poškození keramiky v aplikacích, kde na tělesa působí i poměrně malé tahové napětí. Nedostatečná houževnatost se projevuje obzvláště v monolitických keramických boridových tělesech.
vlastností nej lepších cermetů z
K vyřešení tohoto problému se dělaly pokusy používat keramiky ve spojení s kovy, např. ve formě cermetů nebo kobových matricových kompozitů. Cílem této kombinace je využít nej lepších keramiky, což znamená tvrdosti a/nebo tuhosti, a vlastností kovu, např. tažnosti. Třebaže ve výrobě boridových sloučenin se projevily určité úspěchy, existuje nicméně potřeba lepších a efektivnějších způsobů výroby materiálů obsahujících boridy.
Řada uvedených problémů, spojených s výrobou materiálů a obsahem boridů, se řeší vynálezem popsaným v US pat. spise 4 940 679. V něm jsou uvedeny následující definice, které platí i pro přítomný vynález:
Základní kov znamená ten kov, např. zirkonium, který je prekursorem polykrystalického produktu oxidační reakce,., to znamená boridu základního kovu nebo jiné sloučeniny boru se základním kovem, a zahrnuje tento kov jako čistý nebo poměrně čistý kov, jako komerční kov obsahující nečistoty a/nebo legovací složky nebo jako slitiny, v nichž je tento základní kovový prekursor hlavní složkou. Všude tam, kde se jako základní uvádí určitý kov, např. zirkonium, je tomu třeba rozumět v rámci této definice, pokud ze souvislosti nevyplývá jiný význam.
Borid základního kovu a jiná sloučenina základního kovu a boru znamená reakční produkt obsahující bor a vzniklý reakcí mezi karbidem boru a základním kovem. Přitom tento název zahrnuje binární sloučeninu boru se základním kovem, ternární sloučeninu i sloučeniny vyššího řádu.
Karbid základního kovu znamená reakční produkt obsahující uhlík a vzniklý reakcí karbidu boru a základního kovu.
Jak je popsáno v citovaném US pat. spise, vyrábějí se samonosná keramická tělesa infiltrací a reakcí základního kovu, tedy reaktivní infiltrací v přítomnosti karbidu boru. Lože nebo hmota karbidu boru je infiltrována roztaveným základním kovem: lože může sestávat úplně z karbidu boru, čímž vznikne samonosné těleso sestávající z jedné nebo několika sloučenin základního kovu obsahujících bor, přičemž tyto sloučeniny zahrnují borid základního kovu a/nebo borkarbid základního kovu a typicky mohou rovněž obsahovat karbid základního kovu. Ve spise se uvádí, že hmota karbidu boru, do které má infiltrovat základní kov, může rovněž obsahovat jednu nebo několik netečných výplní smíchaných s karbidem boru. Při kombinování karbidu boru s netečnou výplní vznikne kompozitní těleso, jehož matrice je vyrobena reaktivní infiltrací základního kovu a obsahuje alespoň jednu sloučeninu s obsahem boru a případně karbid základního kovu, přičemž matrice uzavírá netečnou výplň. Výsledné kompozitní těleso v obou případech, to znamená s výplní nebo bez výplně, může obsahovat ještě zbytkový kov jako alespoň jednu kovovou složku původního základního kovu.
Při způsobu popsaném v uvedeném pat. spise se hmota obsahující karbit boru umístí vedle nebo do styku s tělesem roztaveného kovu nebo kovové slitiny, které je roztaveno v podstatě v netečné atmosféře v určitém teplotním rozmezí. Roztavený kov infiltruje do hmoty karbidu boru a reaguje s karbidem boru nejméně na jeden reakční produkt. Karbid boru je alespoň částečně redukovatelný roztaveným základním kovem, takže v podmínkách pracovní teploty vznikne sloučenina základního kovu obsahující bor. Typicky vzniklá rovněž karbid základního kovu a v některých případech borkarbid základního kovu. Alespoň část reakčního produktu se udržuje ve styku s kovem a roztavený kov je vtahován a transportován do nezreagovaného karbidu kovu vzlínáním nebo kapilárním působením. Tento dopravovaný kov vytváří další borid základního kovu, karbid základního kovu a/nebo borkarbid základního kovu, a tvorba keramického tělesa pokračuje tak dlouho, až je buď spotřebován základní kov nebo karbid boru nebo se změní reakční teplota tak, aby ležela vně reakčního rozmezí. Výsledná struktura obsahuje jeden nebo několik boridů základního kovu, jinou sloučeninou základního kovu s borem, karbid základního kovu a kov, přičemž tento pojem zahrnuje slitiny a intermetalické sloučeniny, nebo dutiny, nebo jejich kombinaci. Tyto různé fáze mohou, avšak nemusejí být propojeny v jednom nebo několika směrech. Výsledný objemový poměr sloučeniny obsahující bor, to znamená boridů a jiných sloučenin boru, sloučenin obsahujících uhlík a kovových fází, i stupeň propojení lze regulovat změnou jedné nebo několika podmínek jako je počáteční sypná hustota karbidu boru, relativní karbidu boru a základního kovu, slitiny základního kovu, rozředění karbidu boru výplní, teplota a doba.
Typická atmosféra, které bylo při výrobě keramických těles použito, byla netečná nebo nereaktivní v procesních podmínkách. Konkrétně se uvádí, že vhodnou procesní atmosférou je plynný argon nebo např. vakům. Dále se uvádí, že při použití zirkonia jako základního kovu obsahoval výsledný kompozit diborid zirkonia, karbid zirkonia a zbytkové kovové zirkonium. Udává se, že když bylo použito jako základního kovu hliníku, byl výsledkem reakce borkarbid hliníku jako A13B4qC2, A1Bh2Co a/nebo A1B24C4, přičemž současně zůstávaly v telese zbytky hliníku jako základního kovu a jiné nezreagované nezoxidované složky základního kovu. Mezi další kovy, které jsou uváděny jako vhodné pro uvedený postup, patří křemík, titan, hafnium, lanthan, železo, vápník, vanad, niob, hořčík a berylium.
Uvedený pat.spis tedy popisuje nový způsob a nová tělesa vyrobená tímto způsobem, která odstraňují řadu nedostatků dosavadního stavu techniky a vyplňují dlouho pociťovanou mezeru. Podstata vynálezu
Vynález byl vyvinut na základě předchozího k odstranění nedostatků stavu techniky a jeho předmětem je samonosné keramické těleso, obsahující kovovou fázi ze skupiny zahrnující zirkonium, titan a hafnium, a trojrozměrně propojenou keramickou fázi, sahající k mezním plochám tělesa a obsahující karbid zirkonia nabo karbid titanu nebo karbid hafnia, a dále obsahující borid stejného kovu jako je kov karbidu, přičemž tento borid má destičkovou strukturu; podstata vynálezu spočívá v tom, že poměr karbidu k boridu je alespoň v části kompozitu větší než 1:2.
Předmětem vynálezu je rovněž způsob výroby takového tělesa, při němž se roztavený základní kov ze skupiny zahrnující hliník, zirkonium, titan a hafnium nechá infiltrovat při teplotě tavení do propustného ložet obsahujícího karbid boru. Způsob podle vynálezu umožňuje modifikovat množství základního kovu přítomného v kompozitním tělese a jeho podstata spočívá v tom, že vzniklé těleso, obsahující alespoň jednu sloučeninu základního kovu s obsahem boru a zbytkový základní kov, se podrobí karbidaci při teplotě 1 500 °C až 2 200 °c a zbytkový základní kov se převede na karbid základního kovu.
Při karbidaci se kompozit vloží do lože z grafitického uhlíku nebo jiného donoru uhlíku, které je umístěno v žárovzdorné nádobě.
Ke karbidaci může rovněž sloužit karbidační plyn, např. směs oxidu uhelnatého a oxidu uhličitého CO/CCAnebo směs vodíku a methanu H2/CH4.
Taková krabice je výhodná tím, že umožňuje přeměnu zbytku základního kovu např. na tvrdší a žárovzdornéjší fázi. V případech, kdy má mít kompozit odolnost při vysokých teplotách, ztrácí nezpracovaný kompozit ZrB2-ZrC-Zr, dále nazývaný ZBC pevnost při teplotách ležících na teplotě tavení zbytkového základního kovu nebo nad ní. Následným zpracováním kompozitu ZBC karbidací se kovová základní fáze přeměňuje na- karbid základního kovu: např. zirkonium jako základní kov se přeměňuje na karbid zirkonia YrC. Množství základního kovu, které zpravidla bývá v kompozitu ZBC při způsobu uvedeném v citovaném US pat. spise, tvoří asi 5 % až 40 % objemu. Když se kompozit ZBC vystaví působení karbidačního činidla, může se množství zbytkového zirkonia jako základního kovu zmenšit například až na 0 až 2 % obj emu.
Takový modifikovaný kompozit ZBC je vhodný pro komponenty kosmických dopravních prostředků, například na vložky do trysek, protože nízký obsah kovu umožňuje jeho použití ještě při vyšších teplotách, než jaké se dřív uvažovaly, aniž by se snížila houževnatost při lomu a odolnost proti tepelným šokům. Karbidační zpracování podle vynálezu se obzvláště hodí pro aplikace, kde se vyžaduje odolnost proti vysokým teplotám, odolnost proti tepelným šokům, přičemž vyrobené produkty mají poměrně vysokou pevnost při zvýšených teplotách, například v rozmezí 2200 až 2700°C.
Protože karbidační proces je závislý na čase, lze na kompozitním tělese ZBC vytvořit karbinační nebo karbidovanou zónu. Tak například lze vytvořit vnější plochu kompozitního tělesa ZBC s vysokou odolností proti opotřebení, zatímco jádro kompozitu, které obsahuje velký podíl kovu, si zachovává odpovídající vysokou houževnatost při lomu. Takové kompozitní těleso ZBC by bylo obzvláště vhodné pro výrobu desek vystavených otěru, prstenců vystavených otěru a vložek oběžných kol pro různá korozivní a erozivní prostředí čerpaná průmyslovými čerpadly. Kovové zirkonium má například velmi vysokou odolnost proti korozi silnými kyselinami, samotný kov však má poměrně malou odolnost proti otěru. Modifikací kompozitního tělesa ZBC lze vyrobit proti oděru odolnou keramickou vnější plochu s kompozitním vnitřkem, který má vysokou odolnost proti korozi. Když se veškeré kovové zirkonium přemění na fázi ZrC1_x a pokračuje se v karbidací, lze zvýšit obsah uhlíku v této fázi, například z ZrCQ c8 ZrCQ 9g. Když se vyvolá taková přeměna, lze předpoklád zvýší tvrdost a žárovzdornost kompozitu ZrC.
asi na át, že se
Objasnění výkresů
Kompozitní těleso podle vynálezu přiloženém výkresu.
tedy ještě je zobrazeno na
Popis příkladů uskutečnění vynálezu
Schematický svislý znázorňuje jeho uložení žárovzdorné nádoby 1.
řez kompozitním tělesem 2_ typu ZBC v grafitickém práškovém loži 2 uvnitř
Vynález kompozitního je založen na poznatku, že vlastnosti keramického tělesa 3./ zejména tělesa vyrobeného reaktivní infiltrací zirkonia jako základního kovu, hafnia nebo titanu jako základního kovu do hmoty karbidu boru lze modifikovat dalším zpracováním v karbidačním médiu. Takové karbidační zpracování může změnit mikrostrukturu a tedy výsledné mechanické vlastnosti celého kompozitního tělesa ZBC nebo alespoň jeho části.
Kompozitní těleso ZBC lze modifikovat tím, že se vystaví působení plynného karbidačního média. Takový postup lze realizovat například tak, že se kompozitní těleso 3 ZBC uloží do lože 2 z grafitického uhlíku a alespoň část tohoto lože 2 se nechá reagovat s vlhkostí nebo s kyslíkem v kontrolované pecní atmosféře. Pecní atmosféra má obsahovat především nereaktivní plyn, například argon. Není zřejmé, zda nečistoty přítomné v plynném argonu dodávají nezbytný kyslík k vytvoření karbidačního média, nebo zda plynný argon pouze slouží jako nosič, který obsahuje nečistoty generované jakýmkoliv způsobem odpaření složek grafitového lože nebo kompozitního tělesa 3. ZBC. Kromě toho lze plynné karbidační médium zavádět přímo do kontrolované pecní atmosféry během zahřívání kompozitu.
Jakmile bylo plynné karbidační médium vneseno do kontrolované pecní atmosféry, má být uspořádání takové, aby karbidační médium mohlo přijít do styku alespoň s částí kompozitního tělesa 2 ZBC, obklopenou ve volně nasypaném grafitovém prášku. Lze předpokládat, že uhlík v karbidačním médiu nebo uhlík z grafitického lože 2 se rozpouští v propojené fázi karbidu zirkonia, která pak může dopravovat rozpuštěný uhlík v podstatě celým kompozitním tělesem ZBC postupem difúze do vakancí. Difúze uhlíku do zbývajícího zirkonia jako základního kovu je značně špatná. V nepřítomnosti karbidu zirkonia by nebylo možné nebo alespoň ekonomické se snažit rozpouštět uhlík ve veškeré zbývajícím kovovém zirkoniu v kompozitním tělese 3, protože takový pochod by vyžadoval neúměrné množství času. V tomto ohledu je difúze uhlíku v karbidu zirkonia a v kovovém zirkoniu závislá na čase. Rychlost transportu uhlíku v karbidu zirkonia je však podstatně rychlejší než v kovovém zirkoniu. Jakmile vdifundovalo požadované množství uhlíku do kompozitního tělesa 2 ZBC a přišlo do styku se zbývajícím kovovým zirkoniem, přemění se zirkonium jako základní kov na karbid zirkonia YrC. Taková přeměna je žádoucí z toho důvodu, že modifikovaný kompozit YBC má větší tvrdost a vyšší modul pružnosti při nepatrném zhoršeném zhoršení pevnosti v ohybu a houževnatosti. Současně se zlepší vlastnosti materiálu při vysokých teplotách, protože kompozit 2 ZBC má menší obsah kovu. Bylo zjištěno, že kompozity 2 ZBC, které mají zbytkový obsah základního kovu obnášející 5 až 30% objemu, lze modifikovat následným karbidačním zpracováním tak, že obsahují od 0 do 2 % objemu, typicky asi 0,5 až 2 % objemu, základního kovu. V podstatě tedy veškerý základní kov a s výhodou asi 4,5 až 28 % objemu základního kovu lze přeměnit z kového zirkonia na borid zirkonia ZrC.
Tím, že se reguluje doba působení karbidačního média na kompozitní těleso 2 ZBC, a teplota, při které probíhá karbidace, lze vyrobit na vnějším povrchu kompozitního tělesa 2 ZBC karbidovanou zónu nebo vrstvu. Takovým pochodem může vzniknout tvrdá, otěru odolná povrchová vrstva, která obklopuje jádro z kompozitního materiálu ZBC, jež obsahuje větší množství kovu a má vyšší houževnatost při lomu.
Souhrnně tedy bylo zjištěno, že obsahující typicky 5 až 30 % objemu základního kovu, působí karbidačním když se na kompozit ZBC, zbytkového zirkonia jako médiem v řízené pecní atmosféře při teplotě asi 1500 °C až 2000°C po dobu 5 až 48 hodin v atmosféře, která poskytuje alespoň nepatrné množství vlhkosti nebo kyslíku a jejíž zbytek je tvořen plynným argonem, dojde ke karbidaci kompozitu ZBC, která má za následek jeho žádoucí vlastnosti.
V následujícím textu je uveden přiklad postupu podle vynálezu. Tento příklad ovšem pouze vysvětluje různé aspekty následného karbidačního zpracování kompozitního tělesa, konkrétně tělesa ZBC, neomezuje však nijak rozsah vynálezu.
Příklad 1
Kompozitní těleso ZBC, vyrobené způsobem podle příkladu 1 citované americké přihlášky, má mechanické vlastnosti uvedené v tabulce 1 této přihlášky. Všechny plochy tohoto kompozitního tělesa byly odmaštěny ultrazvukem v acetonu a ethanolu. Kompozit pak byl vložen do lože z velmi čistého grafického uhlíku, který měl průměrnou velikost částic asi 75 /um. Grafitový prášek byl výrobkem firmy Lonza, lne., a byl označen jako KS-75. Lože z grafitového prášku bylo umístěno v grafitové formě, která byla shora překryta grafitovou krycí deskou. Celek byl vložen do uzavřené odporové pece. Atmosféra v peci byla tvořena plynným argonem. Pec byla nejprve vyčerpána při okolní teplotě na tlak 0,133 x x 10-4 kPa a potom naplněna argonem. Potom byla znovu vyčerpána na tlak asi 0,133 x 10“2 kPa a potom zahřívána na teplotu asi 500 °C ve vakuu. Potom byla znovu naplněna argonem, který byl přiváděn v množství asi 1 litr za minutu a byl udržován pod tlakem asi 0,014 MPa. Pec byla vyhřívána na teplotu asi 1700 °C během 6 hodin a na této teplotě udržována asi 12 hodin. Potom se nechala zchladnout během asi 6 hodin. Po zchlazení byl karbidovaný kompozit ZBC vyjmut z pece a přebytečný grafitový prášek byl odstraněn otryskáním.
V tabulce 1 jsou uvedeny mechanické vlastnosti kompozitu ZBC po karbidačním zpracování. Je patrné, že množství zbytkového zirkonia jako základního kovu pokleslo asi z 10 % přibližně na 1/2 % objemu. Tvrdost, modul pružnosti a modul pružnosti ve střihu vzrostly. Jejich zvětšení však nastalo za cenu nepatrného snížení povnosti v ohybu. Podotýká se, že pevnost v ohybu rovná asi 500 MPa je vhodná pro aplikace v kosmických tělesech.
Tabulka 1
před karbidaci po karbidaci
Obsah Zr, % obj. 9,9 0,5
Modul pružnosti, CPa 364 422
Modul pružnosti ve střihu, GPa 158 184
Pevnost v ohybu, MPa (čtyřbodová) 875 497
Vynález není omezen na popsaná a znázorněná provedení, nýbrž se dá různě obměňovat a zlepšovat.
t
Ί
Způsob průmyslové využitelnosti
Modifikovaný kompozit je vhodný pro komponenty kosmických dopravních prostředků, například vložky do trysek.
PATENTOVÉ NÁROKY
1. Samostatné keramické těleso, obsahující kovovou fázi ze

Claims (5)

1. Samostatné keramické těleso, obsahující kovovou fázi ze skupiny zahrnující zirkonium, titan a hafnium, a trojrozměrně propojenou keramickou fázi, sahající k mezním plochám tělesa a obsahující karbid zirkonia nebo karbid titanu nebo karbid hafnia, a dále obsahující borid stejného kovu jako je kov karbidu, přičemž tento borid má destičkovou strukturu, vyznačující se tím, že poměr karbidu je alespoň v části kompozitu větší než 1:2.
2. Samostatné keramické těleso podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr karbidu k boridu větší než 1:2 je na povrchu kompozitu.
3. Způsob výroby samostatného keramického tělesa podle nároku 1, při němž se roztavený základní kov ze skupiny zahrnující hliník, zirkonium, titan a hafnium nechá infiltrovat při teplotě tavení do propustného lože obsahující karbid boru, vyznačující se tím, že vzniklé těleso, obsahující alespoň jednu sloučeninu základního kovu s obsahem boru a zbytkový základní kov, se podrobí karbidaci při teplotě 1 500 °C až. 2 200 °C a zbytkový základní kov se převede na karbid základního kovu.
4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že při karbidaci se těleso vloží do práškového grafitu a uvede do styku s plynným argonem po dobu 5 až 48 hodin.
5. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že při karbidaci se těleso uvede do styku s karbidačním plynem ze skupiny zahrnující směs oxidu uhelnatého a oxidu uhličitého a směs vodíku a methanu.
1 výkres
CS888593A 1987-12-23 1988-12-22 Self-supporting ceramic body and process for producing thereof CS276909B6 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/137,382 US4915736A (en) 1987-12-23 1987-12-23 Method of modifying ceramic composite bodies by carburization process and articles produced thereby

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS859388A3 CS859388A3 (en) 1992-03-18
CS276909B6 true CS276909B6 (en) 1992-09-16

Family

ID=22477170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS888593A CS276909B6 (en) 1987-12-23 1988-12-22 Self-supporting ceramic body and process for producing thereof

Country Status (30)

Country Link
US (1) US4915736A (cs)
EP (1) EP0322346B1 (cs)
JP (1) JP2667484B2 (cs)
KR (1) KR890009809A (cs)
CN (1) CN1035281A (cs)
AT (1) ATE87604T1 (cs)
AU (1) AU620832B2 (cs)
BG (1) BG60372B1 (cs)
BR (1) BR8806735A (cs)
CA (1) CA1317317C (cs)
CS (1) CS276909B6 (cs)
DD (1) DD283367A5 (cs)
DE (1) DE3879908T2 (cs)
DK (1) DK707588A (cs)
FI (1) FI93348C (cs)
HU (1) HUT63134A (cs)
IE (1) IE62841B1 (cs)
IL (1) IL88576A (cs)
IN (1) IN169718B (cs)
MX (1) MX166360B (cs)
NO (1) NO885540L (cs)
NZ (1) NZ227463A (cs)
PH (1) PH25593A (cs)
PL (1) PL158307B1 (cs)
PT (1) PT89319B (cs)
RO (1) RO107121B1 (cs)
RU (1) RU1794075C (cs)
TR (1) TR26136A (cs)
YU (1) YU233388A (cs)
ZA (1) ZA889566B (cs)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5296417A (en) * 1987-07-15 1994-03-22 Lanxide Technology Company, Lp Self-supporting bodies
IL86947A (en) * 1987-07-15 1992-08-18 Lanxide Technology Co Ltd Process for preparing self-supporting bodies and products made thereby
US5180697A (en) * 1987-07-15 1993-01-19 Lanxide Technology Company, Lp Process for preparing self-supporting bodies and products produced thereby
US5143870A (en) * 1987-12-23 1992-09-01 Lanxide Technology Company, Lp Method of modifying ceramic composite bodies by a post-treatment process and articles produced thereby
US5162098A (en) * 1987-12-23 1992-11-10 Lanxide Technology Company, Lp Method of modifying ceramic composite bodies by a post-treatment process and articles produced thereby
US5298051A (en) * 1987-12-23 1994-03-29 Lanxide Technology Company, Lp Method of modifying ceramic composite bodies by a post-treatment process and articles produced thereby
US5149678A (en) * 1989-01-13 1992-09-22 Lanxide Technology Company, Lp Method of modifying ceramic composite bodies by a post-treatment process and articles produced thereby
US4978644A (en) * 1989-01-13 1990-12-18 Lanxide Technology Company, Lp Process for preparing self-supporting bodies and products made thereby
US4904446A (en) * 1989-01-13 1990-02-27 Lanxide Technology Company, Lp Process for preparing self-supporting bodies and products made thereby
US5104029A (en) * 1989-01-13 1992-04-14 Lanxide Technology Company, Lp Method of bonding a ceramic composite body to a second body and articles produced thereby
US5238883A (en) * 1989-01-13 1993-08-24 Lanxide Technology Company, Lp Process for preparing self-supporting bodies and products produced thereby
IL92396A0 (en) * 1989-01-13 1990-07-26 Lanxide Technology Co Ltd Method of producing ceramic composite bodies
US5372178A (en) * 1989-01-13 1994-12-13 Lanxide Technology Company, Lp Method of producing ceramic composite bodies
US5187128A (en) * 1989-01-13 1993-02-16 Lanxide Technology Company, Lp Process for preparing self-supporting bodies
US5250324A (en) * 1990-06-25 1993-10-05 Lanxide Technology Company, L.P. Method for forming a surface coating using powdered solid oxidants and parent metals
US5112654A (en) * 1990-06-25 1992-05-12 Lanxide Technology Company, Lp Method for forming a surface coating
WO1992000939A2 (en) * 1990-07-12 1992-01-23 Lanxide Technology Company, Lp Reduced metal content ceramic composite bodies
US5232040A (en) * 1990-07-12 1993-08-03 Lanxide Technology Company, Lp Method for reducing metal content of self-supporting composite bodies and articles formed thereby
US5154425A (en) * 1990-10-19 1992-10-13 Lanxide Technology Company, Lp Composite golf club head
WO1992010347A1 (en) * 1990-12-05 1992-06-25 Lanxide Technology Company, Lp Tooling materials for molds
US5166105A (en) * 1990-12-10 1992-11-24 Lanxide Technology Company, Lp Process for preparing self-supporting ceramic composite bodies and bodies produced thereby
US5435966A (en) * 1991-07-12 1995-07-25 Lanxide Technology Company, Lp Reduced metal content ceramic composite bodies
US5500182A (en) * 1991-07-12 1996-03-19 Lanxide Technology Company, Lp Ceramic composite bodies with increased metal content
US5750450A (en) * 1996-01-08 1998-05-12 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Ablation resistant zirconium and hafnium ceramics
EP3273313A1 (fr) 2016-07-19 2018-01-24 The Swatch Group Research and Development Ltd. Élément d'habillage d'aspect métallique à système de communication intégré
CN106542802A (zh) * 2016-10-21 2017-03-29 安徽青花坊瓷业股份有限公司 一种表面渗碳陶瓷餐具及其制备工艺
CN112521157A (zh) * 2020-12-24 2021-03-19 西北工业大学 一种超高温陶瓷基复合材料及制备方法
CN113943161A (zh) * 2021-11-25 2022-01-18 王耀民 一种Ti(BCN)粉末及其制备方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2741822A (en) * 1951-01-29 1956-04-17 Carborundum Co Preparation of refractory products
US3255027A (en) * 1962-09-07 1966-06-07 Du Pont Refractory product and process
US3298842A (en) * 1963-03-22 1967-01-17 Du Pont Process for preparing hollow refractory particles
US3296002A (en) * 1963-07-11 1967-01-03 Du Pont Refractory shapes
US3419404A (en) * 1964-06-26 1968-12-31 Minnesota Mining & Mfg Partially nitrided aluminum refractory material
US3473987A (en) * 1965-07-13 1969-10-21 Du Pont Method of making thin-walled refractory structures
US3421863A (en) * 1966-03-04 1969-01-14 Texas Instruments Inc Cermet material and method of making same
US3437468A (en) * 1966-05-06 1969-04-08 Du Pont Alumina-spinel composite material
US3789096A (en) * 1967-06-01 1974-01-29 Kaman Sciences Corp Method of impregnating porous refractory bodies with inorganic chromium compound
US3473938A (en) * 1968-04-05 1969-10-21 Du Pont Process for making high strength refractory structures
US3864154A (en) * 1972-11-09 1975-02-04 Us Army Ceramic-metal systems by infiltration
US3973977A (en) * 1973-11-01 1976-08-10 Corning Glass Works Making spinel and aluminum-base metal cermet
CH654031A5 (de) * 1983-02-10 1986-01-31 Alusuisse Verfahren zur herstellung von festkoerperkathoden.
DE3381519D1 (de) * 1983-02-16 1990-06-07 Moltech Invent Sa Gesinterte metall-keramikverbundwerkstoffe und ihre herstellung.
NZ211405A (en) * 1984-03-16 1988-03-30 Lanxide Corp Producing ceramic structures by oxidising liquid phase parent metal with vapour phase oxidising environment; certain structures
NZ212704A (en) * 1984-07-20 1989-01-06 Lanxide Corp Producing self-supporting ceramic structure
US4851375A (en) * 1985-02-04 1989-07-25 Lanxide Technology Company, Lp Methods of making composite ceramic articles having embedded filler
US4605440A (en) * 1985-05-06 1986-08-12 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Boron-carbide-aluminum and boron-carbide-reactive metal cermets
US4655830A (en) * 1985-06-21 1987-04-07 Tomotsu Akashi High density compacts
US4731118A (en) * 1986-06-25 1988-03-15 Scm Metal Products, Inc. High impact strength power metal part and method for making same
US4702770A (en) * 1985-07-26 1987-10-27 Washington Research Foundation Multipurpose boron carbide-aluminum composite and its manufacture via the control of the microstructure
US4793859A (en) * 1985-07-31 1988-12-27 General Electric Company Infiltration of mo-containing material with silicon
US4777014A (en) * 1986-03-07 1988-10-11 Lanxide Technology Company, Lp Process for preparing self-supporting bodies and products made thereby
US4718941A (en) * 1986-06-17 1988-01-12 The Regents Of The University Of California Infiltration processing of boron carbide-, boron-, and boride-reactive metal cermets
IL86947A (en) * 1987-07-15 1992-08-18 Lanxide Technology Co Ltd Process for preparing self-supporting bodies and products made thereby

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01224255A (ja) 1989-09-07
IE883826L (en) 1989-06-23
FI93348B (fi) 1994-12-15
DD283367A5 (de) 1990-10-10
FI885928A (fi) 1989-06-24
AU2676288A (en) 1989-06-29
YU233388A (en) 1990-06-30
JP2667484B2 (ja) 1997-10-27
CA1317317C (en) 1993-05-04
PL158307B1 (en) 1992-08-31
BG86484A (bg) 1993-12-24
TR26136A (tr) 1994-01-06
PH25593A (en) 1991-08-08
HUT63134A (en) 1993-07-28
RU1794075C (ru) 1993-02-07
EP0322346B1 (en) 1993-03-31
PT89319A (pt) 1989-12-29
KR890009809A (ko) 1989-08-04
IE62841B1 (en) 1995-03-08
EP0322346A2 (en) 1989-06-28
NZ227463A (en) 1990-11-27
NO885540L (no) 1989-06-26
IL88576A (en) 1992-08-18
CN1035281A (zh) 1989-09-06
DK707588D0 (da) 1988-12-20
ATE87604T1 (de) 1993-04-15
DE3879908D1 (de) 1993-05-06
AU620832B2 (en) 1992-02-27
PT89319B (pt) 1993-08-31
DK707588A (da) 1989-06-24
BG60372B1 (bg) 1994-11-15
DE3879908T2 (de) 1993-09-09
CS859388A3 (en) 1992-03-18
RO107121B1 (ro) 1993-09-30
MX166360B (es) 1993-01-04
EP0322346A3 (en) 1990-07-18
FI93348C (fi) 1995-03-27
PL276564A1 (en) 1989-08-21
NO885540D0 (no) 1988-12-14
BR8806735A (pt) 1989-08-29
US4915736A (en) 1990-04-10
IL88576A0 (en) 1989-07-31
ZA889566B (en) 1990-08-29
IN169718B (cs) 1991-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CS276909B6 (en) Self-supporting ceramic body and process for producing thereof
JP2931005B2 (ja) 自己支持体の製造方法
US5004714A (en) Method of modifying ceramic composite bodies by a post-treatment process and articles produced thereby
JPH05311274A (ja) 自己支持性複合セラミック体
JPH02283668A (ja) 自己支持体の製造方法
US5011063A (en) Method of bonding a ceramic composite body to a second body and articles produced thereby
US5165463A (en) Directional solidification of metal matrix composites
US5614308A (en) Macrocomposite bodies
JPH01203261A (ja) 自己支持体の製造方法
US5162098A (en) Method of modifying ceramic composite bodies by a post-treatment process and articles produced thereby
US5275982A (en) Method of modifying ceramic composite bodies by a post-treatment process and articles produced thereby
EP0378501B1 (en) A method of bonding a ceramic composite body to a second body and articles produced thereby
US5437833A (en) Method of modifying ceramic composite bodies by a post-treatment process and articles produced thereby
US5143870A (en) Method of modifying ceramic composite bodies by a post-treatment process and articles produced thereby
US5232040A (en) Method for reducing metal content of self-supporting composite bodies and articles formed thereby
US5435966A (en) Reduced metal content ceramic composite bodies
US5120684A (en) Pressure assisted technique for forming self-supporting composite bodies and articles formed thereby
WO1992000939A2 (en) Reduced metal content ceramic composite bodies
US5264401A (en) Pressure assisted technique for forming self-supporting composite bodies and articles formed thereby