CS354990A3 - Process for producing macro-composite body and a body being produced by such a process - Google Patents

Description

*l*Í4r-

Vynález se týká výroby makrokompozitních· těless kovovou matricí, při které se roztavený matricovýkov uvede do štyku s výplňovým materiálem nebo—s předliskemv přítomnosti reaktivní atmosféry a začne reagovat budčástečně nebo úplně s reaktivní atmosférou, což vyvoláinfiltraci výplňového materiálu nebo předli sku rozta- 'veným kovem alespoň částečně tím, že se samovolně vytvo-ří vakuum. Taková infiltrace při samovolné tvorběvakua probíhá bez vnějšího tlaku i bez vnějšího vakua.

Kompozitní produkty, obsahující matricový kova vyztužovací nebo zesilovací fázi jako jsou keramickéčástice, vlákénka, vlákna,nebo podobně, jsou veliceslibné pro nejrůznější aplikace, protože v nich jekombinována tuhost a odolnost proti opotřebení vyztužo-vácí fáze a tažnost a houževnatost kovové matrice. Obecněmá kompozit s kovovou matricí zlepšené vlastnosti jakoje pevnost, tuhost, odolnost proti opotřebení v kontaktus jinými materiály a pevnost při. zvýšených teplotách vesrovnání s mairicovým kovem v monolitní formě; stupeňzlepšení kterékoli z v těchto vlastností závisí značněna konkrétních složkách, j ej ich :obj emové nebo hmotnostnífrakci a na. tom, jak jsou zpracovány při výrobě kompozitu. V některých případech může být kompozit lepší nežsamotný matricový kov. Kompozity s hliníkovou matricí,vyztužené keramickými látkami jako je.karbid křewíkwve formě částic, destiček nebo vláken, jsou například velmi

Arí/* <» Lip’-. — \ ’«. . ... -·,-·η · ·» Ϊ* =* *Ta? X «Sz6U%^aw J ►*. 4MS S^S^SÍSijr*^ 3^^-SSfeK^***'? jtÍ^/SŽj -—”« ···;.··. I'.·. — ·· -t ·. '·/>>!!·: · " :»—«-? »·.·.·:“»·«·.·<.·,. .V'‘-< »-»«-‘..i· »-•rV’»· i A>· / >«/: νίΐί-.Λ-ί-*»*

- 5 • ' . i zajímavé, protože mají vyšší tuhost, odolnost proti |opotřebení a pevnost při vysokých teplotách nežsamotný hliník,

Byly popsány četné metalurgické pochodypro výrobu kompozitů s hliníkovou matricí, včetnězpůsobu na bázi techniky práškové metalurgie atechniky infiltrace roztaveného kovu, kde se používátlakového li~tí, vakuového lití, míchání materiálua přidávánísmáčedel, V technice práškové metalurgie se smíchákov ve formě prásku a vyztužovací materiál ve forměprášku, vlákének, střiže apod. a směs se pak bu%lisuje zastudena a slinuje nebo lisuje za horka. Výroba kovových matricových kompo-zitů technikoupráškové metalurgie přináší jistá omezení co dovyráběných produktů. Objemový podíl keramické fáze vkompozitu je omezený a v případě částic bývá asi4O %. I možnosti lisovací techniky omezují praktickydosažitelné rozměry výrobku. Při tom lze vyrábětjenom poměrně jednoduché tvary produktů -bez nezbytn -ho i násleuj ícího dal-šího zpracování, například tvářeního nebo strojní/obrábění, nebo bez použití složitýchlisů. Během slinování může dojít k nerovnoměrnémusmrštování a může nastat nerovnoměrná mikrostrukturav důsledku segregace látek ve výliskách a v důsledkunepravidelného růstu zrn.

•t T.. -mt.-'-ιΰΆ'·, .* isr ‘r’*'^v4^^4’J^^^^1'^f7r^AÍáíáíí^r<fr’*-V-?Í«.‘r cí»-ř »ιλκ-. Γ.Χ ι·»·.·-.*ί':<·''Α*<»4'*··‘«.«••‘‘••r^*· >4.w; ííí:. ». Λ· Tli.» Γζτ ./?*“* 5 ‘ ‘-Í/ ’-ίΛ.'· <4„ - ," * *Λ -*fA** — ι <Λ - 1 $ ~ 'τ-___s?___________ - ‘ Ί “ V US pat, spise 3 ςγΟ I36 se popisuje způsobvýroby kovového matricového kompo-zitu s vláknitouvýztuži, například z vláken karbidu křemíku nebo z 'oxidu hlinitého, kde vlákna jsou orientována dopředem stanoveného obrazce. Kompozit se vyrábí tak,že se rovnoběžná rouna nebo plstě z ko^planárníchvláken vloží do formy se zásobou roztaveného matrico-vého kovu, například hliníku, umístěnou alespoňmezi některé z těcbto rohoží, a na soustavu se působítlakem, aby se roztavený kov protlačil rohožemi aobklopil orientovaná vlákna. Roztavený kov se může na-lévat na stoh rohoží a vtlačovat do nich. Uvádí seobjemový podíl vyztužovacích vláken v kompozitu aždo 50 %. V d.ůsledku toho, že popsaný infiltrační způsolje závislý na vnějším tlaku, který protlačuje roztaven]natricový kov stohem vláknitých rohoží, má stejnénevýhody jako všechny postupy pracující s nucenýmprouděním materiálu vyvolaným tlakem, tzn. nebezpečínerovnoměrné tvorby matrice, pórovitosti atd. Ne- - rovnoměrné vlastnosti produktu mohou vzniknout iv případě, když se roztavený kov zavádí do vláknitýchsoustav na několika místech. Při tom je třeba vytvořitkomplikované soustavy rohoží a zásoby kovu a dráhy,pro průtok kovu, aby roztavený kov rovnoměrně pro-

nikal vláknitými útvary. Uvedený tlakový infiltrač- i mí způsob umožňuje mimo to jen poměrně nízký poměrvýztuže k objemu matrice, a to v důsledku známých .

* I obtíží, vyskytujících se při infiltraci rohoží svelkým objemem. Mimoto je k výrobě produktu třebaforem, které obstahují roztavený kov pod tlakem,což zvyšuje náklady na celý postup. Konečné-není tentopostup, omezený na infiltraci vzájemně srovnanýchčástic nebo vláken, zaměřen na kompozity s kovomatricí, vyztužené materiály ve formě náhodněorientovaných částic, vlákének nebo vláken. Při výrobě kompozitu s hliníkovou matricía výplní z oxidu hlinitého ne smáčí hliník snadnooxid hlinitý, takže je obtížné vytvořit soudržnou,hmotu. K vyřešení tohoto problému byly navrženyrůzné postupy. Jeden z nich spočívá v tom, že seoxid hlinitý povleče kovem, například niklem nebowolframem, který se pak lisuje za horka společněs hliníkem. Podle jiného postupu se hliník leguje >lithiem a'oxid hlinitý se může povléknout oxidemkřemičitým. Tyto kompozity však mají kolísavé vlast-nosti, povlaky mohou zhoršit jakost výplni a matriceobsahuje lithium, které může nepříznivě ovlivnitjejí vlastnosti. Některé obtíže, spojené s výrobou kompozitus hliníkovou matricí a výplní z oxidu hlinitéhoodstraňuje Způsob popsaný v US pat. spi.se 4 232 Opi,kde se popisuje, že roztavený hliník nebo roztavená

hliníková slitina se vtlačuje pod tlakem 7,5 až 37,5 WPd do vláknité rohože z oxidu hlinitého,, přede-hřáté na 7OO až IO5O °C. Maximální objemový poměroxidu hlinitého ke kovu v konečném výrobku byl. 1:4·Protože je tento způsob závislý na vnější síle,která zajištuje infiltraci roztaveného kovu, mástejné nedostatky jako předchozí způsoby. ' Evropská pat. přihláška lil 743 popisuje výrobu kompozitů z hliníku a aluminy , vhod.ný zejménajako kompo-nenty elektrolytických článků, vyplněnímdutinek ve vytvarované aluminové matrici roztavenýmhliníkem. Zdůrazňuje se, že alumina není smáčitelnáhliníkem, a navrhuje se proto několik způsobů k tomu,aby se alumina smáčela hliníkem v celém předlisku.

Tak například, se alumina povléká smáčecím činidlem zdiboridu titanu, zirkonia, hafnia nebo niobu, nebokovem jako je lithium, hořčík, vápník, titan, chrom,železo, kobalt, nikl, zirkonium nebo hafnium. Aby seusnadnilo smáčení, pracuje se v netečné.atmosféře,například argonové. Rovněž se popisuje použití tlaku,které způsobí pronikání roztaveného hliníku do nepo-vlečené matrice., Infiltrace se provádí tak, že senejprve vyčerpají póry a potom se na roztavený hliník působí tlakem v netečné atmosféře, napříkladargonové. Alternativně lze předlisek infiltrovatparaihi^ hliníku, aby se plocha smočila před vyplněním > , SSň.wiMÍÍa^.^s^ťX? -4 ' -ΜΓ*- « r_i*-j-v. -r £%<»>, - tStv « r-tf-w " - r „ ‘ - V'' - — . ·* '^♦Wh >, , ·μγ *- Λ <· -irrj. * -Ε'ί» >. - -V----·* ♦ r- — » A. M « * ~4 _* ~ ¢- „-^t. -^~ ..«·*, *, dutinek roztaveným hliníkem. Aby se udržel hliník s v pórech předlisku, je nezbytné tepelné zpracování,například při teplotě I4OO až ISOO °C, bud ve vakuunebo v argonu. Jinak vyvolá působení plynu na. tla-kově infiltrovaný materiál nebo snížení filtračníhotlaku unikání hliníku z tělesa.

Použití smáčecích činidel při infiltracialuminové složky v elektrolytickém článku rozta-veným kovem se rovněž popisuje ve zveřejněné evropsképat. přihlášce 94 353- Uvádí se elektrolytická výro-ba hliníku v elektrolyzéru, kde katodový napáječ tvořívnitřní plášf nebo substrát elektrolyzéru; k ochranětohoto substrátu před roztaveným kryolitem se nanáší ' na aluminový substrát tenký povlak ze směsi smáčecího-č-inid-la a činudla potlačujícího rozpustnost, a to před spuštěním elektrolyzéru nebo při ponoření doroztaveného, elektrolyticky vyrobeného hliníku. Jakosmáčecí činidla se popisuje titan, zirkonxwm, hafnium,křemík, hořčík, vanad, chrom, niob nebo vápník, při-čemž titanu se dává přednost. Uvádí se také, žek potlačení rozpustnosti smáčedel v roztaveném hliníkujsou vhodné sloučeniny boru, uhlíku a dusíku. Nikdevšak není zmínky o výrobě kovových matricových kompozitu

Kromě apl kace tlaku a smáčedel: bylo jižpopsáno, že vakuum podporuje vnikání roztavenéhohliníku do pórovitého keramického výlisku..US pat. spis3 7I8 44I popisuje infiltraci keramického výlisku.

ί ·. například z karbidu boru,aluminy. a beryliumoxid.uroztaveným hliníkem, berylliem, hořčíkem, titanem,vanadem, niklem nebo chromém při vakuu·lepším než 133.32 x 20 PA. Vakuum mezi I33.32 . lo až 133.32 . lo"6 PA mělo za následek nedostatečné smá-čení keramiky roztaveným kovem do té míry, že kovnevtékal volně do dutinek v keramice. Uvádí se však,že se smáčení zlepšilo, když se podtlak snížil naméně než I33.32 . Ιθ~^ PA. US pat. spis 3 864 I54 rovněž popisujevakuum, použité k iní iltraci. Uvádí se, že za studenávylisovaný výlisek z práškového dodekaboridu hliníkuAlBj2 byl vložen do lože z práškového hliníku, sliso-vaného za studená. Na výlisek z práškového boridupak byl položen další hliník. Kelímek, obsahujícívýlisek z All3^3, umístěný mezi vrstvami práškovéhohliníku, byl pak vlož&amp;i do vakuové pece, která bylaevakuována asi na I33.32 . lo~5 PA k odplynění.

Pak byla teplota zvýšena na lloo °C a udržována natéto hodnotě po dobu 3 hod. V těchto podmínkách vniklroztavený hliník do pórovitého boridového výlisku.

Způsob výroby kompozitních materiálůs obsahem vyztužovacích látek jako jsou vlákna, drátky,prášky apod. je rovněž popsán v evropské zveřejněnépat. přihlášce Ο45 002. Kompozitní materiál se vyrábítak,~ že se porov i tý~ vy z tužovac í mat eriál, např íklad ' — X- rn«>^^.wui.kU«V4UlSAXWI*'Ma:UtUA>UU»AHeUU!dAjiUU*AUaU44MU!i !ν&amp;~”·'~ ’ *^·**^'-c*·- -*·· -». — ,·~ , -ι -.. ·, '-"ΐ./? &amp;-»" . ·«·.·»- α,Τυ ! ·.·· Λ· í»^-í^T,^t «· -íjisy*·? :"*£?. -9 - Λ..? ¢-«χ£Χ srovnaná'aluminová, uhlíková nebo-borová vlákna, "nereagující atmosférou,, s roztaveným kovem, napří-klad s hořčíkem nebo hliníkem vloží do nádoby,která má část otevřenou, do této nádoby se dmychá;v podstatě čistý kyslík a nádoba se pak ponoří dolázně roztaveného kovu, který infiltruje do mezer,mezi vyztužovacím materiálem. Uvádí se, že roztavenýkov reaguje s kyslíkem přítomným v nádobě na pevnouoxidovanou formu kovu, čímž vznikne v nádobě vakuum,které táhne roztavený kov mezerami ve vyztužovacímmateriálu a do nádoby. Dál se popisuje alternativněprovedení, podle něhož se do nádoby vloží getrk odstranění kyslíku, například hořčík, který reagujes kyslíkem v n^ádobě a vytvoří tak vakuum, ježspolečně s- argonem pod tlakem 5 MPa, působícímna roztavený kov, vtahuje roztavený kov, napříkladhliník, do nádoby naplněné vyztužovacím materiálem,například srovnanými uhlíkovými vlákny. V US pat. spise 3 867 I77 se popisuje 9 způsob impregnace pórovitého tělesa kovem. Tělesose nejprve uvede do styku s aktivačním kovem apotom se ponoří dovyplňovacího kovu. Konkrétněse pórovitá rohož nebo kompaktní těleso z výplňovéhomateriálu ponoří do roztaveného aktivačního kovuna dobu potřebnou k úplnému vyplnění dutinek vtělese roztaveným aktivačním kovem, jak popisujeUS pat. spis 3 364 976. Potom se po ztuhnutí

1 '’^ϊΐ" "I’>·ν—·-, í"Λ»·^»„-<ů~ í- - . . Λ. , *'*-'° * *4' . Z*-- '-- -, -.· <" ‘'••'-Λ.· ' θ'/»'

4?» ·Ι 'Kť , > -\,Ί -V -Ιο - 5 V ·>\<> '..'4 Λ’“* Μι" ?' • i^ř^s ' ;ν aktivačníhó>koyw ponoříí kompozitní^'-těleso·úplně-;do. druhé- ho’feovw ačúdržujéťy- něm^dos tatečmě·^ dl9 ^ho ^aby^akt ivační^kov byl nahřažen druhým kovem do požtadované hlpubky. Těleso se pak nechá zchladnout. Rovněž je možné odstranit,výplňový kov alespoň částečně z pórovitého tě-lesa a na-hradit jej třetím kovem tím, že se pórovité těleso úplněnebo z části ponoří z roztaveného třetího kovu na takdleuhou dobu, až požadované množství třetího kovu vdifun- duje nebo se rozpustí do požadované hloubky. Výsledné/ těleso může rovněž obsahovat interwetalické sloučeninykovů v mezerách mezi výplňovým materiálem. Použití několi-kastupňového postupu a použití aktivačního kovu k vytvořeníkompozitu s požadovaným složením je jak finančně takčasově náročné. Mimoto je jen omezená možnost, jak při-způsobit charakteristiky materiálu pro daný účel, protožecelý postup je omezen například slučitelností kovů, toznamená je'ich rozpustností, teplotou r tavení, reakti-vitou apod. US pat. spis 3 539 655 popisuje způsob výrobykompozitů hořčíku nebo slitin hořčíku a vlákének z karbidukřemíku. Forma, opatřená alespoň jedním otvorem spojenýms atmosférou a obsahující uvnitř vlákna z karbidu křemí-ku se ponoří do lázně roztaveného hořčíku tak, aby všechnyotvory formy ležely pod hladinou hořčíku, a to na takdlouhou dobu, aby hořčík vyplnil zbývající objem dutinyve formě. Uvádí se, že když roztavený kov vniká dodutiny, reaguje se vzduchem a vytváří malá množství oxiduhořečnátého a nitridu hořčíku",' čimž~vzniká''vakuum,~~které ___

r - 11 - vtahuje další kov do dutiny formy a mezi vlákna* z karbidukřemíku. Naplněná forma se pak vyjme z lázně roztavenéhohořčíku a hořčík se nechá ztuhnout. V US pat. spise 3 364 976 se popisuje samo-činný Vznik vakua v tělese za tím účelem, aby do tělesamohl vnikat roztavený kov. Těleso, například grafitovánebo ocelová forma nebo pórovitý žárovzdorný materiálse úplně ponoří do roztaveného kovu- např, hořčíku, sli-tiny hořčíku nebo slitiny hliníku. V případě formy ;její dutina, která je naplněna plynem, např. vzduchemreagujícím s roztaveným kovem, komunikuje s vnějšímroztaveným kovem nejméně přes jeden otvor ve formě. Kdyžje forma ponořena v tavenině, vzniká reakcí mezi plynemv dutině a roztaveným kovem vakuum, které vyvolává plně-ní dutiny kovem. Vakuum je tedy výsledkem tvorby pevné-ho kovu v oxidované formě. _____________ US pat. spis 3 396 777 popisuje tvorbu samo-činně vznikáj ícího pvakua, aby se podpoři lo vnikání roz-taveného kovu do tělesa z výplňového materiálu. Udává se,že se použije ocelové nebo železné nádoby, otevřenéna jednom konci a obsahující pórovité částice pevviého materiálu, např. koksu nebo železa. Nádoba je na otevře-ném konci zakryta víkem, které má perforace nebo prů-chozí otvory s menším průměrem než mají částice pórovitépevné výplně. Nádoba rovněž obsahuje atmosféru, napříkladvzduch uzavřený v pórech pevné výplně a alespoň částečněreaktivní s roztaveným kovem, například hořčíkem, hliníkem apo

•F. — /'TŽŠiřšK z? í^ví^ -a··^ --<··.···. ·· Λ^S.«-'-^ί^ΐ^^ΓιΧί-^,-ζ··^-·;-u · - 1.2 - Víko nádoby je ponořeno dostatečně hluboko pod hladinouroztaveného kovu, aby do nádo by nemohl vnikat vzduch,a je udržováno pod hladinou tak dlouho, aby atmosférav ná^době mohla reagovat s roztaveným kovem a vytvořitpevný produkt. Reakcí mezi atmosférou a roztavenýmkovem vzniká v nádobě podtlak nebo vakuum a pórovitápevná látka, která vtahuje roztavený kov do nádoby a do svých póru.

Tento postup je do jisté míry podobný způso-bům popsaným ve shora uvedené evropské pat. přihlášceΟ45 002 a v US pat. spise 3 867 Ιγγ, 3 529 655 a3 364 976. Podle tohoto postupu se nádoba obsahující .výplňový materiál ponoří do lázně roztaveného kovu takhluboko, aby začala reakce mezi plynem v dutině nádoby aroztaveným kovem a aby roztavený kov tuto dutinu-utěsnil. Podle jiného popsaného provedení se hladina roz-tavené lázně matricového kovu, který by moli 1 v roztavenémstavu ve styku s okolním vzduchem oxidovat, pokryjeochrannou vrstvou nebo tavhdlem. Tavidlo se na hladiněodhrne, když se do roztaveního kovu ukládá nádoba,nicméně však kontaminující složky z tavidla mohou býtobsaženy v lázni roztaveného matricového kovu a/nebomohou vnikat do nádoby a infiltrovat do pórovitého pevné-ho materiálu. Taková kontaminace, i když je veliceslabá, muže působit škodlivě na tvorbu vakua nebo pod-tlaku v nádobě i na fyzikální vlastnosti výslednéhokompozitu. Když se nádoba vyjímá z lázně roztaveného matri-cového kovu a přebytečný matricový kov se z ní odstraňuje, s$S«s>^ <·*· ** 9 " '^‘-ř^f v H ^ -~ ,-¾^^ t- M -.^i- ^«sjuV ►*·-*»·***-4·

wxmAÍlAm^AKUU/MJfc-iy" T * V-<ur -r __________________ _________ - .. -...........Λ“^.~·...... ... ί'Ά»·· , -<#>&amp; '“ϊ·- ν · ...S*®·;1·^.’ ϊ-ί. Λ, --'...-'Z·-- · ·.?-. · »; τ. * - ''-.*· - Ό"ϊ-ν -1·*.- - · ' ‘»i»’^-XuÍ!?Cí!tV,ř*’-*w'-Í“'’«i··'·**'·'· » ά-t,. ««.·—» »·--.'. j»> .η mř - 13 -

může dojít následkem tíže k úniku matricového kovu z infil- ňtrováného tělesa. A ]e tedy třeba vypracovat jednoduchý a spolehlivýpostup pro výrobu kompozitu, s kovovou matricí a makrokom-pozitních tělesa obsahujících tgkové kompozity tak, abynebyl závislý na vnějším tlaku ani vakuu, ,ná použití škod- a livých smáčedel a na lázni roztaveného matracového kovu,které mají uvedené nevýhody. Při tom má postup snížit nanejnižší míru konečné mechanické opracování, potřebnéK vytvoření tvarového kompozitu s kovovou matricí amakrokompozitního tělesa obsahujícího takový kompozit.

Vynález vyhovuje těmto požadavkům g jeho předmětem jezpůsob, při kterém se využívá samočinně generovanéhovakua k infiltraci materiálu, například keramického materiálu,jenž může být vytvarován v předlisek, roztaveným matrico-vým kovem, například hliníkem, hořčíkem, bronzem, mědí,litinou apod.v přítomnosti reaktivní atmosférv, např.vzduchu, dusíku, kyslíku apod, při normálním atmosféric-kém tlaku. V pat, literatuře byl .navržen způsob výrobykompozitů s kovovou matricí infiltrací propustné masy

I výplně, obsažené v kompozitní formě s keramickou matrací.Konkrétně se postupuje tak, že se form&amp; vytvoří říze-nou oxidací roztaveného kovového prekursoru nebo zá- ,kladního kovu okysličovadlem,takže vzniká a roste poly-krystalický produkt oxidační reakce, jenž uzavře alespoňčást předlisku sestávajícího ze vhodné výplně, uváděnéjako "první výplň”. Vytvořená forma z kompozitu s kera- -_*ř- Ci*-*i f” &amp;>« &amp; JJ^j-sK"K""»-W’.·^?·» f-^Ví1»^·’·^ .'•í-^lf-^.-^.-eti.ťjr^Š.i.^i-íVSvnrfc^-wjerTc··.-- ».- ):·<»: »— - 1»’ ·- — κ»·.Ό .- *-· ι·Λ- . «Α*_.««",. t ’—f · τ“;.'*·ϊΙι»>^< *·Α*' ·' » ^ ‘ * * *&amp;· > »;—n»r* '* -jii^«>í#8»’A>3í--»ssteí=Sfží4Síyj*£';’>i?žKSťaKS^^

Mfsss-^-a-x-·*--’,^-τ»,.·*- :·/ττ.τ»τ^>(-φ^» · >- ;r^ '^-γ^ 'é^ÝfclZ·jr···*·'--·.^.·· · -S- /i ' .<··: / _· ' ? *.¥ ± Z. ’- }-. ~ P.«. "\» *> *^. \ - l^a- mickou matricí sepak opatří druhou výplní a společněse uvedou* do styku s roztaveným kovem: přitom jevnitřek formy hermeticky utěsněn, typicky tím, že dovstupu formy nebo jejího otvoru se vnese alespoň jedenroztavený kov. Lože druhé výplně, hermeticky uzavřenéve formě, obsahuje zachycený vzduch, ale tento vzducha celý obsah formy jsou izolované a utěsněné, takže kmim nemůže okolní vzduch. Hermetickým utěsněním a ne-přístupem vzduchu je zajištěna při nízkých teplotách rozta-veného kovu účinná infiltrace druhé výplně, takže nenítřeba používat smáčedel, speciálních legovacích příměsí doroztaveného matricového kovu, mechanického tlaku, vakua,speciální plynné atmosféry ani jiných opatření podporu-jících infiltraci. Popisuje se tedy kompozitní tělesos keramickou matrací, spojené s kompozitním tělesems kovovou matricí. V patentové literatuře se dále popisujezpůsob výroby kompozitu s kovovou matrací, kde slitinamatricového kovu tvoří první zdroj kovu a současnězásobu kovu, propojenou s prvním zdrojem napříkladprouděním vyvolaným tí?ží. První zdroj roztavené kovo-vé slitiny začne pří normálním atmosférickérn , tlakuinfiltrovat do masy výplně a tedy tvořit kompozit skovovou matricí. Během infiltrace se první zdroj roz-tavené slitiny spotřebovává a dá se podle potřeby do-plňovat, s výhodou spojitě, ze zásoby roztaveného kovu.Když by la požadpvanáL^ část výplně inf ii tr.ována, .roztavenou

« - - * W-S.WI*»,.»». » ·-. - . ' .«*»d'*.íf,.;. .V’--·-^.»^,-’.·.·» _ ..«·».»<4». ... '· · .....-._ - l3b - kovovou slitinou, teplota se sníží za účelem, ztuhnutíslitiny, čímž vznikne tuhá struktura s kovovou matricí,která uzavírá vyztužovací výplňový materiál. Použitízásoby kovové slitiny však.není nezbytné a popisujíse i jiná provedení. Zásoba kovu může být dostatečně velká k tomu, aby zajištovala dostatečné množství kovu k infiltraci propustné masy výplně do požadované hloubky. Alternativně může být s propustnou masou výplně ve styku bariéra, která definuje mezní plochu vytvořeného kompozitního tělesa. » Třebaže zásoba roztavené matracové slitinymá alespo~n stačit k inf iltraci roztaveného kovu k mezníploše, například k bariéře na výplňovém materiálu, můžemnožství slitiny v zásobě převyšovat takové dostatečnémnožství, takže přebytečný roztavený kov zůstane při-pevněn ke . kompozitnímu tělesu s kovovou matricí. V tomto případě je výsledné těleso komplexní kompozitnítěleso, například makrokompozit, kde infiltrovaná výplňs kovovou matricí je přímo vázána na přebytečný kov,který zůstává v zásobě. V patentové literatuře byla dále popsánamakrokompozitní tělesa a způsob jejich výroby spontánníinfiltrací propustné mc$ y výplně nebo předlisku roztave-ným matricovým kovem, při kterém se spontánně infiltro-vaný matriál spojí nejméně s jedním dalším materiálem7 např. keramickým a/nebo kovovým. Ve styku s výplňovýmpředliskem materiálem a/nebo s ' je látka podporující inf iltraci a/nebo její prekursor a/nebo infiltrační atmosféra, což V, s --—-í^., ^,-rt,.. -·-,.·=.*A i--4i~-r^> **·?··’-·^ΕΠ4.-«κε*τ^?~»; "'Γ ~ í. ^μ’ΪλΪ^λΛ’ — ^., t“ , fc * “" %ιΊ·!γ» ./í umožňuje spontánní infiltraci roztaveného matricového— kovu do výplňového materiálu .nebo. .předlisku....Před. inf.il.-... . trací se výplň nebo předlisek umístí do styku alespoň s ."'částí druhého materiálu, takže po infiltraci výplně nebo předku je inf iltrovaný materiál vázán se druhým materiálem? čímžvznikne mikrokompozitní těleso.

Souběžná čs. přihláška vynálezu PV -oO (ϊάΡ ópl-pC-Če) popisuje způsob výroby kompozitních těless kovovou matricí samovolnou tvorbou vakua, při kterémse roztavený matracový kov uvede do styku s výplňovým ma-teriálem nebo předliskem v přítomnosti reaktivní atmo-sféry. Alespoň v určité „ fázi postiipu reaguje roztavenýmatricový kov bud částečně nebo úplně s reaktivní atmosféroua infiltruje do výplňového materiálu nebo do předliskualespoň částečně tím, že samovolně vzniká vakuum. Takovésamovolné vznikající vakuum vyvolávající infiltracitedy odstraňuje nezbytnost vnějšíko tlaku nebo vnějšího t vakua.

Způsobem podle vynálezu se vyrábějí v důsledkusamovolné tvorby vakua nová kompozitní bělesa s kovovou matricí, přičemž roztavený matricový kov inf iltruj e pro-pustnou masu výplně nebo předlisku v nepro/pustné nádobě. roztavený matricový kov a reaktivní atmosféra jsou vestyku s propustnou masou výplně, alespoň po určitoudobu během procesu, a stykem mezi reaktivní atmosféroua matricovým kovem a/nebo výplňovým materiálem a/nebonepropustnou nádobou vzniká vakuum, které umožňuje infil-traci^ roztaveného základního kovu do předlisku. Před~ in-filtrací se výplňový materiál nebo předlisek umístí • · *»·»«*»*·. · ' vr"--:': •-•.'“«ífcyeí.íh:^- ,. · · - ϊ 2' κ , TSZí^jí8!’ .5^1 Λ.·’*- Sfiuíťfcsr^ >·* -τ^ν^ξίΖΜφΓ, * fcsK«/ */*£*·· V _^, I <«#·[ - Ϊ4 - vedle nebo do styku s alespoň jedním dalším nebo druhýmmateriálem, takže po infiltraci výplně nebo předliskuje infiltrovaný materiál vázán alespoň s částí druhéhomateriálu, čímž vznikne makrokompozitní těleso.

Podle výhodného provedení vynálezu se vytvoříreakční soustava, která obsahuje npptop us.tňou nádobu,z ní masu výplňového materiálu nebo předlisek, alespoňjeden druhý materiál umístěný vedle výplně nebo před-lisku nebo do styku s ním, roztavený matricový kov,reaktivní atmosféru a těsnění sloužící k utěsnění reakční-ho systému od okolní atmosféry. Roztavený matricový kovse v přítomnosti re/aktivní atmosféry a těsnění uvededo styku s masou výplňového materiálu nebo předlisku.Reaktivní atmosféra reaguje bud úplně nebo částečně s rozta-veným matricovým kovem a/nebo s výplňovým materiálem a/nebos nepropustnou nádobou na reakční produkt, který vytvořívakuum, jež vtahuje roztavený matricový kov alespoňčástečně do výplňového materiálu a do styku alespčňn sčástí druhého materiálu. Reakce mezi reaktivní atmosféroua roztaveným matricovým kovem a/nebp výplňovým materiá-lem a/nebo nepropustnou nádobou pokračuje tak dlouhá,až roztavený základní kov infiltruje bud částečně nebov podstatě úplně do výpl-j^ového materiálu nebo předlisku,Roztavený matricový kov infiltruje do výplňového mate- riálu nebo předlisku do' té míry, aby přišel do stykualespoň s částí druhého materiálu. Může být uspořádánovnější těsnění pro reakční soustavu , které má odlišnésložení než matricový kov.

- 15 -

Podle dalšího provedení vynálezu muže matricovýkov reagovat s okolní atmosférou na intrinsické chemic-ké těsnění, které má odlišné složení než matricový kova odděluje reakční soustavu od okolní atmosféry.

Podle dalšého provedení vynálezu lze místo vnější-ho těsnění vytvořit intrinsické fyzikální tísnění tím, žěse matricovým kovem smáčí nepropustná nádoba a/nebokterákoli část druhého materiálu, která může vyčnívatnad povrch roztaveného matricového kovu po jeho nalití donepropustné nádoby, čímž se rovněž utěsní reakční sou-stava od okolní atmosf éry. Dále je možné do matrico- vého kovu přidat legovací přísady, které usnadní smáčenínepropustné nádoby a/nebo druhého materiálu matricovýmkovem, Gímž se rovněž utěsní reakční soustava od okolníatmosféry.

Podle dalšího výhodného provedení může výplňovýmateriál reagovat alespoň . částečně s reaktivní atmo-sférou, tím vznikne vakuum, které vtahuje roztavený matri-cový kov do výplňového materiálu nebo předlisku. Kromě t toho lze do výplňového materiálu přidat přísady, kterémohou alespoň částečně nebo v podstatě úplně reagovats reaktivní atmosférou za účelem vytvoření vakua, a mohousoučasně zlepšovat vlastnosti výsledného tělesa. Sou-časně s výplňovým materiálem cjs matricovým kovem nebomísto nich může s reaktivní atmosférou reagovat ne-propustná nádoba, čímž rovrěž vznikne vakuum.

- Ití -

Ke zpřesnění dále použitých termínk se uvádí

Vysvětlení jejich významu: - slitinová strana znamená tu stranu kompozitu s kovo- vou matricí, která byla ve styku s roztaveným matricovýmkovem dřív, než kov infiltroval do propustné masy výplněnebo do předlisku; _ ; - Hliník znamená v podstatě čistý kov, například po-měrně čistý komerční nelegovaný hliník nebo jinak označenýkov a jeho slitiny, jako jsou komerční kovy s obsahemnečistot a/nebo legovacích složek jako je železo, křemík,měd, hořčík, mangan, chrom, zinek atd. Hliníková slitinaznamená slitinu nebo intermetalickou sloučeninu, kde jehliník hlavní složkou; - Okolní atmosféra znamená atmosféru vně výplňovéhomateriálu nebo předlisku a nepropustné nádoby. Může mítv podstatě stejné nebo odlišné složení než reaktivníatmosféra; - oariéra znamená ve spojení s kompozitními tělesys kovovou matricí jakýkoli prostředek, který brání, zne-možňuje nebo ukončuje migraci roztaveného matricového kovu za mezní plochu propustné masy výplňového materiálu nebo předlisku, když je tato mezní plocha komezenabariérou. Vhodnou bariérou muže být materiál, sloučenina,prvek, směs apod., který si v procesních podmínkáchudržuje jistou soudržnost a není těkavý, což znamená, že se bariérový materiál nevypařuje natolik, aby přestalfungovat jako bariéra. ΰ&amp;τ;?;· 4?í £&amp;?-&amp; .sagrifraUfoscu.. ηίβΛ,·Λώϋ«.Ιϊϋ»?ϋί £?>.»—· ,.- /.júí--· ’- .'.LřStiť-ií · -?_>..· · ~ " ’ ·’ íí-^i-^·-1·----~-'£Kt^i· ^3;, ·,,ΪΚ. iřř-^TA·^ ’-»-^ -v— «žjggre»**'*->» ** - I? - “ A "ř..¾

Mezi bariéry rovněž patří materiály, které jsoubud smáčené nebo nesmáčené migrujícím roztaveným matri-covým kovem v procesních podmínkách, pokud smáčeníbariéry nenastává za plochu bariéry, tedy povrchovésmáčení. Bariéfa tohoto typu nemá v podstatě nijakounebo jen nepatrnou afinitu k roztavenému matricovémukovu a zabraňuje jeho pohybu za definovanou mezní plochuWLasy výplňového materiálu nebo předlisku. Bariéra redu-kuje konečné mechanické opracování nebo broušení, kterémúze být junák nezbytné, a vymezuje alespoň část plochyvýsledného kompozitního produktu s kovovou matricí; - Vázaný znamená ve smyslu vynálezu jakoukoliv vazbumezi dvěma tělesy, která múze být fyzikální a/nebo me-chanická a/nebo chemická. Fyzikál ní vazba vyžaduje, abyalespoň. jedno z obou těles, zpravidla v kapalné fázi,infiltrovalo alespoň do části mikrostruktury druhého tělesa.Tento úkaz je znám jako smáčení. Při chemické vazběmusí alespo^n jedno z obou těles chemicky reagovat r sdruhým :tělesem. Jedním druhem mechanické vazby jemakroskopická infiltrace jednoho tělesa do vnitřku druhé-ho tělesa. Příkladem toho je infiltrace jednoho z oboutěles do drážky nebo zářezu na povrchu druhého tělesa.

Tato mechanická, vazba nezahrnuje mikroskopickou infil-traci, ale lze jípoužít v kombinaci s ní.

Dalším způsobem mechanického spojení je uloženíza horka, při kterém je jedno těleso spojeno s druhým těle-sem nalisovaním uložením. Při tomto způsobu je jedno tělesostlačováno, druhým tělesem,,, ____.............. _ . _ _. .. , 4&amp;£^'*&amp;§&amp;&amp;τ „ --^ —- -^,*^*_i» .^- ·--MJ.. JJAlLLIUL.U.U-a- .- ;isi - ™.Ul v *^«..*1111^ .Λ-Ί.Ι»»».......... —----- - r/>V-e b· %«ν^ dSs-JkíS,-,ρΧΒ&amp;ϊϊ ^•Sgi’'.'-/· fcf*X <. — p •''"ζ'’ ' ‘ *“ t * * * t ·****.,* ' ř 'J" Sí- část plochy výsledného kompozitního produktu s kovovoumatricíj

Bronz znamená slitinu bohatou na med, která múzeobsahovat železo, cín, zinek, hliník, křemík, bérylium, ’ . hořčík a/nebo olovo. Specifické bronzy jsou slitiny,kde obsah mědi je asi ς>0 % hmot.} obsah křemíku asi 6 %hmot. a obsah železa asi 3 % hmot.· - Zbytek nebo zbytek matricového kovu znamená zbýva-jící část původního tělesa matricového kovu, který nebylspotřebován během tvorby kompozitního tělesa. Když senechá zchladnout, zůstává typicky alespoň v částečnémstyku se vzniklým kowpozitním tělesem s kovovou matricí.

Tento zbytek může rovněž obsahovat druhý nebo cizí kov· - Litina znamená odlitou slitinu železa, kde obsahuhlíku je alespoň z % hmot.’ - Med zahrnuje komerční kvalitu v podstatě čistého ? kovu, například měd o čistotě pp % hmot., obsahující různá množství nečistot. Název rovněž zahrnuje kovy, ježjsou tvořeny slitinami nebo intermetalickými sloučeninami,které nespadají pod pojem bronzů a které obsahují jakohlavní složku měd; - Výplň znamená jednotlivé složky nebo směsi složek,které jsou v podstatě nereaktivní s matricovým kovem,omezeně se v něm rozpouštěj í a mohou být jednofázové neboněkolikafázové. Výplně mohou být v nejrůznější formě,například jako prášky, vločky, destičky, mikrokuličky,vlákénka, bublinky atd. a mohou být bud hutné nebo pórovité. „_4 i Λξτ-*-ΐ * «W.S. ~ÍT. tfcrafc*· fr,n >. ' ' ixsstse&amp;ttsí .»* λ i i KfJ· i ti-

t -4Τ *^ν·9·ν«** 4.

«4rřť*« w^«./EVříI < -/5řř^-^ÍC -.»-·. · τ^^ά’Λ'τκ’Α ?2Tí-.v·-.r' -;

—>?-·.· N

* ► «S ’ %»>·» - ’ 'žSL· ·- * -*ϊ· - · '- Výplň může rovněž zahrnovat keramické látky, např. oxidh initý nebo karbid křemíku ve formě vláken, střiže,částic, vlákének, bublinek, kuliček, vláknitých rohoží ,’ a výplně povlečené keramikou, například uhlíko- 9 vá vlákna povlečená aluminou nebo karbidem křemíků k ochraně proti působení roztaveného hliníku jako základ-ního kovu. Výplně mohoů rovněž zahrnovat kovy · -propustná nádoba znamená nádobu, která může obsaho-vat reaktivní atmosféru a výplňový materiál nebo předliseka/nebo roztavený matricový kov a/nebo těsnicí prostředekv procesních podmínkách. Tato nádoba je dostatečně ne-propustná pro plyny a páry, takže může vzniknout meziokolní atmosférou' a reaktivní atmosférou rozdíl tlaku/

Matricový kov nebo slitina matricového kovuznamená ten kov, který slouží k vytvoření kompozitu s kovovo'.matricí, např. před infiltrací, a/nebo ten kov, který je " smíchán s výplňovým materiálem a slouží k vytvoření kompozitního tělesa s kovovou matricí např. po infil-traci. Kde se kov uvádí jako matricový, je třeba rozumět,že matricový kov zahrnuje jak v podstatě čistý kov,tak komerční kov s nečistotami a/nebo legovacími složka-mi, intermetalickou sloučeninu nebo slitinu, kde je tento kov hlavní nebo nej důležitější složkouj ·« _ Kompozit s kovovou matricí znamená materiál, který obsahuje dvojrozměrně nebo trojrozměrně propojenouslitinu nebo matricový kov, který uzavřel předlisek nebo 1

1 ____________ ___ ------* ,<·4.^·· .. ·.>-·· r-» · -ϊί^ t—VA. » ·>» r >“·^* ^čavajfačfiř'.*? <* /- — · 4ř~r* /o -íSJífXř-^aa.fe^ ~ · -íítjMí» t4s»/ MHO] výplň: Matricový kov může obsahovat různé legovací * prvky, aby měl výsledný kompozit určité žádoucí mecha-nické a fyzikální vlastnosti: - Kov odlišný od matricového kovu znamená takový kov·,který neobsahuj e jako primární šložkw stejný kov jako ·je matricový kov; když je například hlavní složkou ma-tricovéhokóvu hliník, může mít odlišný kov jako hlavnísložku např. nikl - Předlisek nebo propustný předlisek znamená pórovitoumasu výplně nebo výplňového materiálu, vytvořený nejméněs jednou mezní plochou, která v podstatě tvoří hranicipro infiltraci matricového kovu. Pórovitá masa si musíudržovat dostatečnou tvarovou stálost a pevnost za syrová,aby zaj istovala rozměrovou přesnost konečného produktua aby měla přesné rozměry před infiltrací matrideovéhokovu. Masa výplně musí být dostatečně pórovitá, abydo ní mohl matricový kov infiltrovat. Předlisek typicky sestává ze spojené soustavy nebo uspořádání výplně, a tobud homogenní nebo heterogenní, a může sestávat, z jaké-hokoliv vhodného materiálu, například z keramickýcha/nebo kovových částic, prášků, drátků a jejich kombinace.Předlisek může být z jednoho kusu nebo může být tvořenseskupením několika kusů) - Peakční systém znamená tu kombinaci materiálů, ukterých se projevuje vakuová infiltrace roztaveného ma- v tricového kovu do výplňového materiálu nebo předlisku,přičemž vakuum vznikuá bez vnějšího působení. tZeakčnísystém zahrnuje nejméně jednu nepropustnou nádobu, obsahujíc

Ϊ - — · „ζχ 5¾ ri. -wrwv.,.. ' . '-· -.'.·? ^* -' ·!·*. · “ -5- ./ r* + -7-./ · · % ... ' * ·*..-** * * -·—1 ** ^//"/' propustnou masu výplňového materiálu nebo přédlisek,reaktivní atmosféru a matricový kov. . - .. - Reaktivní atmosféraznamenátakovou,-která"múže reagovat s matricovým kovem a/nebo výplňovým materiálemnebo předliskem a/nebo s nepropustnou. nádobou, k: vytvo-ření samovolně vzniklého vakua, čímž dochází k infiltra-ci roztaveného matricového kovu do výplňového materiá-lu nsbo předlisku. - Zásoba znamená samostatné těleso matricového kovw,umístěné vzhledem k mase výplně nebo k předlisku tak,že po roztavení múze kov stékat k doplněné, nebo v urči-tých případech přímo k vytvoření a ρο-^té k doplněnítěch části , segmentu nebo zdroje matricového kovu,který je ve styku s výplní nebo s předliskem. - Těsnění nebo těsnicí 'ústrojí znamená těsněnínepropouštějící plyn v procesních podmínkách, a tobud vzniklé nezávisle na reakčním systéme, tedy vnějšítěsnění, nebo tvoření reakčním systémem, tedy intrin-sické těsnění, které izoluje okolní atmésféru odreaktivní atmosféry. Těsnění nebo těsnicí ústrojí můžemít odlišné složení než matricový kov. - Činidlo usnadňující těsnění znamená materiál,který usnadňuje tvorbu těsnění při reakci matricovéhokovu s -okolní atmosférou a/nebo s nepropustnou nádoboua/nebo s výplňovým materiálem nebo předliskem. Tentomateriál múze být přidán do watrZcovébo kovu a jeho

22 —> SrAíjfc,r--A-— — i -*5f-^-!. * -- - ·· · ” e-' ? - · ·; přítomnost může ovlivňovat vlastnosti výsledného kompo-zitního, tělesa. - Činidlo podporující smáčení znamená jakýkoli mate- «riál, který při přidání do matricového kovu a/nebo do " t* výplňového materiálu, nebo předlisku podporuje smáčení,například snižuje povrchové napětí roztaveného matricovéhokovu a usnadňuje tak smáčení výplně nebo před Lísku roz-taveným matricovým kovem. Přítomnost činidla podporujícíhosmáčení může rovněž ovlivňovat vlastnosti výslednéhokompozitního tělesa, například zlepšovat vazbu mezi ma-tricovým kovem -a výplňovým materiálem. - Makrokompozit nebo makrokompozitní těleso znamenákombinaci dvou nebo několika materiálů ze skupiny zahrnujícítěleso s keramickou matricí, kompozitní těleso s keramickoumatricí, kovové těleso a kompozitní těleso s kovovoumatricí, která jsou spolu vázána v jakýkoli útvar, přičemžalespoň jedno z nich je tvořeno kompozitním tělesem skovovou matricí vzniklým technikou samovolně vytvářeného *vakua. Kompozitní těleso s kovovou matricí může tvořitvnější a/nebo vnitřní plochu. Mimoto může tvořit mezi-vrstvu mezi dvěma nebo několika uvedenými materiály.

Pořadí, počet a umístění kompozitního tělesa s kovovoumatricí vzhledem ke zbytkovému matricovému kovu nebo k ostatním látkám lze neomezeně obměňovat. - Druhý nebo další materiál znamená materiál ze skupiny zahrnující těleso s keramickou matricí, kompozitní tělesos keramickou matricí, kovové těleso a kompozitní těleso s kovovou matricí. ·τ- -< . ' .... λαΛ* " *^n*£. ^^L&amp;SsSgřS^ ~ _“ ctrs,Jl^z ^li * _ A- *- ^T * X ,,, » -»-í<r e ^ř-í· r· * * -£f^- *- «ísíríS^ J\. t* --^ -' r’ *-s4aK®Sffi^^íě^5Z 4£0^*Λ4» κ»Μ - 32α -

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s výkresy, .kde značí obr. 1 rez typvckou soustavou pro prováděnízpůsobů podle vynálezu s použitím vnějšího těsnění, obr. 2zjednodušené schéma postupu podle vynálezu ve standardnímzařízení, obr. 3 fotografii vodorovného řezu výslednéhomakrokompozitního tělesa podle příkladu 1, obr. 4 půdo-rys čtyř výřezů na horní straně kompozitního tělesa skeramickou matricí, použitého v příkladech z, 3,4,5a 7,obr. 5 fotografii výsledného makrokompozitního tělesapodle příkladu 2,.obr. 6 svislý řez makrokompozitnímtělesem podle příkladu 3, obr. 7 svislý řez makrokompo žit-ním tělesem podle příkladu 4, obr. 8 fotografii makro-konpozitn>ího tělesa podle příkladu 4, obr. g svislý řezmakrokompozitním tělesem z příkladu 5, obr, lo fotografiivýsledného makrokompozitního tělesa podle příkladu 5,obr. 11 svislý řez soustavou, použitou při výrobě makro-kompozitu z příkladu 6, obr. I2 fotografii výsledného makrokompozitního tělesa z příkladu 6, obr......I3 svislý řez‘makrokompozitním^tělesem podle příkladu 7, obr. I4fotografii hotového makrokompozitu z příkladu 7, obr. I5obraz vodorovného řezu válcovým makrokompozitním tělesempodle příkladu S, obr, ló svislý řez makrokompozitnímtělesem z příkladu g, obr. I7 fotografii vodorovného řezumakrokompozitním tělesem z příkladu S, obr. 18 vodorovnýřez makrokompozitním tělesem z příkladu iG, obr. Igfotografii vodorovného řezu makrokompozitního tělesapodle příkladu^ 11, obr., 2(ír f o tograf ii.. vodorovného .řezu, „makrokompozitním tělesem z příkladu I2, obr. 2I vodorovný >-4 -^1^,¼^ - 33 - řez makrokompozitním tělesem z příkladu lj,‘ obr. 22 ’ svislý řez makrokompozitním tělesem z příkladu I4 a obř. 23fotografii vodorovného řezu výsledným dvouvrstvovýmmakrokompozitním tělesem podle příkladu I5. .

Na obr. 1 je znázorněna typická, soustava 3°pro výrobu kompozitního tělesa s kovovou matricí, váza-ného s druhým materiálem, přičemž toto těleso je vyrobe-no technologii samovolně vznikajícího vakua.. Výplň 3Inebo předlisek, který může být z jakéhokoliv vhodnéhomateriálu, je umístěna vedle druhého materiálu, napříkladkompozitního tělesa zg s keramickou matricí v nepropustnénádobě 32, která je schopná snášet roztavený matricovýkov 33 a reaktivní atmosféru. Výplňový materiál 3Imůže být např. uveden do styku s reaktivní atmosférou,například s atmosférou, která existuje uvnitř pórů tohotovýplňového materiálu 3I nebo předlisku, po tak dlouhoudobu, aby reaktivní atmosféra prostoupila částečněnebo úplně výplňový materiál 3I. Potom se na výplňovýmateriál 3I položí matricový kov 33 a to bud v roztavené forfftě nebo jako tuhý ingot, jak bude ještě podrobnějipopsáno, opatří se soustava 30 vnějším těsněním 34,například na. povrchu matricového kovu 33, aby se reaktiv-ní atmosféra izolovala od okolNí atmosféry. Těsnění,a to jak vnější tak intrinsické, může, ale nemusí fungo-vat jako těsnění při teplotě místnosti, musí všakpůsobit jako těsnění v procesních podmínkách, napříkladpři teplotě nebo nad teplotou tavení matricového kovu. ť-*v . -C ^Γ-1<,·Χ;-,?&amp;. ·*-ΛΓ4__ “•tJKjflt VajMSSíwS. «·· »»s . '.· - -·\ . ?·Λ.ν7···.7··τ· ·.. :'··«.»·· .· »

Soustava 30 se pak umist&amp; do pece, která jé bud přede-hřátá. na procesní teplotu nebo má okolní teplotu. V pro-cesních podmínkách pracuje pec při teplotě had teplotoutavení matricového kovu, aby se umožnila infiltraceroztaveného matricového kovu do výplňového materiálunebo předlisku a do styku alespoň s částí druhého materiá-lu 3Q. Je to umožněno tím, že zde samovolně vznikávakuum. :

Na obr. 2 je znázorněno zjednodušené schémafází postupu podle vynálezu, Nejprve se vyrobí nebo jinakuspořádá nepropustná nádoba, která, má vlastnosti popsanýpodrobně v dalším. Jako forma je např. vhodný jednoduchýválec z nerezavějící oceli s otevřeným horním koncem.Ocelová nádoba může být zevnitř opatřena graf itovoufólií, která usnadňuje vyjmutí makrokompozitního tělesas kovovou matricí, kte má v nádobě vzniknout. Jak budeještě popsáno, lze k tomuto účelu použít i jiných mate-riálů, například naprášeného, na vnitřek nádoby, nebo cínu přidaného do matricového kovu. Nádobu lzepak naplnit potřebným množstvím vhodného výplňového mate-riálu nebo předliskem, jenž může být podle potřeby alespoňčástečně překryt další vrstvou grafitové fólie. Tatografitová fólie usnadňuje oddělení makrokompozitníhotělesa s kovovou matricí od zbytku matricového kovu, zbyléhopo infiltrování výplňového materiálu.

Poté se do nádoby může nalít stanovené množstvíroztavené/ho matricového kovu, například hliníku, bronzu,mědi,litiny, hořčíku atd, Nádoba může mít teplotu místnosti 6

1 - 35 l í. ·- [ nebo múze být předehřátá. Matricový kov muže být rovněž i' ve formě tuhých ingotu, které se potom roztaví. Potomse uspořádá vhodné těsnění, a to bud vnější těsnění nebointrinsické těsnění, Pro vytvoření vnějšího těsnění lze + například na povrch roztaveného matricového kovu v nádo-bě nanést skleněnou fritu, například B^O^. Když sklo roz-taje, překryje povrch kovové lázně, není však třeba^abybyl pokryt celý povrch, jak bude ještě popsáno. Po stykuroztaveného matricového kovu s výplňovým materiálem nebos předliskem a po utěsnění matricového kovu a/nebo výplňové-ho materiálu od okolní atmosféry vnějším těsněním senádoba uloží do pece, případně předehřáté na procesníteplotu, po dobu potřebnou k infiltraci. Procesní teplotapece muže být různá pro různé matricové kovy, napříkladasi 95Ο °C pro některé slitiny hliníku a asi lloo °Cpro některé bronzy. Vhodná procesní teplota se mění podle ,teploty tavení a ostatních charakteristik matricovéhokpvu a specifických charakteristik složek reakčnísoustavy, například druhého nebo přídavného materiálu, atěsnění. Po přiměřené době v peci vznikne vakuum uvnitřvýplňového materiálu nebo ppedlisku^ takže roztavený matri-cový kov může infiltrovat do výplně a přijít do stykualespoň s částí druhého materiálu. Nádobu pak lze vyjmoutz pece a ochladit, například tak, že se postaví na

AT-^ΤΤΤ\Τ·-’·a;ν·, ^..:, . «V* • v- - ^- · r.-f- - • ÍS ---Í -·· -» - -, - - 26 - chladicí desku, aby došlo ke směrovému tuhnutí matri-

Makro ' · ' cového kovu. kompozit s matricovým kovem lze pakvyjmout z nádoby a případně oddělit od. zbytku’matrico-vého kovu, pokud nějaký zůstal.

Podotýká se, že popis obr. 1 a 2 je jedno-duchý a vysvětluje hlavní znaky způsobu podle vynálezu.Další detaily jednotlivých táží postupu a charakteristiky použitelných materiálů jsou podrobně uvedeny v další

Aniž by bylo třeba se vázat na určitouteorii nebo vysvětlení, předpokládá se, že když vhodnýmatricový kov, typicky v roztaveném stavu, přij-de do styku ,s výulňovým materiálem .nebo pxed.l.i1sken-.umís^'těným vedle něbo ve styku se druhým mňterra Lem,. V pří-tomnosti reaktivní atmosféry v nepropustné nádobě,dojde k reakci mezi výplňovým materiálem nebo před-liskem a/nebo roztaveným matricovým kovem a/nebo ne-propustnou nádobou, a tato reakce má za následek, že vznikne reakční produkt, například v pevném'kapalném nebo plynném skupenství, který zabírá menší objem nežje původní objem reaktivních složek.· Když je reaktivníatmosféra izolována od okolí, může vzniknout v pro-pustném výplňovém materiálu nebo v předlisku vakuum,které vtahuje roztavený matricový, kov do nezaplně-ných prostorů výplňového materiálu. Tvorba vakua můžerovněž podporovat smáčení. Pokračující reakce mezireaktivní atmosférou a roztaveným matricovým kovema/nebo výplňovým materiálem anebo předliskem a/nebonepropustnou nádobou má za následek, že matricový ko ' Α·.^^,-·-_τι^©*·ΛιβΗ». · 2>^ ,.l C?TCfsS^&amp;$&amp;í- 1 - '" . - 27 - ' ' -' „.··:-·· -™ — infiltruje do výplňového materiálu nebo předliskuv důsledků toho, jak se neustále vytváří vakuum.

Riakci lze udržovat tak dlouhou dobu, až roztavený ma-tricový kov infiltruje částečně nebo v podstatě úplnědo celé masy výplňového materiálu nebo předlisku. Výplňovýinatertól nebo předliset musí být dostatečně propustný, abyjím mohla procházet reaktivní atmosféra ,K vytvořené mo.kro-kompozitního tělesa musí roztavený kov infiltrovat výplňnatolik, aby přišel do styku a.lespoň s částí druhého ma-teriálu. V této přihlášce jsou diskutovány různé matricové kovy,které jsou v určitém okamžiku během tvorby kompozitu s kovovoimatrucí uváděny do styku s reaktivní atmosférou.Budou te/syuváděny poukazy na určité kombinace nebo systémy matrico-vého kovu a reaktivní atmosféry při nichž dochází k samo-volnému vzniku vakua. Konkrétně bylo samovolně vzniklévakuum pozorováno v těchto soustavách: hliník/vzduch,hliník/kyslík, hliník/dusík, bronz/vzduch, bronz/dusík,měd/vzduch, měd/dusík a litina/vzduch, Je ovšem samozřejmé,'že i jiné systémymatricového kovu a reaktivní atmosféryse mohou chovat analogickým způsobem.

Aby vzniklo samovolně vakuum při postupu podlevynálezu, musí být reaktivní atmosféra fyzicky oddělena od'okolní atmosféry,/který nastává během infiltrace, nebyl 4 nepříznivě ovlivněn žádným plynem přicházejícím z okolníatmosféry. Nepropustná nádoba, použitelná podlevynálezu, může mít jakoukoli velckost, tva-r /tak aby snížený tlak reaktivní atmosféry,

..τ·· · ’··, · .r " * .· · -- - ; >ΐ;· - " α/nebo složení, které může být nebo nemusí být nereak- é tivní s matricovým kovem a/nebo s reaktivní atmosférou,přičemž nádoba je nepropustná v procesních podmínkáchpro okolní atmosféru. Nepropustná'nádoba může být zjakékoli materiálu, například z keramiky, kovu, skla,polymeru atd., který je schopen přežít procesní podmínky,tak aby si zachoval svůj rozměr a tvar, a který bránínebo dostatečně znemožňuje vnikání okolní atmosf érydo nádoby jejími stěnami. Když se použije nádoby,která je dostatečně nepropustná pro pronikání atmo-sféry, může v nádobě samovolně vzniknout vakuum. V závislosti na konkrétním použitém reakčním systémulze použít nepropustné nádoby, která alespoň částečněreaguje s reaktivní atmosférou a/nebo s matricovýmkov m a/nebo s výplňovým materiálem.

Charakteristickými vlastnostmi nepropustnénádoby je neexistence pórů, prasklin nebo redukovatel-ných oxidů, které mohou bránit vzniku nebo udrženísamovolně vzniklého vakua. ]e tedy zřejmé, že provytvoření nepropustných nádob je možné použít nejrůznějšícmateriálů. Například lze použít lisovaného nebo odlité-ho oxidu hlinitého nebo karbidu křemíku stejně jakokovů, které se omezeně rozpouštějí v matricovém kovu,například nerezavějící oceli pro hliník, měd a bfonzyjako matricové kovy. - 3P -

Jinak nevhodné; například pórovité keramickémateriály lze učinit nepropustnými tím, že se na nichvytvoří alespoň na části vhodný po-vrch. Takovým nepro-pustným povlakem mohou být nejrůznější .glazury nebo gely,které jsou vhodné k utěsnění porézních materiálů, a kjejich spojení. Vhod.ný nepropustný povlak může být připrocesních teplotách kapalný: v tomto případě musí býtdostatečně stabilní, aby zůstal nepropustný v samovolněvzniklém vakuu, například tím, že ulpívá na nádoběnebo na výplňovém materiálu nebo na předlisku. VhodnéPovlakové materiály zahrnují .sklovité materiály, na-příklad chloridy, uhličitany atd. za předpokladu, že velikost pórů výplně nebo předlisku je 'tak malá, že .je povlakový materiál může účinně uzavřít a vytvořittak nepropustnou vrstvu.

Matricovým kovem podle vynálezu může. býtjakýkoli kov, který v roztavené formě v procesníchpodmínkách infiltruje do výplňového materiálu nebo dopředlisku při samovolném vzniku vakua uvnitř výplně.Matricovým kovem může.být například jakýkoli kov nebosložka v kovu, která reaguje v.procesních podmínkáchčástečně nebo úplně s reaktivní atmosférou, čímž.vy-volává infiltraci roztaveného matricového kovu do výpl-ňového materiálu nebo do předl.isku alespoň částečně tím,že vyvolává samovolný vznik vakua. Podle použitéhosystému může být matricový kov bud částečně nebo v pod-statě úplně nereaktivní s reaktivní atmosférou a vakuum rf w?, * Í^í &amp;-T i·'-, -...- V ,'. ňň^·: může vznikat reakcí reaktivní atmosféry s jednou neboněkolika složkami reakčního systému, aby se umožnila in-filtrace roztaveného matricového kovu do výplně.

Podle výhodného provedení vynálezu muže být matricovýkov legován;činidlem.podporujícím.smáčení, které.usnadňujesmáčení výplně roztaveným kovem: tím se usnadňuje tvorbavazby mezi matricovým kov.em a výplní, snižuje se pórovitostvznikajícího kompozitu s kovovou matricí, zkracuje se dobapotřebná k úplné infiltraci apod. Materiál, který obsahuječinidlo podporující smáčení, může rovněž působit jakočinidlo usnadňující těsnění, takže podporuje oddělení reakti'.ní atmosf éry od okolní atmosf éry. Podle dalšího výhodnéhoprovedení lze činidlo podporující smáčení smíchat přímos výplňovým, materiálem, místo aby se jím legoval matricový k<Činidlo podporující smáčení rovněž usnadňuje smáčení druhéhomateriálu matrvcovým kovem a umožňuje tedy výrobu pevnějšíhoa soudržnějšího makrofoompozitního tělesa.

Smáčení výplňového materiálu matracovým kovem mfížezlepšovat vlastnosti, výsledného kompozitního tělesa s kovo-vou matricí, např. pevnost v tahu, odolnost proti erozi apo<Smáčení úplně roztaveným matricovým kovem rovněž umožňujerovnoměrné rozmístění výplně ve vznikaj ícím kompozitus kovovou matricí a zlepšuje vazbu výplně k matricovémukovu. Mezi vhodná činidla podporuj ící smáčení pro hliníkjako matricový kov patří hořčík, vizmut, olovo, cín atd.,a pro bronz a měd 'je to selen, tellur, síra atd. Mimoto,jak bylo uvedeno, lze do matricového kovu a/nebo dovýplňového materiálu přidat alespoň jedno činidlo pod- 1 C v* s-*,, *“ * - -- ~ - ,7* »·“ £ “i • . » — - ... · --* ·—?·>.·· -·'- ···. - ·- - ·” '·'. .ífrt -----r; . .. ,»v " *·-·-·-· iiWňlWbVJřJehsLi/U«i™: - * - * _ je'*· - 3l pórující smáčení za tím účelem, aby se dosáhlo požadova-ných vlastností výsledného kompozitního tělesa s kovo-vou matricí. .

Aby se zajistila úplná infiltrace výplňovéhomateriálu matricovým kovem, a aby se vytvořila pří-padně zásoba druhého kovu odlišného složení, než mázdroj prvníhofmatricového kovu, je možné podle vynálezupoužit zásoby matricového kovu. Konkrétně jev některýchpřípadech žádoucí použít v zásobě odlišného matricovéhokovu, než jaké má složení první zdroj matricového kovu.Když se například jako prvního zdroje matricovéhokovu použije hliníkové slitiny, lze- jako zásobního kovupoužít prakticky jakéhokoli kovu nebo slitiny, která,se taví při procesní teplotě. Roztavené kovy se zpravidlcvelmi dobře spolu mísí, takže zásobní kov se smísís prvním zdrojem matricového kovu, pokud jek tomutosmíšení k dispozici dostatečně dlouhá doba. Použitímzás-sobního kovu s odlišným složením než má první zdrojmatricového kovu lze tedy přizpůsobit vlastnosti ma - " tricového kovu pro nejrúznější provozní podmínky atedy regulovat vlastnosti kompozitního tělesa s kovovoumatricí.

Teplota, které je vystaven reakční systém, například procesní teplota, muže být různá, po dl e mat.ri-druhych matenalu cových kovů, materiálů, výplně nebo předlisků^ a po-užitých reakčních atmosfér.' ' Pro hliník jako matricový

kov prob_íhá,-pos-tup se samovolným' vznikem- vakua podle' vy-' nálezu při’teplotě nejméně kolem 7OO °C a s výhodou kolem 85Ο °C a vyšší. Teploty nad lOOO °C nejsou obecně' nezbytné a obzvláště vhodné teplotní rozmeží leží mezi ; 85Ο °C a lOOO °C. Pro bronz nebo mšd jako matricový kov jsou vhodné teploty asi od IO5O °C asi do II25 °c a pro litinu jsou vhodné teploty asi od I25O °c přibližně do Ϊ4ΟΟ °C. Obecně lze použít teplot, které leží nad teplotou tavení matricového kovu, avšak pod jeho výparnou teplotou.

Složení a/nebo mikrostrukturu kovové matricev makrokompozitnín tělese lze během tvorby kompozitu/regulovat tak, aby výsledný produkt měl-požadované vlastnosti. V daném systému lze například volit procesní podmínky tak, a.by vznikaly intermetalické sloučeniny, oxidy, nitridy apod. Kroměkovové matrice ovlá^dání složení/kompozitního tělesa lze ovládai jinéfyzikální vlastnosti, například pórovitost, a to regula-cí rychlosti ochlazování kompozitnáho tělesa s kovovoumatricí. V některých případech je žádoscí, aby v kompo-zitu s kovovou matricí proběhlo usměrněné tuhnutí:lze to například provést tak, že se nádoba, v níž jeuloženovzniklé makroktímpozi tni těleso, t položí na chla-dicí desku a/nebo se kolem nádoby selektivně uspořádáizolační materiál. Další vlastnosti, například pevnostv tahu kompozitu s kovovou matricí Izé regulovat tepel-ným zpracováním, například standardním tepelným zpracová-ním, které odpovídá tepelnému zpracování samotného matrico-vého, kovu, nebo-částečně nebo značně modifikovaným tepel-ným zpracováním.

Tyto techniky modifikace vlastností složky s kovo-vou matricí v makrokompozitním tělese lze využít ke změněnebo modifikaci vlastností výsledného makrokompozitníhotělesa, aby vyhovovaly určitým průmyslovým požadavkům. J, V podmínkách podle vynálezu musí mít masa výplňovéhomateriálu nebo předlisek, umístěný ve styku nebo vedle druhé-ho materiálu}dostatečnou propustnost, aby reaktivní atmosfé-ra mohla prostoupit výplň nebo předlisek během procesu předizolací okolní atmosféry od reaktivní atmosféry. Při volběvhodného výplňového materiálu může reaktivní atmosférareagovat bud částečně nebo úplně s roztaveným matricovýmkovem a/nebo výplňovým materiálem a/nebo s nepropustnounádobou, čímž lze vytvořit vakuum, které vtahuje roztavenýmatricový kov do výplně a do styku alespoň s částí druhéhomateriálu. Rozložení reaktivní atmosféry uvnitř výplněnemusí být úplně rovnéměrné, avšak v podstatě rovnoměrněrozložená reaktivní atmosféra usnadňuje a podporuje tvorbukompozitního tělesa s kovovou matricí.

Způsob podle vynálezu výroby kompozitního tělesa skovovou matricí je použitelný pro nejrůznější výplňovémateriály, j efocňŽvor'oa záleží především na matricovém kovo/,na druhém materiálu, procesních podmínkách, reaktivitěroztaveného matricového kovu vůči reaktivní atmosféře,schopnost/ reakce výplně s reaktivní atmosférou a reakcematrV-cového kovu ’s nepropustnou nádobou, a na vlastnostech,které má mít složka s kovovou matricí ve výsledném makro-kompozctním produktu. Když matricový kov obsahuje hliník,patří mezi vhodné výplňové materiály oxidy^ - 34 - *, ’^Λι . - - -ř.. -. například alumina, karbidy, např. karbid křemíku, anitridy, např. nitrid titanu. Když má výplňový materiáltendenci reagovat nepříznivě s roztaveným matricovýmkovem, lze tomu odpomoci zkrácením- doby 'infiltrace asnížením teploty nebo nereaktivním povlakem na výplni.Výplňový materiál může sestávat ze substrátu, například zuhlíku nebo jiného nekeramického materiálu, povlečenéhokeramickým povlakem k ochraně proti působení roztavenéhokovu. l/.ezi vhodné keramické povlaky patří oxidy, kar-bidy a nitridy. Ke keramickým látkám, kterým se podlevynálezu dává přednost,patří oxid hlinitý a karbidkřemíku ve formě částic, destiček, vlákének a vláken.Vlákna mohou být nespojitá ve tvaru střiže nebo může jít jospojitá vlákna, např. o multifilní kabely. Složenía/nebo tvar výplňového materiálu nebo předl isku můžebýt homogenní nebo heterogenní.

Velikost a tvar výplňového materiálu lzezvolit libovolně tak, aby se dosáhlo požadovaných vlast-ností kompozitu. Výplňový materiál může mít tedy tvarčástic, vlákének, destiček nebo vláken, protože tvarvýplně nijak neomezuje infiltraci roztaveného kovu.jiným vhodným-hvaTem jsou kuličky, trubičky, peletky}žárovzdorná tkanina apod. Ani rozměr materiálu výplněneomezuje infiltraci, třebaže k úplné infiltraci masymenších částic je někdy třeba vyšší teplota nebo delšídoba než k infiltraci výplně z velkých částic. Pro

většinu technických aplikací je vhodný výplňový materiáls průměrnou zrnitostí menší než 34 do 500. Volbou rozměrů,například průměru částic propustné masy výplňového ma- ?teriálw nebo předlisku, lze přizpůsobit fyzikální a/nebomechanické vlastnosti kompozitní složky s kovovou matricíve výsledném .mokr okompozi tním produktu tak, aby vyhovovalyneomezenému počtu průmyslových aplikací. Když se použijevýpl “nového materiálu s různou velikostí částic, můžebýt výplň hutnější, aby kompozitní složka s kovovou matricív makrokompozitním tělese měla žádoucí vlastnosti. Ro/něžje možné použít menšího podílu částic^ když se výplňovýmateriál promíchává, napi 'íkéad otřásáním nádoby během in-filtrace a/nebo smícháním práškového matricového kovus výplňovým materiálem před infiltrací.

Reaktivní atmosférou při způsobu podle vynálezu můžebýt jakákoli atmosféra, která reaguje částečně nebo úplně * s roztaveným matricovým kovem a/nebo s výplňovým mate-riálem a/nebo 'nepropustnou nádobou na. reakční produkt,který zabírá menší objem než je celkový objem atmosférya/nebo reakčních složek před reakcí. Reaktivní atmosféramůže ve s.tykw ds roztaveným matricovým kovem a/nebo svýplňovým materiálem a/nebo s nepropustnou nádoboureagovat s jednou nebo několika složkami reakčního systému 7. na pevný, kapalný nebo plynný reakční produkt, který mámenší objem než kombinované jednotlivé složky, čímž vznikáprázný prostor nebp vakuum, které podporuje vtahováníroztaveného matricového kovu do výplně nebo předlisku-r. a,

Reakce mezi reaktivní atmosférou a mtricovým kovem a/nebo

ť"‘—.«li»5 *''r' výplňovým materiálem a/nebo nepropustnou .nádobou muže.po-kračovat po,dobu dostatečnou fe částečné nebo úplné infil-traci do výplňového materiálu. Roztavený matricový kovmá infiltrovat do výplně nebo předlisku do té míry, abybyl ve styku alespoň s částí druhého materiálu, kterýleží vedle nebo se dotýká masy výplně nebo předlisku.

Když je například reaktivní atmosférou vzduch, má reakcemezi matricovým kovem, například hliníkem a vzduchem zanásledek tvorbu reakčních produktů, například oxidu hlinitéhoa/nebo nitridu hliníku atd. V reakčních podmínkách zmíra-jí reakční produkty menší objem než je celkový objemreagujícího roztaveného hliníku a vzduchu, V důsledkutéto reakce vzniká, vakuum, které vyvolává infiltraciroztaveného matricového kovu do výplňového materiálu nebopředlisku. Podle použitého systému může podobným způso-bem. reagovat s reaktivní atmosférou výplňový materiála/nebo nepropustná nádoba, takže vzniká vakuum podporu-jící infiltra.ci roztaveného matricového kovu do výplně.

Reakce se samovolným vznikem vakua, pak pokračuje tak

I dlouho, aby vzniklo kompozitní těleso s kovovou matricí,vázané ke druhému materiálu a tvořící s ním ma.krokompo-zitní těleso.

Podle vynálezu bylo zjištěno, že je vhodné vytvořittěsnění nebo těsnicí ústrojí, které zabraňuje nebo sni-žuje proi/dění plynu z okolní atmosféry do výplňovéhomateriálu nebo předlisku, například do reaktivní a.tmo-sféry. Podle obr. 1 má být reaktivní atmosféra v nepro-pustné nádobě 32 a ve výplňovém materiálu 3I dostatečněizolována, od okolní atmosféry 37, 37 aby během yeakce mezi- reaktivní atmosférou a roztave-ným matricovým kovem 32 a/nebo Výplňovým materiálemnebo předliskem a/nebo nepropustnou nádobou 32 vznikla-udržel se tlakový rozdíl mezí reaktivní a okolníatmosférou až do okamžiku, kdy infiltrace dosáhne poža-dovaného stupně. Je třeba rozumět, že izolace mezi'reaktivní a okolní atmosférou nemusí být dokonalá,nýbrž pouze "dostatečná", tak aby existoval jistý tlájko-vý rozdíl. Do reaktivní atmosféry může napříkladproudit z okolní atmosféry plynná fá.ze, pokud je jejíprůtoční množství nižší než množství, nezbytné okamži-tě k doplnění reaktivní atmosféry. Jak bylo uvedeno,je nezbytná izolace mezi okolní a reaktivní atmosférourealizována nepropustností nádoby 32. Protože, většinamatricových kovů. je rovněž dostatečně nepropustná pro okolní atmosféru, tvoří lázeň roztaveného matricového . » kovu 33 rovněž součást nezbytné izolace. Je však třebamít na zřeteli, že rozhraní mezi nepropustnou nádobou 32 ,a matricovým kovem 33 může tvořit únikovou dráhumezi okolní a reaktivní atmosférou. Je tedy třebauspořádat těsnění tak, aby dostatečně zabraňovalo neboznemožňovalo takový únik.

Vhodná těsnění nebo těsnicí ústrojí lzeklasifikovat j‘ako mechanická, fyzikální nebo chemická,a každou z těchto kategorií lze rozdělit na vnějšínebo intrinsické těsnění. Pod pojmem "vnější" je míněno, že těsnicí účinek vzniká nezávisle na roz-taveném matricovém kovu nebo příp^.aďně k těsnicímu

-v · __Zói * λΣ*4 *·· ižť&amp;sSjStfSSF’

účinku zajištěnému roztaveným matricovým kovem, na-př ík 1 ad z. materiá.lu. přidaného -k- ostatním—elementúm------------------- reakčního systému. Výraz "intrinsický" znamená, žetěsnicí účinek vzniká výlučně na základě’jedné neboněkolika charakteristik matricového kovu, např. tím, žematricový kov smáčí nepropustnou nádobu. Intrinsickémechanické těsnění lze například vytvořit tak, že seuspořádá dostatečně hluboká lázeň roztaveného matricovéhokovu nebo že se ponoří výplňový materiál nebo předlisekúplně do lázně roztaveného kovu.

Bylo však zjištěno, že intrinsická mechanic-ká těsnění jsou v řadě aplikací neefektivní a že vy-žadují nadměrně velká množství roztaveného matricovéhokovu. Podle vynálezu bylo zj ištěno, že vnější těsněnía fyzikální a chemická intrinsická těsnění odstraňujínevýhody intrinsických mecha.nických těsněni. Při výhodnérealizaci vnějšího těsnění lze těsnicí prostředek zvnějškunanést na povrch matricového kovu ve formě pevné nebokapalné látky, která v procesních podmínkách v podsta-tě nereaguje s matricovým kovem. Ukázalo se, že takovévnější těsnění znemožňuje nebo alespoň dostatečněbrzdí transport plynných složek z okolní atmosféry doreaktivní atmosféry. Vhodnými materiály pro vnějšífyzikální těsnění mohou být pevné látky nebo kapalinyvčetně skel jako například boritá nebo křemičitá skla.

I 'Ϊ-- ··

• Broztavené oxidy atd., nebo jakékoli jiné látky,které dostatečně brání transportu okolní atmosféry doreaktivní atmosféry.

Vnější mechanické těsnění lze vytvořit tak, žese předběžně vyhladí nebo vyleští nebo jinak obrobí vnitřníplocha nepropustné nádoby, která je ve skyl$u s láznímatricového kovu, tak aby transport plynu z okolní doreaktivní atmosféry byl dostatečně znemožněn. Na nádobulze nanést glazury a povlaky jako S20^, které ji činínepropustnou a tvoří tak vhodné těsnění.

Vnější chemické těsnění lze vytvořit tak,že se na povrch roztaveného matricového kovu umístímateriál, který reaguje například s nepropustnou nádobou.Produktem takové reakce múze být intermetalická slouče-nina, oxid, karbid apod.

Ve výhodném, provedení intrinsického fyzikálníhotěsnění muže matricový kov reagovat s okolní atmosféroua vytvořit tak těsnění, které má odlišné složení nežmatricový kov. Při reakci matrcového kovu s okolníatmosférou.může vznikat reakční produkt, napříkladMgO a/nebo hlinitan hořečnatý spinelového typu v přípa-dě slitiny Al-I.íg reagující se vzduchem, nebo oxid mědna- "tý v případě bronzu reagujícího se vzduchem, a tentoreakční produkt může oddělit reaktivní atmosféru odokolní atmosféry. Podle výhodného provedení intrinsic- i kého fyzikálního těsnění lze k matr icovému kovu přidat látku usnadňující těsnění, která usnadňuje tvorbu těsnění při reakci mezi matricovým kovem a okolně atmosféro

„- ř·? >,-»ς S »,'rs,«-. í^sn^^u . W^Xť^<;x;? v^.· 'r·.·. -ϊ"·· :-· jZ4\'Jako činidlo usnadňuj ící těsněn/ lze přidat do systému s ,·,/Χ' .hliníkem jako matricovým kovem hořčík, vizmut, olovo '. *' ' < atd., a pro^měd. a bronz jako matricový kov lze přidat ..^. """""- " . ' " ' - - - ....... ... .. - - - .·- - selen, tellur, síru atd. Při vytváření intrinsickéhochemického těsnění může matricový kov reagovat s nepropustnounádobou, například částečným rozpuštěním nádoby nebo jejíhopovlaku, nebo vznikem reakčního produktu nebo interweíalic-kýcfa sloučenin, které mohou oddělit výplňový materiál odokolní atmosféry.

Je zřejmé, že těsnění musí být schopné se při-způsobit objemovým změnám, to znamená roztažení nebosmrštění, i jiným změnám v reakčním systému, aniž by dovolilopřitékání okolní atmosféry do výplňového materiálu, tedy t do reaktivní atmosféry. Konkrétně jde o to, že při infil-traci roztaveného matricového kovu do propustné masyvýpl ''nového materiálu nebo do předsSisku se zmenšujehloubka lázně roztaveného matricového kovu v nádobě. Účinnátěsnění pro takový systém musí být dostatečně pružné,aby znemožnilo pronikání okolní atmosféry do výplňovéhomateriálu při poklesu hladiny roztaveného matricovéhokovu v nádobě, V některých provedeních vynále-zu může druhý mate-riáů, použitý při tvorbě aakrokompozitního tělesa,vyčnívat nad hladinu roztavené matricové slitiny po jejímnalití do nepropustné nádoby. V tomto případě má roztavenýmatricový kov rovněž tvořit těsnění s tímto druhým mate-riálem na styčné ploše mezi roztaveným matricovým kovem,druhým materiálem a okolní atmosférou. Tento požadavek,

týkající se těsnění mezi roztaveným matricovým kovem anepropustnou nádobou, rovněž platí pro těsnění meziroztaveným matricovým kovem a druhým materiálem, pokud,je takové těsnění nezbytné.

Podle vynálezu lze rovněž použít bariéry,, což jejakýkoli vhodný prostředek, který brání, znemožňujenebo ukončuje migraci nebo pohyb roztaveného matricovéhokovu za definovanou mezní plochu výplňového materiálu,definovanou touto bariérou. Vhodnou bariérou je jaký-koli materiál, sloučenina, prvek, směs a pod., který siv procesních podmínkách uchovává konstrukční celistvost,nevypařuje se

•v-rt-í y -Μ4-ΤΓΛ T •>ť^’^ÍJrᣣí-'Cř 4Ϊ - >y;/'-- -.. < - . - ''' ' ’ '··'·. - .:'. a je schopný místně inhibovat, zastavovat nebo bránit'* pokračující infiltraci a jakémukoli jinému pohybu za definovanou mezní plochu výplňového materiálu. Bariérylze použít při technice se samovolně vznikajícímvakuem v nepropustné nádobě pro výrobu kompozitů s ko-vovou matricí.

Vhodné bariéry zahrnují materiály, které jsoubud smáčitelné nebo nesmáčitelné migrujícím roztavenýmmatricovým kovem v procesních podmínkách, pokud smáčenínepostupuje za plochu bariérového materiálu. Bariératohoto typu nemá afinitu nebo má jen nepatrnou afinitupro roztavenou kovovou slitinu a zabraňuje pohybu kovuza tuto plochu. Bariéra snižuje na minimum konečnéobrábění nebo broušení, které může být nezbytné pro do-sažení vhodného povrchu kompozitního tělesa s kovovoumatricí.

Bariéry, které jsou obzvláště vhodné pro ma-tricové kovy na bázi hliníku, jsou látky obsahujícíuhlík, zejména krystalická allotropní forma uhlíkunazývaná grafit. Grafit je v procesních podmínkách vpodstatě nesmáčitelný roztavenou hliníkovou slitinou.Obzvlášzě výhodným grafitem je grafitový list nebofólie GRAFOTL, která má charakteristiky, jež zabraňujíšíření roztavené hliníkové slitiny za definovanou mez-ní plochu výplňového materiálu . Mimoto je tato grafito-vá fólie odolná proti působení tepla a je v podstatěchemicky netečná. Grafitová fólie je pružná, slučitelná,

- 42 přizpůsobivá a odolná a dátvarech, aby se hodila probariéru lze rovněž nanášet se vyrobit v nej různějšíchvětšinu aplikací. Grafitovoujako kaši nebo pastu nebo dokonce jako nátěr kolen výplňového materiálunebo předlisku. Tato bariéra je obzvlášt výhodná proto,že je ve tvaru pružného grafitového listu. Tohotolistu lze použít například k obalení výplňového mate-riálu nebo předlisku, do kterého má kov infiltrovat. /

Alternativně lze z grafitového listu vytvořit negativníformu toho tvaru, který má mít kompozitní těleso, anaplnit ji výplňovým materiálem.

Jako bariéra mohou pracovat i jiné materiýly,zejména rozemleté kusové materiály, zejména aluminao zrnitosti 5OO, pokud infiltrace do bariérového mate-riálu probíhá pomaleji než infiltrace do výplně.

Bariéru lze nanášet- jakýmkoli vhodným způso-bem, například pokrýt definovanou mezní plochu vrstvoubariéry. Takovou vrstvu lze aplikovat natřením, ponoře-ním, sítotiskem, naparováním nebo jiným způsobem veformě kapaliny, kaše nebo pasty, nebo rozprašovánímbariéry, nebo jednoduchým položením vrstvy pevnýchčástic bariéry, nebo položením pevného tenkého filmunebo fólie na definovanou mezní plochu. Když je bariérauložena na tuto mezní plochu, končí infiltrace sesamovolným vznikem vakua v podstatě v okamžiku, kdyinf iltruj ící matricový kov dojde k definované mezníploše a přijde do styku s bariérou. gsfet<3

V" 1 • ·=·? ’ ' -»Λ-< .. 5ůi k -’ - »- -'·—;^.’-';.'-'-yT'”ř· · , <-> ·«.-' — ř.W''/**^-.· *Se .... . .’_t± .» t-?»» . Arjflf.'*. :

, '..---"V v -.v : . . .. Způsob podle vynálezu provýrobu kompozitní složky —s kovovou matricí v makrokompozitním tělese samovolným .. yzniko.m.zvakua př-tmáší-.v.- kombinaci s -použi t í-m -bar-i-éry-------- — - značné . 'výhody. Konkrétně lze tímto způsobem vyrobitkompozitní těleso s kovovou matricí, které nevyžaduje λ nákladné a složité zpracování. Nepropustná. nádoba,, která,je bud běžně na trku nebo může být vyrobena nebo přizpů-sobena určitým požadavkům, obsahuje výplňový materiálnebo pře dtiis ek požadovaného tvaru, umístěný vedle nebove styku s druhým materiálem, dále reaktivní atmo- “j sféru a bariéru, která, zastavuje inf ilíraci matricového - kovu za plochu výsledného vyráběného makrokompozitního tělesa. Při styku reaktivní atmosf éry a matricového kovu,který lze nalít do nepropustné nádoby, a/nebo výplňového 2/ materiálu vzniká samovolně vakuum, které vyvolává, infiltraci roztaveného matricového kovu do výplně a potom jeho stykalespoň s částí druhého materiálu. Způsob podle vynálezutedy nevyžaduje složité postupy, například opracování foremdo složitých tvarů, udržování lázně roztaveného kovu,vyjímání vyrobených těles ze složitých forem a.pod. Proto-že se používá stabilní nádoby, která není ponořena doroztavené kovové lázně, nedochází k posouvání a pre-mis-· ťování výplňového materiálu působením roztaveného ma-tricového kovu. V následujících příkladech, které vynález pouzevysvětlují a nijak neomezují, je způsob podle vynálezudoložen několika konkrétními provedeními. ·ώ

keramickou matricí k tělesu z nerezavějící oceli pomocímezivrstvy z kompozitu s hliníkovou matricí.

Tyčka z nerezavějící oceli, která mněla průměr asi12,7 mm a délku 63,5 mm, byla uložena nastojat.o do nepro-pustné nádoby, tvoř&amp;né kelímkem z komerční aluminy, kterýměl přibližný vnitřní průměr 38,1 mm a výšku Ó3,l mm,takže ocelová tyčka spočívala na dnu kelímku. Prstencovýprostor mezi pláštěm ocelové tyčky a vnitřní plochou kelímkupak byl vyplněn vrstvou výplňového materiálu z částic karbidukřemíku o zrnitosti 54, která měla tlouštku Ις>,05 mm. Pláštocelové tyčky byl předtím povlečen roztokem práškovéhooxidu boritého ve vodě. Pevný matricový kov z hliníkovéslitiny, která obsahovala v % hmot. 2,5 až 3,5 % Zn, 3,0 až 4,0 % Cu, 7,5 až 9,5^/si, 0,8 až 0,5 % Fe, 0,20 až0,30 % Mg, méně než 0,5 % Mn, méně než 0,35 % Sn, méněnež 0,5 % Ni, zbytek hliník, byl vložen do nepropustnénádoby, která měla okolní teplotu^na výplňový materiál zkarbidu křemíku. Nepropustná nádoba s obsahem pak bylauložena do odporově vytápěné komorové pece se vzduchovouatmosférou, předehřáté asi na 600 °C. Teplota, v peci pakbyla zvyšována během 1,5 hod. přibližně na 9OO °C. Běhemtéto doby se matricová slitina roztavila a vytvořilaroztavenou vrstvu o tlouštce asi lp,0 mm v prstencovémprostoru mezi ocelovou tyčkou a aluminovým kelímkem. Roz-tavený matricový kov pak byl pokryt práškovým oxidem bori-tým, který vytvořil těsnění. Asi po době I5 min. při teplotě

s qOO\.^C . se oxid boritý v podstatě úplně roztavil a vytvořilsklovitou vrstvu. Současně se odpařila voda, která bylav~práškovém oxidu Zachy cena', čímž vzniklo nepropustné ' těsnění nepropouštějící plyn. Soustava byla udržována v peciještě další l hod. při teplotě 9OO °C, pak byla vyjmutaz pece a položena přímo na vodou chlazenou měděnou chladicídesku ke směrovému ztuhnutím matricového kovu. Analýzoustruktury bylo zjištěno, že roztavený matricový kov infiltrovado výplňového materiálu z karbidu křemíku a vytvořil tedykompozit s kovovou matricí, který byl spojen jak s alumino-vým kelímkem tak s ocelovou tyčkou, čímž vzniklo pevnémakrokompozitni těleso, v němž keramické těleso, tedy alumi-nový kelímek, byl spojen s kovovým tělesem, tedy s ocelovoutyčkou, mezivrstvou kompozitu s kovovou matricí. Na horníploše soustavy byla vrstva zbytkového matricového kovu,kterým nebyl infiltrován výplňový materiál a který byl spojens aluminovým kelímkem, s kompozitní mezivrstvou s matrico-vým kovem a s ocelovou tyčkou.

Obr. 3 je fotografie vodorovného řezu konečnéhomakrokompozitního tělesa vyrobeného popsaným postupem. Řez byl veden pod zbytkovou vrstvou matricového kovu anad dnem aluminového kelímku. Řez ukazuje tyčku 60 z nere-zavějící oceli, spojenou s aluminovým kelímkem 62 mezi-vrstvou 64 z kompozitu s kovovou matricí. Příklad z

Tento příklad popisuje způsob výroby makrokompo-zitního tělesa, které sestává z kompozitního tělesa s kera- .Μ·''’" - ΙΟ -t - , =—** ζ^,ϊΜεΛ*--^βφβ.^·\5 w* >^jj2*i.U * ’^ι^'^<’^*>5ίβΛ3,κ&amp;-* ** - 4Ó - mickou matricí, spojeného s kompozitním tělesem s hliníkovoukovovou matricí. Příklad dále dokládá využití mechanickévazby mezi oběma tělesy, kombinované s dalšími mechanismyspojení. Válcové kompozitní těleso s keramickou matricí, i obsahující jako výplňový materiál karbid křemíku, uzavřenýv matrici z oxidu hlinitého, bylo položeno na vrstvu práš-kové aluminy se zrnitostí 500, která byla vsypána do ne-propustné nádoby o vnitřním průměru 38,1 mm a o výšce57,l5 mm, vyrobené z nerezavějící oceli o tlouštce 1,6 mm.Nádoba byla vyrobena přivážením nerezavějící ocelové trubky,která měla. tlouštku stěny 1,6 mm, vnitřní průměr 38,1 mina délku asi 57,15 mm, ke čtvercové desce o straně 44,45 mmz nerezavějící oceli. Shora popsané válcové keramickétěleso bylo i.vyrobeno způsobem popsaným v US pat, spise . Prstencový prostor mezi vnější stranou kompozit-ního tělesa s keramickou matricí a vnitřní plochou nepro-pustné nádoby byl vyplněn oxidem hlinitým o zrnitosti 5OOdo takové výšky, aby výplň byla ve stejné výši jako horníplocha kompozitního tělesa s keramickou, matricí. Práškovýoxid hlinitý, použitý v podmínkách tohoto příkladu, tvořilbariérový materiál nepropustný pro roztavený matricový kov.Na horní ploše kompozitního tělesa s keramickou matricíbyly čtyři zářezy o šířce 0,88ς>0 mm a hloubce O,/3 mm, kterétvořily obrazec patrný z- obr. 4. Zářezy 66 byly skloněnyvzhledem ke svislé ose kompozitního tělesa s keramickoumatricí pod úhlem asi 8°. Práškový oxid hlinitý se zrni- 1 * 'j-~ —·ν“~" * * ϊ v? "'*» "".' * - * *~ ' ^*~ - ” Λ *"*“ ” ......*-**» ea·* a-a ai«.i^>-^*a ·>*· ·> a Afcie^a* a··,.. 4*fe-ar^*T>·- V» 4[ , ·,* ***a&amp;-f« jř-·'*^ ? «******»<£".« * *“ **· ’ϊ.'-'^'©’· ♦*· -t·***^ “ ‘^šb£>í»»~< ·—•«-“«e··-· · · · -•n·’>e»<·-a..·?· -. · r-.—,“»a:-~sr*^a»xř..« -í-jf -toei-s..;-;;*?··.*-.^·?»” řx^eswíster’--·--^- y»»· ηt* .» · »> ·· ? X*. .. - - . ..· “ .; .·.. -· . *^ . «· ^L>atv,uxiit\^^ťjcí2^^ť«vM.úUiií<>iaaA*XxAait>*»fiíKxayj2£.'fci,aeriiMinsAV»ísi4£řkz?jiJiWfcyi'iA'a .7*3»»·· φ*3μ*ČVSs ~A-fc” tostí 5OO nezakrýval horní-plochu kompozitního tělesa s kera-mickou matricí ani nevnikl do jejích zářezu 66. Náhorníplochu kompozitního tělesa s keramickou matricí bylá pakuložena 2,667 mm silná vrstva z karbidu křemíku se zrni-tostí 90. Přibližné rozměry válcového kompozitního těle-sa s keramickou matricí byly 34,92 mm prúměťu a 7,738 mmvýšky. Zrnitý karbid křemíku rovněž vyplnil drážky nahorní ploše kompozitu s keramickou matricí. Do nádoby,která měla okolní teplotu, byl pak nalit roztavený matricovýkov z hliníkové slitiny, která měla přibližné hmotnostnísložení 2,5 až 3,5 % Zm, 3,0 až 4,0 % Cu, 7,5 až 9,5 % Si, 0,8 až 1,5 % Fe, 5,2 až 5,3 % Mg, méně než 0,5 % Mn,méně než 0,35 % Sn, méně než 0,5 % Ni, zbytek hliník.

Tento roztavený matricový kov zakryl výplň z karbidu křetnífew.Roztavený matricový kov, který měl teplotu kolem 800 °C,pak byl pokr-yt práškovým oxidem boritým k vytvořenítěsnicí vrstvy. Nepropustná ocelová nádoba s obsahem pakbyla vložena do komorové pece s odporovým vytápěním a vzducho-vou atmosférou, předehřáté na teplotu kolem 800 °C. Podobě asi I5 min. se oxid boritý úplně roztavil a vytvořilsklovitou vrstvu, a mimoto se z něj vypařila všechna voda,takže vytvořil těsnění nepropouštějící plyn. Soustavabyla udržována na teplotě 800 °C v peci další 2 hod. Potombyla z pece vyjmuta a ocelová deska, tvořící dno nádoby,byla položena na vodou chlazenou chladicí desku ke směrové-mu ztuhnutí kovu. Po zchladnutí byla soustava rozebránaa obnažilo se makrokompozitni těleso, obsahující kompozit- .........— tfa +a;v ·*“* - ^T«ř< «, \ ^t‘’^ť-r í -K« — - 48 - c r *** "ΊΛ *· f * — *

- Z~ A^e -* ^-L ní těleso s kovovou matricí, spojené s kompozitním tělesems'keramickou matricí. Sekce s kovovou matricí celého makro-kompozitu pak byla obroušena na tloušlku asi 0,38! mm.

Toto výsledné makrokompozitní těleso, znázorněné naohr,,.5,_ bylo podrobeno několika po sobě následujícím tepel-ným šokům, aby se zjistilo, zda se kompozitní těleso 68 skovovou matricí oddělí tepelným rázovým namáháním od kom-pozitního tělesa 7O s keramickou matricí. Tepelné šokovézkoušky spočívaly v tom, že se makrokompozitní tělesozahřívalo v peci se vzduchovou atmosférou na 5OO °C,udržovalo se na ní po dobu I5 min. a pak se vyjmulo z pecedo, okolního vzduchu, kde zůstalo I5 min. Poté bylo znovuvráceno do pece vyhřáté na teplotu $00 °C a cyklus seopakoval. Cyklus byl opakován šestkrát a nebylo pozorováno,že by se kompozitní těleso s kovovou matricí oddělilo odkompozitního tělesa s ke manickou matricí, ani nebyla po-zorována místní porucha vzájemného spojení. Příklad 3

Tento příklad dokládá způdob výroby makrokompozit-ního tělesa, obsahujícího kompozitní těleso s keramickoumatricí spojené s tělesem z nerezavějící oceli kompozit-ní mezivrštvou s hliníkovou kovovou matrici. Válcové kompozitní těleso s keramickou matricí,které mělo průměr asi 23,4 mm a výšku 6,36 mm a sestávaloz výplňového materiálu z karbidu křemíku, uzavřeného vmatrici z oxidu hlinitého, bylo položeno na vrstvn sr^-ko-

t?$lš§£&amp;írtytá ' *»· ý- ~>rí«0r-fí*^·'' i - ';i ^>..,· -í,: ; . ýfjje·'*-!^»· - ip··,·. U . ·%* - Zi ί*- τ “^·~ J.íšlíi Γ*-4 •'Λ&amp;βζφΐρ .βνκ~·»Λ J^t^*1 '· -ι •“-"ΐ* \AS, ÍJ-'J*«—«•«Κίί-’^-^^ίίίί^^Γ-^ΗΑιΤΜ^-—a --""V- ----y^>-^-;^y^<f v*—*>*·.*-—·- - i -' 49*'- -«.*wr '•sA-·'- vé aluminy se zrnitostí 5OO v nepropustné nádobě,' která .měla vnitřní průměr 38,1 mm a výšku 57,15 mm. Kompozit skeramickou matricí byl vyroben způsobem' zmíněným v pří- 'kládě 2. Horní strana kompozitního tělesa s keramickoumatricí měla čtyři zářezy o šířce 0,89 mm a hloubce 0,76 mm,uspořádané do obrazce podle obr. 4. Zářezy měly vzhledemke svislé ose kompozitního tělesa sklon asi 8°, Nepropustnánádoba byla z nerezavějící oceli o tloušťce 1,6 m a bylavyrobena přivařením ocelové trubky o vnitřním průměru 38,l mma o délce 44,45 mn ke čtvercové destičce tlouš. fey 1,6 mmo straně 44,45 z nerezavějící oceli. Kolem obvodu válcové-ho kompozitního tělesa s keramickou matricí byl obtočenlist psacího papíru, který přečníval asi o lz,7 mmnad jeho horní plochu, čímž vytvořil dutý prostor. Dotohoto dutého prostoru bylo vsypáno takové množství zrnitéhokarbidu křemíku se zrnitostí gO, aby jím byly vyplněnyzářezy. Potom bylo do tohoto prázdného prostoru vloženoještě další množství stejného karbidu křemíku tak, abyvznikla vrstva o tlouštce 1,588 mm. Na tuto vrstvu bylapoložena perforovaná destička z nerezavějící oceli,která měla přibližný průměr 25,4 mm a tloušťku 0,762 mm.Přibližně 4O % celkové plochy perforované destičky zabíralyotvory, které měly průměr asi 1,558 mm. Poté byla na tutodestičku nasypána další vrstva karbidu křemíku o zrnitosti 9O,která vyplnila otvory v destičce a vytvořila na její hornístraně vrstvu tloušiky asi 1,558 mm. Do prstencovéhoprostoru mezi vnější plochou tohoto prostoru a vnitřní

Ka,-··^* ,<«2ί.-ί_«·! .·»£.·<»."^Uifc^eíg-i^r s: *&amp;*.

- 5o - plochou ocelové nepropustné nádoby, byl pak vsypán,karbidkřemíku se zrnitostí 500 do výše,'odpovídá j ící horní plošedutého prostoru. Do nepropustné nádoby, pak byl nalit rozta-vený matricový kov, který obsahoval v % hmot. 2,5 až 3,5 % Zn,3,0 až 4,O^Cu, 7,5 až 9,5 % Si, 0,8 až 1,5 % Fe, 0,2 až 0,3 °&amp;Ag, <0,5 % Mn, < 0,35 % Sn, < 0,5 % Ni, zby tek hliník,€ který -aluminový pokryl karbid křemíku a/prášek se zrnitosti 5OO. Roztavenýmatnicový kov měl teplotu asi 9OO °C. Na něj pak byl nasypánpráškový oxid boritý, aby vytvořil těsnění. Celá soustavapak byla vložena do komorové pece s odporovým vytápěním avzduchovou atmosf érou, předehřátá : asi na 9OO0. Po době asiI5 min. se oxid boritý úplně roztavil a vytvořil sklovitouvrstvu, přičemž se úplně zbavil pfynú a par, takže vytvořilnepropustné těsnění. Sestava pak byla ponechána na další 1,5 hod. v peci při teplotě 9OO °C, potom byla vyjmuta aocelová destička, tvořící dno nepropustné nádoby, byla po-ložena přímo na vodou chlazenou měděnou desku ke směrovémuztuhnutí matricového kovu. Po ochlazení na okolní teplotubylo z nepropustné nádoby vyjmuto makrokompozitní těleso,jehož průřez je znázorněn na obr. 6. Makrokompozitnítěleso 72 sestávalo z kompozitního tělesa 74 s keramickoumatricí, spojeného s perforovanou ocelovou destičkou 7Ó mezi'vrstvou 78 z kompozitního materiálu s kovovou matricí,který sestával z karbidu kcemíku se zrnitostí 90, uzavřeného -v matrici z uvedené hliníkové slitiny. Mezivr.—:stva sahalado perforací v perforované destičce a byla tedy spojena sezbytkem kompozitního tělesa 80 s kovovou matricí, ležícíhonad ocelovou destičkou. S8S®®tti3S&amp;3Bbiá&amp;á M5j3&amp;Že»%^ák^M> -.i^fQ*^. 4^-^-h . «·£*♦-· * if ul-f*· * VT V V *» Λ» 1 ·> ~~ » ^<“ \ .•^V,’. · »-.i> .- b * ~»' Av-ÍA·7-·1'/*»-*!*».^^^ 'W'« ’ “ •~»iÍq?ffi=^j^^aKgqia8a^^£S!ížSfcj^fr.s^f.?<j>^Í43«igÍX^JM>^ '^^».·».»* r?-''^ί^’νπΧιΤ.^Ιΐί·'·: ·: *'--~·-·*%Μ»^·.νΛίβ*« ·!> .' · - ' --’ 3.'-^·=ί,-*··^-' - Λ · « .- - —i?··» · --<-·>- - - - · -,^Τ!·. ·»-- » · - - · *-.: /-Μ. - *^— - 5Ϊ - Příklad 4 .. Tento příklad popisuje způsob výroby makrokompozitníhotělesa, které sestává z kompozitního tělesa s keramickoumatricí, spojeného s kompozitním tělesem s hliníkovoumatricí, jež je spojeno s jistým množstvím matricového kovu.Válcové kompozitní těleso s keramickou matricí, vyrobenépostupem zmíněným v příkladě 2 a sestávaj ící z výplně z karbidukřemíku, uzavřené v aluminové matrici, bylo položeno navrstvu práškového oxidu hlinitého o zrnitosti 5OO v nepro-pustné nádobě. Nepropustná nádoba s nerezavějící oceli otlouštce 1,6 mm byla vyrobena přivážením ocelové trubky svnitřním průměrem asi 53,575 mm a délkou asi 63,1 mm ke

jh/»kZ čtvercové desce z ocelového plechu o straně 63,1. Do prstenco-vého prostoru mezi vnější plochou válcového kompozi tníhotělesa s keramickou matricí a vnitřní plochou nepropustnénádoby.byl vsypán další prášek z oxl^u hlinitého o zrnitos-ti 5OO, až jeho výška byla přibližně stejná jako horní stranakompozitního tělesa s keramickou matricí. Toto kompozitnítěleso mělo přibližně průměr 39,68 mm a výšku 12,7 mm.

Na horní straně mělo čtyři zářezy o šířce O,88oO mm ahloubce 0,762 mm' uspořádané do obrazce podle obr. 4 askloněné vzhledem k ose kompozitního tělesa v úhlu asi 8°.

Na horní stranu kompozitního tělesa s keramickou matricía na práškový °x-icí hlinitý se zrnitostí 5OO pak bylaumístěna vrstva částii karbidu křemíku o zrnitosti 9O, kteráměla přibližně tlouštku 6,35 mm, Tento výplňový materiálrovněž vyplnil zářezy na horní straně kompozitního tělesa BHS3? •· ’Γ ^--- - i ϊ :·».. · --j. .·., ·}. '.· ν·Γ i.' · .* .·,···,<"ϊ. · · • *·^ ^í‘*r'1**V1-5-'-*íT-^*; ·*: 'Ρ' Χί ‘kpC***— <· “ '· if . -·' ' ·. ·»· κ -, * J '•s; ν~» V*,* =-**> V ‘«.**£»^3*»-·-, -, - a-křSÍTf^ • ί i ' V.···’*·.·Μ"4* P>i. r- . --Τ·. -A. ..**- ί~ ·Χ.·. κ»ϊ<··*· 'Γ·.Λ*Χ~* ř*sAw - 52 - s keramickou matricí. Na výplňový materiál z karbidu kře-míku a na práškovou aluminu pak byl nalit roztavený kov,který měl v % hmot. obsah 2,5 až 3,5 % Zn, 3,0 až 4,0 % Cu, c/ 7,5 az 9,5 7o Si, 0,8 až 1,5 % Ve, 0,20 až 0,30 % Mg, % Mn, < 0,35 % Sn, < 0,5 % Ni, zbytek hliník, a < 0,5 % měl '. teplotu asi S5O °C. Roztavený matricový kov pak byl pokryt práškovým oxidem boritým k vytvořenítěsnění. Soustava pak byla umístěna do komorové pece s odpo-rovým vytápěním a vzduchovou atmosférou, předehřáté asina 85Ο °C. Přibližně po I5 min. se oxid boritý úplně roz-tavil, zbavil vodní páry a vytvořil nepropustné těsnění.Soustava byla udržována v peci při teplotě 85Ο °C další3 hod., potom byla vyjmuta a ocelová destička, tvořící dnonepropustné nádoby, byla položena na vodou chlazenou mědě-nou chladicí desku ke směrovému ztuhnutí matricového kovu.

Po ochlazení byla soustava'rozebrána a získáno makrokompozitnitěleso, jehož svislý řez zobrazuje obr. 7. Makrokompozitnitěleso 82 sestávalo z kompozitního tělesa 84 s keramickoumatricí, spojeného s kompozitním tělesem 86 s kovovou matricí,které bylo spojeno s tělesem 88 z matricového kovu. Kompozit-ní těleso 86 s kovovou matricí sestávalo z karbidu křemíkuse zrnitostí 90, uzavřeného v matrici z hliníkové slitiny.Těleso 88 z matricového kovu pak bylo obrobeno, až vzniklo ,,makrokompozitni těleso podle obr. 8, Vztahové značky naobr. 8 označují stejné součásti jako na obr. 7-

Jak je patrné z obr, 7 a 8, je kompozitní těleso 86s kovovou matricí mechanicky vázáno ke kompozitnímu

tělesu 84 s keramickou matricí kompozitním materiálem s kovo-vou matricí, který infiltroval do čtyř zářezu. V řezu na obr. 7 je vidět tři infiltrované zářezy 9O stejně jako nafotografii makrokompozitního tělesa na obr. 8. Zářezy gObyly mírněě skloněné vzhledem ke svislé ose kompozitníhotělesa s keramickou matricí, a po ztuhnutí kompozitního mate-riálu s kovovou matricí v těchto zářezech vznikl mezi oběmakompozitními tělesy pevný mechanický spoj. Tento mechanickýspoj zvyšuje pevnost jakéhokoliv jiného, například chemic-kého spoje mezi oběma kompozitními tělesy a podporuje tedyvznik pevného a soudržného makrokompozitního tělesa. í kdybyvšechno jiné spojení mezi oběma kompozitními tělesy přestalofungovat nebo se porušilo, mechanický spoj drží obě tělesadohromady. Tím by se zabránilo nebezpečné poruše celého makro-kompozitního tělesa při působení jistých druhů namáhání.Příklad 5

Tento příklad dokládá způsob výroby makrokompozitníhotělesa obsahujícího kompozitní těleso s keramickou matricí,které je spojeno s kompozitním tělesem s hliníkovou matricí.

Kompozitní tělesa s keramickou matricí, kde v alumi-nové matrici byl uzavřen alespoň jeden výplňový materiál,bylo položeno na vrstvu práškového oxidu hlinitého se zrni-tostí 5OO, uloženou v nepropustné nádobě s vnitřním průměrem79,38 a výšce 50,80 mm. Nádoba byla vyrobena přivařenímtrubky z nerezavějící oceli s tlowštkow stěny 1,6 mmf svnitřním průměrem 79,38 a délkou asi 50,4 mm ke čtvercové des- ’ jr tw, »^m« ‘-l.·’ ’*>».».’»*,·»*%.*< a»··'' * t . djr£&amp;w«í*í£a*5£ ‘•«.•ν'* vr^·· - i «"' •••i»»1· - > "· λ -<“· 5· ’— - .*·.> , ; ’ 54 - ._ -. ... L... κ·ν · r«u - tičce z nerezavějící oceli tloušiky 1,6 mm o straně 92,07 mm.Kompozitní těleso s keramickou matricí bylo vyrobeno způsobempopsaným v US pat. spise 4,8l8 734. Kompozitní- těleso s ke-ramickou matricí mělo válcový tvar, průměr asi 76,20 mm ί- α výšku asi 6,35 «Μ» Mimoto mělo na horní straně čtyřizářezy o šířce 0,889 mm a hloubce 0,762 mm, uspořádané doobrazce podle obr. 4. Do prostoru mezi vnější plochoukompozitního tělesa s keramickou matricí a vnitřní plochounepropustné nádoby byla vložena prášková alumina o zrnitosti5OO, a pa.k byla přidána další stejná prášková alumina tak,aby výška práškové vrstvy ležela přibližně v rovině horníplochy kompozitního tělesa s keramickou matricí. Na horníplochu kompozitního tělesa a na práškovou aluminu pak bylanasypána vrstva tlouštky asi 1,524 mm výplňového materiálu,tvořeného karbidem křemíku se zrnit^ostí 9O. Výplňový ma-teriál přitom vyplnil zářezy na horní straně kompozitníhotělesa s keramickou matricí. Do nádoby, která měla okolníteplotu, byl pak nalit roztavený kov o teplotě 85Ο °C,který měl přibližné hmot. složení 2,5 až 3,5 Zn, 3,0 až 4,0 %Cu, 7,5 až 9,5 % Si, 0,8 až 1,5 % Fe, 0,20 až 0,30 % Mg, 0,50 % Mn, < 0,35 % Sn, <. 0,50 % Ni, zbytek hliník,přičemž tento kov pokryl výplňový materiál z karbidukřemíku. Potom byl na roztavený matricový kov nasypánpráškový oxid boritý, a sestava byla vložena do odporovékomorové pece se vzduchovou atmosférou, předehřáté nateplotu asi 85Ο °C. Přibližně po I5 min. se oxid boritýroztavil a vytvořil sklovitou vrstvu a zbavil se v podstatě

γ5 · -V;-'’ “* ' . * $ i-'. -— ; ·-«.*-; . Λζ.*.ϊ •^*ςί“η-?'?ίΓί;.';^·?*.'·,.τί~.-’·· =Λ 'jí-íj ^1- "5-''Τ' ' i*1- ί^“.· - *-’- ' -· .··... »«*-_*·»» · 4 -ν- ~ ·?*·*' - 55 - veškeré vodní páry, takže vytvořil nepropustné těsnění.Soustava byla udržována v peci na teplotě 85Ο °C další 3,5 bod., potom byla vyjmuta a;ocelová destička, tvořícídno nepropustné nádoby, byla položena přímo na vodou chla-zenou měděnou chladicí desku ke směrovému ztuhnutí matrico-vého kovu. Po zchladnutí na okolní teplotu byla soustavarozebrána a bylo získáno válcové makrokompozitni těleso,jehož svislý řez je znázorněn na obr. o. Toto makrokompozit-ní těleso Q3 sestávalo z kompozitního tělesa 94 s keramickoumatricí, spojeného s kompozitním tělesem g$ s kovovou matricí,které zase bylo spojeno s vrstvou zbytkového matricovéhokovu g8, který neinfiltroval do výplně. Kompozitní tělesos kovovou matricí sestávalo z výplňového materiálu z karbidukřemíku se zrnitostí gO, uzavřeného v matrici z hliníkovéslitiny. Makromompozitní těleso pak bylo podrobeno koneč-né úpravě, při které z něj byl broušením odstraněn zbytekmatricového kovu. Potom byla přibližně na rozhraní mezioběma kompozitními tělesy vyříznuta v kompozitním těleses kovovou matricí obvodová drážka, která obíhala po celémobvodu makrokompozitního tělesa. Výsledné makrokompozitnitěleso je na obr. lO a je na něm patrná drážka lOz. Vzta.-hové značky, které jsou z obr. g a lo stejné, označujístejné součásti.

Obr. g znázorňuje mechanické spojení, tvořenézářezy lOO, vyplněnými kompozitem s kovovou matricí, disku-tované podrobně v příkladě 4. 34 ιτ ..-tfcjifcj», _-βκ,. ν ^ίΓ; . , „'·fc,. - , J \ ·&amp;<. .,> '-.-^,· , -^- - 56 - Příklad 6

Tento příklad dokládá způsob výroby makrokompozitního v tělesa, které sestává z několika kompozitních těles s kera-mickou matricí, spojených vzájemně mezi^vrstvou kompozit- sního materiálu s hliníkovou matricí a tenkou vrstvou matricového kovu.

Obr. II znázorňuje svislý řez soustavou I04, použi-tou k výrobě makrokompozitního tělesa... Na plochy loó pětikompozitních těles 108 s keramickou matricí bylo nanesenolepidlo a pak se tyto povlečené plochy loó přitiskly k sobě,Kompozitní tělesa, s keramickou matricí byla připravenapostupem podle amer. pat. spisu uvedeného v příkladě 5 &amp;každé z nick obsahovalo nejméně jeden výplňový materiál,uzavřený v matrici z oxidu hlinitého. Kompozitní těleso skeramickou matricí měla obdélníkový průřez a měla nasvých plochách zářezy 1lo, z nichž některé byly skloněnypod úhlem asi 8° vzhledem k čáře A-A nebo k čáře B-Bna obr. 11. Po ztuhnutí lepidla byla soustava, která měladélku lOlf6 m a šířku 44,45 mm položena na vrstvu výplňo-vého materiálu z karbidu křemíku o zrnitosti ς>0 v nepro-pustné nádobě, která měla průměr asi Ιζγ mm a výšku asi63,1 mm. Nepropustná nádoba byla vyrobena z nerezavějícíoceli tlouštly 1,6 mm přivařením ocelové trubky o vnitřním i,průměru Ϊ27 mm a délce 63,1 mm k ocelové destičce ostraně 152,42 mm. Potom byl do nepropustné nádoby vsypándalší výplňový materiál z karbidu křemíku o zrnitosti 9O} * '. Z Ž""* '-*, ·.' - T^^r* '”’'> «.» iC '5^yXk’ ϊΐΛ'^-4^2’ *'*&amp;**, ? --»rJfc«x X^T* *— ~.t>Z dť -7>«^t~\. *,/ f? *^* * .v. až byla celá soustava zasypánA vrstvou výplňového materiálu.Konečná úroveň výplňového materiálu z karbidu křemíku byla přibližné 3, I7 mm nad povrchy- -lI-2- jednotlivých- kompozitní ......... těles. Výřezy llO byly rovněž vyplněny výplňovým materiálemz karbidu křemíku o zrnitosti 90. Do nepropustné nádoby,která měla teplotu místnosti, pak byl nalit roztavený matri-cový kov, který měl hmotnostní složení 2,5 až 3,5 Zn, 3,0 až 4,0 % Cu, 7,5 až 9,5 % Si, 0,8 až 1,5 % Fe, 0,20 až 0,30Mg, < 0,50% Μη, <0,35 % Sn, g < 0,50% Ni, zbytekhliník, který překryl výplň z karbidu křemíku a měl teplotu85Ο °C. Roztavený matricový kov pak byl zasypán oxidemboritým k vytvoření těsnění. Soustava byla vložena do odpo-rové pece se vzduchovou atmosférou, předehřáté na 85Ο °C.

Po uplynutí asi I5 min. se oxid boritý úplně roztavil, vy-tvořil sklovitou vrstvu, zbavil se zachycených plynů avodní páry a vytvořil těsnění nepropouštějící plyny.

Soustava byla ponechána v peci další 3,5 hod., pak bylavyjmuta a ocelová destička tvořící dno nepropustné nádobybyla položena přímo na vodou chlazenou měděnou chladicídesku ke směrovému ztuhnutí matricového kovu. Po zchladnu-tí na okolní teplotu bylo vyjmuto makrokompozitní těleso,které sestávalo ze soustavy kompozitních těles s keramickoumatricí, úplně uzavřených v kompozitním tělese s kovovoumatricí, v němž výplňový materiál z karbidu křemíku ozrnitosti 90 byl uzavřen v hliníkové matrici. Kompozitnímateriál s kovovou matricí byl obrobením odstraněn z vnější- Λ**,”'·*- .* "~ •λ®-’---*· *ρτ^ Σ’* —-iV r ~^·-„ · ” s t * ±- B fcC&amp; =*M^ i>--*» *Λ.«’·-»^ί« ,w ·*·*^·· :y,. u ' · ..-i- .£·-. ·_£-<·'· V £?·£.-* »” ' ·'·' ' /’· »·; Μ"ΪΗ··ί·'ίη·ί’> **_rf· —.‘ . jr ' i . .. - ' -»'*·. ·««·* . · -,- ' .- * -. ' *' Λ * '1 - 58 - hó povrchu kompozitní soustavy kompozitních těles s keramic-kou matricí, čímž vzniklo výsledné makrokompozitní tělesopodle obr. Is. Toto makrokompozitní tělese II4 sestávaloz pěti kompozitních těles 108 s keramickou matricí, spoje-ných vzájemně mezivrstvou lló kompozitního materiálu s ko-vovou matricí, která ležela mezi nimi. Mimoto byla kompo-zitní tělesa lO8 s keramickou matricí spojena mezivrstvami118 matricového kovu, který infiltroval do těch částí sou-stavy, které dříve zaujímalo lepidlo. Výsledné makrokompozitnítěleso II4 sestávalo tedy ze soustavy kompozitních těles s keramickou matricí, spojených s kompozitní mezivrstvou 1 lós kovovou matricí, přičemž jak kompozitní mezivrstva llós kovovou matricí tak kompozitní tělesa lO8 s keramickoumatricí jsou spojena s tenkými mezivrstvami 118 matricovéhokovu, ležícř^mezi jednotlivými kompozitními tělesy lO8 skeramickou matricí.

Obr. I2 rovněž znázorňuje mechanické spojení,tvořené zářezy I2O, vyplněnými kompozitem s kovovou matricí,jak byly popisovány v příkladu 4. Je třeba si povšimnout,že makrokrompozi tni těleso podle toho to příkladu má vodo-rovné zářezy na kompozitních tělesech z keramické matrice,.vyplněné kompozitem s kovovou matricí a umístěné po oboukoncích makrokompozitního tělesa. Tyto vyplněné vpdorovné r.zářezy, kombinované se svislými zářezy vyplněnými rovněžkompozitem s kovovou matricí a umístěnými na druhýchkompozitních tělesech s keramickou matricí, vytvářejí v makro-kompozitním tělese dvojrozměrný spojovací systém. X * Jř*''a -mi*. '-u *. 'U « w , f 4 -

*K 3KA .·, ,T ^* •‘•^ ·* X'»· 11 ··—·' . * * ·' ♦ i- «#4j·“· 'Pr " n- -^wt»— /Λίι.. jpf . . *·χ.^». »** . - *d,ai·. *v»™i..·- *-»»·^^ "^ £· * r.*'. í ’ ’ 'V ?·- -q-.-.r. 3-.rt:_ xr- j -».· -w· τν· - - -*. < ae-t·· - wj —r- ,-i.i*. — -· — —— —>-Se ·'--· · -«' ' il 1 x -., ^iSK^f^^aiSžfflíEEÍHřBJOaSSaag ’ * _u. /rtjro-s- ·' -*- ,» »«'s_i»M-«rss wí^í^íÍSfeSeŠB^^sSeŠSá• .... . .. , .. ......... - -- , t- -·-- - · **- - -'- < -M-Zi -"59 - Příklad 7

Tento příklad popisuje způsob výroby makrokdmppzÍt- -ní-ho t-ě-lesa-,-. obsahu jící-ho kompoz-i-tni - -t-ěleso~ s—hl iní-kóyou ‘—....... matricí, spojenéjednak s kompozitním tělesem s keramickoumatricí a jednak se soustavou tvořenou perforovanou destič-kou z nerezavějící oceli.přivařenou k závitého tyčce z ne- 1 · rezavějící oceli.

Do nepropustné nádoby bylo vloženo kompozitní tě-leso s keramickou matricí, vyrobené způsobem zmíněnýmv příkladu 2 a sestávající z výplňového materiálu uzavře-ného v aluminové matrici. Nepropustná nádoba byla z nerezavě-jící oceli a byla vyrobena přivážením ocelové trubky svnitřním průměrem asi 53,57 mm a délkou asi 76,20 mm kečtvercové destičce o délce strany 63,1 mm a tlouštce 1,6 mm.Průměr kompozitu s keramickou matricí se přibližně rovnal 'vnitřnímu průměru nepropustné nádoby. Kompozitní tělesos keramickou matricí mělo na horní straně čtyři zářezyšířky 0,889 mm a hloubky 0,76 mm, uspořádané do obrazcepodle obr. 4. Zářezy byly skloněny vůči svislé ose vúhlu asi 8°. Na horní plochu kompozitního tělesa s keramic-kou matricí byl nasypán výplňový materiál z karbidukřemíku zrnitosti 9O, který vyplnil zářezy a vytvořilvelice tenkou vrstvu na kompozitním tělese. Na 'výplňovýmateriál z karbidu křemíku pak byla položena děrovanádestička z nerezavějící oceli, přivážená ke konci závito-vé tyčky z nerezavějící oceli, takže jedna strana děrova-né destičky byla ve styku s vrstvou výplně z karbidu křemíku,

** -'‘-t *— v* £ 60 zatímco druhá strana, přivařená k ocelové závité tyčce,byla obrácena nahoru od kompozitního tělesa. Děrovanádestička byla kruhová, měla průměr 44,45 mm a tlouštku0,762 mm. Asi 4O % celkové plochy děrované destičky tvoři-ly průchozí otvory, které měly přibližný průměr 1,558 mm.

Do nepropustné nádoby pak byl vsypán další výplňový mate-____ riál z karbidu křemíku se zrnitostí gO, až horní plocha dě-rované destičky byla pokryta vrstvou výplně tlouštky asi3,l75 mm. Výplňový materiál procházel i otvory v ocelovédestičce a byl ve styku s výplňovým materiálem, ležícímpod perforovanou destičkou. Výplňový materiál rovněž ob-klopoval a dotýkal se dolního konce ocelové tyčky. Do nepropustné nádoby, která měla teplotu místnosti, bylnalit pak]/roztavený matricový kov · ' , jehož hmotnostní slo- žení bylo 3,5 až 3,5 % Zn, 3,0 až 4,0 % Cu, 7,5 až g,5 % Si,0,8 až 1,5 % Fe, 0,20 až 0,30 % Mg, < 0,50 % Mn, < 0,35 % Sn, <\θ,5θ % Ni, zbytek hliník, který překrylvýplňový materiál a obklopil 1 část ocelové tyčky. Roz-tavený matricový kov měl teplotu asi 800 °C a po nalití bylpokryt práškovým oxidem boritým. Nádoba s obsahem pakbyla vložena do odporové pece se vzduchovou atmosférou, -- ~ předehřáté na teplotu asi SCO °C. Během I5 min. se oxid boritý prakticky úplně roztavil a vytvořil sklovitou vrstvu.Mimoto se z něj vypařila veškerá vodní pára, takže vytvořiltěsnění nepropouštějící plyn. Soustava byla ponechánav peci další 2 hod. Potom byla vyjmuta a ocelová deska,tvořící dolní stranu nepropustné nádoby, byla přímo položena

"Φ'β^δΚφΡ**!*· x·? *·* >?*- **».♦**· -*> 5 *« M Ϊ »~£«« « * *=-M ·"- i”·» x*s «"T< W >?*- *Ϋ»Μ· * -» -~ in&amp;F^A.=3S=W“»S<Í*4 .- * -r-W.1 -Μ» VWii-·*-·. <* *· J* * •V’ * Z.” * •e-*r * «4 «4to >.,>«. -»fa. S( λ «· «««ti, '-λ—o C*******<»~»- d»»-^ * λ-λ * -’όϊ - , CJ·' na vodou chlazenou měděnou chladicí desku^k usměrněnémuztuhnutí; matricového kovu. Po zchladnutí'ná< okolní teplpťu ” ~ bylo získánormakrokómpozitni těleso, feťeré’ jé^ ve svislémřezu zakresleno na obr. I4. Makrokompozitní těleso I22 sestávalo z kompozitního tělesa I24 s keramickou matricí,spojeného s děrovanou ocelovou destičkou I26 &amp; závitovoutyčí I28 mezivrstvou Ι3Θ z kompozitního materiálu s kovo-vou matricí. Mezivrstva I3O z kompozitu s kovovou matricíbyla rovněž spojena s jistým množstvím zbývajícího matri-cového kovu I32’; který neinfiltroval výplň a byl rovněžspojen se závitovou tyčkou I28. Kompozitní materiál s kovo-vou matricí obsahoval výplň z karbidu křemíku se zrnitostíqO, uzavřenou v hliníkové matrici. Kompozit s kovovoumatricí úplně uzavíral děrovanou ocelovou destičku a rovněžprocházel jejími otvory, takže spojil kompozitní materiáls kovovou matricí pod destičkou s kompozitním materiálemnad destičkou.

Obr. I4 je fotografie hotového makrokompožitníhotělesa, které bylo vyrobeno odbroušením zbytkového matricové-ho kovu. Na obr. I4 je použito stejných vztahových značekjako na obr. I3, Podle obr. I4 byl kolem konce závitovétyčky I28 ponechán prstenec I34 z matricového kovu. Děrova-ná ocelová destička není na obr. I4 viditelná, protože jeúplně uzavřena v mezivrstvě I3O z kompozitu s kovovoumatricí. Obr. I4 rovněž znázorňuje mechanické spojení,které tvoří zářezy l3§ vyplněné kompozitem s kovovou matricí,jak bylo podrobně popsáno v příkladě 4.

♦ příklad 8 V tomto příkladě se popisuje způsob výroby makro-kompozí tního tělesa, které obsahuje dvě trubky z nereza-vějící oceli, uložené souose a vzájemně spojené kompozit-ní . mezivrstvou s hliníkovou matricí, umístěnou mezivnější plochou vnitřní trubky a vnitřní plochďu vnější trubky.

Nejprve byla trubka z nerezavějící ocelí o průmě-ru 39,68 mm a délce ΙζΟ,όΟ mm přivařena ke čtvercovédestičce o straně 63,1 mm a tlouštce 1,6 mm. Potom bylavyrobena druhá trubka z nerezavějící oceli, která mělavnitřní průměr asi 53,57 mm a délku asi 158,75 mm soustředněkolem první trubky. Druhá trubka pak byla přivařena k téžečtvercové destičce z nerezového ocelového plechu tlowštky 1,6 mm o straně 63,1 mm. Vnitřní trubka pak byla vyplněnapráškovým oxidem hlinitým o zrnitosti 5OO, který sahal ažk hornímu okraji. Horní konec vnitřní trubky pak byl · utěsněn vrstvou směsi hlinitanu vápenatého, připravené smí-cháním hlinitanového cementu s vodou, přičemž tato vrstva,překryla celou horní plochu naplněné vnitřní trubky.Prstencový prostor mezi oběma trubkami pak byl vyplněnkarbidem křemíku o zrnitosti I4. Navah na tuto vrstvu bylanasypána vrstva karbidu křemíku o zrnitosti 5O, která bylavevibrována do vrstvy z karbidu křemíku o zrnitosti I4. *

Po ultrasonické vibraci byl prstencový prostor mezi oběmatrubkami vyplněn směsí karbidu křemíku o zrnitosti I4 a 50do výšky odpovídající přibližně hornímu konci vnitřní oce-lové trubky. Do prostoru vnější trubky, která měla okolní ž^^^^šiíto^aítóáS*áO^ jr&amp;VasLfe^* ’ H^^tr-íř^r^ťíeKP·-'-. . - · ·*··· ··.· *j»Sa.jZAu'? ’Χ^·*λ -..^- - « - . ,· ** *·*" *-"** — ····· - - *

- 63 - teplotu, byl nalit matricový kov o teplotě gOO ^C, tvořenýkomerční hliníkovou slitinou. Roztavený matricový kovpokryl " výplňový 'materiál "ž karbidu ^'išm^u~a~ui~éšnTT^brň^konec vnitřní ocelové trubky. Roztavený matricový kov pakbyl pokryt práškovým oxidem boritým. Celá soustava, sestávájící z nepropustné nádoby tvořené vnější trubkou a z jejíhoobsahu byla uložena do odporově vytápěné komorové pecese vzduchovou atmosférou, předehřáté asi na gOO °C. Pouplynutí asi I5 min. na této teplotě byl oxid boritý úplněroztaven a tvořil sklovitou vrstvu a mimoto byl zbavenveškeré vodní páry z případně zachycené vody a vytvořil ne-propustné těsnění. Soustava-byla ponechána v pecí další2 hod. na teplotě gOO °C, pak byla z pece vyjmuta a ocelovádeska, tvořící dno, byla položena přímo na vodou chlazenouměděnou chladicí desku k usměrněnému ztuhnutí matricovéhokovu. Po ochladnutí na okolní teplotu byla ocelová, deskaodříznuta od ocelových trubek a od kompozitu s kovovoumatricí a horní konec vnější ocelové trubky byl odříznutnepatrně pod utěsněným horním koncem vnitřní ocelové trubkyVýsledné válcové makrokompozitní těleso sestá.valo ze dvousoustředných trubek z nerezavějící oceli, vzájemně spoje-ných kompozitní mezivrstvpu s kovovou matricí. Kompozitnítěleso s kovovou matricí sestávalo ze směsi výplňového ma-teriálu z karbidu křemíku se zrnitostí I4 a 50, uzavřenév matrici z popsané hliníkové slitiny. Vodorovný řezválcovým makrokompozitním tělesem je na obr. I5, kde jepatrná vnější trubka. I38, vnitřní trubka I4O a mezivrstva lz kompozitu s kovovou matricí. <3-«r ~ m. _ *. - , _ .·*»·-*«. <--j:Míř-.je —»t» · * -» ...- · . .-^- .. . ..u ·. ·-. .

SyBÍTT»?»R5yiCTST?1PKBHH^..:kWiii-t»J?/lV^I'./1>-g>.^-«WÍiy.iÍAMA ........ř ·< — -* - - * ”ς* •>r<, λ ·«<·*,•'ťt·**’***'. »••‘-s* ,a:*fc3í*l,',a5ř'4i "® - Ó4 - Příklad 9

Tento příklad dokládá způsob výroby makrokompozitní-ho tělesa, obsahujícího kompozitní těleso s hliníkovoumatricí, spojené s kovovým tělesem, Asi 6,35 mm silnávrstva karbidu křemíku se zrnitostí 180 byla vloženo nadno nepropustné nádoby z nerezavěj ící oceli o, tlowstcestěny 1,6 mm, vyrobené přivařením trubky s vnitřním prů-měrem 53,50 mm a délkou asi 76,20 ran ke čtverci plechuz nerezavějící oceli o straně 63,1 mm. Na povrch vrstvykarbidu křemík» byl položen válcový ingot z hliníkovéslitiny, který měl průměr asi I9.O5 mm a délku asi 76,2 mm,takže kruhový konec válce byl postaven na vrstvě karbidukřemíku a výškový rozměr byl k této vrstvě kolmý. Donepropustné nádoby pak byla přidána další vrstva ze zrnité-ho karbidu křemíku, která měla tlouštku I2,7 mm, takžekarbid křemíku obklop oval válcový hliníkový ingot přibliž-ně do poloviny jeho výšky. Do propustné nádoby, která mělaokolní teplotu, byl pak nalit roztavený matricový kov zhliníkové slitiny, která měla přibližné hmotnostní složení 2,5 až 3,# /□ Zn, 3,0 až 4,0 % Cu, 7,5 až 9,5 % Si, 0,8 až 1,5 % Fe, 0,20 až 0,30 % Mg, 4. 0,50 %%. Mnzýj 0,35 % Sn, rZ O.5O % Ni, zbytek hliník, takže pokryla *výplňový materiál i horní hliníkového ingotu.

Roztavený matricový kov měl teplotu 800 °C a byla pak naněj nasypána vrstva oxidu boritého, načež byla soustava vložena·do odporově vytápěné komorové pece se vzduchovou atmosférou,předehřát®'. asi na 800 °C. Po uplynutí asi I5 min. přitéto teplotě byl oxid boritý úplně roztaven na sklovitou *t”vfc£ Ai -W &amp;*?•»fe- -¾^ «**^ ^n^S*'‘?J***’*'’ ·* V >Λ*-* *“»*«««·<· td’Λ

- «•"^'ίΛ * ’7·^^4Ρ*’«··-τ^:©ί’-5ϊ*'ΐ«Λ.'»$?Λ<_ι·’-·^^»ί:ί?^^^'.ί^·#? vrstvu a mimoto zbaven vodní páry ze zachycené vody, takžetvořil těsnění nepropouštějící plyn. Odýróztavení-oxidůbor žitého byla soustava ponechánaýv' pec i při. ieplo.tě .8OO..°C... -ještě 3,5 hod. Potom byla z pece vyjmuta a ocelová deska,tvořící dno nepropustné nádoby, byla položena přímo navodou chlazenéu měděnou chladicí des^ fc Msměrněnémw ztuh-nutí matricového kovu. Jakmile se soustava ochladila naokolní teplotu, byla rozebrána a bylo získáno makrokompozitnítěleso, které jev řezu zakresleno na obr. ló. Makrokompo-zitní těleso 144 sestávalo z hliníkového tělesa I4Ó, spoje-ného s kompozitním tělesem I4S s kovovou matricí. Kom-pozitní těleso obsahovalo jako výplňový materiál karbidkřemíku se zrnitostí 180, uzavřený v kovové matrici.

Obr. I7 je fotografie vodorovného řezu vyrobenéhomokrokompožitního tělesa. Řez byl vytvořen v rovině,ležící nepatrně pod horní plochou kompozitního tělesa s kovovtmatricí, jak jez obr. I7 vidět, je kompozitní těleso I48s kovovou matricí spojeno s hliníkovým tělesem I4Ó. Příklad lo V tomto příkladě je doložen způsob výroby makro-kompozitního ťělesa z kompozitního tělesa s hliníkovoumatricí, spojeného s kovovým tělesem, Z nerezavějící oceli tlouštky 1,6 mm byla vyrobenanepropustná nádoba, a to přivážením trubky s vnitřnímprůměrem asi 39,68 mm a délkou asi lzO,ó5 mm ke čtverco-vé destičce ze stejné oceli o .straně’ ' 63, 1 mm. Do nádobypak byla vložena tyčka z komerční hliníkové slitiny,

*4. :®g 66 - která měla průměr přibližně 25,4 mm a délku asi 76,20 mm,takže její jeden konec spočíval na dnu nepropustné nádoby.Tento konec tyčky měl kruhový nákružek, který zvětšovaljejí průměr na přibližně stejnou hodnotu 39,68 mm jakovnitřní průměr válcové části nepropustné nádoby. Nákružekměl výšku asi 6,35 mm. Prstencový prostor mezi tyčkounad nákružkem a vnitřním povrchem nepropustné nádoby pakbyl vyplněn výplňovým materiálem z karbidu křemíku ozrnitosti 24. Povrch karbidu křemíku ležel přibližně v ro-vině horního konce hliníkové tyčky. Do nepropustné nádoby,která měla okolní teplotu, byl nalit roztavený matricovýkov z hliníkové slitiny, která, měla hmotnostní složení 2,5 až 3,5 λ Zn, 3,0 až 4,0 % Cu, 7,5 až 9,5 % Si, 0,8 až 1,5 % Fe, 0,20 až 0,30 % lAg} < 0,50 % Mn, < 0,35 % Sn, < 0,50 % Ni, zbytek hliník, který pokrylvýplňový materiál z karbidu křemíku a horní plochu hli-níkové tyčky. Roztavený matricový kov měl teplotu asi9OÓ °C. Jeho hladina pak byla posypána práškovým oxidemboritým. Soustava.tvořená nepropustnou nádobou a jejímobsahem byla vložena do odporové komorové pece se vzduchovouatmosférou předehřáté na 9OO °C. Asi po I5 min. na tétoteplotě se oxid boritý úplně rozýaviýka sklovitou vrstvu avypařila se z něj veškerá zachycená voda, takže vytvořiltěsnění tftepiepouštěj ící plyny. Po roztavení oxidu borité-ho byla soustava ponechána v peci při stejné teplotěještě 2 hod. Potom byla z pece vyjmuta a ocelová deskatvořící dno nepropustné nádoby, byla položena přímo na J'S '-ά • - - ííy -Λ ¥&amp;&amp;* -4<v te-’Ťfe.-i_ «· ** ^i-'2&amp;*^á3«’S’ ·„.."· -·Λ» * -*->i - , - -Λΐ" .··-> -i .-ττ·»»Ί-'- · ' hfí“. '·5·ί'.;τ·ι««ΐΐ·*..ν ^·’ >-··:» ·...-» ». •‘Τ',α. 4.» '- 67 -·

JÍME —!řt ./£*· w^*·*· '"rp-íZS?·**· vodou chlazenou, měděnou chladicí'desku k usměrněnému ztuh-nutí matricového kovu. Po.zchladnutí na okolní teplotubyl dolní konec soustavy odříznut 'nepatrně nad nákružkemhliníkové tyčky. Mimoto byl horní konec odříznut nepatrněpod horním koncem tyčky. Potom byl ocelový válec sejmut azískal se kompozit, který sestával z tyčky z hliníkové slitinyspojené s válcovou kompozitní skořepinou s'kovovoumatricí, v níž byl výplňový materiál z karbidu křemíkuo zrnitosti 24 uzavřen v matrici z matricového kovu.

Obr. 18 znázorňuje vodorovný řez vyrobeným makro-Izompozitním tělesem. Makrokompozi tni těleso I5O sestává ztyčky I52 hliníkové slitiny, spojené s vá.lcovou kompozitnískořepinou I54 s kovovou matricí. Příklad ll

Tento příklad popisuje způsob výroby makrokompozítní-ho'tělese ze dvou soustředných trubek z nerezavějícíoceli, vzájemně spojených ; kompozitní mezivrstvou s bronzo-vou matricí.

Trubka z nerezavějící oceli tlouštky 1,6 mm, kteráměla vnitřní průměr 39,68 mm a délku asi 124,60 mm, bylapřivařena ke čtvercové destičce ze stejné oceli o straně63,1 mm.,Druhá větší trubka ze stejné oceli byla uloženasoustředně s vnitřní trubkou a přivařena ke stejné čtver-cové destičce jako první trubka, takže vytvořila nepropustnounádobu. Vnější trubka měla vnitřní průměr asi 53,57 mm adélku asi I65, l mm. K hornímu konci vnitřní ocelové trubky . 4·.'-^·;. «η • -uts^Z ^τΛΐΑίΐ^-~'. $ý&amp;$ - Ó8 - pak byla přivařena kruhová destička stejného průměru, takževnitřek vnitřní trubky byl uzavřen. Prstencový prostor '9 mezi vnitřní a vnější trubkou pak byl vyplněn výplňovým materiálem z oxidu hlinitého o zrnitosti ς>0. Jeho výška /ý, ležela přibližně v rovině uzavřeného horního konce vnitřní ocelové trubky. Do nepropustné nádoby, která mela okolní teplotu, byl pak nalit roztavený matricový kov tvořenýním bronzem s hmotnost složení?1 ?O % mědi, 5 % křemíku, 2 %železa a 3 % zinku, takže byl pokryt výplňový materiál autěsněná uzavřená, horní plocha vnitřní ocelové trubky.

Roztavený matricový kov, který měl teplotu asi llGO °C,pak byl posypán práškovým oxidem boritým. Soustava tvořenánepropustnou nádobou a jejím obsahem pak byla vložena doodporové pece se vzduchovou atmosférou, předehřáté asi nallCO °C. Po uplynutí asi I5 min. se oxid boritý roztavila vy tvořil sklovitou vrstvu, přičemž byl úplně zbaven za- r·*chycené vlhkosti, takže tvořil těsnění nepropouštějící plyn. $

Soustava byla udržována v peci při teplotě IlOO °C ještě4 hod., potom vyjmuta z pece a ocelová deska tvořící dnobyla položena přímo na vodou chlazenou měděnou chladicídesku k usměrněnému ztuhnutí matricového kovu. Po ochla- f» zení na okolní teplotu byla ocelová deska odříznuta odocelových trubek a od kompozitu s kovovou matricí. Mimotobyl horní konec druhé trubky odříznut ve výši ležící ne-patrně pod uzavřeným horním koncert vnitřní ocelůvé trubky.Výsledné makrokompozitni těleso sestávalo ze dvou soustředných

, ocelových trubek, vzájemně spojených kompozitní mezi- ~vrstvou s kovovou matricí.' ————,· Obr-.-- Ι-g ; je -iotog-r-a^-i-e-vedor-ov-ého-řez-u-vy-robeným—- - makrokompozitním tělesem I56, které sestává z vnějšítrubky I58 a z vnitrní trubky 160, které jsou spolu spoje-ny kompozitní mezivrstvou lóz s bronzovou matricí. Příklad I2

Tento příklad popisuje výrobu makrokompozitníhotělesa sestávajícího z duté trubky z nerezavějící oceli,spojené s kompozitním tělesem s bronzovou. matricí. Přivařením ocelové nerezavějící trubky s vnitřnímprůměrem 39,68 mm a délkou 120,65 mm fce čtvercové destič-ce o straně 63,1 mm z oceli o tLoušíce 1,6 mm byla vytvo-řena první montážní skupina, a kolem první trubky bylasoustředně postavena druhá širší trubka ze stejné oceli,která měla vnitřní průměr 53,57 mm a délku lós,l mm. F* Tato vnější trubka byla přivařena ke stejné ocelové des- tičce jako první trubka a vytvořila s ní nepropustnounádobu. K hornímu konci vnitřní trubky pak byl přivařenkotouček ze stejné oceli. Jeho průměr byl nepatrně větší . než průměr vnitřní trubky, takže po přivaření kotouček utěsňoval horní konec vnitřní trubkyj poté byla do ·' ocelové destičky, tvořící dno, vyvrtána díra, kteráústila do prostoru vnitřní trubky. Tato díra bránila pří-padnému vzrůstu tlaku, který by mohl nastat přr zahříváníz okolní teploty na procesní teplotu. Díra však neovlivnila j.y*árV*S2··' ·»ν vs?“ w ' »»* £ ^¾. »*. * r~^ ___„— _ ... _____________ «i»“- -·- -*····-» ^^AiV?· .k ^PS .v,-^...- . ...Vr. ' a,··· m >ΑΛ(Λ£ϋ'.Λ··ίί».ι>/Ο.Ί rW-jrj.^C^Xi -A -ΐ’-- ax-· - 7O - nepropwstnost soustavy, protože horní konec vnitřní trubkyby l uzavřen.. Prstencový prostor mezi oběma trubkami pakbyl vyplněn výplňovým materiálem z oxidu hlinitého o zrni-tosti I4, jehož horní plocha ležela přibližně v roviněhorního konce uzavřené vnitřní trubky. Do nepropustné nádo-by, která měla kolní teplotu, pak byl nalit roztavený matri-cový kov z bronzu, který měl hmotnostní složení 95 % mědi, 2 % železa, 5 % křemíku a 3 % zinku, tak aby byl zakrytaluminový výplňový materiál a uzavřený horní konec vnitřnítrubky. Roztavený matricový kov měl teplotu kolem IlOO °C.

Na jeho hladinu byl nasypán práškový oxid boritý, načež bylasoustava vložena do odporově vytápěné komorové pece sevzduchovou atmosférou, předehřáté asi na IlOO °C. Po uply-nutí asi I5 min. se oxid boritý úplně roztavil a vytvořilsklovitou vrstvu, a mimoto se z něj úplně odstranila případnávodní pára, takže vzniklo těsnění nepropouštějící plyny.Soustava pak byla ponechána v peci při teplotě IlOO °Cdalší 2 hod., potom byla z pece vyjmuta a ocelová destičkatvořící dno byla položena přímo na vodou chlazenou měděnouchladicí desku k usměrněnému ztuhnutí matricového kovu.

Po zchladnutí byla ocelová destička odříznuta od obou trubeka od kompozitní mezivrstvy s kovovou matricí. Mimoto bylodříznut horní konec obou trubek nepatrně pod hornímkoncem vnitřní trubky. Vzniklé makrokompozitní tělesosestávalo ze dvou soustředných trubek z nerezavějící oceli,vzájemně spojených kompozitní mezivrstvou s kovovou matricí,která obsahovala výplňový materiál z oxidu hlinitého se BŠBíaSůůiííak^ííií^^ 'Λ ** >'·^ -C~ * .•íífSíferv^iMRW’*.^ ^..wu.. ·. v-» ,:-^Λΐ.·-ν> ·»·-w -- . *, ,ř«M... · 4»^. ^.xí*..-s^ · · . ,. .- -^2.-:, .^.-'. :.’λ<ΛΛ. ' *_:·►. -*· ,“-ί>·^-.’7r-.. - ·" ' · ·--·“ ^'»·’ί3ΓΖ*'~'?-τ-λ· *—· —«·>-<.- '-re-·— -^

se zrnitostí I4, uzavřený v matrici z bronzu. Po odstraněníobou konců produktu byla vnější ocelová trubka rovněž -ods t r aněna - a--v-zn ik-l - -konečný nnak rokompo-z- i-í-,- -k-t-e-r ýr s-e-s-t-áva i-—----------- z trubky z nerezavějící oceli, spojené s kompozitní sko-řepinou z bronzu.

Obr. 2O je fotografie příčného řezu ,konečného makro-kompozitního tělesa IÓ4, které sestává z vnitřní trubky lóóz nerezavějící oceli, obklopené kompozitní skořepinou 168s kovovou matricí. Příklad I3

Tento příklad, popisuje způsob výroby makrokompozitníhotělesa z ocelové nerezavějící tyče, spojené s nerezavějícíocelovou trubkou kompozitní mezivrstvou s bronzovoumatricí. Tyčka a trubka z nerezavějící oceli byly souosé.

Nejprve byla vyrobena první montážní skupina, a topřivařením tyčky z nerezavějící oceli o průměru přibližně25,4 mm a výšce přibližně ll4,3 mm ke čtvercové destičcez nerezavějící oceli o straně 63,1 mm. Potom byla trubkaz nerezavěj ící oceli, která měla vnitřní průměr přibližně34,92 mm a délku asi 152,40 mm}postavena kolem tyčky, abyspolu byly soustředné, a přivařena ke stejné čtvercovéocelové destičce. Tím vznikla nepropustná nádoba. Prsten-cový prostor mezi tyčkou a trubkou byl vyplněn výplňovýmmateriálem z oxidu hlinitého o zrnitosti 9O tak, aby jehovrstva sahala až k hornímu konci ocelové tyče. Do nepro-pustné nádoby, která měla teplotu místnosti, pak bylnalit roztavený matricový kov tvořený bronzem, který mělpřibližné hmotnostní složení eO % mědi, 5 % křemíku, jsafflBtaaMS8gBga?asa3MÍaj^B%&amp;^»^K^ttd»^^ '" -*í^'’ -; --ř··-,·',.iřU4,»í-':-’.5;':i.··’., . V- ·Λ·Λ^'-!.'.,,.ν7;<',.1·.,· »i..· .·». .··ί„.· .. . -, . .. ► . - 72 - 3 % zinku tak, aby překryl oxidovou výplň a horní konecocelové tyčky. Roztavený kov, který měl teplptu asiIlOO °C, pak byl posypán práškovým oxidem boritým, kterývytvořil těsnění. Soustava pak byla vložena do odporověvytápěné komorové pece se vzduchovou atmosférou, přede-hřátě asi ha IlOO °C.Po uplynutí I5'min. na léto teplotě•se oxid boritý úplně roztavil a vytvořil sklovitou vrstvu,přičemž se vypařila veškera v něm zachycená voda, takževzniklo těsnění nepropouštějící plyny. Soustava byla pakudržována na teplotě IlOO °C další 4 hod, Poté byla vyjmuta z pece a ocelová destička, tvořící dno nepropustnínádoby} byla uložena přímo na vodou chlazenou měděnouchladicí desku ke směrovému ztuhnutí matricového kovu.

Po zchladnutí na okolní teplotu byl spodek odříznuttěsně nad ocelovou deskou tv°řící dno, a horní konec bylrovněž odříznut těsně pod horním koncem vnitřní tyčky.Výsledný válcový mPkrokompozit sestával z tyčky z nereza-^vějící oceli, spojené s trubkou kompozitem s kovovoumatricí tvořícím mezivrs^vh'Kompozit s kovovou matricísestával z oxidu hlinitého jako výplňového materiálu,uzavřeného v matrici z bronzu.

Obr. 2I je vodorovný řez vyrobený/^makrokompozitním tělesem I7O, které sestává z tyčky Í72 z nerezavějícíoceli, spojené s trubkou I74 z nerezavějící ocelikompozitní mezivrstvou I76 z bronzu.

Odříznutý vzorek válcového makrokompozitníhotělesa, vyrobeného podle tohoto příkladu, který měl 4¾¾ i γ *·/,*>. ^-ί»·»* ««'y.W·*· 73 - . .· ·,·.·3’Τ. y«· -Lcí-· ‘L-^^í^^-lríw^-e-ry^íi*·^ímkS.sS?·’®·^^“^ •^Sfcí^Tiť 3?ŽBBf

„· r"::>.^iv tlouštku asi 7,938 mm, byl podroben zkoušce vé smyku,aby se určila sí&amp;a spojující kompozitní materiál s kovovoumatricí a tyčku z nerezavějící oceli. Kotouček byl^pólozenna ocelový kroužek tak, aby na tomto kroužku ležela kovovámatrice vyplněná, oxidem hlinitým. Na Střed tyčky pak byl po-ložen píst, který byl zatížen, tak aby tlačil střed ocelovétyčky ve směru kolmém k průměru maktfrokompozitního kotoučku.Maximální síla asi 82I0 liber, působící na smykovou plochu0,989 čtverečných palců, ukázala pevnost ve smyku asi8300 psi. Příklad I4

Tento příklad dokládá způsob výroby makrokompozitní-ho tělesa, které sestává z kompozitního tělesa s bronzovoumaticí spojeného s kovovým tělesem.

Na dno nepropustné nádoby byla položena graf itováfólie. Nepropustná nádoba byla vyrobena přivážením nereza-vějících ocelových destiček k sobě k vytvoření čtvercovénádoby, která měla dno o ploše 25,8 cm a výšku lz,7 mm.

Na grafitovou fólii byla položena vrstva výplňového mate-riálu o tlouštce asi 3,l75 mm z oxidu hlinitého o zrni-tosti 9O. Na tuto vrstvu byla položena čtvercová destičkazastudena tvářené oceli o straně asi 88,9 mm a tlouštce9,525 mm. Do nepropustné nádoby pak byl vsypán další oxidhlinitý o zrnitosti 9O tak, až jeho horní plocha leželav rovině horní strany ocelového dílce. Na ocelový dílecpak byl položen další list graf itové fólie. Grafitová fólie

γ»ί$Ι*-: - 74 - přečnívala přes hrany ocelového dílce a částečně zakrývalavrstvu výplňového materiálu z oxidu hlinitého, přičemžmezi hranami grafitové fólie a vnitřní plochou nepropustnénádoby zůstala mezera asi 6,35 mm široká. Do nepropustnénádoby, která měla teplotu místnosti, byl nalit roztavenýmatricový kov z bronzu, který měl přibližné hmotnostnísložení ς>0 % mědi, 5 % křemíku, 2 % železa a 3 % zinkutak, aby byla zakryta grafitová fólie a výplňový materiál..Roztavený matricový kov, který měl teplotu asi IlOO °C,pak byl pokryt oxidem boritým, a celá soustava byla vlože-na v odporově vytápěné komorové pece se vzduchovou atmo- o sférou, před&amp;řáté na teplotu asi IlOG C. Po I5 min. natéto teplotě se oxid boritý roztavil a vytvořil sklovitouvrstvu. Mimoto se vypařila veškerá zachycená voda, takževzniklo těsnění nepropustné pro plyn. Soustava, byla pone-chána v peci při teplotě IlOO °C další 3 hod. Potombyla z pece vyjmuta a nerezavějící ocelová deska^ tvořícídno nepropustné nádoby, byla položena přímo na vodouchlazenou měděnou chladicí desku, aby matricový, kovusměrněně ztuhl. Po zchladnutí na okolní teplotu bylasoustava rozebrána a vyjmuto makrohompozitni těleso,které sestávalo z kompozitního tělesa s kovovou matricí,spojeného s ocelovým dílcem tvářeným zastudena.

Obr. 22 znázorňuje svislý řez vyrobený^makro-kompozitním tělesem I78, které sestává z kompozitníhotělesa ISO s bronzovou matricí, spojeného s ocelovým dílcem I82 tvářeným zastuaena

- 75 - Příklad I5 ^To^bppríblad dokládá, způsob výroby makrokompozi t-.._._ního tělesa, které obsahuje kompozitní těleso s bronzovoumatricí, spojené. s kompozitním tělesem s bronzovou matri-cí, které však má odlišný výplňový materiál. Mimoto doklá-dá způsob výroby makrokompožitního tělesa s nízkou hmotností.

Na dno nepropustné nádoby byla vložena vrstva vý-plňového materiálu z karbidu křemíku o zrnitosti qO,vysoká asi 9,525 mm. Nepropustná nádoba byla vyrobena při-vážením trubky z nerezavějící oceli, která, měla vnitřníprůměr asi 50,8 mm a. délku asi 63,1 mm, k destičce z nere-zavějící oceli, která měla tvar čtverce o straně 60,32 mm.

Na vrstvu z karbidu křemíku byla položena vrstva lehkýchaluminových kuliček, silná asi 19,05 mm. Aluminové kulič-ky měly kulový tvar a průměr 3,2 mm. Na vrstvu z aluminovýchkuliček pak byla nasypána další vrstva výplňového mate-riálu z karbidu křemíku o zrnitosti 90. Soustava, tvořenánepropustnou nádobou a jejím obsahem, pak byla jemně vibro-vána, aby práškový karbid křemíku se zrnitostí 90 klesaldolů a vyplnil alespoň některé mezery mezi aluminovýmikuličkami. Když přestal karbid křemíku klesat do vrstvykuliček, byla nasypána další vrstva b karbidu křemíkuse zrnitostí ς,ο, která měla tlouštku 3,175 mm a zůstala na.kuličkách. Na horní vrstvu z karbidu křemíku pak byla polo-žena destička z nerezavějící oceli, která měla průměr při-bližně 47.65 mm a tlouštku přibližně 3,175 mm. Průměrtéto destičky byl o něco menší než průměr nepropustné

nádoby, takže mezi jejím okrajem a vnitřní stěnou nádobyzůstala nepatrná mezera. Do nepropustné nádoby, kteráměla teplotu okolí, byl nalit roztavený matricový kovtvořený bronzem, který měl přibližné hmotnostní složenígO % mědi, 5% křemíku, 2 % železa a 3 % zinku, tak, abybyla zakryta ocelová destička a volný výplňový materiálz karbidu křemíku. Roztavený kov, který měl teplotu asillOO °C. pak byl posypán práškovým oxidem boritým. Sousta-va potom byla vložena do odpPrové komorové pece sevzduchovou atmosférou, předehřáté asi na llGO °C. Pouplynutí asi I5 min. se oxid boritý úplně roztavi.lja vy-tvořil sklovitou vrstvu, a kromě toho se z něj úplně vy-pařila zachycená voda, takže tvořil nepropustné těsnění.Soustava byla ponechána v peci při teplotě llOO °C další2 hod. Pak byla vyjmuta a ocelová deska tvořící dno ne-propustné nádoby byla. položena přímo na vodou chlazenouměděnou chladicí desku, aby matricový Kov usměrněně ztuhl.Po zchladnutí na okolní teplotu byla soustava rozebránaa bylo získáno makrokompozitni těleso, které obsahovalovýplňový materiál z karbidu křemíku o zrnitosti gO,uzavřený v bronzové matrici, a tato první vrstva bylaspojena se druhou vrstvou kompozitního materiálu s kovo-vou matricí, která sestávala z aluminových lehkých kuliček,uzavřených v matrici z bronzu, a tato druhá vrstva bylaspojena se třetí vrstvou kompozitního materiálu s kovovoumatricí, který sestával z výplně z karbidu křemíku o *****

zrnitosti 90, uzavřené v bronzové matrici. Horní kompozitnívrstva s kovovou matricí pak byla z. makrokompozitníhotělesa odstraněna, čímž vzniklo dvóuvřsivové makrokompoziihítěleso, které sestávalo z kompozitního tělesa s kovovoumatricí obsahujícího lehké aluminové kuličky, spojené^0 skompozitním tělesem s kovovou matricí, obsahujícím výplňo-vý materiál z karbidu křemíku o zrnitosti ς>0. Hustotatohoto předmětu byla přibližně 3,9 g. cm~^ . Normální hustota, kompozitních těles s kovovou matricí, která obsahu-jí přibližně 50 % objemu výplňového materiálu z karbidukřemíku o zrnitosti 50, uzavřeného v bronzu analogickéms bronzem podle tohoto příkladu, bývá přibližně 5,5 g.cm~^.

Obr. 23 je fotogra.fie vodorovného řezu výslednéhodvouvrstvového kompozitního tělesa I84, vyrobeného podletohoto příkladu a sestávajícího z kompozitního tělesas bronzovou matricí, obsahujícího aluminové kuličky jakovýplňový materiál ISó a spojeného s kompozitním tělesems bronzovou matricí, obsahujícím jako výplňový materiál188 karbid křemíku o zrnitosti 90. 4

Claims (21)

1. - I - j p Α· τ E N T O V É · N. A R.O K-Y i

   1, Způsob výrobyhak rokompozi tního tělesa, vyznačenýtím, že se vytvoří reakční soustava obsahující matricovýkov, reaktivní atmosféru, nepropustnou nádobu, propustnoumasu tvořenou volnou masou výplně nebo předliskem z vý-plně a alespoň jedno přídavné nebo druhé těleso, ležícívedle propustné masy, reakční soustava se alespoň částeč-ně utěsní od okolní atmosféry k vytvoření tlakového roz-dílu mezi reaktivní atmosférou a okolní atmosférou,přičemž těsnění je tvořeno vnějším těsněním, intrinsic-kým fyzikálním těsněním nebo intrinsickým chemickýmtěsněním a utěsněná reakční soustava se zahřívá k rozta-vení matricového kovu a k jeho alespoň částečné infil-traci druhého tělesa k vytvoření kompozitu s kovovoumatricí, který je nedílně spojen nebo vázán nejméněs jedním přídavným nebo druhým tělesem k vytvoření makro-kompozitního tělesa.
2. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že reaktiv-ní atmosféra se úplně izoluje od okolní atmosféry.

   3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že tla-kový rozdíl panuje alespon během části inf iltrační fáze roztaveného matricového kovu do propustné masy, \
3. 4. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že matri-cový kov se zvolí ze skupiny obsahuj ící hliník, hořčík, bronz, měd a litinu-.—,— _ í -v - 33> OO < 00 m >'r~< r~ c i 1'' CO O

   5< Způsob podle bodu l, vyznačený tím, že kreakční soustavě se přidá nejméně jedno činidlo podporu-jící smáčení .....” ............. ' ..... ...... .....
4. 6. Způsob podle bodu l, vyznačený tím, že k re-akčnímu systému se přidá nejméně jedno činidlo usnadňují-cí utěsnění.
5. 7. Způsob podle bod.uvl, vyznačený tím, že alespoňčástečné utěsnění se provede vnějším těsněním obsahují-cím sklovitý materiál,- S. Způsob podle bodu l. Vyznačený tím, že alespoňčástečné utěsnění se provede intrinsickým chemickýmutěsněním, tvořeným reakčním produktem matricového kovua okolní atmosféry. p, Způsob podle bodu l, vyznačený tím, že alespoňčástečné utěsnění se provede intrinsickým fyzikálnímutěsněním, spočívajícím ve smáčení nepropustné nádoby matricivým kovem. lO. Způsob podle bodu l, vyznačený tím, že alespoňčástečné utěsnění se provede intrinsickým chemickýmutěsněním, zahrnujícím reakční produkt matricového kovua nepropustné nádoby. ,11. Způsob podle bodu l, vyznačený tím, že reaktiv-ní atmosféra se nechá reagovat alespoň částečně s matri-covým, kovem- a/nebo výplňovým materiálem a/nebo nepropustnounádobou k vytvoření tlakového rozdílu. Iz. Způsob podle bodu 5, vyznačený tím, žepodporujícím smáčení se leguje matricový kov. činidlem
6. 13. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že alespoňčást povrchu propustné masy se opatří bariérou.
7. 14. Způsob podle bodu I3, vyznačený tím, že bariéra'se zvolí ze skupiny zahrnující uklík, grafit, diboridtitanu, oxid hlinitý, oxid křemičitý a nerezavějící ocel.
8. 15. Způsob podle bodu I3', vyznačený -tím, žé.......... bariéra je v podstatě nesmáčitelná matricovým kovem. ló. Způsob podle bodu 5, vyznačený tím, že matrico-'vým kovem ie hliník a činidlem podporujícím smáčení jealespoň jedna látka. ze skupiny zahrnující hořčík,vizmut, olovo a cín.
9. 17. Způsob podle bodu 5, vyznačený tím, že matrico-vým kovem je bronz a/nebo měd a činidlo podporujícísmáčení obsahuje nejméně jeden prvek ze skupiny zahrnující selen, tellur a síru.
10. 18. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že propustnáhmota výplně obsahuje alespoň jeden materiál zvolený ze skupiny zahrnující prášky, vločky, destičky, mikro-kuličky, vlákénka, bublinky, vlákna, částice, vláknitérohože, vláknitou stříž, kuličky, peletky, trubičky ažárovzdorné tkaniny.
11. 19. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že výplňobsahuje alespoň jeden materiál ze skupiny zahrnujícíoxidy, karbidy, boridy a nitridy.
12. 20. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že nepro-pustná nádoba obsahuje nejméně jeden materiál zvolenýze skupiny zahrnující keramiku, kov, sklo a polymery.

    -1- --^-.>i <r e-^íEi. VcV

    *% < - > * * -< +- ζ-ί-ϊΓτν^ίΓ M-^iCpIVP ΛΑ “Λ - r - *·.·.«,- . Γ-*-ύ '< - .Μ - .·.·.»-· . ·—τ.- «τ*-»;·»!·}*,·. > 2Ϊ. Způsob podle bodu l, vyznačený tím, že matrico-vý kov obsahuje hliník, měd nebo bronz a nepropustnánádoba je z nerezavějící oceli.
13. 33. Způsob podle bodu 30, vyznačený tím, že .nepropustná nádoba obsahuje oxid hlinitý nebo karbid křemíku.

    33. Způsob podle bodu l, vy značený.tím, že. re-aktivní atmosféra je tvořena atmosférou s obsahem kyslíkua/nebo atmosf érou s obsahem dusíku.
14. 34. Způsob podle bodu l, vyznačený tím, že matri-cový kov je hliník a reaktivní atmosféra obsahuje vzduch,kyslík nebo dusík.
15. 35. Způsob podle bodu l, vyznačený tím, že matricovýkov obsahuje alespoň jednu látku ze skupiny zahrnující bronz,měd a litinu a reaktivní atmosféra obsahuje vzduch,kyslík nebo dusík.
16. 36. Způsob podle bodu l, vyznačený tím, že reakčnísoustava se zahrává na vyšší teplotu než je teplota tavenímatricového kovu>avšak nižší než je teplota vypařovánímatricového kovu a teplota tavení výplně.
17. 37. Způsob podle bodu l, vyznačený tím, že reakč-ní soustava se zahřívá nad 7OO až lOOO °c pro hliníkjako matricový kov, na. IO5O až II35 °C pro bronz nebo mědjako matricový kov a na I35O až I4OO °C pro litinu jakomatricový kov.
18. 38. Způsob podle bodu 4, vyznačený tím, ževýplň obsahuje nejméně jeden materiál zvolený ze skupinyzahrnující oxid hlinitý, karbid křemíku, zirkonium, nitridtitanu, karbid boru a jejich směsi. ! i-»· .--- ».^> «4&amp;SR.
19. 29. Způsob podle bodu l, vyznačený tím, žealespoň ta část makrokompožitního tělesa, která je tvo-řena kompozitem s kovovou-matricí, se nechá směrověz t uhnout.
20. 30. Způsob podle bodu l, vyznačený tím, že - ------al espoňdruhé nebo pří: -dávné těleso obsahuje. nejméně j eden materiál ze skupiny zahrnující kov,' keramiku, kompozits keramickou matricí, kompozit s kovovou matricí a jejichkombinaci.
21. 31. Makrokompozitní těleso, vyrobené způsobempodle kteréhokoliv z bodů l až 30.·