CZ20001960A3 - Způsob výroby součástí z vícevrstvého materiálu Al2O3/aluminid titanu - Google Patents

Způsob výroby součástí z vícevrstvého materiálu Al2O3/aluminid titanu Download PDF

Info

Publication number
CZ20001960A3
CZ20001960A3 CZ20001960A CZ20001960A CZ20001960A3 CZ 20001960 A3 CZ20001960 A3 CZ 20001960A3 CZ 20001960 A CZ20001960 A CZ 20001960A CZ 20001960 A CZ20001960 A CZ 20001960A CZ 20001960 A3 CZ20001960 A3 CZ 20001960A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
aluminum
temperature
reaction
binder
reaction body
Prior art date
Application number
CZ20001960A
Other languages
English (en)
Inventor
Tilmann Haug
Christoph Hesselmann
Steffen Rauscher
Michael Scheydecker
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimlerchrysler Ag filed Critical Daimlerchrysler Ag
Publication of CZ20001960A3 publication Critical patent/CZ20001960A3/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
    • C04B41/515Other specific metals
    • C04B41/5155Aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81Coating or impregnation
    • C04B41/85Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/88Metals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/027Compositions based on metals or inorganic oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/006Pressing and sintering powders, granules or fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00241Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00362Friction materials, e.g. used as brake linings, anti-skid materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Description

Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby součásti z vícevrstvého materiálu Al2O3/aluminid titanu, u kterého se z výchozího množství, obsahujícího titan, zejména jako oxid, lisuje tvarové těleso, tvarové těleso se při převodní teplotě podrobuje tepelnému zpracování a tím se vyrábí reakční těleso, reakční těleso se pod tlakem při plnicí teplotě plní změkčeným nebo tekutým hliníkem a/nebo hliníkovou slitinou dále zjednodušeně nazývanými hliník - a vstupní materiály reakčního tělesa naplněného hliníkem se přeměňují na vícevrstvý materiál Al2O3/aluminid titanu.
Dosavadní stav techniky
Ze spisu DE 196 05 858 Al je známý způsob výroby součásti z vícevrstvého materiálu Al2O3/aluminid titanu. Vícevrstvý materiál keramika/kov spojuje vlastnosti keramické a kovové fáze a vykazuje vyšší pevnost a vyšší houževnatost. U způsobu, který byl vzat za základ, se vytváří výchozí množství, které obsahuje mimo jiné titan v oxidické sloučenině. Oxid titanu není možné při současném vytváření aluminidu a A12O3 redukovat pomocí hliníku. Jako oxid titanu výchozího množství se mimo jiné uvádí TiO2. Z výchozího množství se lisuje tvarové těleso v téměř konečném tvaru. Tvarové těleso se převádí prostřednictvím tepelného zpracování při převodní teplotě na reakční těleso, které se následně infiltruje tekutým hliníkem. Reakční těleso se před plněním hliníkem pod tlakem spéká. Po spékání se reakční těleso temperuje na plnicí teplotu, která je upravena nad taviči • · · · · · • · · · · ···· • · · · · · · · · · « teplotou hliníku a/nebo hliníkové slitiny - dále se pro zjednodušení uvádí hliník. Dále je upravena plnicí teplota pod reakční teplotou, při které se odehrává takzvaná SHS reakce mezi hliníkem a nejméně jedním výchozím materiálem. SHS reakce (šelf propagating high temperature synthesis - samočinně se šířící syntéza při vysoké teplotě) je reakce, která probíhá nad svou reakční teplotou velmi rychle, je silně exotermická a téměř nekontrolovatelná. Při plnicí teplotě se reakční těleso plní pod tlakem hliníkem. Po naplnění se naplněné reakční těleso zahřívá přes plnicí teplotu na převodní teplotu, která je upravena vyšší než teplota plnicí, přičemž se nyní odehrává výměnná reakce mezi hliníkem a součástmi reakčního tělesa za vytváření vícevrstvého materiálu AhCh/aluminid titanu.
Reakční těleso se ovšem, jak je patrné z příkladu ve spisu DE 196 05 858 Al, převádí na vícevrstvý materiál Al2O3/aluminid titanu pouze částečně. Dále je ze spisu DE 196 05 858 Al patrné také to, že reakční těleso, obsahující TÍO2, je možné úplně naplnit hliníkem jen v některých případech. Reakční těleso tohoto druhu může být dále také jen ve výjimečných případech úplně upraveno titan aluminidovou fází, což je spojeno s vyšším výskytem zmetků
Z nezveřejněného spisu DE-P 19710671.4 je známý způsob výroby součásti z vícevrstvého materiálu kov/keramika, u kterého se reakční těleso z keramických výchozích materiálů plní termicky změkčeným kovem - zejména hliníkem - a/nebo kovovou slitinou. Plnicí teplota je upravena pod reakční teplotou, přičemž reakční teplota provede výměnnou reakci mezi kovem keramického výchozího materiálu a kovem plněným. Po pokud možno úplném naplnění reakčního tělesa se toto naplněné těleso ohřeje na převodní teplotu nebo na vyšší, čímž pak nastane právě zmíněná výměnná reakce. Při • · • 4 · ·
4 této výměnné reakci se vyrobí součást z vícevrstvého materiálu kov/keramika, která vykazuje keramickou a kovovou fázi s intermetalickou vazbou kovu keramiky a kovu plnicího kovu. Plněním reakčního tělesa kovem, změkčeným ohřevem pod reakční teplotu, při které se odehrává výměnná reakce mezi plněným kovem a materiálem reakčního tělesa, se získá při plnění a také při navazující výměnné reakci mezi přidávaným kovem a materiálem reakčního tělesa keramická matrice. Ideálním způsobem se provede úplné naplnění pórů reakčního tělesa, takže při stechiometrickém dimenzování substancí, které přicházejí v úvahu, se reakce provede v celé součásti, bez trhlin a kanálků. Přednostně je zde plnicím kovem hliník a kovem keramiky titan, takže po přednostní výměnné reakci vykazuje keramická fáze TiBx a/nebo TiCy a/nebo TiCN a AI2O3, přičemž intermetalickou sloučeninou kovové fáze je aluminid titanu s vysokou tepelnou odolností, zejména TiAl. Vlastnosti takového vícevrstvého materiálu kov/keramika jsou dobré. Například vícevrstvý materiál kov/keramika, který se vyrábí s hliníkem jako plnicím kovem a Ti jako kovem keramického reakčního tělesa, vykazuje tak hustotu 3,4 g/cm3, přičemž tato hustota je nepatrně vyšší, než hustota takzvaných MMCs (kompozita s kovovou matricí), avšak činí pouze 42 % hustoty srovnatelné litiny. Zejména v přednostním provedení, u kterého sloučenina s vysokou tepelnou odolností ve formě intermetalické sloučeniny TiAl postačuje oblasti použití součásti do nejméně 800 °C, přičemž hodnota pro šedou litinu je zřetelně překročena. Z vyrobeného vícevrstvého materiálu kov/keramika se zhotovují zejména třecí kruhy pro třecí plochy kotoučových brzd. Tyto třecí kruhy se následně upevňují technikami mechanického spojování, jako šroubovými spoji atd. na věnce brzdových kotoučů.
Avšak předtím, než se reakční těleso naplní kovem, popřípadě slitinou, musí se výchozí materiály reakčního tělesa zahřát, přičemž se • · · · · · • · mezi výchozími materiály odehraje první výměnná reakce, při které se z výměnných materiálů vytvářejí vysoce hodnotné a drahé materiály výchozí. Po naplnění kovem se z těchto drahých výchozích materiálů a kovu vytváří keramická fáze a kovová fáze, přičemž k jejich tvorbě se opět používá výměnná reakce a sice tentokrát s výchozím materiálem a plnicím kovem.
U dalšího způsobu se také popisuje infiltrace keramického reakčního tělesa hliníkem (spis US-A-4,988,645). Zde se vyrábí keramické těleso reakcí SHS (SHS reakce: Šelf propagating high temperature synthesis, znamená zažehnutí reaktivní směsi, přičemž se reakce sama udržuje a jako produkty reakce vznikají požadované keramické matrice).
Tímto způsobem vyrobená součást však částečně vykazuje nepřijatelnou poréznost, takže míra zmetkovitosti je vysoká. Plnění u reakčního tělesa s T1O2 jako výchozím materiálem reakčního tělesa je zvlášť velmi špatné.
Všechny jmenované způsoby celkem vykazují vysokou spotřebu energie, kterou lze mimo jiné odvodit z různých termických procesů, jako je spékání, první výměnná reakce, plnění a následně druhá výměnná reakce při teplotách vyšších oproti plnicí teplotě. Díky této energetické spotřebě jsou tyto způsoby drahé.
Ze spisu WO 84/02927 je znám způsob výroby tlakových odlitků hliníku vyztužených vlákny, způsob takzvaných mačkaných odlitků. U tohoto způsobu se nejdříve lisuje z výchozího množství, obsahujícího mimo jiné vlákna, porézní těleso polotovaru, které se následně plní hliníkem. Pro stabilizování porézního tělesa polotovaru a pro zachování orientace vláken, uspořádaných v tělese polotovaru se k »· ···· • ·
5* · ’ >··· výchozímu množství přidává pojivo, které se při plnění tělesa polotovaru termicky vyloučí. Díky existenci pórů a síle pojivá nedochází k žádným, respektive nanejvýš zanedbatelným deformacím tělesa polotovaru. Chemická reakce mezi plněným hliníkem a výchozími materiály tělesa polotovaru se přitom nekoná, takže vliv takové reakce na strukturu a tvarování pozdějších tlakových odlitků není znám.
Úkolem vynálezu je již dříve známé způsoby dále rozvinout tak, že výroba součástí z vícevrstvého materiálu kov/keramika je jednodušší, rychlejší a zejména levnější, stejně jako energeticky úspornější a že vícevrstvý materiál může být se zřetelem na svůj objem spolehlivě a pokud možno dalekosáhle upraven aluminidem titanu.
Podstata vynálezu
Tento úkol splňuje způsob výroby součásti z vícevrstvého materiálu AUOj/aluminid titanu, u kterého se z výchozího množství, obsahujícího titan, zejména jako oxid, lisuje tvarové těleso, tvarové těleso se při převodní teplotě podrobuje tepelnému zpracování a tím se vyrábí reakční těleso, reakční těleso se pod tlakem při plnicí teplotě plní změkčeným nebo tekutým hliníkem a/nebo hliníkovou slitinou dále zjednodušeně nazývanými hliník - a vstupní materiály reakčního tělesa naplněného hliníkem se přeměňují na vícevrstvý materiál AhOs/aluminid titanu, podle vynálezu, jehož podstatou je, že k výchozímu množství se přidává uhlík a/nebo jeho předběžné produkty, plniva a pojivá, že pojivo alespoň v určitých oblastech tlakově stabilizované vzájemně spojí jednotlivé součásti výchozího množství, že převáděcí teplota je zvolena menší nebo stejná jako plnicí teplota, že plnivo a zvláště také pojivo se volí s takovou teplotou rozkladu, která je stejná nebo menší než plnicí teplota, že tlakově stabilizované ·· ···« ·· 44 ·· • · ··· 4 · 4 4 • 4 4 4 4 4 4 · 4 · 4 reakční těleso se plní přímo hliníkem, že plnivo a popřípadě pojivo se před nebo při plnění hliníkem zejména termicky odstraňují, že plnicí teplota je uspořádána nad tavící teplotou hliníku ale pod reakční teplotou, při které se mezi hliníkem a oxidem titanu odehrává výměnná reakce, že po naplnění reakčního tělesa hliníkem se naplněné reakční těleso ochladí na převodní teplotu, která leží pod tavící teplotou hliníku a že při převodní teplotě vzájemně reagují výchozí materiály reakčního tělesa a hliník v reakci pevného tělesa, při vytváření vícevrstvého materiálu Al2O3/aluminid titanu.
Použitím tlakově stabilního a zejména redukovaného oxidu titanu TiOx s x = 1, 1,5, 1,67, nebo zvláště reakčního tělesa obsahujícího uhlíkem redukovatelný TÍO2, které je formováno zejména do konečného tvaru a/nebo je obráběno, může být hliníková tavenina dokonce spontánně infiltrována a zejména velmi dobře tlakově infiltrována.
Reakce mezi hliníkem a materiály reakčního tělesa do vícevrstvého materiálu Al2O3/aluminid titanu výchozích materiálů, může být upravena zejména v jednotlivém zahřívacím procesu.
Převodní teplota je upravena zejména pod plnicí teplotou, přednostně leží pod taviči teplotou hliníku a obzvlášť přednostně pod 400 °C. Tím se nutná spotřeba energie a také nutný výrobní čas snižují.
Pro plnění reakčního tělesa hliníkem, popřípadě hliníkovou slitinou se reakční těleso zahřívá. Proto má význam používat k výrobě reakčního tělesa mimo jiné TiO2 a C, protože z TiO2 a C se pak může při zahřívání vytvářet mimo jiné redukovaný oxid titanu TiOx (TiO, Ti2O3 a/nebo T13O5).
φ φ φφφφ *7· · · φφφφ φφ *· φ* φ· ·φ • · φφφφ φφφφ φ «φ φ φφ φφφ φφ φ φ φ φ φ φ φ φ φφ φφ φ · φφ
Překvapivým způsobem se při tlakové infiltraci reakčního tělesa hliníkem ovšem ještě žádná výměnná reakce při vytváření vícevrstvého materiálu Al2O3/aluminid titanu nekoná. Vytváření vícevrstvého materiálu Al2O3/aluminid titanu nastává, jak již bylo zmíněno, nejprve reakcí pevného tělesa, jehož procesní teplota leží pod taviči teplotou hliníku.
Další smysluplná provedení vynálezu je možno odvodit z odpovídajících dalších nároků. Jinak se vynález blíže vysvětluje na základě dále uvedených příkladů.
Příklady provedení vynálezu
Práškové keramické výchozí množství uhlíku a TiO2 s pojivém a plnivem se smísí a následně slisuje.
Zpracováním za nízké teploty ve vakuu nebo ochranném plynu, zejména dusíku nebo CO2, mezi 350 °C a 700 °C, zejména při 400 °C se zejména plnivo a popřípadě také pojivo vypalují ve vakuu nebo ochranném plynu, přičemž vzniká porézní a nespečené tlakově stabilní keramické reakční těleso.
Účelným způsobem se zde provádí termogravimetrická analýza (TG), která slouží jako důkaz, že pojivo a popřípadě také plnivo je úplně odstraněno.
Cíleným přidáním plniva a pojivá může být nastavena přesně definovaná poréznost, struktura pórů a pevnost, čímž je umožněna tlaková infiltrace reakčního tělesa.
»1 ··
4 4 4
4 4444
4 4 4 4
4444 • 4 δ
»4 4 4·· ·· ·
4 4
44
Výhodou vynálezu je to, že při celkové výrobě součásti z vícevrstvého materiálu kov/keramika tohoto druhu, tedy od začátku výroby reakčního tělesa, přes plnění reakčního tělesa hliníkem, po vytváření vícevrstvého materiálu prostřednictvím výměnné reakce nejsou nutné žádné teplotní kroky přes 800 °C, zejména přes 700 °C. Navíc se tato reakce děje v krátkém čase, zejména plnění tlakovým litím.
Dále nastává přeměna hliníku na alumimid titanu, odolný proti vysokým teplotám. Používají se dále velmi výhodné suroviny, v současné době je cena jednoho kilogramu cca 4 DM.
Pro výrobu výchozího množství se nejdříve vzájemně smísí zejména oxid titanu a grafit v definovaném stechiometrickém poměru. Následně se přidá homogenní směs 1 - 3 % hmotnostních pojívá, přednostně polyvinylalkoholu PVA a/nebo polyetylenglykolu PEG ve vodném roztoku a prohněte. Po pojivu se přidává směs vodou ředitelného organického plniva ve formě prášku nebo vláken, přednostně derivát celulózy, zejména acetát celulózy, a rovněž se prohněte.
Plnivo, přidávané přednostně ve formě prášku, má střední velikost zrna zejména mezi 10 pm a 100 pm, přednostně 20 pm. Směs se buď vysušená nebo vlhká (zbytková vlhkost cca 10-20 % H2O) lisuje pod tlakem zejména 300 barů. Volitelně je jednoosý lisovací proces následován dalším studeným izostatickým lisovacím procesem.
Reakční těleso, vylisované přednostně v téměř konečném tvaru, se mechanicky opracovává na konečný rozměr a pro následné plnění reakčního tělesa tekutým hliníkem při výrobě součásti se vkládá do tlakové licí formy.
99 e · · • 9 · ·· •9 ···· • 9 9 • 9 • · Q9 9 9
-999» I» • · · · 9* 99
9 9 « • · 9 ·
9 9 9 • 9 9 9 »9 99
Pro plnění hliníkem při procesu tlakového lití mají význam pevnost, modul pružnosti, poréznost a struktura pórů reakčního tělesa.
Tyto vlastnosti mohou být ovlivněny volbou pojivá, plniva, množstvím plniva a lisovacím tlakem. Vliv mají dále ještě velikost částic keramického prášku (TiO2 atd.) a plniva.
Souvislosti mezi ovlivňujícími veličinami a cílovými veličinami jsou kvalitativně vyneseny v následující tabulce 1.
Tabulka 1: Vliv procesních parametrů na vlastnosti reakčního tělesa
Ovlivňující veličiny->
Cílové veličiny ·ί Druh plniva Množství plniva Lisovací tlak Velikost částic
Pevnost tělesa + + +++ +
Modul pružnosti + + +++ +
Poréznost + ++ ++ ++
Struktura pórů ++ + ++ +
+ = malý vliv, ++ = střední vliv, +++ = velký vliv
Příklady
Na základě příkladů 1 až 7 se následně uvádějí jednotlivé příklady pro výchozí množství pro reakční těleso.
Příklad 1:
moly TiO2 (střední průměr zrna djo = 0,3 pm) se v hnětacím stroji (například firmy Eirich) předem smísí s jedním molem C (dso = • · « · · • · · • · · • · • · • · ···· ··
0,05 pm) po dobu cca 10 min. Do této směsi se přidávají 3 % hmotnostní polyetylenglykolu (ve 20 % vodném roztoku) a prohnětou se. Do vlhké heterogenní směsi se zase přidává 10 % hmotnostních acetátu celulózy (CA) (dso = 20 pm) a promíchá v hnětacím stroji. Prášek se lisuje jednoosým tlakem 30 MPa. Následně nastává izostatické lisování za studená s tlakem 200 MPa. Reakční těleso se při 700 °C zahřívá jednu hodinu v atmosféře dusíku (rychlost doby výhřevu při 350 °C je 1 K/min), přičemž všechny organické přísadové materiály beze zbytku vyhoří. Reakční těleso má pevnost 7 MPa a poréznost 49 %. Průměr pórů vykazuje bimodální rozdělení, u kterého leží maximum u 0,1 pm a minimum u 20 pm.
Příklad 2:
Jako v příkladu 1, pouze molový poměr mezi TiO2 a C činí 3/2. Zde je potřebné izostatické dokončovací lisování při 300 MPa.
Příklad 3:
Jako v příkladu 1, pouze množství acetátu celulózy činí 20 % hmotnostních.
Příklad 4:
Jako v příkladu 1, pouze do heterogenní směsi TiO2/C/PEG/C A se před jednoosým lisováním přidává 10 % hmotnostních vody.
Příklad 5:
Jako v příkladu 1, pouze do heterogenní směsi TiO2/C/PEG/CA se před jednoosým lisováním přidává 1 % hmotnostní metylcelulózy.
·· ·· ► · ♦ · ι · · ·
I ♦ · ·
Β · · · ·· ··
Příklad 6:
Jako v příkladu 1, pouze do heterogenní směsi TiO2/C/PEG/CA se přidávají krátká vlákna z konstantanového drátu nebo uhlíková vlákna. Tím se zvyšuje tažnost.
Příklad 7:
Jako v příkladu 1, pouze velikost zrna TiO2 má střední průměr 15 pm. Tím klesá poréznost na 47 %. Pevnost v tlaku se zvýší na 7,5 MPa.
Reakční tělesa jsou upravena pro následné tlakové plnění hliníkem. Po naplnění se tělesa podrobují tepelnému zpracování pod bodem tání hliníku, čímž vznikne součást z vícevrstvého materiálu, která sestává z obzvlášť homogenně rozděleného TiC, A12O3 a Al3Ti.
Na tomto místě se musí poukázat na to, že při pozdějším tepelném zpracování při výrobě vícevrstvého materiálu, se odehrává reakce pevného tělesa. Proto se může tato reakce odehrát pod bodem tání hliníku. Přednostně homogenní vícevrstvý materiál je odolný proti vysokým teplotám a proti opotřebení.
Způsob podle vynálezu a stejně tak výchozí množství podle vynálezu, respektive reakční těleso podle vynálezu jsou vhodné zejména pro výrobu třecích ploch tribologických systémů nebo komponentů motoru a/nebo komponentů vozidel a/nebo brzdových kotoučů a/nebo třecích ploch pro brzdové kotouče Pod pojmem tribologické systémy se vedle brzdových kotoučů rozumějí také strukturální komponenty v tryskových pohonných jednotkách a motorech, zejména pak kluzná ložiska a materiály na řezné nástroje.

Claims (19)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob výroby součásti z vícevrstvého materiálu Al2O3/aluminid titanu, u kterého se z výchozího množství, obsahujícího titan, zejména jako oxid, lisuje tvarové těleso, tvarové těleso se při převodní teplotě podrobuje tepelnému zpracování a tím se vyrábí reakční těleso, reakční těleso se pod tlakem při plnicí teplotě plní změkčeným nebo tekutým hliníkem a/nebo hliníkovou slitinou - dále zjednodušeně nazývanými hliník - a vstupní materiály reakčního tělesa naplněného hliníkem se přeměňují na vícevrstvý materiál AUOs/aluminid titanu, vyznačující se tím, že k výchozímu množství se přidává uhlík a/nebo jeho předběžné produkty, plniva a pojivá, že pojivo alespoň v určitých oblastech tlakově stabilizované vzájemně spojí jednotlivé součásti výchozího množství, že převáděcí teplota je zvolena menší nebo stejná jako plnicí teplota, že plnivo a zvláště také pojivo se volí s takovou teplotou rozkladu, která je stejná nebo menší než plnicí teplota, že tlakově stabilizované reakční těleso se plní přímo hliníkem, že plnivo a popřípadě pojivo se před nebo při plnění hliníkem zejména termicky odstraňují, že plnicí teplota je uspořádána nad taviči teplotou hliníku, ale pod reakční teplotou, při které se mezi hliníkem a oxidem titanu odehrává výměnná reakce, že po naplnění reakčního tělesa hliníkem se naplněné reakční těleso ochladí na převodní teplotu, která leží pod tavící teplotou hliníku a že při převodní teplotě vzájemně reagují výchozí materiály reakčního tělesa a hliník v reakci pevného tělesa, při vytváření vícevrstvého materiálu Al2O3/aluminid titanu.
    • · · · • · • · • · · · · · • · · · ··· • · · · · ·
    IQ »·····
    1j ······ ·· ··
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro plnění se hliník a tvarové nebo reakční těleso ohřívají na plnicí teplotu.
  3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že reakční těleso se plní hliníkem v nespečeném stavu.
  4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že reakční těleso se vyrábí téměř v konečném tvaru.
  5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že reakční těleso se třískově obrábí téměř do konečného tvaru.
  6. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že k výchozímu množství se přidává TiO a/nebo TÍ2O3 a/nebo T13O5 a/nebo zejména T1O2.
  7. 7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že k výchozímu množství se přidává T1O2, že T1O2 se redukuje uhlíkem a že při zejména termickém odstraňování plniva a/nebo pojivá se jako konečný produkt vytváří redukovaně účinný uhlík a zůstává v reakčním tělese.
  8. 8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že plnivo se pod plnicí teplotou odpařuje a/nebo přeměňuje na uhlík.
  9. 9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pojivo se pod plnicí teplotou odpařuje a/nebo přeměňuje na uhlík.
  10. 10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako plnivo se volí organický materiál, přednostně termoplasty nebo termosety a zvlášť přednostně škrob a/nebo mouka a/nebo derivát celulózy, zejména acetát celulózy.
  11. 11. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že výchozí materiály výchozího množství se homogenně rozdělují.
  12. 12. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že k výchozímu množství se přidává 1 - 3 % hmotnostní pojivá.
  13. 13. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako plnivo se volí prášek s velikostí zrna přednostně mezi 10 μιη a 100 μιη, zejména přednostně asi 20 pm.
  14. 14. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako pojivo se volí polyvinylalkohol (PVA) a/nebo polyetylenglykol (PEG), přednostně ve vodném roztoku.
  15. 15. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že k výstupnímu množství se při plnicí teplotě přidávají netekuté přísadové materiály, zejména TiC a/nebo SiC a/nebo BaC a/nebo TiB2.
  16. 16. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že AI2O3 keramické fáze se vzájemně spojuje ve všech třech prostorových směrech.
  17. 17. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že k výchozímu množství se přidávají vlákna, zejména z minerálních a/nebo keramických materiálů.
    • ·
  18. 18. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se hliník dodává s pouze malým přetlakem, tedy takzvaným postupem mačkání odlitků.
  19. 19. Použití způsobu podle nároku 1 k výrobě třecích ploch tribologických systémů a/nebo motorových komponentů a/nebo komponentů vozidel a/nebo brzdových kotoučů a/nebo třecích ploch pro brzdové kotouče.
CZ20001960A 1997-11-28 1998-11-03 Způsob výroby součástí z vícevrstvého materiálu Al2O3/aluminid titanu CZ20001960A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752776A DE19752776C1 (de) 1997-11-28 1997-11-28 Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus Al¶2¶0¶3¶/Titanaluminid-Verbundwerkstoff und dessen Verwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20001960A3 true CZ20001960A3 (cs) 2001-12-12

Family

ID=7850099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20001960A CZ20001960A3 (cs) 1997-11-28 1998-11-03 Způsob výroby součástí z vícevrstvého materiálu Al2O3/aluminid titanu

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6322608B1 (cs)
EP (1) EP1034151A1 (cs)
JP (1) JP2002536538A (cs)
KR (1) KR20010024193A (cs)
CN (1) CN1276774A (cs)
BR (1) BR9815057A (cs)
CZ (1) CZ20001960A3 (cs)
DE (1) DE19752776C1 (cs)
WO (1) WO1999028274A1 (cs)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19917175A1 (de) * 1999-04-16 2000-10-19 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Herstellen eines Bauteiles und Bauteil
WO2001040674A1 (de) 1999-12-01 2001-06-07 Nils Claussen Verfahren zur herstellung metallkeramischer bremsscheiben
JP4115682B2 (ja) * 2000-05-25 2008-07-09 日本碍子株式会社 金属間化合物基複合材料の製造方法
KR100554216B1 (ko) * 2000-12-19 2006-02-22 재단법인 포항산업과학연구원 분말사출성형용 수용성 고강도 결합제
DE10125814C1 (de) * 2001-05-26 2002-07-25 Daimler Chrysler Ag Metall-Keramik-Verbundwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung
US20110097501A1 (en) * 2004-03-22 2011-04-28 Lanxide Technology Company Methods for extracting titanium metal and useful alloys from titanium oxides
US7700038B2 (en) * 2005-03-21 2010-04-20 Ati Properties, Inc. Formed articles including master alloy, and methods of making and using the same
CN1323178C (zh) * 2005-09-29 2007-06-27 陕西科技大学 Al2O3/TiAl复合材料合成方法
WO2007059568A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-31 Composite Alloy Products Pty Ltd A method of manufacturing metallic composites in an inert atmosphere and composites produced thereby
CN101302107B (zh) * 2008-05-28 2010-09-15 哈尔滨工业大学 一种压力辅助自蔓延钛铝碳块体材料及其制备方法
CN101890342B (zh) * 2009-05-19 2012-09-12 中国石油化工股份有限公司 一种含钛氧化铝载体及其制备方法
DE202012011945U1 (de) 2012-12-13 2013-01-17 Procon Gmbh Warmfester Formkörper aus mit Keramikpartikeln verstärktem Aluminium
JP6445299B2 (ja) * 2014-10-14 2018-12-26 日本ブレーキ工業株式会社 摩擦材組成物、摩擦材組成物を用いた摩擦材及び摩擦部材
WO2016064430A1 (en) * 2014-10-20 2016-04-28 Intellectual Property Holdings, Llc Ceramic preform and method
CN104533992B (zh) * 2014-11-18 2018-06-01 西安理工大学 刹车盘及其制备方法
KR101822276B1 (ko) * 2016-04-28 2018-01-25 현대자동차주식회사 자동차용 실린더 블록 제조방법
KR102706302B1 (ko) * 2021-01-06 2024-09-12 (주)영신특수강 표면 강화층 형성을 위한 주조방법 및 표면 강화층이 형성된 주물

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8301320D0 (en) * 1983-01-18 1983-02-16 Ae Plc Reinforcement of articles of cast metal
US4988645A (en) * 1988-12-12 1991-01-29 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Cermet materials prepared by combustion synthesis and metal infiltration
US5214011A (en) * 1991-08-30 1993-05-25 Bfd, Incorporated Process for preparing ceramic-metal composite bodies
DE19605858A1 (de) * 1996-02-16 1997-08-21 Claussen Nils Verfahren zur Herstellung von Al¶2¶O¶3¶-Aluminid-Composites, deren Ausführung und Verwendung
US6022505A (en) * 1997-02-20 2000-02-08 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Process for manufacturing ceramic metal composite bodies, the ceramic metal composite body and its use
DE19710671C2 (de) 1997-03-14 1999-08-05 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Herstellen eines Bauteils sowie Verwendung eines derart hergestellten Bauteils

Also Published As

Publication number Publication date
CN1276774A (zh) 2000-12-13
JP2002536538A (ja) 2002-10-29
KR20010024193A (ko) 2001-03-26
US6322608B1 (en) 2001-11-27
EP1034151A1 (de) 2000-09-13
DE19752776C1 (de) 1998-11-05
WO1999028274A1 (de) 1999-06-10
BR9815057A (pt) 2000-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ20001960A3 (cs) Způsob výroby součástí z vícevrstvého materiálu Al2O3/aluminid titanu
McKimpson et al. Processing and properties of metal matrix composites containing discontinuous reinforcement
US6852273B2 (en) High-strength metal aluminide-containing matrix composites and methods of manufacture the same
US4689077A (en) Method for manufacturing a reaction-sintered metal/ceramic composite body and metal/ceramic composite body
KR20170047016A (ko) 알루미늄 및 알루미늄 합금의 분말성형방법
US5149677A (en) Exothermic process for the production of molybdenum silicide composites
CN1042494A (zh) 新型金属基质复合体的热成型方法及其由此生产的产品
CN109231990A (zh) 一种碳化钨-金刚石复合材料的制备方法
US5141683A (en) Method of producing reinforced materials
JP4115682B2 (ja) 金属間化合物基複合材料の製造方法
US20040177943A1 (en) Composites and method for manufacturing same
CN1309855C (zh) 一种用粉末原料制备金属陶瓷的方法
CN101541677B (zh) 制造金属-碳纳米复合材料的方法
US20040202883A1 (en) Metal-ceramic composite material and method for production thereof
US6193928B1 (en) Process for manufacturing ceramic metal composite bodies, the ceramic metal composite bodies and their use
EP1288178A1 (en) Filter for molten metal filtration and method for producing such filters
KR20030042425A (ko) 복합 재료 및 그 제조 방법
EP0394056B1 (en) Metal-based composite material and process for preparation thereof
RU2263089C1 (ru) Способ получения композиционного материала
CZ20001961A3 (cs) Způsob výroby reakčního tělesa
KR100323493B1 (ko) 반응생성 원소분말법과 천이액상소결에 의한 티타늄기지 입자강화 복합재료의 제조방법
RU2730092C1 (ru) Композиция с углеродными нанотрубками для получения углеродной заготовки для высокоплотной SiC/C/Si керамики и способ получения изделий из SiC/C/Si керамики
CN1151903C (zh) 一种原位铝基复合材料反应热压制备方法
JPH1150171A (ja) Ti−Al基複合材料の製造方法
JPH09157771A (ja) 立方晶窒化硼素含有硬質複合材料の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic