DE1289247B

DE1289247B - Device for the production of trichites

Info

Publication number: DE1289247B
Application number: DEC36077A
Authority: DE
Inventors: Schmitt Jean Meudon La Foret
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1964-06-09
Filing date: 1965-06-08
Publication date: 1969-02-13
Also published as: BE664334A; NL6507347A; FR1411714A

Description

1 2 ""1 2 ""

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Her- treffenden Metall oder einer seiner Legierungen gestellung von Trichiten, insbesondere feuerfesten Oxyd- bildet sein, von denen das Oxyd des auftretenden trichiten. Metalls oder der auftretenden Metalle das kristallineThe invention relates to a device for producing metal or one of its alloys of trichites, especially refractory oxide, of which the oxide of the occurring trichites. Metal or the metals occurring the crystalline

Bekanntlich sind bei der derzeitigen Technik für Wachstum erleichtern.It is well known that current technology is used to facilitate growth.

zahlreiche Anwendungsfälle, insbesondere auf dem 5 Die vorstehende Aufgabe ist bei der hier vorge-Gebiet der Kernphysik, der Raumfahrt und dem schlagenen Vorrichtung zur Herstellung von Trichiten Flugleitwesen, Produkte zur Verstärkung von kera- dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß in einem gasmischen Stoffen und Metallen beispielsweise notwen- dichten, feuerfesten Rohr, das an seinen Enden mit dig, um ihre mechanischen Eigenschaften gleich- einer Beschickungs- bzw. Entladungsschleuse verzeitig bei niedriger und hoher Temperatur zu dem io sehen ist und in der Heizzone eines Ofens angeordnet Zwecke zu verbessern, um die Aufbauten leichter zu ist, der auf etwa 20 % der in dem Ofen enthaltenen machen. Bei eingehendem Studium der mechanischen Rohrgesamtlänge einen Bereich gleichmäßiger Tem-Eigenschaften fester Körper hat sich nämlich heraus- peratur aufweist, aus feuerfestem Material bestehende gestellt, daß diese sehr weit niedriger als diejenigen und in Längsrichtung des Rohres bewegbare Behälter Werte liegen, die, ausgehend von den zwischen- 15 untergebracht sind, die einem durch das Rohr ströatomaren molekularen Bindungskräften, bestimmt menden Reduktionsgas gesteuerter Menge ausgesetzt sind. Diese Herabsetzung der Festigkeit ist auf Fehler sind und beidseitig offene, das Sauerstoff abgebende im Gitteraufbau, d. h. auf Versetzungen und Korn- Material bildende Zylinder enthalten, denen das bindungen bzw. Korngrenzen zurückzuführen. Im kristallogene Metall eingegeben ist, wobei die Werkübrigen hängt diese Minderung der mechanischen 20 stoffe des dichten Rohres und der beweglichen BeEigenschaften unmittelbar von der Konzentration der hälter derart gewählt sind, daß sie bei hoher Tempe-Gitterfehler pro Volumeinheit ab. Unter den Verfah- ratur untereinander nicht reagieren. Mit einer solchen ren zur Herstellung fester Stoffe hoher mechanischer Vorrichtung ist es in einfacher und daher Wirtschaft-Festigkeit sind die zu nennen, die die Wärmekon- licher Weise möglich, Trichite, insbesondere feuertraktionen weitgehend ausschließen und bei denen 25 feste Oxydtrichite herzustellen, deren mechanische das Kornwachstum nach ganz bestimmten Regeln Eigenschaften wesentlich besser als diejenigen der erfolgt. bisher bekannten Trichiten sind.Numerous use cases, especially in the field of 5 The above task is in the area above nuclear physics, space travel and the beaten device for the production of trichites Flugleitwesen, products for the reinforcement of kera- solved in that according to the invention in a gas mix Materials and metals, for example, need a fire-proof pipe that has a dig, to time their mechanical properties like a loading or unloading sluice at low and high temperature to see the io and placed in the heating zone of an oven Purposes to improve the superstructures to be lighter, which is about 20% of that contained in the furnace do. A range of uniform Tem properties upon careful study of the overall mechanical pipe length That is, a solid body has turned out to be a refractory material made that this is very much lower than those and in the longitudinal direction of the pipe movable container Values lie which, proceeding from the intermediate 15, are those which are atomic through the pipe molecular binding forces, exposed to a controlled amount of reducing gas determined are. This reduction in strength is due to faults and are open on both sides, releasing oxygen in the grid structure, d. H. Contain cylinders forming dislocations and grain material, which the bonds or grain boundaries. In the crystallogeneic metal is entered, whereby the rest depends on this reduction of the mechanical 20 substances of the tight tube and the movable properties directly on the concentration of the container are chosen in such a way that they are at high tempe grid errors per unit of volume. Do not react to each other under the procedure. With such a Ren for making solids of high mechanical device it is in simple and therefore economy-strength those are to be named, which the heat-con- conically possible way, trichites, in particular fire fractions largely exclude and produce 25 solid Oxydtrichite, their mechanical the grain growth according to very specific rules is much better than those of the properties he follows. previously known trichites are.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel derThe invention is based on the object of providing an exemplary embodiment in the drawing

Vorrichtung zur Herstellung von Trichiten, das sind Erfindung schematisch veranschaulicht, fadenförmige Kristalle, zu schaffen, bei denen die 30 Fig. 1 zeigt hierbei die erfindungsgemäße VorKonzentration an Versetzungen praktisch den Wert richtung in Seitenansicht;Apparatus for the production of trichites, the invention is illustrated schematically, thread-like crystals, in which the Fig. 1 shows the pre-concentration according to the invention at dislocations practically the value direction in side view;

Null annimmt oder zumindest äußerst gering ist. F i g. 2 läßt einen einzelnen Behälter für die Vor-Assumes zero or at least is extremely low. F i g. 2 leaves a single container for

Solche festen Stoffe entstehen bekanntlich durch richtung gemäß F i g. 1 erkennen. Keimbildung auf einer Versetzung gegenüber dem Die gemäß F i g. 1 aus einem dichten Rohr 1 ausSuch solid substances are known to arise through the direction shown in FIG. 1 recognize. Nucleation on a dislocation opposite the die according to FIG. 1 from a tight pipe 1

Träger, und das Wachstum findet nach einem schrau- 35 feuerfestem Material (Al₂O₃, stabilisiertes ZrO₂, benförmigen Schema statt. Damit das Wachstum MgO usw.) gebildete Muffel ist in den Arbeitsbereich nach einer bevorzugten Richtung, beispielsweise par- eines Ofens 2 gesetzt. Das Rohr 1, dessen Querschnitt allel zur Richtung der Versetzung (Burger-Vektor) praktisch beliebig sein kann, ist waagerecht angeordstattfinden kann, ist es notwendig, daß sämtliche net. Die Heizung des Rohres kann entweder elekphysikochemischen Bedingungen vereinigt werden, 40 trisch durch Joule-Effekt oder durch Induktion oder d. h. ein Optimum der Temperaturdifferenz zwischen durch Sonnenbestrahlung, durch Gasverbrennung der Erzeugerquelle der Kristalle und der Wachstums- oder Verbrennung flüssiger Kohlenwasserstoffe oder stellen und eine Übersättigung der flüchtigen Verbin- durch Kernenergie vorgenommen werden. Während dung erfolgt, so daß das zwei- und dreidimensionale die Art der Heizung keine Rolle spielt, ist es dem-Wachsen möglich wird. Das Keimen und Wachsen 45 gegenüber notwendig, einen Temperaturbereich vorder Trichite kann in festem, flüssigem oder gasför- zusehen, der auf etwa 20% der Gesamtlänge des migem Zustand unter der Bedingung der Übersätti- Rohres gleichmäßig ist, die nur denjenigen Teil begung stattfinden. In dem hier behandelten Falle, d. h. trifft, der in dem Ofen enthalten ist und den Heizim Falle von feuerfesten Mineraloxyden, erfolgt der bereich und den Wärmeschutzbereich umfaßt. Das Transport der Materialien auf Grund eines entspre- 50 Rohr 1 endet jeweils an seinen Enden in eine Bechend gewählten gasförmigen Mediums durch meta- schickungsschleuse 3 und eine Entladeschleuse 4; stabile und flüchtige Suboxyde. Das Prinzip des diese Schleusen besitzen einerseits ein Einströmrohr 6 Wachsens von feuerfesten Oxydtrichiten ist an sich und andererseits ein Ausströmrohr 7 für das in dem bekannt und soll daher hier nur kurz angedeutet wer- Rohr 1 umströmende Gas.Carrier, and the growth takes place according to a screw-refractory material (Al ₂ O ₃ , stabilized ZrO ₂ , ben-shaped scheme. So that the growth MgO etc.) formed muffle is in the working area in a preferred direction, for example a furnace 2 set. The pipe 1, the cross-section of which can be virtually any allele to the direction of the displacement (Burger vector), is horizontally arranged, it is necessary that all net. The heating of the pipe can be combined either electrophysico-chemical conditions, 40 trisch by Joule effect or by induction or that means an optimum of the temperature difference between by solar radiation, by gas combustion of the source of the crystals and the growth or combustion of liquid hydrocarbons or put and a supersaturation of the volatile connec- tion can be made by nuclear energy. While manure takes place, so that the two- and three-dimensional type of heating does not matter, it is possible to grow. The germination and growth 45 compared to necessary, a temperature range in front of Trichite can be seen in solid, liquid or gas, which is uniform over about 20% of the total length of the moderate state under the condition of the supersaturated tube, which take place only that part of the environment. In the case dealt with here, ie, which is contained in the furnace and the heating in the case of refractory mineral oxides, the area and the heat protection area are included. The transport of the materials on the basis of a corresponding pipe 1 ends in each case at its ends in a selected gaseous medium through the meta-delivery lock 3 and an unloading lock 4; stable and volatile suboxides. The principle of these locks have, on the one hand, an inflow pipe 6 for the growth of refractory oxide trichites and, on the other hand, an outflow pipe 7 for the gas flowing around the pipe 1, which is only briefly indicated here.

den. Man führt eine Metallquelle (die feuerfesten 55 In dem dichten Rohr 1 sind napfförmige Behälter 5 Mineraloxyde sind insgesamt metallische Oxyde) auf aus feuerfestem Material angeordnet, so daß zwischen eine bestimmte so hohe Temperatur, daß ein Dampf- ihnen und dem Rohrl keine Reaktion oder Sinterung druck von einigen Millimeter Hg herrscht. Damit das stattfindet. Die Form dieser beweglichen Behälter 5 Metall oxydieren kann, muß es ein Oxyd seiner Um- entspricht am geeignetsten derjenigen eines Schmelzgebung reduzieren, das eine freie Bildungsenthalpie 60 tiegels, um größte Ladekapazität zu erreichen und besitzt, die wesentlich unterhalb der des gewünschten sie leicht längs verschieben zu können. Diese Bewe-Oxyds liegt. Dieses letztere, Sauerstoff abgebende gung kann von Hand oder selbsttätig erfolgen. In die-Oxyd muß genügend feuerfest sein, um die Reak- sen beweglichen Behältern 5 sind beidseitig offene tionstemperatur aushalten zu können. Um dieses Zylinder 8 (Fig. 2) angeordnet, die aus dem Sauer-Oxyd metastabil zu machen, ist es notwendig, es in 65 stoff abgebenden Oxyd gebildet sind. Vorzugsweise ein reduzierendes Gasmedium (Wasserstoff, Kohlen- werden Rohre aus Siliziumdioxyd verwendet. Wasserstoffverbindungen, Kohlenoxyd, Kohlenstoff Im Innern dieses Zylinders 8 ist das die Quelle derthe. A metal source is introduced (the refractory 55 In the tight tube 1 are cup-shaped containers 5 Mineral oxides are a total of metallic oxides) arranged on refractory material, so that between a certain temperature so high that a steam does not react or sinter to them and the tube pressure of a few millimeters Hg prevails. So that that happens. The shape of these movable containers 5 If metal can oxidize, it must be an oxide which most suitably corresponds to that of a melting point reduce the free enthalpy of formation 60 crucible in order to achieve the greatest loading capacity and possesses, which can be moved easily lengthways substantially below that of the desired one. These moving oxyds lies. This latter, oxygen-releasing supply can be done manually or automatically. In the-Oxyd must be sufficiently fireproof, around the Reak- sen movable containers 5 are open on both sides to be able to withstand the temperature. To this cylinder 8 (Fig. 2) arranged, which consists of the acid oxide To make it metastable, it is necessary that it are formed in 65 substance-releasing oxide. Preferably a reducing gas medium (hydrogen, carbon - tubes made of silicon dioxide are used. Hydrogen compounds, carbon oxide, carbon Inside this cylinder 8 is the source of the

usw.) zu setzen. Die Metallquelle kann aus dem be- Kristalle bildende Metall 9 vorzugsweise in Pulver-etc.). The metal source can be made from the metal 9 which forms crystals, preferably in powder form

form angeordnet. Die im Innern des Rohres 1 herrschende Atmosphäre wird durch Umströmen eines Gases reduzierend gemacht; dieses Umströmen erfolgt sehr schnell, um einen ziemlich weiten Transport der flüchtigen Oxyde auf ihre Wachstumsstellen zu ermöglichen und einen überwiegenden Teil des Sauerstoff abgebenden Oxyds durch Bildung eines metastabilen und durch den Dampf der Metallquelle reduzierbaren Suboxyds aktiv zu machen. Nichtsdestoweniger darf die Geschwindigkeit des Gas- ίο Stroms einen gewissen Wert nicht überschreiten, um das Wärmegleichgewicht des Rohres 1 nicht zu stören und gegebenenfalls die Trichite aus ihren Wachstumsträgern herausreißen. arranged in shape. The prevailing inside the tube 1 atmosphere is by flowing around a Made gas reducing; this flow around takes place very quickly, in order to transport the volatile oxides to allow their growth sites and a predominant part of the oxygen donating oxide by the formation of a metastable and by the vapor of the metal source to make reducible suboxyds active. Nevertheless, the speed of the gas ίο Current does not exceed a certain value in order not to disturb the thermal equilibrium of the tube 1 and, if necessary, tear the trichites out of their growth supports.

Die Vorrückgeschwindigkeit der Behälter 5 wird von Hand geregelt oder programmgesteuert, so daß das gesamte Kristalle erzeugende Metall während der Durchquerung des Ofens verbraucht wird. Das Beschicken und Entladen dieses Ofens erfolgt mittels einer Schleuseneinrichtung, deren Arbeitsweise wie folgt abläuft: Einführen eines Behälters 5 in die Schleuse, Reinigung der Schleuse, Einführbewegung des Behälters in die Muffel des Ofens (Rohr 1), wobei die übrigen Behälter um die Länge eines Behälters vorgerückt werden, Entladen eines Behälters am Ausgang.The advance speed of the container 5 is regulated by hand or program-controlled, so that all of the crystal producing metal is consumed while passing through the furnace. The loading and unloading of this furnace takes place by means of a lock device, the mode of operation of which is like the following takes place: inserting a container 5 into the sluice, cleaning the sluice, introducing movement of the container in the muffle of the furnace (tube 1), the remaining container by the length of a container be advanced, unloading a container at the exit.

Wenn die hergestellte Substanz keine Oxydation befürchten läßt, kann sie selbst bei hoher Temperatur herausgezogen werden; selbstverständlich kann man der Entladeschleuse einen Raum zur Kühlung der Behälter hinzufügen, der gegebenenfalls bei reduzierender Atmosphäre gehalten wird.If the manufactured substance does not cause fear of oxidation, it can even at high temperature be pulled out; Of course, you can have a space to cool the unloading lock Add container to be kept in a reducing atmosphere if necessary.

Beispielsweise lassen sich mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung Aluminiumoxydtrichite herstellen. Das Rohr besteht hierbei aus dichtem rekristallisiertem Aluminiumoxyd, das für Wasserstoff bis etwa 1800° C undurchlässig ist. Die Behälter für den Transport des Metalls bestehen aus rekristallisiertem, äußerst reinem Aluminiumoxyd; demgegenüber ist das Sauerstoff abgebende Oxyd aus einem Rohr aus undurchlässigem Siliziumdioxyd gebildet, dessen Reaktionsgeschwindigkeit mit Wasserstoff ziemlich schnell ist. Die Metallquelle läßt sich aus einem feinverteilten Aluminiumpulver oder einer Aluminium- und Titan- oder Niob- oder Vanadium- oder Zirkonlegierung der Art Al₃M + 5% Al erzielen. Die Temperatur der heißesten gleichförmigen Zone im Innern des Rohres beträgt etwa 1475° C. Die Dauer des Aufenthalts eines Behälters im Rohr liegt bei etwa Stunden. Die erhaltenen Trichite weisen ein fadenförmiges Aussehen auf, wobei ihre Länge zwischen und 18 mm liegt und die meisten von ihnen eine große Biegsamkeit besitzen.For example, aluminum oxide trichites can be produced with the device according to the invention. The tube consists of dense recrystallized aluminum oxide, which is impermeable to hydrogen up to about 1800 ° C. The containers for transporting the metal are made of recrystallized, extremely pure aluminum oxide; In contrast, the oxygen-releasing oxide is formed from a tube made of impermeable silicon dioxide, the rate of which is fairly rapid in reaction with hydrogen. The metal source can be obtained from a finely divided aluminum powder or an aluminum and titanium or niobium or vanadium or zirconium alloy of the type Al ₃ M + 5% Al. The temperature of the hottest uniform zone inside the pipe is about 1475 ° C. The duration of a container in the pipe is about hours. The trichites obtained have a thread-like appearance, their length being between 18 and 18 mm, and most of them having great flexibility.

Claims

Patent claims:

1. Apparatus for producing trichites, in particular refractory oxide trichites, thereby characterized in that in a gas-tight, refractory tube (1) at its ends is provided with a loading or unloading lock (3, 4) and in the heating zone a furnace (2) is arranged, which is about 20% of the total pipe length contained in the furnace has an area of uniform temperature, made of refractory material and in Containers (5) which can be moved in the longitudinal direction of the pipe are accommodated, which one through the pipe (1) flowing reducing gas are exposed to a controlled amount and are open on both sides, the oxygen Containing dispensing material forming cylinder (8), which entered the crystallogenic metal (9) is, the materials of the tight tube (1) and the movable container (5) such are chosen so that they do not react with one another at high temperature.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the material is the oxygen dispensing cylinder (8) is silicon dioxide.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the in the tube (1) flowing gas is hydrogen, carbon oxide or a hydrocarbon compound.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flow of the reducing gas is controllable.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the The crystallogenic source is a metal alloy and the container (5) is moved automatically.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings