DE3784121T2

DE3784121T2 - Verfahren zur herstellung keramischen koerpern mit einem polymeren bestandteil.

Info

Publication number: DE3784121T2
Application number: DE8787630187T
Authority: DE
Inventors: Marc S Newkirk
Original assignee: Lanxide Technology Co LP
Current assignee: Lanxide Technology Co LP
Priority date: 1986-09-16
Filing date: 1987-09-10
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2007-09-11
Also published as: YU46754B; EP0261067A3; YU171087A; EP0261067B1; IE872484L; DK481787A; PT85710A; YU218288A; PH25708A; NZ221754A; EP0261067A2; FI873999A; PL267783A1; CS275995B6; DK481787D0; IL83745A0; FI89590C; AU7860787A; CS8706614A2; CA1307912C

Description

Umfeld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Modifizierung eines selbsttragenden keramischen Körpers, der in sich verbundene Porosität aufweist, durch Inkorporieren eines Polymers in seine Porosität. Insbesondere betrifft diese Erfindung selbsttragende keramische Körper, die als das Oxidationsreaktionsprodukt eines Grundmetalls gebildet werden und eine Polymerkomponente aufweisen, die wenigstens einen Teil der ursprünglichen in sich verbundenen Porosität ausfüllt. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung derartiger keramischer Körper.

Beschreibung von Patentanmeldungen desselben Anmelders und des derzeitigen Wissensstandes

Der Gegenstand dieser Anmeldung steht in Zusammenhang mit der Patentanmeldung EP- A-155831 desselben Anmelders. Diese Anmeldung legt das Verfahren zur Herstellung selbsttragender keramischer Körper offen, die man als das Oxidationsreaktionsprodukt eines Grundmetallvorläufers wachsen läßt. Schmelzflüssiges Grundmetall wird mit einem Dampfphasenoxidationsmittel unter Bildung eines Oxidationsreaktionsprodukts umgesetzt und das Metall wandert durch das Oxidationsprodukt auf das Oxidationsmittel zu, wodurch es fortwährend einen polykristallinen keramischen Körper entwickelt, der so hergestellt werden kann, daß er eine in sich verbundene metallische Komponente und/oder in sich verbundene Porosität aufweist. Der Prozeß kann durch Verwendung eines einlegierien Dotierungsmittels verbessert werden, wie im Falle eines an Luft oxidierten Aluminium-Grundmetalls. Dieses Verfahren wurde durch die Verwendung äußerlicher Dotierungsmiftel, die auf die Oberfläche des Vorläufergrundmetalls aufgetragen wurden, verbessert, wie in der Patentanmeldung EP-A-169067 desselben Anmelders offengelegt wurde.
Der Gegenstand dieser Anmeldung steht auch in Zusammenhang mit dem der Patentanmeldung EP-A-193292 desselben Anmelders. Diese Anmeldung legt ein neuartiges Verfahren zur Herstellung selbsttragender keramischer Verbundgegenstände durch Wachsenlassen eines Oxidationsreaktionsprodukts aus einem Grundmetall in eine durchlässige Füllstoffmasse, wodurch der Füllstoff mit einer keramischen Matrix infiltriert wird, offen.
Verbundkörper, die ein Metallborid, eine Metallkomponente und, wenn es gewünscht wird einen inerten Füllstoff aufweisen, werden in der Patentanmeldung EP-A-239520 desselben Anmelders offen gelegt. Entsprechend dieser Eifindung infiltriert schmelzflüssiges Grundmetall eine Masse aus einer Borquelle, die mit einem inerten Füllstoff vermischt sein kann, und reagiert mit der Borquelle unter Bildung eines Grundmetallborids. Die Bedingungen werden so gesteuert, daß sie zu einem Verbundkörper führen, der unterschiedliche Volumenprozente an Keramik und Metall enthält.
Die gesamten Offenlegungen aller vorhergehenden Patente desselben Anmelders sind hierin ausdrücklich mit der entsprechenden Quellenangabe aufgenommen.
Allen diesen Patentanmeldungen desselben Anmelders ist die Offenlegung von Ausführungsformen eines keramischen Körpers gemeinsam, der ein Oxidationsreaktionsprodukt und, wenn es gewünscht wird, einen oder mehrere nicht oxidierte Bestandteil(e) des Grundmetallvorläufers oder Hohlräume oder beides aufweist. Das Oxidationsreaktionsprodukt kann in sich verbundene Porosität aufweisen, die einen teilweisen oder nahezu vollständigen Ersatz der Metallphase darstellen kann. Die in sich verbundene Porosität hängt großenteils von solchen Faktoren wie der Temperatur, bei der das Oxidationsreaktionsprodukt gebildet wird, dem Zeitraum, über den man die Oxidationsreaktion ablaufen läßt, der Zusammensetzung des Grundmetalls, der Anwesenheit von Dotierungsmaterialien etc. ab. Ein Teil der in sich verbundenen Porosität ist von einer äußeren Oberfläche oder von äußeren Oberflächen des keramischen Körpers zugänglich oder wird durch eine Bearbeitung nach dem Prozeß, z.B. durch maschinelles Bearbeiten, Schneiden, Schleifen, Brechen oder dergleichen, zugänglich gemacht.

Zusammenfassung der Erfindung

Kurz gesagt zielt die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines selbsttragenden keramischen Körpers, der ein Polymer aufweist oder in ihn eingearbeitet enthält. Das Polymer reicht aus, die Eigenschaften des ursprünglich gebildeten keramischen Körpers zu verändern, zu modifizieren oder zu beeinflussen. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein keramischer Körper durch die Oxidationsreaktion eines Grundmetalls mit einem Oxidationsmittel gebildet, so wie es oben im Zusammenhang mit den Patentanmeldungen desselben Anmelders beschrieben wurde. Der keramische Körper wird so hergestellt, daß er eine in sich verbundene Porosität aufweist, die zumindest in einem Teil des keramischen Körpers in einer oder mehreren Dimension(en) verteilt ist, und die außerdem zu bzw. von mindestens einer äußeren Oberfläche des Körpers zumindest teilweise offen oder zugänglich ist oder zugänglich gemacht ist. Ein flüssiges oder liquides Polymer, oder das Vorläufermonomer, wird mit dem keramischen Körper an der zugänglichen Oberfläche in Kontakt gebracht, so daß es zumindest einen Teil der in sich verbundenen Porosität infiltriert oder imprägniert, worauf ein Abkühlen oder Aushärten des Polymers erfolgt, wodurch ein keramischer Körper gebildet wird, der eine Polymerkomponente enthält.
Das Hinzufügen des Polymers in zumindest einen Teil der in sich verbundenen Porosität kann z.B. dadurch bewerkstelligt werden, daß das Polymer in situ aus einem Monomer gebildet wird, das die Porosität infiltriert hat, oder dadurch, daß die Oberfläche des keramischen Körpers mit einem Polymer in Kontakt gebracht und die in sich verbundene Porosität mit dem Polymer infiltriert wird, wodurch ein keramischer Körper gebildet wird, der die Polymerkomponente enthält.
Der selbsttragende keramische Körper der vorliegenden Erfindung besteht aus einem polykristallinen keramischen Produkt, das aufweist a) in sich verbundene Kristallite aus Reaktionsprodukt, die bei der Oxidation eines schmelzflüssigen Grundmetalls mit einem Oxidationsmittel gebildet wurden, und b) eine in sich verbundene Porosität, die zumindest teilweise zur bzw. von der Oberfläche oder den Oberflächen des keramischen Körpers offen oder zugänglich ist oder zugänglich gemacht ist. Zumindest ein Teil der in sich verbundenen Porosität enthält ein Polymer.
"Keramik" soll nicht streng beschränkt sein auf einen keramischen Körper im klassischen Sinne, d.h. in dem Sinne, daß er vollständig aus nicht metallischen und anorganischen Materialien besteht, sondern bezieht sich eher auf einen Körper, der entweder im Hinblick auf seine Zusammensetzung oder auf seine vorherrschenden Eigenschaften vorwiegend keramisch ist, obwohl der Körper geringe oder größere Mengen eines metallischen Bestandteils oder mehrerer metallischer Bestandteile und/oder Porosität (zusammenhängend und isoliert) aufweisen kann, am typischsten innerhalb eines Bereichs von ungefähr 1-40 Volumenprozent, der aber noch höher liegen kann.
"Oxidationsreaktionsprodukt" bedeutet allgemein ein Metall oder mehrere Metalle in einem beliebigen oxidierten Zustand, in dem das Metall Elektronen an ein anderes Element, eine andere Verbindung oder eine Kombination davon abgegeben hat oder Elektronen mit diesen teilt. Dementsprechend umfaßt ein "Oxidationsreaktionsprodukt" nach dieser Definition das Produkt der Reaktion von einem oder mehreren Metallen mit einem Oxidationsmittel, wie z.B. den in dieser Anmeldung beschriebenen.
"Oxidationsmittel" bedeutet einen oder mehrere geeignete(n) Elektronenakzeptor(en) oder Elektronen teilende(n) Stoff(e) und kann bei den Prozeßbedingungen für das keramische Wachstum ein Festkörper, eine Flüssigkeit oder ein Gas (Dampf) oder eine Kombination von diesen (z.B. ein Festkörper und ein Gas) sein.
"Grundmetall" soll sich auf relativ reine Metalle beziehen, auf kommerziell verfügbare Metalle mit Verunreinigungen und/oder legierenden Bestandteilen und auf Legierungen und Zwischenmetallverbindungen der Metalle. Wenn ein bestimmtes Metall erwähnt wird, dann sollte dieses angegebene Metall unter Beachtung dieser Definition gelesen werden, es sei denn, aus dem Zusammenhang geht etwas anderes hervor. Zum Beispiel kann, wenn Aluminium das Grundmetall ist, das Aluminium ein relativ reines Metall sein (z.B. kommerziell erhältliches Aluminium von 99,7% Reinheit) oder 1100-Aluminium, das als nominale Verunreinigungen ungefähr 1 Gewichtsprozent Silizium plus Eisen enthält, oder eine Aluminiumlegierung, wie z.B. 5052.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

FIGUR 1 ist eine schematische Ansicht eines keramischen Körpers, der in sich verbundene Porosität und in sich verbundenes Metall enthält.
FIGUR 1A ist ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie A.A der FIGUR 1.
FIGUR 2 ist eine schematische Ansicht eines keramischen Körpers, nachdem ein erheblicher Teil des in sich verbundenen Metalls entfernt wurde.
FIGUR 3 ist eine schematische Ansicht eines keramischen Körpers in einem inerten Bett, das in einem Schmelztiegel enthalten ist, der in einen Schmelzofen gebracht werden soll, um das in sich verbundene Metall zu verdampfen.
FIGUR 4 ist eine schematische Ansicht eines keramischen Körpers, der in ein Auslaugmittel eingetaucht ist, um das in sich verbundene Metall zu entfernen.
FIGUR 5 ist eine schematische Ansicht eines keramischen Körpers, der mit einer Polymermasse bedeckt wurde, die in die in sich verbundene Porosität gebracht werden soll.
FIGUR 6 ist eine schematische Ansicht eines keramischen Körpers, der in ein flüssiges Monomer eingetaucht ist, das die in sich verbundene Porosität füllen soll.
FIGUR 7 ist eine mikroskopische Aufnahme (gemacht bei 400-facher Vergrößerung) eines Querschnitts durch den polymergefüllten Körper aus Beispiel 1.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und der bevorzugten Ausführungsformen

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein selbsttragender keramischer Körper mit in sich verbundener Porosität hergestellt. Die in sich verbundene Porosität ist zumindest teilweise zu bzw. von einer äußeren Oberfläche (oder Oberflächen) offen bzw. zugänglich, oder sie ist durch ein Öffnen nach dem Prozeß zugänglich gemacht worden. Ein wesentlicher oder erheblicher Anteil der in sich verbundenen Porosität ist ausgefüllt, infiltriert oder dergleichen von einem Polymer, das ein integraler Bestandteil des fertigen keramischen Körpers wird und dadurch den keramischen Körper modifiziert, verbessert oder zu bestimmten seiner Eigenschaffen beiträgt. Obwohl die Erfindung im folgenden mit besonderem Bezug auf Aluminium als Grundmetall beschrieben wird, sollte klar sein, daß auch andere Grundmetalle verwendet werden können, wie z.B. Silizium, Titan, Zinn, Zirkonium und Hafnium.
Bezugnehmend auf die FIGUR 1 wird zuerst ein selbsftragender polykristalliner keramischer Körper 12 bereitgestellt, der, z.B., durch die Verfahren irgendeiner der oben erwähnten Patentanmeldungen desselben Anmelders hergestellt wurde. Dementsprechend wird ein Grundmetall, z.B. Aluminium, das dotiert sein kann (wie unten genauer erklärt werden wird) als der Vorläufer des Oxidationsreaktionsprodukts bereitgestellt. Das Grundmetall wird innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs in einer oxidierenden Umgebung oder unmittelbar an eine solche angrenzend geschmolzen. Bei dieser Temperatur, oder in diesem Temperaturbereich, reagiert das schmelzflüssige Grundmetall mit dem Oxidationsmittel unter Bildung eines polykristallinen Oxidationsreaktionsprodukts. Zumindest ein Teil des Oxidationsreaktionsprodukts wird in Kontakt mit und zwischen dem schmelzflüssigen Grundmetall und dem Oxidationsmittel gehalten, so daß schmelzflüssiges Metall durch das Oxidationsreaktionsprodukt und in Kontakt mit dem Oxidationsmittel gezogen wird, so daß fortwährend Oxidationsreaktionsprodukt an der Grenzfläche zwischen dem Oxidationsmittel und zuvor gebildetem Oxidationsreaktionsprodukt gebildet wird. Die Reaktion wird für eine Zeit fortgesetzt die ausreicht, den polykristallinen keramischen Körper zu bilden, der im wesentlichen aus dem Oxidationsreaktionsprodukt besteht, das allgemein als 12 dargestellt ist, einer in sich verbundenen Porosität 13 und/oder einem in sich verbundenen metallischen Bestandteil 14. Die in sich verbundene Porosität 13 und der in sich verbundene metallische Bestandteil 14 sind in einer oder mehreren Dimension(en) in sich verbunden und sind in einem Teil oder praktisch im gesamten polykristallinen Material verteilt. Diese Porosität 13 und der Metallbestandteil 14, die in situ während der Bildung des polykristallinen Oxidationsreaktionsprodukts gebildet werden, sind beide zumindest teilweise zu bzw. von zumindest einer Oberfläche, wie den Oberflächen 15, des keramischen Körpers offen oder zugänglich, oder sie können z.B. durch maschinelle Bearbeitung oder Brechen zugänglich gemacht werden. Ein Teil der Porosität und des Metalls kann in Form von Inseln isoliert sein. Die Volumenprozente der Porosität 13 (in sich verbunden und isoliert) und des Metalls 14 (in sich verbunden und isoliert) hängen im wesentlichen von solchen Bedingungen wie der Temperatur, der Zeit, den Dotierungsmitteln und dem Typ des Grundmetalls ab.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen oder praktisch alles in sich verbundene Metall 14 entfernt oder sollte entfernt sein, so daß ein selbsttragender keramischer Körper 12 hergestellt wird, der eine in sich verbundene Porosität 13 aufweist, die in einem Teil oder praktisch dem ganzen polykristallinen Material verteilt ist, wie in FIGUR 2 dargestellt ist. Um das gesamte oder einen erheblichen Teil des in sich verbundenen Metalls 14 zu entfernen, läßt man die Oxidationsreaktion bis zum Ende ablaufen; d.h., wenn die Metallphase vollständig oder nahezu vollständig unter Bildung des Oxidationsreaktionsprodukts reagiert hat, dann ist die in sich verbundene Metallkomponente dem keramischen Körper 12 entzogen, wobei eine in sich verbundene Porosität 13 an ihrer Stelle zurückbleibt, wobei auf der (den) Oberfläche(n) 15 weiteres Keramikmaterial gebildet wird. Wenn man den Prozeß bis zum Ende ablaufen läßt, dann weist das Oxidationsreaktionsprodukt einen höheren Volumenanteil der Porosität 13 auf, die zumindest teilweise in sich verbunden ist. Zum Beispiel kann ein keramischer Körper, der aus Aluminium durch Verarbeitung an Luft bei ungefähr 1125ºC hergestellt wurde, zwischen ungefähr 20 Volumenprozent und ungefähr 30 Volumenprozent Metall 14 enthalten und zwischen ungefähr 2 Volumenprozent und ungefähr 5 Volumenprozent Porosität 13, wenn das Wachstum beendet wird, ehe das gesamte Grundmetall oxidiert ist; und wenn der Prozeß bis zum Ende der Oxidation des gesamten Grundmetalls geführt wird, kann er zwischen ungefähr 1 Volumenprozent und ungefähr 3 Volumenprozent Grundmetall und zwischen ungefähr 25 Volumenprozent und ungefähr 30 Volumenprozent (oder mehr) an Hohlräumen oder Poren enthalten, wenn der Prozeß bis zum Ende geführt wird.
Ein zweites Verfahren oder Mittel zur Entfernung des in sich verbundenen Metalls 14 besteht darin, den keramischen Körper 12 auf ein inertes Bett 18 zu lagern, das in einem Schmelztiegel oder einem anderen hitzebeständigen Behälter 20 (siehe FIGUR 3) enthalten ist. Der Behälter 20 und sein Inhalt werden dann in einen Schmelzofen mit einer inerten Atmosphäre (z.B. Argon oder irgend ein anderes nichtreaktives Gas) gebracht und auf Temperaturen erhitzt, bei denen der metallische Bestandteil 14 einen hohen Dampfdruck hat. Diese Temperatur oder der bevorzugte Bereich kann in Abhängigkeit von solchen Faktoren wie dem Grundmetall, der Zeit und der Endzusammensetzung des metallischen Bestandteils variieren. Bei der geeigneten Temperatur verdampft das in sich verbundene Metall 14 aus dem keramischen Körper. Es bildet sich aufgrund der inerten Atmosphäre kein weiteres Oxidationsreaktionsprodukt. Durch Aufrechterhalten dieser Temperaturen verdampft das in sich verbundene Metall 14 weiterhin und verschwindet aus dem Schmelzofen über geeignete Lüftungen im Schmelzofen.
Ein drittes Verfahren oder Mittel zur Entfernung des in sich verbundenen Metalls 14 besteht darin, den keramischen Körper 12 in ein geeignetes Auslaugmittel 22 zu geben oder einzutauchen, um das in sich verbundene Metall 14 herauszulösen oder aufzulösen (siehe FIGUR 4). Das Auslaugmittel 22 kann jede(s) beliebige saure oder ätzende Flüssigkeit oder Gas sein, was von solchen Faktoren wie dem Metalltyp, der Eintauchzeit etc. abhängt. Im Falle der Verwendung von Aluminium als Grundmetall, wodurch man Aluminium im in sich verbundenen Metall 14 vorliegen hat, hat sich HCl als ein geeignetes saures Medium erwiesen. Wenn der keramische Körper Silizium enthält, dann sind NaOH- und/oder KOH-Lösungen ein akzeptables ätzendes Medium. Die Zeit, für die der keramische Körper in das Auslaugmiftel 22 eingetaucht wird, hängt von der Menge und vom Typ der Metallkomponente ab und davon, wo das in sich verbundene Metall 14 relativ zur Oberfläche bzw. den Oberflächen 15 gelegen ist. Je tiefer sich das in sich verbundene Metall 14 im keramischen Körper 12 befindet, desto länger wird es dauern, das Metall 14 herauszuätzen, und desto länger muß der keramische Körper im Auslaugmiftel 22 gelassen werden. Dieser Extraktionsschritt kann durch Erhitzen des Auslaugmittels oder durch Rühren des Auslaugmittelbades verbessert werden. Nachdem der keramische Körper 12 aus dem Auslaugmittel 22 entfernt worden ist, sollte der Körper 12 gewaschen werden, um restliches Auslaugmittel zu entfernen.
Wenn nahezu oder praktisch das gesamte in sich verbundene Metall 14 entfernt worden ist, ist ein selbsftragender keramischer Körper 12 hergestellt worden, der aus einem polykristallinen Oxidationsreaktionsprodukt, das sich durch die Oxidation eines schmelzflüssigen Grundmetallvorläufers mit einem Oxidationsmittel bildete, sowie einer in sich verbundenen Porosität 13 besteht, die vorzugsweise zwischen ungefähr 5 Volumenprozent und ungefähr 45 Volumenprozent des keramischen Körpers 12 ausmacht. Es wird ein Polymer in die in sich verbundene Porosität 13 eingebracht oder in ihr gebildet, so daß ein keramischer Körper 12 gebildet wird, der ein Polymer im wesentlichen als integralen Bestandteil aufweist. Das Polymer modifiziert oder verbessert die Eigenschaften des keramischen Körpers 12 oder trägt zu ihnen bei. Wenn z.B. ein keramischer Körper 12 zur Verwendung als Lager hergestellt wird, dann steuert ein in den keramischen Körper eingebrachtes Material aus Polytetrafluorethylen ein Schmiermittel zwischen der Oberfläche des keramischen Lagers und möglichen Reibungsoberflächen bei.
Es kann eine Vielzahl von Polymeren, die für diese Erfindung nützlich sind, in die in sich verbundene Porosität 13 eingebracht und/oder in ihr gebildet werden. Zu nützlichen Polymeren gehören z.B. Polyolefine, die von solchen Monomeren oder Komonomeren wie Ethylen, Propylen, Buten, Butadien, Styrol etc. abstammen. Ein besonders geeignetes Monomer ist Tetrafluorethylen, das, wenn es polymerisiert ist, das Polymer Polytetrafluorethylen bildet, das unter dem Handelsnamen Teflon vertrieben wird und das eine nützliche Gleitoberfläche bilden kann.
Polymere aus der Vinylfamilie und der Acrylfamilie sind ebenfalls geeignete Polymere, die in die in sich verbundene Porosität 13 eingebracht und/oder in ihr gebildet werden können. Derartige Vinylpolymere, wie Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat und Polyvinylidenchlorid, sind als Polymer(e) nützlich, wie auch Polymethylacrylat, Polymethylmethacrylat und Polyethylmethacrylat aus der Acrylfamilie.
Zu anderen geeigneten Polymeren gehören, um nur einige Beispiele zu nennen, Polyester, Polyamide (Nylon), Polykarbonate, Phenol-Formaldehyde, Harnstoff- Formaldehyde, Polyurethan, Epoxidharze aus Ethylenoxid, Silicone und Silane. Auch natürlich vorkommende Polymere, wie z.B. Kolophonium und Schellack(e) wie auch Gummilösungen (z.B. Gummizement) sind ebenfalls geeignete Polymere, die verwendet werden können, die in sich verbundene Porosität 13 zu füllen. Wenn Polyurethan als das Polymer verwendet wird, dann wird die Zähigkeit des keramischen Körpers verbessert. Ein Epoxidharz erhöht die Stabilität des keramischen Körpers. Es sollte klar sein, daß die vorangehende Liste von Polymeren die Ziele dieser Erfindung lediglich veranschaulichen soll, und daß es andere Polymere gibt, die nicht aufgeführt oder erwähnt wurden und die in den Rahmen dieser Erfindung gehören würden.
Die Polymere können dadurch in die in sich verbundene Porosität 13 eingebracht oder gelagert werden, daß eine Masse oder ein Block 24 aus festem Polymer (siehe FIGUR 5) auf einer oder mehreren Oberfläche(n) 15 des keramischen Körpers 12 gelagert wird und die Masse oder der Block 24 in die Poren der in sich verbundenen Porosität 13 gezwungen wird, z.B. durch Druck (wie durch die gerichteten Pfeile in FIGUR 5 angegeben ist). Die Durchführbarkeit dieser Prozedur hängt offensichtlich vom Typ des Polymers ab, da einige Polymere zu hart oder spröde für eine solche Prozedur sind, und vom Ausmaß der Porosität. Andere Polymere müssen möglicherweise zunächst erhitzt werden, damit sie visköse oder fluidisierte Massen bilden, um das Einbringen oder Infiltrieren in die in sich verbundene Porosität 13 zu erleichtern.
Die Polymere können im Inneren der in sich verbundenen Porosität 13 durch Einweichen oder Eintauchen des keramischen Körpers 12 in einem im Gefäß 28 enthaltenen (siehe FIGUR 6) flüssigen Monomer 26 des Polymers, das gebildet werden soll, gebildet werden. Der keramische Körper 12 verbleibt im flüssigen Monomer 26 bis die in sich verbundene Porosität 13 mit dem flüssigen Monomer 26 infiltriert oder imprägniert ist. Der mit dem flüssigen Monomer imprägnierte keramische Körper 12 wird anschließend aus dem Behälter 28 entfernt und in die Reaktionszone einer Reaktionskammer (in den Zeichnungen nicht gezeigt) gebracht, wo er polymerisierenden Bedingungen unterworfen wird, damit das flüssige Monomer zu einem Polymer polymerisiert wird.
Ein anderes Verfahren oder Mittel zur Bildung eines Polymers in der in sich verbundenen Porosität 13 besteht darin, die in sich verbundene Porosität mit einem polymerisierenden Katalysator zu imprägnieren. Der den Katalysator enthaltende keramische Körper 12 wird in die Reaktionszone einer Reaktionskammer (in den Zeichnungen nicht gezeigt) gebracht, und man läßt ein polymerisierbares Fluid (das ein Gas oder eine Flüssigkeit sein kann) durch den den Katalysator enthaltenden keramischen Körper 12 unter polymerisierenden Bedingungen strömen oder diffundieren. Wenn das polymerisierbare Fluid mit dem polymerisierenden Katalysator in der in sich verbundenen Porosität 13 in Berührung kommt, dann wird in der Position des polymerisierenden Katalysators ein Polymer gebildet. Der polymerisierende Katalysator kann innerhalb der in sich verbundenen Porosität mit bekannten Verfahren zum Imprägnieren einer Keramik mit einem Katalysator aufgebracht werden, und dieser Schritt per se stellt keinen Teil der Erfindung dar.
Die Polymerisation kann bei bestimmten Temperaturen bewirkt werden, die in Abhängigkeit von der Polymerisationsaktivität des jeweiligen Monomers, den Katalysatoren, den gewünschten Reaktionsgeschwindigkeiten und der Art des gewünschten Produkts variieren. Zum Beispiel fallen die ausgewählten Polymerisationstemperaturen allgemein in den Bereich zwischen ungefähr -40ºC und ungefähr 300ºC, speziell 25ºC bis 175ºC für Ethylen und ähnliche Monomere.
Die Polymerisation kann bei Umgebungsdruck oder sogar niedrigerem Druck bewirkt werden, aber es kann von Vorteil sein, superatmosphärische Drucke zu verwenden, um die gewünschten Monomerkonzentrationen mit dem Katalysator in Kontakt zu bekommen. So kann die Polymerisation bei Drucken bis zu 68,95 MPa (10000 Psi) oder sogar höheren Drucken durchgeführt werden. Dabei wird wiederum bei den Olefinen die Polymerisation gewöhnlich bei Drucken zwischen 3,45 bar (50 Psi.a) und 138 bar (2000 Psi.a) bewirkt.
Der keramische Körper kann gemahlen oder pulverisiert werden, so daß er ein Aggregat aus keramischen Teilchen bildet, die, aufgrund der Porosität im ursprünglichen keramischen Körper, in den Teilchen Porosität aufweisen. Dieses Aggregat kann verfestigt werden, z.B. zu einer Vorform, mit einem geeigneten Bindemittel, das die Polymerisierungsreaktionen nicht beeinflußt oder unerwünschte restliche Nebenprodukte im keramischen Körper 12 zurückläßt. Diese Vorform wird, wie oben beschrieben, mit einem Polymer imprägniert, und das Polymer imprägniert das Volumen zwischen den Aggregatteilchen der Vorform und das Volumen in den Poren des Aggregats, so daß das Polymer nun die Matrix für das Aggregat aus Keramik darstellt.
Wie oben erklärt wurde, wird der keramische Körper entsprechend den Prozessen, die in den Patentanmeldungen desselben Anmelders offengelegt wurden, aus einem geeigneten Grundmetall hergestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Verbundkörper durch die Verwendung einer Masse aus Füllstoffmaterial hergestellt, das angrenzend an und in Kontakt mit einer Oberfläche des Grundmetalls angeordnet wird, und der Prozeß wird fortgesetzt, bis die Oxidafionsreaktion das Bett aus Füllstoffmaterial bis an seine Begrenzung, die durch eine geeignete Sperrschichtkomponente festgelegt werden kann, infiltriert hat. Die Masse des Füllstoffs, die vorzugsweise als eine Vorform ausgebildet ist, ist ausreichend porös oder durchlässig, um es dem Oxidationsmittel, im Falle eines Dampfphasenoxidationsmittels, zu ermöglichen, den Füllstoff zu durchdringen und mit dem Metall in Kontakt zu treten und sich dem Wachstum des Oxidationsreaktionsprodukts im Füllstoff anzupassen. Der Füllstoff kann jedes geeignete Material enthalten, wie z.B. Teilchen, Pulver, Plättchen, Hohlkörper, Kugeln, Fasern, Whisker etc., die typischerweise aus Keramikmaterialien bestehen. Weiterhin kann das Füllstoffbett ein Gerüst aus verstärkenden Stäben, Platten oder Drähten enthalten. Typischerweise sind in diesen polykristallinen keramischen Strukturen, einschließlich keramischer Verbundkörper, die Kristallite aus Oxidationsreaktionsprodukt in sich verbunden, und die Porosität und/oder die metallische Komponente sind zumindest teilweise in sich verbunden und von einer äußeren Oberfläche des keramischen Körpers zugänglich.
Wie in den Patentanmeldungen desselben Anmelders erläutert wurde, können Dotierungsmaterialien, die zusammen mit dem Grundmetall verwendet werden, in bestimmten Fällen den Vorgang der Oxidationsreaktion vorteilhaft beeinflussen, besonders in Systemen, die Aluminium als das Grundmetall verwenden. Die Funktion oder Funktionen eines Dotierungsmaterials kann bzw. können von einer Anzahl von Faktoren abhängen und nicht nur vom Dotierungsmaterial selbst. Zu derartigen Faktoren gehören, z.B., die jeweilige Kombination von Dotierungsmitteln, wenn zwei oder mehr Dotierungsmittel verwendet werden, die Verwendung eines äußerlich aufgetragenen Dotierungsmittels in Kombination mit einem in das Grundmetall einlegierten Dotierungsmittel, die Konzentration des bzw. der Dotierungsmittel(s), die oxidierende Umgebung und die Prozeßbedingungen.
Das Dotierungsmittel oder die Dotierungsmittel, die zusammen mit dem Grundmetall verwendet werden, (1) können als legierende Bestandteile des Grundmetalls zur Verfügung stehen, (2) können auf wenigstens einen Teil der Oberfläche des Grundmetalls aufgetragen werden oder (3) können auf das gesamte Füllstoffmaterial oder die gesamte Vorform oder auf einen Teil davon aufgetragen oder darin eingearbeitet werden, oder es kann eine beliebige Kombination von zwei oder mehr der Techniken (1), (2) oder (3) angewandt werden. Zum Beispiel kann ein einlegiertes Dotierungsmittel allein oder in Kombination mit einem zweiten äußerlich aufgetragenen Dotierungsmittel verwendet werden. Im Falle der Technik (3), bei der ein oder mehrere zusätzliche(s) Dotierungsmittel auf das Füllstoffmaterial aufgetragen wird bzw. werden, kann das Auftragen auf jede beliebige geeignete Weise erfolgen, wie in den Patentanmeldungen desselben Anmelders erläutert wird.
Zu den nützlichen Dotierungsmitteln eines Aluminium-Grundmetalls, besonders mit Luft als Oxidationsmiftel, gehören Magnesium, Zink und Silizium, entweder allein oder in Kombination miteinander oder in Kombination mit anderen Dotierungsmitteln, wie unten beschrieben wird. Diese Metalle, oder eine geeignete Quelle der Metalle, können jedes in das Grundmetall auf Aluminiumbasis in Konzentrationen zwischen ungefähr 0,1-10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des resultierenden dotierten Metalls, einlegiert werden. Diese Dotierungsmaterialien oder eine geeignete Quelle davon (z.B. MgO, ZnO oder SiO&sub2;) können auch äußerlich des Grundmetalls verwendet werden. So kann eine keramische Struktur aus Aluminiumoxid aus einer Aluminium-Silizium-Legierung als dem Grundmetall unter Verwendung von Luft als Oxidationsmittel hergestellt werden, indem MgO als ein Oberflächendotierungsmittel in einer Menge von mehr als ungefähr 0,0008 g pro Gramm des zu oxidierenden Grundmetalls oder mehr als 0,003 g pro Quadratzentimeter des Grundmetalls, auf das das MgO aufgetragen wird, verwendet wird.
Zu weiteren Beispielen für Dotierungsmaterialien für Aluminium-Grundmetalle, die an Luft oxidiert werden, gehören Natrium, Germanium, Zinn, Blei, Lithium, Kalzium, Bor, Phosphor und Yttrium, die einzeln verwendet werden können oder in Kombination mit einem oder mit mehreren Dotierungsmittel(n), in Abhängigkeit vom Oxidationsmittel und den Prozeßbedingungen. Seltenerdelemente, wie z.B. Cer, Lanthan, Praseodym, Neodym und Samarium, sind ebenfalls nützliche Dotierungsmittel, und in diesem Zusammenhang wieder besonders, wenn sie in Kombination mit anderen Dotierungsmitteln verwendet werden. Alle diese Dotierungsmaterialien sind, wie in den Patentanmeldungen desselben Anmelders erklärt wird, bei der Förderung des Wachstums des polykristallinen Oxidationsreaktionsprodukts für Grundmetallsysteme auf Aluminiumbasis wirksam.
Es kann ein festes, ein flüssiges oder ein Dampfphasenoxidationsmittel (Gas) oder eine Kombination derartiger Oxidationsmittel verwendet werden, wie oben festgestellt wurde. Zu typischen Oxidationsmitteln gehören z.B., ohne Einschränkung, Sauerstoff, Stickstoff, ein Halogen, Schwefel, Phosphor, Arsen, Kohlenstoff, Bor, Selen, Tellur und Verbindungen und Kombinationen von diesen, z.B. Siliziumoxid (als eine Sauerstoffquelle), Methan, Ethan, Propan, Acetylen, Ethylen und Propylen (als Kohlenstoffquellen), und Mischungen, wie z.B. Luft, H&sub2;/H&sub2;O und CO/CO&sub2;, wobei die letzteren beiden (d.h. H&sub2;/H&sub2;O und CO/CO&sub2;) für die Reduzierung der Sauerstoffaktivität der Umgebung nützlich sind.
Obwohl jedes geeignete Oxidationsmittel verwendet werden kann, wird ein Dampfphasenoxidationsmittel bevorzugt, aber es sollte klar sein, daß zwei oder mehr Typen von Oxidationsmitteln zusammen verwendet werden können. Wenn ein Dampfphasenoxidationsmittel zusammen mit einem Füllstoff verwendet wird, dann ist der Füllstoff durchlässig für das Dampfphasenoxidationsmittel, so daß bei Exposition des Füllstoffbefts gegen das Oxidationsmittel das Dampfphasenoxidationsmittel das Füllstoffbett durchdringt und mit dem schmelzflüssigen Grundmetall darin in Kontakt tritt. Der Begriff "Dampfphasenoxidationsmittel" bedeutet ein verdampftes oder normalerweise gasförmiges Material, das eine oxidierende Atmosphäre schafft. Zum Beispiel sind Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltende Gasmischungen (einschließlich Luft) bevorzugte Dampfphasenoxidationsmittel, wenn ein Oxid das gewünschte Oxidationsreaktionsprodukt ist, wobei Luft aus offensichtlichen wirtschaftlichen Gründen gewöhnlich stärker bevorzugt wird. Wenn für ein Oxidationsmittel angegeben wird, daß es ein spezielles Gas oder einen speziellen Dampf enthält oder aufweist, bedeutet das ein Oxidationsmittel, in dem das angegebene Gas oder der angegebene Dampf der alleinige, vorherrschende oder zumindest ein wesentlicher Oxidierer des Grundmetalls unter den Bedingungen ist, die in der eingesetzten oxidierenden Umgebung herrschen. Zum Beispiel ist, obwohl der Hauptbestandteil von Luft Stickstoff ist, der Sauerstoffgehalt der Luft der alleinige Oxidierer des Grundmetalls, da Sauerstoff ein erheblich stärkeres Oxidationsmittel als Stickstoff ist. Luft fällt demnach unter die Definition eines Oxidationsmittels vom Typ eines "Sauerstoff enthaltenden Gases", aber nicht unter die Definition eines Oxidationsmittels vom Typ eines "Stickstoff enthaltenden Gases". Ein Beispiel für ein Oxidationsmittel vom Typ eines "Stickstoff enthaltenden Gases", wie es hier und in den Ansprüchen verwendet wird, ist "Formiergas", das ungefähr 96 Volumenprozent Stickstoff und 4 Volumenprozent Wasserstoff enthält.
Wenn ein festes Oxidationsmittel zusammen mit einem Füllstoff eingesetzt wird, dann wird es gewöhnlich im gesamten Füllstoffbett oder in dem Teil des Betts, der den gewünschten keramischen Verbundkörper enthält, in Form von mit dem Füllstoff gemischten Teilchen verteilt, oder eventuell als ein Überzug auf den Füllstoffteilchen. Jedes geeignete feste Oxidationsmittel kann angewandt werden, einschließlich von Elementen, wie z.B. Bor oder Kohlenstoff, oder reduzierbaren Verbindungen, wie z.B. Siliziumdioxid oder bestimmten Boriden von geringerer thermodynamischer Stabilität als das Borid-Reaktionsprodukt des Grundmetalls. Wenn z.B. Bor oder ein reduzierbares Borid als festes Oxidationsmittel für ein Aluminiumgrundmetall verwendet wird, dann ist das resultierende Oxidationsreaktionsprodukt Aluminiumborid.
In einigen Fällen kann die Oxidationsreaktion mit einem festen Oxidationsmittel so schnell voranschreiten, daß das Oxidationsreaktionsprodukt aufgrund der exothermen Natur des Prozesses zum Verschmelzen neigt. Dieses Geschehen kann die Einheitlichkeit der Mikrostruktur des keramischen Körpers verringern. Diese schnelle exotherme Reaktion kann dadurch vermieden werden, daß relativ inerte Füllstoffe geringer Reaktivität der Anordnung zugemischt werden. Solche Füllstoffe absorbieren die Reaktionswärme und minimieren einen möglichen thermischen Durchgeheffekt. Ein Beispiel für einen derartigen geeigneten inerten Füllstoff ist einer, der mit dem angestrebten Oxidationsreaktionsprodukt identisch ist.
Wenn ein flüssiges Oxidationsmittel zusammen mit einem Füllstoff eingesetzt wird, wird das gesamte Füllstoffbett oder derjenige Teil, der den gewünschten keramischen Körper enthält, mit dem Oxidationsmittel imprägniert. Der Füllstoff kann z.B. durch Eintauchen in das oder Einweichen im Oxidationsmittel überzogen oder imprägniert werden. Ein Verweis auf ein flüssiges Oxidationsmittel bedeutet eines, das unter den Bedingungen der Oxidationsreaktion als Flüssigkeit vorliegt und so kann ein flüssiges Oxidationsmittel einen festen Vorläufer besitzen, wie z.B. ein Salz, das unter den Bedingungen der Oxidationsreaktion geschmolzen ist. Alternativ kann das flüssige Oxidationsmittel ein flüssiger Vorläufer sein, z.B. eine Lösung eines Materials, das zur Imprägnierung eines Teils oder des gesamten Füllstoffs verwendet wird, und das unter den Bedingungen der Oxidationsreaktion unter Bildung einer geeigneten oxidierenden Spezies geschmolzen oder zersetzt wird. Zu den Beispielen für flüssige Oxidationsmittel, wie sie hier definiert wurden, gehören niedrig schmelzende Gläser.
Wie in der EP-A-245193 (nicht vorveröffentlicht) beschrieben wurde, kann ein Sperrschichtelement zusammen mit dem Füllstoffmaterial oder der Vorform verwendet werden, um das Wachstum oder die Entwicklung des Oxidationsreaktionsprodukts über die Sperre hinaus zu hemmen, wenn Dampfphasenoxidationsmittel bei der Bildung des keramischen Körpers verwendet werden. Diese Sperre erleichtert die Bildung eines keramischen Körpers mit festgelegten Grenzen. Ein geeignetes Sperrschichtelement kann jedes beliebige Material, Verbindung, Element, Zusammensetzung oder dergleichen sein, welche(s), unter den Verfahrensbedingungen dieser Erfindung, eine gewisse Integrität bewahrt, nicht flüchtig ist und vorzugsweise für das Dampfphasenoxidationsmittel durchlässig ist, während es gleichzeitig in der Lage ist, das fortgesetzte Wachstum des Oxidationsreaktionsprodukts lokal zu hemmen, zu vergiften, zu stoppen, zu beeinflussen, zu verhindern oder dergleichen. Zu geeigneten Sperren für die Verwendung mit einem Aluminium-Grundmetall gehören Kalziumsulfat (Gips), Kalziumsilikat und Portland-Zement und Mischungen davon. Sie werden typischerweise als ein Brei oder eine Paste auf die Oberfläche des Füllstoffmaterials aufgetragen. Diese Sperrschichtelemente können auch ein geeignetes verbrennbares oder flüchtiges Material enthalten, das beim Erhitzen verschwindet, oder ein Material, das beim Erhitzen zerfällt, damit die Porosität und Durchlässigkeit des Sperrschichtelements erhöht wird. Weiterhin kann das Sperrschichtelement ein geeignetes hitzebeständiges teilchenförmiges Material enthalten, damit ein mögliches Schrumpfen oder Springen vermindert wird, das sonst während des Prozesses erfolgen kann. Ein derartiges teilchenförmiges Material, das im wesentlichen den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie das Füllstoffbett oder die Vorform hat, ist besonders erwünscht. Wenn z.B. die Vorform Aluminiumoxid aufweist und der resultierende keramische Körper Aluminiumoxid aufweist, dann kann das Sperrschichtelement mit Aluminiumoxidteilchen vermischt werden, die am besten eine Teilchengröße von ungefähr 840 - 149 um (20 - 100 Mesh) haben, die aber noch feiner sein können. Andere geeignete Sperren beinhalten hitzebeständige Armierungen aus Keramikmaterialien oder Metall, die zumindest an einem Ende offen sind, um es dem Dampfphasenoxidationsmiftel zu ermöglichen, das Bett zu durchdringen und mit dem schmelzflüssigen Grundmetall in Kontakt zu treten.
Das folgende, nicht einschränkende Beispiel wird gebracht, um das erfindungsgemäße Verfahren zu veranschaulichen.

Beispiel 1

Es wurde ein keramischer Körper, der eine in sich verbundene Porosität aufwies, mit den Verfahren der Patentanmeldungen desselben Anmelders hergestellt. Im einzelnen wurden Stangen von 20,3 x 22,9 x 1,3 cm (8 x 9 x 1/2 in) aus der Aluminiumlegierung 5052, die nominal 2,4 Gewichtsprozent Magnesium, der Rest Aluminium, enthält, als Dreierstapel in ein Bett aus Aluminiumoxidteilchen (Norton E-1 Alundum von 160 um [90 Mesh] Teilchengröße) in einem hitzebeständigen Behälter gestapelt. Die Legierungsstangen wurden so im Bett angeordnet, daß eine Oberfläche von 5,1 x 22,9 cm (2 x 9 in) bündig mit der Oberfläche des Betts abschloß und der Atmosphäre ausgesetzt war. Diese exponierte Oberfläche wurde mit einer dünnen Schicht aus SiO&sub2;-Teilchen von 105 um (140 Mesh) mit einem Gesamtgewicht von 12 Gramm bedeckt. Der resultierende Aufbau wurde in einen Schmelzofen gebracht und in Luft 336 Stunden lang auf 1125ºC erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Umgebungstemperatur zeigte sich, daß eine Schicht aus Keramikmaterial aus Aluminiumoxid von der ursprünglich exponierten, SiO&sub2;-beschichteten Oberfläche der Legierung nach oben gewachsen war, und daß die ursprüngliche Stange aus Aluminiumlegierung bei der Oxidationsreaktion vollständig verbraucht worden war. Stücke des keramischen Materials wurden so vom Reaktionsprodukt abgeschnitten, daß eine mögliche Spinellschicht von der inneren Oberfläche und mögliche Schichten höherer Dichte auf der äußeren Oberfläche von dem Material entfernt wurden, das in diesem Beispiel weiter verarbeitet wurde.
Die Untersuchung von Keramikmaterialien, die durch diese Prozedur hergestellt wurden, ergab, daß sie in sich verbundene Porosität enthielten, wie z.B. anhand einfacher Wasserdurchlässigkeitstests gezeigt wurde. Ein Vergleich mit ähnlichen Proben, die für kürzere Zeiten umgesetzt worden waren, so daß die Legierungsstange nicht vollständig verbraucht worden war, ergab, daß die in sich verbundene Porosität aus der Entfernung von in sich verbundenem Metall aus mikroskopischen Kanälen oder Durchlässen in der Keramik resultierte. Das erfolgte offenbar, weil Metall, das unter Bildung von zusätzlichem Aluminiumoxid an die Oberfläche gezogen wurde, nicht durch die verbrauchte Legierungsstange nachgeliefert werden konnte.
Um die Entfernung des Metalls aus dem gewachsenen keramischen Material zu vervollständigen, wurden Stücke davon 96 Stunden lang in einer Argonatmosphäre auf 1600ºC erhitzt. Es zeigte sich, daß unter derartigen Bedingungen das restliche Aluminium im Körper plus mögliche kleine Mengen an Silizium aus der Schicht aus dem SiO&sub2;-Dotierungsmittel leicht durch Verdampfen aus dem keramischen Körper entfernt wurden. Das resultierende Material enthält geschätzte 30-40 Volumenprozent Porosität, die großenteils in sich verbunden ist.
Um die in sich verbundene Porosität mit einem Polymer zu füllen, wurde Epoxidharz mit flüssigem Härter im Verhältnis von 5:1 Gewichtsanteilen vermischt, und der resultierende flüssige Vorläufer wurde in eine Einwegform, die das keramische Stück enthielt, gegossen.
Es wurde genügend an flüssigem Vorläufer zugegeben, um den Verbundkörper vollständig zu umgeben. Es wurde dann eine Vakuumimprägnierung angewendet, um die Infiltration mit dem Epoxidvorläufer zu verbessern. Dies wurde durch das Einbringen des Behälters mit der Polymerflüssigkeit und dem keramischen Verbundkörper in eine Vakuumkammer und Reduzieren des Drucks auf ungefähr halben Atmosphärendruck, um eingeschlossene Luft aus der Keramik zu ziehen ohne die Polymerflüssigkeit zum Sieden zu bringen, erreicht. Danach wurde der Druck auf Atmosphärendruck erhöht, um das Polymer in die in sich verbundene Porosität der Keramik zu pressen. Dieser Zyklus aus Drucksenkung/Druckerhöhung wurde dreimal wiederholt, wonach der Behälter aus der Vakuumkammer entfernt wurde und man das Epoxidpolymer über Nacht bei Zimmertemperatur aushärten ließ.
Nach dem Aushärten fand man, daß der keramische Körper gut mit einem stabilen Epoxidpolymer in der in sich verbundenen Porosität des ursprünglichen Materials gefüllt war. Die FIGUR 7, ein bei 400-facher Vergrößerung aufgenommenes mikroskopisches Foto eines Querschnitts durch einen Teil des resultierenden polymergefüllten Körpers, veranschaulicht den Erfolg, der beim Füllen des Hohlraums im Material erzielt wurde.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines selbsttragenden keramischen Körpers einer gewunschten Form, der eine Polymerkomponente enthält, wobei der genannte selbsttragende keramische Körper aufweist (i) ein polykristallines Oxidationsreaktionsprodukt, das bei der Oxidation eines schmelzflüssigen Grundmetalls mit einem Oxidationsmittel gebildet wurde, (ii) eine untereinander verbundene Porosität, die wenigstens teilweise von einer oder mehreren Oberflächen des genannten keramischen Körpers zugänglich ist sowie gegebenenfalls (iii) ein Füllstoffmaterial, das von dem genannten polykristallinen Oxidationsreaktionsprodukt infiltriert ist, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: (a) Erhitzen des genannten Grundmetalls auf eine Temperatur oberhalb seines Schmelzpunkts jedoch unterhalb des Schmelzpunkts seines Oxidationsreaktionsprodukts, um einen Körper aus schmelzflüssigem Grundmetall zu bilden; (b) gegebenenfalls Inkontaktbringen einer Masse eines Füllstoffmaterials mit dem genannten Körper aus schmelzflüssigem Grundmetall; (c) Anordnen eines Sperrschichtelements, das wenigstens teilweise einen Abstand von dem genannten Grundmetall aufweist, so daß die Bildung des genannten Oxidationsreaktionsprodukts in eine Richtung auf das genannte Sperrschichtelement zu erfolgt; (d) Umsetzen des genannten schmelzflüssigen Grundmetalls bei der genannten Temperatur mit dem genannten Oxidationsmittel unter Bildung des genannten Oxidationsreaktionsprodukts; (e) Halten wenigstens eines Teils des genannten Oxidationsreaktionsprodukts im Kontakt mit und zwischen dem genannten schmelzflussigen Grundmetall und dem genannten Oxidationsmittel, um fortschreitend schmelzflüssiges Grundmetall durch das genannte Oxidationsreaktionsprodukt auf das genannte Oxidationsmittel zu zu transportieren, so daß sich fortgesetzt frisches Oxidationsreaktionsprodukt an einer Grenzfläche zwischen dem genannten Oxidationsmittel und vorher gebildetem Oxidationsreaktionsprodukt, das gegebenenfalls die genannte Masse eines Füllstoffmaterials infiltriert hat, bildet; (f) Fortsetzen der genannten Reaktion, bis das genannte Oxidationsreaktionsprodukt das genannte Sperrschichtelement erreicht, um den genannten keramischen Körper herzustellen, dessen Oberfläche durch das genannte Sperrschichtelement festgelegt ist; und (g) Einbringen eines Polymers in wenigstens einen Teil der genannten untereinander verbundenen Porosität, wodurch ein geformter keramischer Körper gebildet wird, der eine Polymerkomponente enthält.

2. Verfahren zur Herstellung eines selbsttragenden keramischen Körpers einer gewünschten Form, der eine Polymerkomponente enthält, wobei der genannte selbsttragende keramische Körper aufweist (i) ein polykristallines Oxidationsreaktionsprodukt, das durch Oxidation eines schmelzflüssigen Grundmetalls mit einem Oxidationsmittel gebildet wurde, (ii) eine Vorform, die von dem genannten polykristallinen Oxidationsreaktionsprodukt infiltriert ist und (iii) eine untereinander verbundene Porosität, die wenigstens teilweise von einer oder mehreren Oberflächen des genannten keramischen Körpers zugänglich ist, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: (a) Erhitzen des genannten Grundmetalls auf eine Temperatur oberhalb seines Schmelzpunkts jedoch unterhalb des Schmelzpunkts seines Oxidationsreaktionsprodukts, um einen Körper aus schmelzflüssigem Grundmetall zu bilden; (b) Inkontaktbringen einer Zone einer geformten Vorform mit dem genannten Körper aus schmelzflüssigem Grundmetall, wobei die genannte Vorform wenigstens eine definierte Oberflächengrenze aufweist, die von der genannten Kontaktzone einen Abstand aufweist, so daß die Bildung des genannten Oxidationsreaktionsprodukts in die genannte Vorform hinein und in eine Richtung auf die genannte Oberflächengrenze zu erfolgt; (c) Umsetzen des genannten schmelzflüssigen Grundmetalls bei der genannten Temperatur mit dem genannten Oxidationsmittel, um das genannte Oxidationsreaktionsprodukt zu bilden; (d) Halten wenigstens eines Teils des genannten Oxidationsreaktionsprodukts im Kontakt mit und zwischen dem genannten schmelzflüssigen Grundmetall und dem genannten Oxidationsmittel, um fortgesetzt schmelzflüssiges Grundmetall durch das genannte Oxidationsreaktionsprodukt auf das genannte Oxidationsmittel zu zu transportieren, so dar sich fortgesetzt frisches Oxidationsreaktionsprodukt an einer Grenzfläche zwischen dem genannten Oxidationsmittel und einem vorher gebildetem Oxidationsreaktionsprodukt bildet, das die genannte Vorform infiltriert hat; (e) Fortsetzen der genannten Umsetzung, bis das genannte Oxidationsreaktionsprodukt die genannte Vorform bis zu der definierten Oberflächengrenze infiltriert hat, um den genannten keramischen Körper herzustellen, der eine Konfiguration der genannten Vorform aufweist; und (f) Einbringen eines Polymers in wenigstens einen Teil der genannten untereinander in Verbindung stehenden Porosität, um dadurch einen geformten keramischen Körper zu bilden, der eine Polymerkomponente enthält.

3. Verfahren zur Herstellung eines selbsttragenden keramischen Körpers einer gewünschten Form, der eine Polymerkomponente enthält, wobei der genannte selbsttragende keramische Körper aufweist (i) ein polykristallines Oxidationsreaktionsprodukt, das durch die Oxidation eines schmelzflüssigen Grundmetalls mit einem Oxidationsmittel gebildet wurde, (ii) eine geformte selbsttragende Vorform, die von dem genannten polykristallinen Oxidationsreaktionsprodukt infiltriert ist, und (iii) untereinander verbundene Porosität, die wenigstens teilweise von einer oder mehreren Oberflächen des genannten keramischen Körpers zugänglich ist, wobei das Verfahren umfaßt: (a) Erhitzen des genannten Grundmetalls auf eine Temperatur oberhalb seines Schmelzpunkts jedoch unterhalb des Schmelzpunkts seines Oxidationsreaktionsprodukts, um einen Körper aus schmelzflüssigem Grundmetall zu bilden; (b) Bereitstellen einer geformten Vorform mit wenigstens einer Oberfläche, die von einem Sperrschichtelement definiert ist, wobei die genannte Vorform für eine Infiltration durch das genannte Oxidationsreaktionsprodukt permeabel ist, (c) Inkontaktbringen einer Zone der genannten Vorform mit dem genannten Körper aus schmelzflüssigem Grundmetall, wobei die genannten Oberfläche der genannten Vorform einen Abstand von der genannten Kontaktzone aufweist, so daß die Bildung des genannten Oxidationsreaktionsprodukts in die genannte Vorform hinein und in eine Richtung auf die genannte Oberfläche zu erfolgt; (d) Umsetzen des genannten schmelzflüssigen Grundmetalls bei der genannten Temperatur mit dem genannten Oxidationsmittel, um das genannte Oxidationsreaktionsprodukt zu bilden; (e) Halten wenigstens eines Teils des genannten Oxidationsreaktionsprodukts im Kontakt mit und zwischen dem genannten schmelzflüssigen Grundmetall und dem genannten Oxidationsmittel, um fortschreitend schmelzflüssiges Grundmetall durch das genannte Oxidationsreaktionsprodukt auf das Oxidationsmittel zu zu transportieren, so daß sich fortgesetzt frisches Oxidationsreaktionsprodukt an einer Grenzfläche zwischen dem genannten Oxidationsmittel und vorher gebildetem Oxidationsreaktionsprodukt, das die genannte Vorform infiltriert hat, bildet; (f) Fortsetzen der genannten Umsetzung, bis das genannte Oxidationsreaktionsprodukt die genannte Vorform infiltriert hat und das genannte Sperrschichtelement erreicht hat, um den genannten keramischen Körper herzustellen, der eine Konfiguration der genannten Vorform aufweist und dessen genannte Oberfläche durch das genannte Sperrschichtelement definiert ist; und (g) Einbringen eines Polymers in wenigstens einen Teil der genannten in sich verbundenen Porosität, wodurch ein geformter keramischer Körper gebildet wird, der eine Polymerkomponente enthält.

4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2 oder 3, bei dem der genannte keramische Körper außerdem eine in sich verbundene metallische Komponente aufweist, die restliches Grundmetall aufweist und wenigstens teilweise von einer oder mehreren Oberflächen des genannten keramischen Körpers zugänglich ist, und bei dem man vor dem genannten Einbringen des genannten Polymeren die genannte in sich verbundene Porosität in dem keramischen Körper nach wenigstens einem Verfahren ausbildet, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus (a) Fortsetzen der genannten Oxidationsreaktion, bis die genannte metallische Komponente wenigstens teilweise umgesetzt ist; (b) wenigstens teilweises Verdampfen der genannten in sich verbundenen metallischen Komponente aus dem genannten keramischen Körper; und (c) wenigstens teilweises Herauslösen der genannten in sich verbundenen metallischen Komponente aus dem genannten keramischen Körper.

5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2 oder 3 oder 4, bei dem das genannte Einbringen des genannten Polymeren nach wenigstens einem Verfahren durchgeführt wird, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus (a) Infiltrieren wenigstens eines Teils der genannten in sich verbundenen Porosität mit wenigstens einem Teil der genannten Menge des Polymeren, (b) Ausbilden eines Polymeren in situ in wenigstens einem Teil der genannten Porosität und (c) Infiltrieren wenigstens eines Teils der Porosität des genannten keramischen Körpers in einer Reaktionszone mit einem polymerisierbaren Fluid, das unter Polymerisationsbedingungen ein Polymer bildet, wobei man den infiltrierten keramischen Körper Polymerisationsbedingungen aussetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5, bei dem das Grundmetall ein Metall umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium, Silicium, Titan, Zinn, Zirconium und Hafnium besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5, bei dem das Grundmetall Aluminium umfaßt und das polykristalline Oxidationsreaktionsprodukt primär Aluminiumoxid umfast.

8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5, bei dein die in sich verbundene Porosität zwischen etwa 5 bis 45 Vol.% des keramischen Körpers ausmacht, bevor der keramische Körper mit dem Polymeren imprägniert wird.