DE3805110C2

DE3805110C2 - Hitzebeständiger Formkörper

Info

Publication number: DE3805110C2
Application number: DE3805110A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Shibata; Kouichi Kimura; Tomohiko Hara; Tatsuo Takagi
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1987-02-18
Filing date: 1988-02-18
Publication date: 1997-09-18
Anticipated expiration: 2008-02-19
Also published as: FR2610923A1; JPS63206367A; GB8803405D0; US4849382A; GB2202842B; JPH0465030B2; FR2610923B1; DE3805110A1; GB2202842A

Description

Die Erfindung betrifft einen leichten, hitzebeständigen Form körper, der wiederholtem Erhitzen und Abkühlen ohne Schaden wi dersteht, und der nicht nur für die Verwendung in Brenn-Hilfsmitteln, wie z. B. Austauschböden und Plinthen, geeignet ist, die verwendet werden, um zu brennende Gegenstände zu stüt zen, um eine Vielzahl von keramischen Produkten, wie z. B. kera mische elektronische Teile (beispielsweise keramische Kondensa toren, Aluminiumoxidsubstrate, eisenhaltige Vorrichtungen, Thermistoren und Varistoren), thermische Gleitmaterialien und gewöhnliche Keramikwaren herzustellen, sondern ebenso für die Verwendung in hitzeabschirmenden Platten und Zubehör für Heiz elemente, die in verschiedenen keramischen Öfen verwendet wer den, geeignet ist.

Die Brenn-Hilfsmittel und Bestandteile keramischer Öfen, die oben erwähnt worden sind, müssen nicht nur eine ausreichend ho he Hitzebeständigkeit aufweisen, um wiederholten Erhitzungs- und Abkühlungszyklen zu widerstehen, sondern außerdem unter schiedliche mechanische Festigkeiten besitzen, die für die je weilige Verwendung geeignet sind. Gleichzeitig ist es er wünscht, daß sie einen geringen Grad an Wärmespeicherung pro Volumeneinheit aufweisen und leicht sind, um Energiekosten zu verringern und die Herstellungsraten durch Verringerung des Ausmaßes von thermischer Energie, das während des Ofenbetriebes verbraucht wird, zu erhöhen und die Zeit zu verkürzen, die er forderlich ist, um Erhitzen und Abkühlen zu erreichen. Insbe sondere ist es für den speziellen Zweck der Erleichterung der Beförderung und anderer Aspekte des Betriebes besonders wün schenswert, daß die Brenn-Hilfsmittel leicht sind.

Ein leichtes, hitzebeständiges Material, das entwickelt worden ist, um diese Anforderungen zu erfüllen, ist in der JP-OS Nr. 88378/84 beschrieben. Dieses hitzebeständige Material wird durch Zugabe von 0,5 bis 10 Gewichtsteilen amorphem Silici umoxid zu 100 Gewichtsteilen eines Aggregates hergestellt, das aus 90 bis 50 Gew.-% des Pulvers eines hitzebeständigen Rohma terials, beispielsweise eines auf Aluminiumoxid oder Mullit aufbauenden Materials, und 10 bis 50 Gew.-% der Fasern eines hitzebeständigen Materials, beispielsweise eines auf Alumini umoxid oder Mullit aufbauenden Materials, gemacht ist, durch Formen der Mischung und Brennen der geformten Mischung bei 1450 bis 1600°C. Das leichte, hitzebeständige Material, das mit die sem Verfahren hergestellt wird, hat jedoch einen hohen Alumini umoxidgehalt und erfährt eine große thermische Ausdehnung. Es ist daher im Hinblick auf die Zersplitterungsbeständigkeit und im Hinblick auf die Dauerstandfestigkeit unbefriedigend.

Die US-PS 4 384 046 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines hitzebeständigen Formkörpers, umfassend das Mischen von aluminiumhaltigen Fasern (< 72 Gew.-% Al₂O₃) mit einem zweiten Bestandteil (< 72 Gew.-% Al₂O₃) und das Calcinieren des Gemi sches bei 1300 bis 1450°C. Bei diesem Verfahren wird kein Sili ciumdioxid zugegeben. Das Produkt enthält 80 bis 96 Gew.-% Mul lit und 0 bis 3 Gew.-% Korund. Es werden keine Angaben zur Dichte und zur Porosität der erhaltenen Produkte gemacht. Die Produkte besitzen einen hohen Mullitgehalt, wodurch ein Cristo balitgehalt von bis zu 13 Gew.-% erhalten wird.

Die US-PS 3 231 401 beschreibt ein hitzebeständiges Material, umfassend Keramikfasern und ein anorganisches Oxid. Das Produkt wird durch Calcinieren der Ausgangsstoffe bei einer Temperatur von bis zu etwa 1100°C, bevorzugt bei einer Temperatur von bis zu etwa 1000°C hergestellt. Aus der Beschreibung dieser Druck schrift ist zu entnehmen, daß das Produkt nicht porös ist. An gaben zum Mullit- und Korundgehalt in dem Endprodukt werden nicht gemacht.

Die DE-OS 27 00 374 beschreibt eine feuerfeste Isolierzusammen setzung aus Oxidfasern, Oxidpulvern und Bindemitteln. Das Pro dukt wird nicht durch Calcinieren hergestellt. Es werden auch keine Angaben über die Porosität des Endproduktes sowie über den Mullit- und Korundgehalt in dem Endprodukt gemacht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hitzebeständi gen Formkörper bereitzustellen, der leicht ist und der eine ho he Festigkeit und Haltbarkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung eines hitzebestän digen Formkörpers gelöst, umfassend hitzebeständige Teilchen und aluminiumhaltige kurze Fasern mit einer Länge von 50 bis 500 µm, die mit Mullit aneinander gebunden sind, wobei die kristalline Struktur des Formkörpers im wesentlichen aus Mullit und Korund zusammengesetzt ist und der Korundgehalt, bezogen auf die Summe von Mullit und Korund, 10 bis 88 Mol-% beträgt, der Formkörper weitgehend frei von freiem Siliciumdioxid ist und eine relative Dichte von 0,5 bis 1,5 und eine Porosität im Bereich von 60 bis 80% besitzt,
erhältlich mit einem Herstellungsverfahren, das die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

(a) das Mischen von 10 bis 30 Gew.-% amorphem Siliciumdioxid mit polykristallinen aluminiumhaltigen kurzen Fasern mit einer Länge von 50 bis 500 µm, oder einer Mischung davon mit nicht mehr als einer gleichen Menge von hitzebeständi gen Teilchen,
(b) das Formen des Gemisches und
(c) das Calcinieren des geformten Gemisches bei einer Tempera tur von mehr als 1450°C bis 1600°C, bis in dem Gemisch kein Cristobalit mehr nachweisbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der hitzebeständige Formkörper hitzebeständige Teilchen, aluminiumhaltige kurze Fa sern mit einer Länge von 50 bis 500 µm und aluminiumhaltige kontinuierliche Fasern mit einer Länge von 1 bis 40 mm, die mit Mullit aneinander gebunden sind,
erhältlich mit einem Herstellungsverfahren, das den folgenden Verfahrensschritt

(a) das Mischen von 10 bis 30 Gew.-% amorphem Siliciumdioxid mit polykristallinen aluminiumhaltigen kurzen Fasern mit einer Länge von 50 bis 500 µm und polykristallinen alumini umhaltigen kontinuierlichen Fasern mit einer Länge von 1 bis 40 mm, oder einer Mischung davon mit nicht mehr als ei ner gleichen Menge von hitzebeständigen Teilchen,

und nachfolgend die zuvor genannten Verfahrensschritte (b) und (c) umfaßt.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, daß die hitzebeständigen Teilchen ausgewählt sind aus Aluminiumoxid, Mullit und Alumini umoxid-Mullit.

Es ist weiterhin bevorzugt, daß die polykristallinen aluminium haltigen kontinuierlichen Fasern in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Summe aller polykristallinen alumi niumhaltigen Fasern und hitzebeständigen Teilchen, verwendet werden.

Es ist ebenfalls bevorzugt, daß die polykristallinen aluminium haltigen kontinuierlichen Fasern eine Länge von 2 bis 20 mm und einen Durchmesser von 5 bis 20 µm haben.

Figurenbeschreibung

Fig. 1 ist ein Röntgenbeugungsdiagramm, das die kristalline Struktur des hitzebeständigen Formkörpers, der im Bei spiel 1 hergestellt wurde, zeigt.

Fig. 2 ist ein Röntgenbeugungsdiagramm, das die kristalline Struktur des hitzebeständigen Formkörpers, hergestellt im Beispiel 6, zeigt.

Fig. 3 ist ein Röntgenbeugungsdiagramm, das die kristalline Struktur des hitzebeständigen Formkörpers, hergestellt im Vergleichsbeispiel 3, zeigt.

Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen hitzebe ständigen Formkörpers umfaßt das Mischen von 10-30 Gew.-% amorphem Siliciumdioxid mit polykristallinen aluminiumhaltigen kurzen Fasern, die auf eine Länge von 50 bis 500 µm zugeschnit ten sind, oder einer Mischung davon mit nicht mehr als der gleichen Menge von hitzebeständigen Teilchen, das Formen des erhaltenen Gemisches und das Calcinieren des geformten Gemi sches bei 1450-1600°C, bis in dem Gemisch kein Cristobalit mehr nachweisbar ist.

Beim Calcinieren des Gemisches reagiert die Oberflächenschicht der polykristallinen aluminiumhaltigen Fasern mit dem amorphen Siliciumdioxid oder dem kristallinen Siliciumdioxid-Cristobalit, das daraus entsteht, wobei Mullit (3 Al₂O₃·2 SiO₂) gebildet wird, das als Bindemittel dient, um dem Formkörper Festigkeit zu verleihen. Im Vergleich mit dem bekannten Verfah ren, das in der JP-OS Nr. 88378/84 offenbart ist, ist das Ver fahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen hitzebeständigen Formkörpers durch die folgenden zwei Aspekte gekennzeichnet:
Erstens haben die polykristallinen aluminiumhaltigen Fasern ei ne solch kurze Länge, daß sie gleichmäßig mit den anderen Roh materialbestandteilen (insbesondere dem amorphen Siliciumdi oxid) gemischt werden können, ohne daß sich die Fasern mitein ander verwinden; zweitens werden die Fasern und das amorphe Si liciumdioxid in hohen Anteilen inkorporiert. Der hohe Faserge halt trägt zur Verbesserung der Festigkeit des Endproduktes bei. Der Gehalt von amorphem Siliciumdioxid ist erhöht, und es findet eine vollständige Reaktion mit Aluminiumoxid statt, wo bei Mullit gebildet wird. Dies stellt sicher, daß der Alumini umoxidgehalt des Endproduktes ausreichend verringert ist, um seine Hitzebeständigkeit zu verbessern.

Die kurzen polykristallinen aluminiumhaltigen Fasern werden durch Schneiden mit einem nassen oder trockenen Brechwerk oder anderen geeigneten Vorrichtungen hergestellt. Zu lange Fasern verwinden sich während des Mischens miteinander und verhindern ein inniges Vermischen mit den anderen Rohmaterialbestandtei len. Wenn der Gehalt an amorphem Siliciumdioxid in dieser Si tuation erhöht wird, wird das amorphe Siliciumdioxid (oder das Cristobalit, das daraus während des Calcinierens entsteht) nicht gleichmäßig mit den aluminiumhaltigen Fasern reagieren, und Teile des Siliciumdioxids werden nicht umgesetzt (d. h., als Cristobalit) im Endprodukt verbleiben und seine Haltbarkeit be einträchtigen (Cristobalit selber hat eine gute Hitzebeständig keit, aber die Kristallform, die im höheren Temperaturbereich (< ca. 250°C) stabil ist, unterscheidet sich von der Kristall form, die im niedrigeren Temperaturbereich stabil ist, und wenn Cristobalit von einer Kristallform zu der anderen wechselt, tritt eine Volumenänderung auf; daher kann die Anwesenheit von Cristobalit in einem hitzebeständigen Material als ein Ergebnis von Zyklen von Erhitzen und Abkühlen Risse verursachen). Zu kurze Fasern sind nicht geeignet, um zufriedenstellende ver stärkende Effekte zu erzielen. Die bevorzugte Faserlänge liegt bei durchschnittlich 200 µm.

Die polykristallinen aluminiumhaltigen Fasern umfassen die fol genden: solche, deren kristalline Phase aus ungefähr 95% Al₂O₃ auf der Basis von α-Aluminiumoxid und ungefähr 5% SiO₂ besteht; solche, deren kristalline Phase aus ungefähr 72% mullithaltigem Al₂O₃ und ungefähr 28% SiO₂ besteht; solche, deren kristalline Phase aus ungefähr 80% Al₂O₃ mit α-Aluminiumoxid und Mullit und ungefähr 20% SiO₂ besteht; und solche, die auf dem Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃-System beruhen.

Das amorphe Siliciumdioxid wird in einer Menge von 10-30 Gew.-%, bezogen auf die Summe von aluminiumhaltigen Fa sern und hitzebeständigen Teilchen, verwendet. Wenn der Anteil des amorphen Siliciumdioxids weniger als 10 Gew.-% beträgt, ist es unwahrscheinlich, daß freies Silciumdioxid im calcinierten Produkt zurückbleibt, aber das erhaltene Endprodukt ist hoch aluminiumhaltig. Wenn der Gehalt an amorphem Siliciumdioxid 30 Gew.-% überschreitet, werden Teile des amorphen Siliciumdioxids nicht umgesetzt (d. h., als Cristobalit) im Produkt zurückblei ben, selbst wenn die aluminiumhaltigen Fasern kurz genug sind, um ein gleichmäßiges Mischen zu erreichen, selbst wenn das Calcinieren im vollen Ausmaß durchgeführt wird, und dies stellt eine potentielle Ursache für geringe Hitzebeständigkeit dar. In Anbetracht der Gegenwart von Aluminiumoxid oder Mullit, das in Form von hitzebeständigem Pulver zugeführt wird, wird der Ge halt des amorphen Siliciumdioxids bevorzugt so gesteuert, daß das Gewichtsverhältnis von Gesamt-Al₂O₃ zu SiO₂ im Bereich von 70 : 30 bis 90 : 10 liegt.

Die hitzebeständigen Teilchen liegen bevorzugt in Form eines hochreinen kristallinen Pulvers vor, wie z. B. als Alumini umoxid, Mullit oder Aluminiumoxid-Mullitpulver. Wenn erforder lich, können andere feuerbeständige Materialien, wie z. B. Cor dierit, zerkleinerte Schamotte, feuerfester Ton und Kaolin in Mengen von bis zu 5 Gew. -% verwendet werden.

Als amorphes Siliciumoxid kann ein Siliciumoxid-Sol verwendet werden.

Die oben beschriebenen Rohmaterialbestandteile werden in den oben angegebenen Verhältnissen gemischt. Vor und nach dem Mi schen wird eine geeignete Menge Wasser zugefügt, um die Mi schung in einen nassen oder schlammigen Zustand zu bringen. Die so vorbereitete Mischung wird durch ein gebräuchliches dehy drierendes Formverfahren geformt. Das Formen wird unter solchen Bedingungen durchgeführt, daß das schließlich erhaltene Produkt eine relative Dichte im Bereich von 0,5 bis 1,5 besitzt. Wenn der Formkörper bei 1450-1600°C nach dem Trocknen calciniert wird, reagiert ein Teil der Oberflächenschicht der aluminium haltigen Fasern, die intakt bleiben, mit dem amorphen Silicium dioxid oder dem Cristobalit, das sich daraus gebildet hat, wo durch Mullit erzeugt wird, und das zurückbleibende wird in Form von Korund stabilisiert. Wenn das Calcinieren ungefähr eine bis zehn Stunden fortgesetzt wird, bis alles Cristobalit durch die se Reaktion aufgebraucht ist, wird ein Produkt erhalten, dessen kristalline Struktur im wesentlichen aus Korund und Mullit zu sammengesetzt ist, wobei das letztere ungefähr 12-90 Mol-% des Produkts ausmacht.

Wenn das Produkt durch unzureichendes Calcinieren restliches Cristobalit enthält, wird es den oben erwähnten Nachteil, der Cristobalit-haltigen Produkten inhärent ist, aufweisen. Die Ab wesenheit von Cristobalit kann mit Standard-Verfahren der Pul ver-Röntgenbeugung überprüft werden.

In dem leichten, hitzebeständigen Formkörper der vorliegenden Erfindung, der durch die oben beschriebenen Verfahren herge stellt wird, werden die auf Korund basierenden Fasern, die eine ausreichende Länge haben, um als Verstärkung zu dienen, und die hitzebeständigen Teilchen an den Stellen eines wechselseitigen Kontaktes mit Mullit aneinander gebunden, und erzeugen so eine große Anzahl feiner Poren in der Struktur des hitzebeständigen Materials. Die erhaltene Porosität liegt im Bereich von 60-80%. Ein hitzebeständiger Formkörper mit einer Porosität in diesem Bereich besitzt eine relative Dichte im Bereich von 0,5-1,5 und weist eine Wärmekapazität pro Volumen auf, die ungefähr die Hälfte bis ein Sechstel des Wertes für dichte, auf Aluminiumoxid aufbauende hitzebeständige Materialien beträgt.

Der leichte, hitzebeständige Formkörper der vorliegenden Erfin dung kann sofort als Material für Brenn-Hilfsmittel oder Be standteile keramischer Öfen verwendet werden. Er kann, wenn er forderlich, für solche Anwendungszwecke verwendet werden, nach dem er in eine geeignete Form geschnitten worden ist oder mit einem hitzebeständigen Oberflächenüberzug (z. B. Zirkonium oxidüberzug) versehen worden ist.

Die polykristallinen aluminiumhaltigen kontinuierlichen Fasern, die als zusätzlicher Faserbestandteil verwendet werden können, haben eine Länge von 1-40 mm, mit einem optimalen Wert im Be reich von 2-20 mm. Die kontinuierlichen Fasern werden haupt sächlich mit dem Ziel verwendet, eine Verstärkung des Produktes zu gewährleisten; daher muß darauf geachtet werden, eine gleichmäßige Dispersion der Fasern zu erzeugen, die in einer kleinen Menge verwendet werden (bevorzugt 0,5-10 Gew.-%, be zogen auf die Summe aller polykristallinen aluminiumhaltigen Fasern und der hitzebeständigen Teilchen). Eine bevorzugte Fa serlänge liegt im Bereich von 2-20 mm. Die Verwendung von übermäßig langen Fasern oder die Verwendung von Fasern in überschüssigen Mengen wird eine inhomogene Struktur erzeugen, die die physikalischen Eigenschaften des Produktes eher beeinträchtigt als verbessert. Die polykristallinen aluminiumhaltigen kontinuierlichen Fasern können mit den polykristallinen aluminiumhaltigen kurzen Fasern mit Ausnahme ihrer Länge identisch sein. Es ist jedoch bevorzugt, relativ dicke (5-20 µ Durchmesser) kontinuierliche Fasern zu verwenden, weil sie dem Verschlingen während des Mischens der Rohmaterialbestandteile widerstehen und weil sie eine gute Formbarkeit dadurch verleihen, daß sie als Kern für die Agglomeration der Bestandteile in Pulverform dienen. Besonders geeignete Fasern für diesen Zweck sind kontinuierliche Filamente, die zu kurzen Längen geschnitten sind, sowie zerschnittene Stränge (vorausgesetzt, sie werden in Bündelform schwach zusammengehalten, um so leicht einen Zerfall in diskrete Fasern zu erlauben). Diejenigen, die aus kontinuierlichen Filamenten hergestellt werden, sind gleichmäßig nicht nur hinsichtlich des Faserdurchmessers (sowohl innerhalb als auch zwischen Monofilamenten), sondern ebenso hinsichtlich der Faserlänge, so daß eine kleine Menge von Fasern mit optimalen Eigenschaften ausreichen wird, um zufriedenstellende Verstärkungseffekte zu erzielen.

Aus den Gründen, die in den Beispielen 1 bis 5 in dieser Beschreibung angegeben werden, wird das amorphe Siliciumdioxid in einer Menge von 10-30 Gew.-%, bezogen auf die Summe der polykristallinen aluminiumhaltigen Fasern und der hitzebestän digen Teilchen, verwendet.

Die hitzebeständigen Teichen liegen bevorzugt in Form eines hochreinen kristallinen Pulvers vor, beispielsweise als Alumi niumoxid-, Mullit- oder Aluminiumoxid-Mullitpulver. Diese Pulver werden bevorzugt in Mengen im Bereich von 5-100 Ge wichtsteilen, pro 100 Gewichtsteilen der polykristallinen alu miniumhaltigen Fasern, verwendet. Falls erforderlich, können andere hitzebeständige Materialien, beispielsweise Cordierit, zerkleinerte Schamotte, feuerfester Ton und Kaolin in Mengen von bis zu 5 Gew.-% verwendet werden.

Der erfindungsgemäße leichte, hitzebeständige Formkörper, der durch eines der zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt wor den ist, enthält eine große Menge von Mullit, das bessere ther mische Eigenschaften als Aluminiumoxid hat, und ist weitgehend frei von freiem Siliciumdioxid. Obwohl dieser hitzebeständige Formkörper aus aluminiumhaltigen Fasern hergestellt wird, weist er eine sehr viel größere Haltbarkeit auf, als jedes der be kannten, stark aluminiumhaltigen leichten hitzebeständigen Ma terialien. Die Wirksamkeit der Verstärkung mit den aluminium haltigen Fasern, die auf kurze Längen geschnitten sind, ist so groß, daß leichte Produkte erhalten werden können, die eine re lative Dichte von ungefähr 1,0 oder weniger haben, und die doch eine ausreichende Festigkeit besitzen, die für praktische Zwecke im hohen Maße zufriedenstellend ist. Außerdem können die Produkte leicht in die gewünschte Form geschnitten werden.

Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele erläutern die Erfindung.

In den Beispielen werden die folgenden Rohmaterial bestandteile verwendet:

Polykristalline aluminiumhaltige Fasern: Faserdurchmesser 3 µm; durchschnittliche Faserlänge 50 mm; Al₂O₃-Gehalt 95%.

Diese Fasern wurden behandelt, indem sie mit einem Holländer (pulper) zerlegt und auf Faserlängen von ungefähr 50-500 µm geschnitten wurden.

Hitzebeständiges Pulver: gesintertes Aluminiumoxid.

Amorphes Siliciumdioxid: Siliciumdioxid-Sol.

Das Verfahren verläuft wie folgt: Die polykristallinen aluminiumhaltigen Fasern und das hitzebeständige Pulver wurden in Wasser dispergiert. Nach Zusatz von amorphem Siliciumdioxid wurde die Mischung gerührt, durch Absaugen dehydriert und geformt. Der geformte Körper wurde mit heißer Luft getrocknet und 3 Stunden bei 1500-1600°C calciniert.

Eine Reihe von Versuchen wurde mit den Verhältnissen von Rohmaterialbestandteilen und den Behandlungsbedingungen, die verändert wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt, durchgeführt. Die Ergebnisse werden ebenso in Tabelle 1 gezeigt. Die charakteristischen Werte, die in Tabelle 1 angegeben sind, wurden durch Messungen im Einklang mit den folgenden Testverfahren erhalten.

Biegefestigkeit: Messungen wurden unter Verwendung eines 6 mm dicken, 25 mm breiten und 75 mm langen Teststückes mit einer Spannweite von 50 mm bei einer Beladungsgeschwindig keit von 0,2 mm pro Minute entweder bei Raumtemperatur oder bei 1400°C durchgeführt.

Zersplitterungsbeständigkeit: Ein 6 mm dickes, 200 mm breites und 200 mm langes Teststück wurde in einen Ofen gelegt (600°C), 1 Stunde erhitzt und anschließend mit Luft gekühlt. Wenn kein Riß gefunden wurde, wurden bis zu 30 Zyklen von Erwärmen und Abkühlen mit dem gleichen Verfahren durchgeführt.

Dauerstandfestigkeit: Ein 6 mm dickes, 200 mm breites und 200 mm langes Teststück wurde an seinen 4 Ecken durch Stützen mit einer Stützoberfläche von 15 mm × 15 mm und einer Höhe von 20 mm gestützt. Gewichte (3 kg) wurden so auf das Teststück gesetzt, daß sie gleichmäßig verteilt waren. Das Teststück wurde in einen Ofen gestellt (1400°C) und 24 Stunden erhitzt, gefolgt von Messungen der maximalen Biegung des Teststückes.

In den weiteren Beispielen wurden die folgenden Rohmaterialbestandteile verwendet:
Polykristalline aluminiumhaltige Fasern: unbehandelte Fasern: Faserdurchmesser 3 µm; durchschnittliche Faserlänge 50 mm, 95% Al₂O₃; 5% SiO₂; sehr kurze Fasern: die unbehandelten Fasern wurden mit einem Holländer zersetzt und auf Faserlängen von ungefähr 50-500 µm geschnitten.

Verstärkungsfasern: Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂ polykristalline aluminiumhaltige Fasern (zerhackte Stränge bestanden aus 68% Al₂O₃, 27% SiO₂ und 5% B₂O₃; Monofilamentdurchmesser 15 µm; Länge 10 mm mit Ausnahme von Vergleichsbeispiel 13 (0,5 mm) und Vergleichsbeispiel 14 (50 mm).

Bei Verwendung dieser Bestandteile wurden die leichten, hitzebeständigen Proben wie in den Beispielen 1 bis 5 hergestellt.

Eine Reihe von Versuchen wurde mit den Verhältnissen der Rohmaterialbestandteile und den Behandlungsbedingungen, die verändert wurden wie in Tabelle 2 gezeigt, durchgeführt. Die Ergebnisse sind ebenso in Tabelle 2 gezeigt. Die in Tabelle 2 angegebenen charakteristischen Werte wurden durch Messungen erhalten, die in Übereinstimmung mit den Testverfahren, die in den Beispielen 1 bis 5 und Vergleichsbeispielen 1 bis 8 angewendet worden waren, durchgeführt wurden.

Die kristallinen Strukturen der in den Beispielen 1, 6 und in dem Vergleichsbeispiel 3 hergestellten Proben sind in den Rönt genbeugungsdiagrammen der Fig. 1, 2 bzw. 3 gezeigt.

Claims

1. Hitzebeständiger Formkörper, umfassend hitzebeständige Teilchen und aluminiumhaltige kurze Fasern mit einer Länge von 50 bis 500 µm, die mit Mullit aneinander gebunden sind, wobei die kristalline Struktur des Formkörpers im wesentli chen aus Mullit und Korund zusammengesetzt ist und der Korundgehalt, bezogen auf die Summe von Mullit und Korund, 10 bis 88 Mol-% beträgt, der Formkörper weitgehend frei von freiem Siliziumdioxid ist und eine relative Dichte von 0,5 bis 1,5 und eine Porosität im Bereich von 60 bis 80%. be sitzt,
erhältlich mit einem Herstellungsverfahren, das die fol genden Verfahrensschritte umfaßt:

(a) das Mischen von 10 bis 30 Gew.-% amorphem Siliziumdioxid mit polykristallinen aluminiumhaltigen kurzen Fasern mit einer Länge von 50 bis 500 µm, oder einer Mischung davon mit nicht mehr als einer gleichen Menge von hitzebestän digen Teilchen,
(b) das Formen des Gemisches und
(c) das Calcinieren des geformten Gemisches bei einer Tem peratur von mehr als 1450°C bis 1600°C, bis in dem Gemisch kein Cristobalit mehr nachweisbar ist.

2. Hitzebeständiger Formkörper nach Anspruch 1, umfassend hitzebeständige Teilchen, aluminiumhaltige kurze Fasern mit einer Länge von 50 bis 500 µm und aluminiumhaltige kontinuierliche Fasern mit einer Länge von 1 bis 40 mm, die mit Mullit aneinander gebunden sind,
erhältlich mit einem Herstellungsverfahren, das den fol genden Verfahrensschritt

(a) das Mischen von 10 bis 30 Gew.-% amorphem Siliziumdioxid mit polykristallinen aluminiumhaltigen kurzen Fasern mit einer Länge von 50 bis 500 µm und polykristallinen alu miniumhaltigen kontinuierlichen Fasern mit einer Länge von 1 bis 40 mm, oder einer Mischung davon mit nicht mehr als einer gleichen Menge von hitzebeständigen Teil chen,

und nachfolgend die Verfahrensschritte (b) und (c), wie in Anspruch 1 definiert, umfaßt.

3. Hitzebeständiger Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, worin die hitzebeständigen Teilchen ausgewählt sind aus Alumini umoxid, Mullit und Aluminiumoxid-Mullit.

4. Hitzebeständiger Formkörper nach Anspruch 2, worin die polykristallinen aluminiumhaltigen kontinuierlichen Fasern in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Summe aller polykristallinen aluminiumhaltigen Fasern und hitzebeständigen Teilchen, verwendet werden.

5. Hitzebeständiger Formkörper nach Anspruch 2, worin die polykristallinen aluminiumhaltigen kontinuierlichen Fasern eine Länge von 2 bis 20 mm und einen Durchmesser von 5 bis 20 µm haben.