DE4040893A1

DE4040893A1 - AMPLIFIED MICROLAMINATED METAL MATRIX COMPOSITE STRUCTURE

Info

Publication number: DE4040893A1
Application number: DE4040893A
Authority: DE
Inventors: Iii John Ruel Rairden
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1991-06-27
Also published as: GB9027564D0; GB2239462A; IT9022467A1; CA2025302A1; IT1243498B; IT9022467A0; JPH04116149A; FR2656335A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein mikrolaminierte Metall-Matrix-Verbundstrukturen aus Metall und Matrix, die gebildet sind aus Abscheidungen eines ersten Metalles entweder mit einem zweiten Metall oder einem Keramikmaterial in Strukturen, die eine allgemein laminierte bzw. schichtförmige Konfiguration haben. Mehr im besonderen bezieht sie sich auf Schichtstrukturen, die mit Metallmatrices und verstärkenden Teilen gebildet sind, die sich zwischen den Schichten der Mikrolaminarstruktur erstrecken, und sie bezieht sich auf Verfahren zum Herstellen solcher Strukturen.The present invention relates generally Micro-laminated metal-matrix composite structures of metal and matrix, which are formed from deposits of a first metal either with a second metal or a ceramic material in structures that have a general have laminated or layered configuration. More in the In particular, it refers to layered structures with Metal matrices and reinforcing parts are formed, which between the layers of the microlaminar structure and it refers to procedures for Producing such structures.

Die Herstellung allgemein schichtförmiger Strukturen aus zwei verschiedenen Materialien ist im Stande der Technik beschrieben worden. Eine solche Publikation mit dem Titel "Production of Composite Structures by Low Pressure Plasma Deposition" ist in "Ceramic Engineering and Science Proceedings", Band 6, Nr. 7-8 (Juli/August 19S5) veröffentlicht. Dieser Artikel beschreibt Strukturen, die den Strukturen der vorliegenden Anmeldung ähnlich, die aber nicht die gleichen sind. Die Strukturen nach dem Stande der Technik werden durch Plasmaabscheidung erhalten. So sind z. B. in den Fig. 7 und 8 des vorgenannten Artikels Strukturen gezeigt, die eine allgemein schichtförmige Konfiguration haben. Bei der Struktur der Fig. 7 wird eine Superlegierung zu einem ersten Satz von Schichten ausgebildet, und Chromkarbide, Cr₃C₂, bilden den zweiten oder anderen Satz von Schichten der Struktur. In der Struktur der Fig. 8 ist die Schichtstruktur abwechselnder Schichten von Superlegierung und Aluminiumoxid gezeigt.The production of generally layered structures from two different materials has been described in the prior art. Such a publication entitled "Production of Composite Structures by Low Pressure Plasma Deposition" is published in "Ceramic Engineering and Science Proceedings", Vol. 6, No. 7-8 (July / August 19S5). This article describes structures that are similar to the structures of the present application but are not the same. The structures of the prior art are obtained by plasma deposition. So z. For example, in Figs. 7 and 8 of the aforementioned article, structures having a generally layered configuration are shown. In the structure of Figure 7, a superalloy is formed into a first set of layers, and chromium carbides, Cr ₃ C ₂ , form the second or other set of layers of the structure. In the structure of Fig. 8, the layer structure of alternating layers of superalloy and alumina is shown.

Fünf andere Veröffentlichungen, die sich mit plasmagespritzten Überzügen befassen, sind die folgenden:Five other publications dealing with Plasma-sprayed coatings are the following:

1) R.F. Bunshah, C.V. Deshpandey, and B.P. O'Brien, "Microlaminate Composites - An Alternative Appoach to Thermal Barrier Coatings ", presentation given at the" Thermal Barrier Coatings Conference, NASA-Lewis, Cleveland, OH (May 1985).
2) J.R. Rairden and D.M. Gray, "Study of Coordinated Two- Gun RSPD (Rapid Solidification Plasma Deposition) Processing to Achieve Size and Shape Control ", GE Report No. 88CRD147 (1988), class 1.
3) J.R. Rairden and D.M. Gray "The Deposition of Turbine Blade Coatings Using Low-Pressure, Multigun Plasma Spray Processing ", published in" Trans. of the first International Conference on Plasma Surface Engineering ", Lecture held in Garmisch-Partenkirchen (19-23. September 1988).
4) P.A. Siemers and W.B. Hillig "Thermal Barrier Coated Turbine Blade Study, Report No. NASA CR-165351, SRD-81-083 (August 1981).
5) G.P. Liang and J.W. Fairbanks' Heat Transfer Investigation of Laminated Turbine Airfoils "," Transaction of Gas Turbine Heat Transfer Symposium ", pages 21-29, Winter meeting of ASME, San Francisco (1978).

Eines der Probleme bei der Bildung und dem Gebrauch von Strukturen, wie sie in den Artikeln offenbart sind, ist, daß sie einige ihrer nützlichen Eigenschaften verlieren können, wenn sie einer ausgeprägten thermischen Wechselbeanspruchung ausgesetzt sind. Unter "thermischer Wechselbeanspruchung" ist gemeint, daß die Struktur z. B. auf eine Betriebstemperatur von mehr als 1000°C erhitzt und dann auf Raumtemperatur oder noch darunter abgekühlt wird, woraufhin sie erneut erhitzt und abgekühlt wird usw..Diese thermische Wechselbeanspruchung ist als Quelle der Rißausbreitung in Strukturen anerkannt, wie sie in den vorgenannten Artikeln beschrieben sind. Entwickelt sich ein relativ enger Riß in einer der Keramikschichten einer Struktur, dann neigt die thermische Wechselbeanspruchung der Struktur dazu, die Ausbreitung des Risses zu verursachen, weil aufgrund der relativ großen Fehlanpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metallteiles des Verbundstoffes mit Bezug auf die Keramikschichten des Verbundstoffes Spannung eingeführt wird. Die Ausbreitung eines oder mehrerer Risse vorzugsweise durch eine Schicht der Verbundstruktur verursacht eine Schichttrennung der Struktur. Die Triebkraft für eine solche Schichttrennung ist, wie oben erwähnt, eine Ausdehnung eines gebildeten Risses, z. B. in einer Keramikschicht des Verbundstoffes, durch die Schicht hindurch, was die ansonsten feste Bindung, die zwischen den verschiedenen Schichten der Struktur existieren mag, schwächt und zerstört.One of the problems in education and use of Structures as disclosed in the articles is that they lose some of their useful properties if they have a pronounced thermal Are exposed to alternating stress. Under "thermal Alternating stress "is meant that the structure eg heated to an operating temperature of more than 1000 ° C and then cooled to room temperature or below, whereupon it is reheated and cooled, etc., this Thermal cycling is the source of Crack propagation in structures recognized as used in the described above. Develops relatively narrow crack in one of the ceramic layers of a Structure, then the thermal cycling tends the structure to, the spread of the crack too cause because of the relatively large mismatch the thermal expansion coefficient of the metal part of the composite with respect to the ceramic layers of the Composite tension is introduced. The spread one or more cracks preferably through a layer the composite structure causes a layer separation of Structure. The driving force for such a layer separation is, as mentioned above, an extension of a formed Crack, z. In a ceramic layer of the composite, through the layer, what the otherwise solid Bond that exists between the different layers of the Structure may exist, weakens and destroys.

Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mikrolaminierte Strukturen zu schaffen, die die Neigung der Strukturen zur Schichttrennung minimieren oder beseitigen.It is accordingly an object of the present invention to create microlaminated structures that reduce the tendency of the Minimize or eliminate structures for layer separation.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung mikrolaminierter Strukturen, die ihre laminare Form beibehalten. Eine andere Aufgabe ist die Schaffung einer mikrolaminierten Struktur mit einem hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht.Another task is the creation of microlaminated Structures that retain their laminar shape. Another task is to create one microlaminated structure with a high ratio of Strength to weight.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung einer mikrolaminierten Struktur mit geringer Dichte und hohem Elastizitätsmodul. Another task is to create one microlaminated structure with low density and high Modulus of elasticity.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung einer mikrolaminierten Struktur mit einer kontrollierten thermischen Ausdehnung.Another task is to create one microlaminated structure with a controlled thermal expansion.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung einer mikrolaminierten Struktur mit einer kontrollierten thermischen Leitfähigkeit.Another task is to create one microlaminated structure with a controlled thermal conductivity.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung einer mikrolaminierten Struktur mit einer kontrollierten elektrischen Leitfähigkeit.Another task is to create one microlaminated structure with a controlled electrical conductivity.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung einer mikrolaminierten Struktur, die ihre laminare Form beibehält, während sie aufgrund einer langandauernden thermischen Wechselbeanspruchung oder aufgrund einer anderen Kraft Spannungen unterliegt.Another task is to create one microlaminated structure showing its laminar shape maintains, while due to a long-lasting thermal cycling or due to a tension is subject to other forces.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung eines Verfahrens zum Begrenzen des Wachstums von Rissen in den Mikroschichten von laminaren Verbundstrukturen.Another task is to create a procedure for Limiting the growth of cracks in the microlayers of laminar composite structures.

Andere Aufgaben sind teilweise offensichtlich und teilweise in der folgenden Beschreibung ausgeführt.Other tasks are partly obvious and partial in the following description.

Gemäß einem seiner breiteren Aspekte werden die Aufgaben der vorliegenden Erfindung gelöst durch Einsatz eines ersten Plasmabrenners, der geeignet ist, durch Plasmaspritzen ein erstes Material aufzubringen und eines zweiten Plasmabrenners, der geeignet ist durch Plasmaspritzen ein zweites Material aufzubringen. Diese beiden unabhängigen Plasmabrenner sind auf eine gemeinsame Zone einer Aufnahmeoberfläche gerichtet und die Abscheidung durch Plasmaspritzen wird in dieser Zone durch die gleichzeitige kombinierte Spritzabscheidung aus beiden Brennern gebildet. Es wird festgestellt, daß die gebildete Struktur eine wirbelförmige Konfiguration hat, so daß sich verstärkende Stränge bilden, die sich zwischen den Schichten der abgeschiedenen Struktur erstrecken, und die erhaltene Struktur in der Lage ist, bei thermischer Wechselbeanspruchung oder aus anderen Gründen einer Schichttrennung zu widerstehen. Die wirbelförmige Konfiguration der Struktur bildet sich, weil zwei verschiedene Bestandteile von den beiden separaten Brennern mikrogeschichtet oder miteinander vermischt und fein ineinander dispergiert werden, während sie abgeschieden werden, so daß sie eine mikrolaminierte Struktur bilden.According to one of its broader aspects, the tasks become the present invention achieved by use of a first plasma burner, which is suitable by Plasma spraying to apply a first material and one second plasma burner, which is suitable by Plasma spraying to apply a second material. These two independent plasma torches are on a common Zone of a receiving surface and directed the deposition by plasma spraying is in this zone by the simultaneous combined spray separation of both Burners formed. It is stated that the educated Structure has a vortex-shaped configuration, so that form reinforcing strands that are located between the Layers of the deposited structure extend, and the structure obtained is capable of thermal Alternating stress or for other reasons one To resist layer separation. The vortex-shaped Configuration of the structure is formed because two different components from the two separate burners microlayered or mixed together and fine are dispersed in each other while they are deposited so that they form a microlaminated structure.

Unter "mikrolaminiert" und/oder "miteinander vermischt" und/oder einem ähnlichen Begriff, wie er in der vorliegenden Anmeldung benutzt wird, wird gemeint, daß das Metall im wesentlichen die zusammenhängende Phase bildet, weil die Wirbelbildung des abgeschiedenen Metalles zu einer Vermischung mit der Keramik zu einem Grade führt, der das Metall in den Eigenschaften des Verbundstoffes vorherrschen läßt.Under "microlaminated" and / or "mixed together" and / or a similar term as used in the is used in the present application, it is meant that the Metal essentially forms the coherent phase, because the vortex formation of the deposited metal to a Mixing with the ceramic leads to a degree that the Metal prevail in the properties of the composite leaves.

Während das Plasmaspritzverfahren bei geringem Druck benutzt wurde, all die im Folgenden beschriebenen Materialien zu bilden, wäre es auch möglich, übliche Verarbeitungen bei Atmosphärendruck zu benutzen, um die beschriebenen mikrolaminierten Strukturen zu bilden.While the plasma spraying process at low pressure was used, all the ones described below It would also be possible to form materials Processing at atmospheric pressure to use the to form microlaminated structures described.

Die folgende Beschreibung wird besser unter Bezugnahme auf die Zeichnung verstanden, in der zeigen:The following description will be better with reference to understood the drawing, in which show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung von zwei Plasmaspritzbrennern mit Bezug auf ein Substrat, auf dem eine kombinierte Abscheidung durch Plasmaspritzen gebildet wird; Figure 1 is a schematic representation of the arrangement of two plasma spray torches with respect to a substrate on which a combined deposition by plasma spraying is formed.

Fig. 2 eine Seitenansicht (A) und eine Endansicht (B) eines Angusses, auf dem Abscheidungen durch Plasmaspritzen vorgenommen wurden; Figure 2 is a side view (A) and end view (B) of a gate on which plasma spray depositions have been made;

Fig. 3 bis 5 Beispiele der metallografischen Charakteristika einer mikrolaminierten Struktur, in diesem Falle aus NiCrAlY/Al₂O₃ und FIGS. 3 to 5 show examples of the metallographic characteristics of a microlaminated structure, in this case NiCrAlY / Al ₂ O ₃ and

Fig. 6 eine grafische Darstellung, bei der die prozentuale Ausdehnung gegen die Temperatur für eine Reihe von Materialien aufgetragen ist. FIG. 6 is a graph plotting percent expansion versus temperature for a variety of materials . FIG .

Eine der Feststellungen, die höchst bedeutsam bei der Entwicklung strukturell fehlerfreier Überzüge ist, besteht darin, daß der gleichzeitige Einsatz zweier verschiedener Plasmaspritzbrenner mit verschiedenen Materialien in den separaten Brennern zur Bildung einer abgeschiedenen Schicht führt, die eine unterscheidbare Struktur aufweist. Die unterscheidbare Struktur unterscheidet sich sowohl im Makro- als auch im Mikromaßstab. Im besonderen weist die Struktur ein wirbelartiges miteinander Vermischen der verschiedenen Elemente aus den beiden Brennern auf, so daß im wesentlichen keine zusammenhängenden Schichten in der gebildeten Struktur vorhanden sind, und es daher keine Neigung zur Schichttrennung gibt. Diese wirbelartige Struktur ist augenscheinlich sowohl im Makro- als auch im Mikromaßstab. Das bedeutet, daß die wirbelartige Struktur sowohl mit dem bloßen Auge als auch unter Vergrößerung erkennbar ist.One of the findings most significant in the Development of structurally faultless coatings is in that the simultaneous use of two different Plasma spray gun with different materials in the separate burners to form a deposited layer leads, which has a distinguishable structure. The distinguishable structure differs both in the Macro as well as microscale. In particular, the Structure a vortex-like mixing together of the different elements from the two burners, so that essentially no coherent layers in the formed structure, and therefore no There is a tendency for layer separation. This vortex-like Structure is evidently both macro and Microscale. This means that the vortex-like structure both with the naked eye and under magnification is recognizable.

Es gibt eine Anzahl von Parametern, die wichtig ist zur Erzielung der wirbelartigen, vermischten und miteinander verriegelten Struktur einer Abscheidung, die aue zwei verschiedenen Bestandteilen besteht, die von verschiedenen Brennern auf der Oberfläche abgeschieden werden.There are a number of parameters that are important to Achieving the vortex-like, mixed and with each other locked structure of a deposit, the second two consists of different components, that of different Burners are deposited on the surface.

Ein erster Parameter ist der Zielpunkt der beiden Brenner. Im allgemeinen ist es erwünscht, daß die Zielpunkte der Brenner zusammenfallen, so daß von jedem Brenner eine Abscheidung auf den gleichen Bereich der Aufnahmeoberfläche aufgebracht wird. Der Zielpunkt kann z. B. durch Projizieren einer imaginären Linie durch die Düse eines Brenners und durch Bestimmen festgelegt werden, wo die Linie die Aufnahmeoberfläche schneidet, auf die der Brenner gerichtet ist. Ein Zielpunkt kann auch experimentell bestimmt werden, indem man beobachtet, wo das Zentrum einer Abscheidung von einem stationären Brenner lokalisiert ist. Es wurde gezeigt, daß beim Zusammenfallen der beiden Zielpunkte für zwei Brenner die durch Spritzen aufgebrachte Abscheidung eine wirbelartige Konfiguration über das gesamte Ausmaß der Fläche aufweist, auf der die Abscheidung von jedem Brenner erfolgt.A first parameter is the target point of the two burners. In general, it is desirable that the target points of the Burner coincide, so that from each burner one Deposition on the same area of the receiving surface is applied. The destination can z. B. by Projecting an imaginary line through the nozzle of a Brenners and determine by determining where the Line the receiving surface cuts on which the burner is directed. A destination can also be experimental be determined by observing where the center of a Separation of a stationary burner is located. It has been shown that when the two collapse Target points for two burners applied by spraying Deposition a vortex-like configuration over the entire extent of the area on which the deposition from each burner.

Ein anderer Parameter ist der Trennungswinkel der imaginären Ziellinien, die von den Brennern ausgehen. Dieser Trennungswinkel wird teilweise durch die Geometrie der Brennern selbst bestimmt. So sind z. B. die EPI-Brenner (von der Elektro-Plasma Inc. Irvine, Kalifornien) physisch größer als die von Metco (Perkin Elmer Metco, Westbury, New York) hergestellten Brenner, so daß der minimale Trennungswinkel für eine Anordnung mit EPI-Brennern größer ist als für eine, die Metco-Brenner benutzt. Im allgemeinen wurde festgestellt, daß es erwünscht ist, einen minimalen Trennungswinkel zu benutzen, so daß der Abscheidungswinkel von jedem Brenner so nahe als möglich für die eingesetzten Brenner zur Senkrechten zur aufnehmenden Oberfläche ist. Die Nutzung eines Abscheidungswinkels von 90°, bei dem die imaginäre Ziellinie etwa senkrecht zur Aufnahmeoberfläche verläuft, führt zur Abscheidung der dichtesten Schichten aus dem abgeschiedenen Material.Another parameter is the separation angle of the imaginary finish lines emanating from the burners. This separation angle is partly due to the geometry determined by the burners themselves. So z. As the EPI burner (from Electro-Plasma Inc. Irvine, California) physically greater than that of Metco (Perkin Elmer Metco, Westbury, New York) burner, so that the minimum Separation angle greater for an assembly with EPI burners is as for one who uses Metco burners. In general was found to be a minimum Use separation angle, so that the deposition angle from each burner as close as possible to the one used Burner is perpendicular to the receiving surface. The use of a deposition angle of 90 °, in which the imaginary finish line approximately perpendicular to the receiving surface runs, leads to the deposition of the densest layers from the deposited material.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß der Abscheidungswinkel, d. h. der Winkel, der von der imaginären Ziellinie und der Oberfläche gebildet wird, auf der die Abscheidung vorgenommen werden soll, mindestens 70° betragen muß, um eine Abscheidung hoher Dichte zu erhalten.Experience has shown that the deposition angle, i. H. the angle of the imaginary finish line and the Surface is formed on the deposition should be made, must be at least 70 ° to to obtain a high-density deposit.

Bei Abscheidungswinkeln von weniger als 70° wird die Abscheidung zunehmend poröser mit abnehmenden Abscheidungswinkeln. Eine wirbelartige Struktur findet man jedoch auch in solchen weniger dichten Abscheidungen. Ist eine kontrollierte Porosität bevorzugt, dann kann ein Abscheidungswinkel von weniger als 70° benutzt werden. Man kann einige Versuche machen, um den Grad der Porosität zu bestimmen, der mit Bezug auf den Abscheidungswinkel entwickelt wird, um sicherzustellen, daß eine erwünschte Porosität für eine abgeschiedene Schicht erzielt wird. Der Einsatz poröser thermischer Sperrüberzüge ist möglich, und die vorliegende Erfindung ist besonders brauchbar bei der Verbesserung der internen Struktur der thermischen Sperrüberzüge, so daß laminare Strukturen vermieden werden, und man verriegelte wirbelartige Strukturen erhält. Der Gebrauch geringerer Abscheidungswinkel scheint einen Einfluß auf die Bindung eines Überzuges an einer Substratoberfläche zu haben, und die Bildung poröserer Überzüge kann die Bindung der Überzüge an einem Aufnahmesubstrat begrenzen.At deposition angles of less than 70 °, the Deposition increasingly porous with decreasing Separation angles. A vortex-like structure can be found but also in such less dense deposits. is a controlled porosity is preferred, then a Deposition angle of less than 70 ° can be used. you can make some attempts to increase the degree of porosity determine with respect to the deposition angle is designed to ensure that a desired Porosity is achieved for a deposited layer. The Use of porous thermal barrier coatings is possible, and the present invention is particularly useful in the Improvement of the internal structure of the thermal Barrier coatings so that laminar structures are avoided and get locked vertebral structures. The Use lower deposition angle seems one Influence on the binding of a coating to a Substrate surface to have, and the formation of more porous Coatings may be the bonding of the coatings to a Limit the recording substrate.

Ein anderer Parameter bei der Bildung der Schichten gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Abstand der Brenner zum Substrat. Im allgemeinen liegt dieser Abstand im Bereich von etwa 20 bis etwa 45 cm bei der Plasmaabscheidung unter geringem Druck und zwischen etwa 7,5 und 15 cm bei der Plasmaabscheidung unter atmosphärischem Druck. Der Abstand wird gewählt in Abhängigkeit von der erwünschten Größe des Spritzmusters. Größere Spritzmuster werden entwickelt, wenn die Brenner in einen größeren Abstand von der Aufnahmeoberfläche gehalten werden. Ein weiterer Faktor im Zusammenhang mit dem Abstand ist das Erhitzen des Substrates. Ein gewisses Erhitzen ist erforderlich, um eine gute Bindung des Überzuges am Substrat zu erhalten, und je kürzer der Abstand der Brenner zum Substrat, um so stärker sollte die Substratoberfläche erhitzt werden. Dieser Faktor kann verhältnismäßig einfach durch wenige Anwendungstests bestimmt werden, um die Anforderungen einer bestimmten Kombination aus Überzug und Substrat auszugleichen. Die Faktoren, die eine Rolle spielen, sind oben genannt, nämlich der Grad des Erhitzens des Substrates, wobei kürzere Abstände den Grad des Erhitzens erhöhen und die erwünschte Größe des Spritzmusters auf der aufnehmenden Oberfläche, wobei der größere Abstand die Größe des Spritzmusters vergrößert. Das Vorerhitzen eines Substrates, d. h. bevor die Spritzabscheidung beginnt, kann sehr wirksam mit dem Plasma eines Plasmabrenners erfolgen. Another parameter in the formation of the layers according to The present invention is the distance of the burner to Substrate. In general, this distance is in the range from about 20 to about 45 cm in plasma deposition low pressure and between about 7.5 and 15 cm at the Plasma deposition under atmospheric pressure. The distance is chosen depending on the desired size of the Spray pattern. Larger spray patterns are developed when the burners at a greater distance from the Recording surface are kept. Another factor in the Related to the distance is the heating of the Substrate. Some heating is required to get a good bonding of the coating to the substrate, and ever shorter the distance of the burners to the substrate, the stronger the substrate surface should be heated. This factor can be relatively easy by a few application tests be determined to meet the requirements of a particular Balance the combination of coating and substrate. The Factors that matter are listed above, namely the degree of heating of the substrate, wherein shorter intervals increase the degree of heating and the desired size of the spray pattern on the receiving Surface, with the larger distance the size of the Enlarged spray pattern. Preheating a substrate, d. H. Before the spray deposition starts, can be very effectively with the plasma of a plasma torch.

Brennern, die erfolgreich bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung benutzt wurden, sind von folgenden Firmen erhältlich:
ElectroPlasma Inc., 16842 Milliken Avenue, Irvine, CA 92714;
Perkin Elmer Metco, 1101 Prospect Avenue, Westbury, L.I., NY 11590; und
Plasma-Technik, AG, Rigackerstraße 21, 5610-Wohlen, Schweiz.Burners that have been used successfully in the practice of the present invention are available from the following companies:
ElectroPlasma Inc., 16842 Milliken Avenue, Irvine, CA 92714;
Perkin Elmer Metco, 1101 Prospect Avenue, Westbury, LI, NY 11590; and
Plasma Technology, AG, Rigackerstrasse 21, 5610-Wohlen, Switzerland.

Ein weiterer Parameter bei der Durchführung der Erfindung ist die Größe der Pulverteilchen, die zur Bildung der abgeschiedenen Schicht eingesetzt werden. Die Teilchengrößen werden auf der Grundlage der Schmelzeigenschaften eines Materials im Plasma ausgewählt. So hat sich z. B. für Metalle, wie Nickelbasislegierungen, die bei geringem Druck abgeschieden werden, eine Pulvergröße von etwa 37 µm (entsprechend 400 Maschen ) mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 20 µm als geeignet erwiesen. Für niedriger schmelzende Metalle, wie Kupfer, kann eine größere Teilchengröße, wie etwa 53 µm (entsprechend 270 Maschen) erfolgreich benutzt werden. Umgekehrt ist für hochschmelzende Metalle und Keramiken eine Pulvergröße von 10 bis 20 µm erforderlich, um ein befriedigendes Schmelzen der Teilchen zu erhalten, und um die wirbelartige Struktur in der Schicht zu bilden.Another parameter in the practice of the invention is the size of the powder particles used to form the deposited layer can be used. The Particle sizes are based on the Melting properties of a material selected in the plasma. So z. For metals such as nickel base alloys, which are deposited at low pressure, one Powder size of about 37 microns (corresponding to 400 meshes) with a mean particle size of about 20 microns as appropriate proved. For lower melting metals, such as copper, may have a larger particle size, such as 53 μm (corresponding to 270 meshes) are used successfully. Conversely, for refractory metals and ceramics a powder size of 10 to 20 microns required to to obtain satisfactory melting of the particles, and to to form the vortex-like structure in the layer.

Das primäre Kriterium bei der Auswahl einer Pulvergröße ist, daß diese derart sein muß, daß das Pulver schmilzt, wenn es durch das Plasma gelangt und daß es unter Verwendung der verfügbaren Pulverzuführer in die Plasmabrenner befördert werden kann. In dieser Beziehung kann im wesentlichen jedes Material durch Plasmaspritzen abgeschieden werden, das ohne Zersetzung geschmolzen werden kann.The primary criterion when choosing a powder size is that this must be such that the powder melts, when it passes through the plasma and that it is under Use of available powder feeders in the Plasma torch can be transported. In this relationship can be essentially any material by plasma spraying are deposited, which are melted without decomposition can.

Ein weiterer Parameter im Zusammenhang mit der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Zuführung des Pulvers zu der und durch die Plasmabrenner hindurch. Pulverzuführungsmechanismen sind kommerziell erhältlich, und sind geeignet zur Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. Die Pulverzuführungsgeschwindigkeiten können z. B. für Nickelbasislegierungen bis zu etwa 22,7 kg/h betragen. Im allgemeinen werden Zuführungsraten von wenigen kg/h bis zu etwa 9 kg/h bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt.Another parameter related to the execution the method according to the invention is the supply of the Powder to and through the plasma torches. Powder delivery mechanisms are commercially available, and are suitable for use in conjunction with present invention. The Powder feed rates may, for. For example Nickel-based alloys up to about 22.7 kg / h. in the In general, feed rates of a few kg / h are up to about 9 kg / h in the practice of the present invention used.

Durch Einsatz zweier Brenner können Überzüge abgestufter Zusammensetzung gebildet werden, um die Eigenschaften der Überzüge besonderer Anwendungen einzustellen. Um z. B. Spannungen an der Grenzfläche zwischen Überzug und Substrat zu minimieren, kann die Überzugszusammensetzung von einem hohen Metallgehalt an einem Metallsubstrat bis zu einem hohen Keramikgehalt an der äußeren Oberfläche variiert werden. Dies kann einfach durch Variieren der Pulverzuführungsgeschwindigkeiten zu jedem Brenner während der Abscheidung erfolgen.By using two burners, coatings can be graduated Composition formed to the properties of the Adjust coatings of special applications. To z. B. Stresses at the interface between the coating and the substrate to minimize the coating composition of a high metal content on a metal substrate up to one high ceramic content varies on the outer surface become. This can be done simply by varying the Powder feed rates to each burner during the deposition take place.

Das Trägergas, das im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung benutzt wird, war allgemein Argon. Die benutzten Strömungsgeschwindigkeiten hängen von der Teilchengröße und der Dichte des zugeführten Pulvers ab, sowie der Geschwindigkeit, die für die Injektion der Teilchen in die Brenner erforderlich ist. Im allgemeinen werden die Verarbeitungsbedingungen benutzt, die von den Brennerherstellern empfohlen werden. Strömungsgeschwindigkeiten von etwa 280 bis 1130 l/h unter Standardbedingungen wären typisch bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung. Das beim Betrieb der Plasmabrenner eingesetzte Plasmagas ist üblicherweise eine Mischung aus Argon und Helium oder Argon und Wasserstoff. Gasströmung und Gaszusammensetzung für ein irgendein bestimmtes Pulver werden ausgewählt, um eine erwünschte Teilchenaufheizung zu erhalten. Es ist üblich, einige Anwendungstests auszuführen, um den richtigen Ausgleich der Parameter einzustellen.The carrier gas, in connection with the present Invention was generally argon. The used ones Flow rates depend on the particle size and the density of the powder supplied, and the Speed necessary for the injection of the particles in the Burner is required. In general, the Processing conditions used by the Recommended to burner manufacturers. Flow rates of about 280 to 1130 l / h below Standard conditions would be typical in the execution of present invention. The operation of the plasma torch used plasma gas is usually a mixture of Argon and helium or argon and hydrogen. gas flow and gas composition for any particular powder are selected to provide desired particle heating receive. It is common to do some application testing perform the correct compensation of the parameters adjust.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Kombination von Parametern, die sich als geeignet erwiesen hat, werden im folgenden anhand von Beispielen beschrieben.The inventive method and the combination of Parameters that have proved suitable are described in following are described by way of examples.

example 1

In diesem Beispiel wurden Wärmesperrüberzüge mit zwei Plasmaspritzbrennern abgeschieden, die in einer wassergekühlten Kammer mit geringem Druck angeordnet waren, die einen Durchmesser von 1,44 m und eine Länge von 1,37 m hatte. Die Brenner wurden stationär in Positionen gehalten, die einen gemeinsamen Zielpunkt aufwiesen, und das Aufnahmesubstrat wurde bewegt, um die erwünschte vermischte Abscheidung auf der ausgewählten Oberfläche des Substrates zu erzeugen. Die Brenner waren 80 kW-EPI-Brenner Modell 03CA. Die Brenner wurden auf Armen bzw. Ständern bzw. Stützen montiert, die das Einstellen der Brenner in verschiedenen Winkeln mit Bezug auf ein Aufnahmesubstrat gestatteten. Die Brenner konnten in einem Minimalabstand von 9 cm angeordnet werden. Die Winkeleinstellung der Brenner war über einen weiten Bereich von Winkeln möglich, so daß die Zielpunkte der Brenner auf der gleichen Fläche des Substrates lagen, und die Spritzmuster der beiden separaten Brenner sich in einer Weise überlappten, wie sie schematisch in Fig. 1 dargestellt ist.In this example, thermal barrier coatings were deposited with two plasma spray torches placed in a water-cooled, low pressure chamber having a diameter of 1.44 m and a length of 1.37 m. The burners were stationarily held in positions having a common target point, and the receiving substrate was agitated to produce the desired intermixed deposit on the selected surface of the substrate. The burners were 80 kW EPI burner model 03CA. The burners were mounted on arms or posts that allowed the burners to be set at different angles with respect to a receiving substrate. The burners could be arranged at a minimum distance of 9 cm. Angle adjustment of the burners was possible over a wide range of angles so that the target points of the burners were on the same surface of the substrate and the spray patterns of the two separate burners overlapped in a manner schematically illustrated in FIG .

Die Brenner wurden in einem Abstand von 43,2 cm von den Substraten angeordnet, auf denen die Abscheidungen vorgenommen werden sollten.The burners were at a distance of 43.2 cm from the Substrates arranged on which the deposits should be made.

Die bei dieser Untersuchung eingesetzten Pulver waren die folgenden: The powders used in this study were the following:

1) Amdry 962, Ni-22Cr-10Al-1.0Y, obtained from the Alloy Metals, Inc.
2) Amdry 995 powder with a composition of Co-32Ni 21Cr-8Al-0.5Y, also obtained from Alloy Metals, Inc.
3) 105 SFP alumina powder obtained from Perkin Elmer-Metco Corporation.
4) ZrO 2 × 8 wt% Y 2 O 3 (-44 μm + 10 μm), obtained from Corning Glass Works.

Die Abscheidungsbedingungen sind in der folgenden Tabelle I angegeben.The deposition conditions are shown in Table I below specified.

Bedingungen für die Plasmaabscheidung (80 kW-Brenner)Conditions for plasma separation (80 kW burner) Anodeanode 03-CA-11003-CA-110 Primärgasprimary gas 122 l/min Ar122 l / min Ar Sekundärgassecondary gas 32 l/min He32 l / min He Pulver-ZuführungsgasPowder feeding gas 5,6 l/min Ar5.6 l / min Ar Leistungpower 1700 A, 44 V1700 A, 44V Systemdrucksystem pressure etwa 8000 Pa (entsprechend 60 mmHg)about 8000 Pa (corresponding to 60 mmHg)

Bei diesem Beispiel wurde ein Brenner dazu benutzt, Metallpulver zu spritzen, und der andere Brenner wurde zum Spritzen von Keramikpulver benutzt.In this example, a burner was used to To spray metal powder, and the other burner was to Spraying of ceramic powder used.

Es wurden zwei Metallpulver, NiCrAlY (Amdry 962) und CoNiCrAlY (Amdry 995) in separaten Versuchen durch den ersten Brenner gespritzt. Zwei Keramiken, Al₂O₃ (Metco 105SPE) und ZrO₂ × Y₂O₃, wurden mit dem anderen Brenner gespritzt.Two metal powders, NiCrAlY (Amdry 962) and CoNiCrAlY (Amdry 995) were sprayed through the first burner in separate runs. Two ceramics, Al ₂ O ₃ (Metco 105SPE) and ZrO ₂ × Y ₂ O ₃ , were sprayed with the other burner.

Es wurden die folgenden vier Versuche ausgeführt: The following four experiments were carried out:

Erster BrennerFirst burner zweiter Brennersecond burner 1 NiCrAlY1 NiCrAlY Al₂O₃Al₂O₃ 2 CoNiCrAlY2 CoNiCrAlY Al₂O₃Al₂O₃ 3 NiCrAlY3 NiCrAlY ZrO₂ · Y₂O₃ZrO₂ · Y₂O₃ 4 CoNiCrAlY4 CoNiCrAlY ZrO₂ · Y₂O₃ZrO₂ · Y₂O₃

Zur Vorbereitung der Abscheidungen durch Plasmaspritzen wurden die Substrate zuerst in der Plasmaflamme auf etwa 900°C erhitzt, und dann reinigte man die Substratoberfläche durch Zurückführen in einem Bogen, bevor man mit der Überzugsabscheidung begann.To prepare the deposits by plasma spraying The substrates were first in the plasma flame at about Heated to 900 ° C, and then cleaned the substrate surface by returning in a bow, before going with the Coating deposition began.

Es wurde eine Anzahl von Substraten benutzt, um die Abscheidungen aufzunehmen, die dann thermischen Wechselbeanspruchungen unterworfen wurden, um eine Schichttrennung zu beobachten. Diese Substrate waren Angüsse aus gegossener Ren 80-Legierung mit Konfigurationen, wie sie in Fig. 2 veranschaulicht sind. Diese Angüsse hatten eine Breite von etwa 1,25 cm, eine Dicke von etwa 0,6 cm und eine Länge von etwa 4,3 cm. Die Angüsse wurden von einem Haltestab gestützt, der sich von einem Ende aus erstreckte, und daran mittels Inconel 82- Schweißfüllstoff angeschweißt war. Es wurde ein Thermoelementloch in das Ende des Angusses gegenüber dem Ende gebohrt, von dem aus sich der Haltestab erstreckte.A number of substrates were used to pick up the deposits, which were then subjected to thermal cycling to observe a layer separation. These substrates were sprued cast Ren 80 alloys having configurations as illustrated in FIG . These sprues had a width of about 1.25 cm, a thickness of about 0.6 cm and a length of about 4.3 cm. The sprues were supported by a support bar that extended from one end and was welded thereto by Inconel 82 weld filler. A thermocouple hole was drilled in the end of the sprue opposite the end from which the retaining bar extended.

Zyklische Oxidationstests wurden ausgeführt, indem man die Angüsse abwechselnd in einem statischen Ofen 50 min lang 1150°C und 10 min lang Raumluft aussetzte. Messungen der Gewichtsveränderung wurden während der Periode des 10 minütigen Aufenthaltes des Oxidationszyklus in Raumluft aufgezeichnet. Metallografische Untersuchungen wurden ausgeführt, indem man Querscheiben von den Angüssen abschnitt. Cyclic oxidation tests were carried out by passing the Gullets alternately in a static oven for 50 minutes 1150 ° C and exposed for 10 min room air. Measurements of Weight change was during the period of the 10 minute stay of the oxidation cycle in room air recorded. Metallographic investigations were Running by removing washers from the sprues section.

Aus diesen Tests wurde der Schluß gezogen, daß Al₂O₃ gegenüber ZrO₂ × Y₂O₃ als Oxid zur Einführung in MCrAlY- Metalle bevorzugt ist, worin M Ni, Co oder eine Kombination der beiden ist. Die Verbundstoffe mit der Al₂O₃-Keramik hatten eine hervorragende Festigkeit und Beständigkeit.From these tests, it was concluded that Al ₂ O _{3 is} preferred over ZrO ₂ × Y ₂ O ₃ as an oxide for introduction into MCrAlY metals, where M is Ni, Co or a combination of the two. The composites with the Al ₂ O ₃ ceramic had excellent strength and durability.

Dieses Beispiel zeigt auch einen wesentlichen Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieser Aspekt ist die Möglichkeit, die gebildeten Verbundstrukturen einzustellen bzw. anzupassen. Unter "Einstellen" bzw. "Anpassen" wird verstanden, daß die aufgebrachten Bestandteile sowie die Abgabe des geschmolzenen Oxids und geschmolzenen Metalls an die Aufnahmeoberfläche kontrolliert und variiert werden kann, um der gebildeten Abscheidung ein erwünschten Satz von Eigenschaften innerhalb eines weiten Bereiches von Eigenschaften zu verleihen, die mit der benutzten Kombination von Bestandteilen erzielbar ist.This example also shows an essential aspect of the inventive method. This aspect is the Possibility to adjust the formed composite structures or adapt. Under "Adjust" or "Adjust" becomes understood that the applied components as well as the Delivery of the molten oxide and molten metal the receiving surface can be controlled and varied can be a desired sentence to the formed deposition of properties within a wide range of To give properties that with the used Combination of components is achievable.

In diesem Beispiel wurden die Überzüge als Wärmesperrüberzüge hergestellt. Überzüge mit Zirkoniumoxid erwiesen sich als weniger beständig, und sie unterlagen auch einer stärkeren Oxidation als die Aluminiumoxid enthaltenden Überzüge.In this example, the coatings were called Heat barrier coatings produced. Coatings with zirconium oxide proved to be less stable, and they were subject also a stronger oxidation than the alumina containing coatings.

Messungen der Wärmeleitfähigkeit zeigten, daß der Verbundstoff aus NiCrAlY/Aluminiumoxid etwa 40% der Wärmeleitfähigkeit von NiCrAlY hatte.Thermal conductivity measurements showed that the Composite of NiCrAlY / alumina about 40% of the Had thermal conductivity of NiCrAlY.

Example 2

Hochfeste, eine geringe Dichte aufweisende, freistehende mikrolaminierte Verbundstoffe von Ren´ 80/A1₂O₃.High-strength, having a low density, detached microlaminated composites of Ren' 80 / A1 ₂ O _3.

Es wurden die Verfahren und Vorichtungen des vorigen Beispiels benutzt, um mikrolaminierte Verbundstoffe herzustellen. Im vorliegenden Falle wurde eine Untersuchung der Bildung mikrolaminierter Verbundstoffe von Ren´ 80 mit Aluminiumoxid ausgeführt, um das Potential des Einsatzes eines solchen Materials zu ermitteln, bei dem ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ein hoher Modul erforderlich waren. Die beiden Proben der mikrolaminierten Ren´ 80/Al₂O₃-Verbundstoffe wurden folgendermaßen hergestellt:The methods and apparatuses of the previous example were used to make microlaminated composites. In the present case, a study of the formation of Ren' 80 microlaminated composites with alumina was conducted to determine the potential of using such a material which required a high strength to weight ratio and a high modulus. The two samples of the microlaminated Ren' 80 / Al ₂ O ₃ -Verbundstoffe were prepared as follows:

1) Two precipitates having a thickness of about 1.5 mm, a length of 10 cm and a diameter of 3.8 cm were produced on tubular steel mandrels. The volume ratios of Ren' 80 / Al 2 O 3 ranged from 80: 20 to 20: 80. It was made with the following ratios five tube samples: 80: 20; 65:35; 50:50; 35:65 and 20:80. A burner separation angle corresponding to the angle θ in Fig. 1 of 45 ° was set to prepare pipes of each composition.
2) A second set of tubes with volume ratios of Ren' 80 / Al 2 O 3 was made with a torch angle of 10 °. These tubes had metal to oxide ratios of 65:35; 50: 50 and 35: 65 on. The second set of tubes was made to examine the effect of the burner angle parameter on the microstructure of the formed tubular deposits. As stated above, such tubular structures are made by keeping the plasma torches stationary and moving the tubular substrate by both rotation and axial movement.

Aufgrund der Rohrabscheidungstests unter Verwendung von Ren´ 80 und Aluminiumoxid wurde festgestellt, daß bei Volumenverhältnissen von weniger als 50 : 50 die strukturelle Integrität der Abscheidung schlecht war. Es wurde festgestellt, daß Abscheidungen mit Volumenverhältnissen von Metall zu Oxid von 35 : 65 und 20 : 80 zum Auseinanderbrechen neigten, und dieses Brechen wurde sogar vor dem Entfernen des Dornes festgestellt. Die Mikrofotographien bzw. Schliffbilder der Fig. 3, 4 und 5 veranschaulichen die drei verschiedenen Verhältnisse, die beim Bilden der Strukturen benutzt wurden. Fig. 3 ist eine Aufnahme in 400-facher Vergrößerung der Struktur aus 65 Vol.-% Al₂O₃ und 35 Vol.-% Ren´ 80. Die Struktur der Fig. 4 wurde aus einer Zusammensetzung von 50 Vol.-% Al₂O₃ und 50 Vol.-% Ren´ 80 erhalten. Die Struktur der Fig. 5 ist aus einer Zusammensetzung mit 35 Vol.-% Al₂O₃ und 65 Vol.-% Ren´ 80 enthalten.Due to the segregation tests using Ren'80 and alumina, it was found that at volume ratios of less than 50:50 the structural integrity of the deposit was poor. It has been found that deposits with metal to oxide volume ratios of 35:65 and 20:80 tended to break apart, and this breakage was noted even before removal of the mandrel. The photomicrographs of Figs. 3, 4 and 5 illustrate the three different ratios used in forming the structures. Figure 3 is a photograph taken at 400x magnification of the structure of 65 vol% Al ₂ O ₃ and 35 vol% Ren'80. The structure of Figure 4 was made from a composition of 50 vol% Al ₂ O ₃ and 50 vol .-% Ren'80 obtained. The structure of FIG. 5 is comprised of a composition of 35 vol% Al ₂ O ₃ and 65 vol% Ren'80.

Das Ren´ 80-Pulver, das bei diesen Versuchen eingesetzt wurde, hatte eine etwaige mittlere Teilchengröße von 20 µm (entsprechend 400 Maschen) Die Ren´ 80-Legierung ist eine kommerziell erhältliche Legierung, die folgende Zusammensetzung in Gew.-% hat: 9,5 Kobalt; 14,0 Chrom; 3,0 Aluminium; 5,0 Titan; 4,0 Molybdän; 4,0 Wolfram; 0,03 Zirkonium; 0,015 Bor und 0,17 Kohlenstoff, Rest Nickel. Das Pulver wurde von der Alloy Metals, Inc. erhalten.The Ren'80 powder used in these experiments had an average particle size of 20 microns (equivalent to 400 meshes) The Ren'80 alloy is one commercially available alloy, the following Composition in wt .-% has: 9.5 cobalt; 14.0 chromium; 3.0 Aluminum; 5.0 titanium; 4.0 molybdenum; 4.0 tungsten; 0.03 Zirconium; 0.015 boron and 0.17 carbon, balance nickel. The Powder was obtained from Alloy Metals, Inc.

Das Alumiumoxid war 105 SPF-Aluminiumoxid, das von der Perkin Elmer Metco Corporation erhalten wurde.The alumina was 105 SPF alumina released from the Perkin Elmer Metco Corporation.

Die Gefüge der beiden Abscheidungen, wie sie in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt sind, zeigen, daß die Mikrostruktur im wesentlichen die wirbelförmige Konfiguration hat, die im Zusammenhang steht mit der Verbesserung der Eigenschaften, die festgestellt wurden. Weiter ergibt sich aus diesen Gefügen, daß trotz einer ungleichförmigen Phasenverteilung eine feine gegenseitige Dispersion der beiden Phasen stattgefunden hat. Dies ist es, was der Struktur den Vorteil der mikrolaminierten Konstruktion gibt, die für die verbesserten Eigenschaften verantwortlich ist.The microstructures of the two deposits, as shown in Figs. 3, 4 and 5, show that the microstructure has substantially the vortex-shaped configuration associated with the improvement of the properties that were found. It also follows from these structures that, despite a non-uniform phase distribution, a fine mutual dispersion of the two phases has taken place. This is what gives the structure the advantage of the microlaminated construction which accounts for the improved properties.

Es wurden keine größeren Gefügeunterschiede als Funktion des Winkels zwischen den Brenner festgestellt. Die Eigenschaftsdaten, die in Tabelle III zusammengefaßt sind, zeigen jedoch, daß der Winkel zwischen den Brennern bedeutsam sein kann. Tabelle III stellt eine Zusammenfassung der bei der Untersuchung angewendeten experimentellen Verfahren und der dabei enthaltenen Versuchsergebnisse dar. No major structural differences were found as a function of the angle between the burners. However, the property data summarized in Table III shows that the angle between the burners can be significant. Table III summarizes the experimental procedures used in the study and the experimental results it contains.

Die Zusammensetzungen der Abscheidungen, gebildet unter Anwendung eines Winkels von 10° zwischen den Brennern, wie durch Bildanalysedaten bestimmt, neigen dazu, dichter bei den erstrebten Zusammensetzungen auf der Grundlage der Pulverzuführungsrate zu liegen. In all diesen Abscheidungen, mit Ausnahme der 50 : 50-Abscheidung aus Rene 80/Al₂O₃ unter Verwendung eines Brennerwinkels von 10°, lag der Ren´ 80-Gehalt unter dem der angestrebten Zusammensetzung. Ein Winkel von 10° zwischen den Brennern wurde für den Rest der Testproben benutzt. Zusätzliche Information kann den Daten der Tabelle III entnommen werden. Wie in dieser Tabelle angegeben, wurden die Abscheidungen wärmebehandelt. Die Ergebnisse der Tabelle III zeigen, daß es nur eine geringe Auswirkung der Wärmebehandlung auf die gemessene Dichte der Abscheidungen gibt. Die Werte des Elastizitätsmoduls und der 3 Punkt- Biegefestigkeit erhöhten sich jedoch als Ergebnis der gemäß Tabelle III vorgenommenen Wärmebehandlung.The compositions of the deposits, formed using an angle of 10 ° between the burners, as determined by image analysis data, tend to be closer to the desired compositions based on the powder feed rate. In all of these deposits, except for the 50:50 deposition of Rene 80 / Al ₂ O ₃ using a burner angle of 10 °, the Ren'80 content was below that of the desired composition. An angle of 10 ° between the burners was used for the remainder of the test samples. Additional information can be found in the data in Table III. As indicated in this table, the deposits were heat treated. The results of Table III show that there is little effect of the heat treatment on the measured density of the deposits. However, Young's modulus and 3-point bending strength values increased as a result of the heat treatment according to Table III.

Außerdem kann den Daten der Tabelle III entnommen werden, daß mit zunehmendem Al₂O₃-Gehalt die Ausdehnungskoeffizienten abnehmen und die spezifischen elektrischen Widerstände zunehmen. Diese Ergebnisse sind in Übereinstimmung mit der Mischungsregel.In addition, it can be seen from the data in Table III that with increasing Al ₂ O ₃ content, the expansion coefficients decrease and the specific electrical resistances increase. These results are in accordance with the mixing rule.

Es wurden Plattenabscheidungen mit einer Dicke von etwa 2,5 mm auf Kupferplattendornen mit Abmessungen von 15,2 × 15,2 cm hergestellt. Diese Abscheidungen wurden auch durch Stationärhalten der Brenner und Bewegen des Plattensubstrates zur Aufnahme der Abscheidung hergestellt. Die Platten wurden sowohl in einer x- als auch y-Richtung bewegt, um die gesamte Oberfläche des plattenförmigen Dornes den zusammentreffenden Plasmaspritzern auszusetzen. Bei der Herstellung dieser Abscheidungen betrug der Winkel zwischen den Brennern 10°. Die Volumenverhältnisse bei der Herstellung der mikrolaminierten Abscheidungen auf den plattenförmigen Dornen von Ren´ 80/Al₂O₃ betrugen 80 : 20; 75 : 25; 65 : 35 und 50 : 50.Disk deposits about 2.5 mm thick were made on copper plate mandrels measuring 15.2 × 15.2 cm. These deposits were also made by keeping the torches stationary and moving the plate substrate to accommodate the deposition. The plates were moved in both an x and y direction to expose the entire surface of the plate-shaped mandrel to the coincident plasma spatter. In making these deposits, the angle between the burners was 10 °. The volume ratios in the preparation of microlaminated deposits on the plate-shaped spines of Ren' 80 / Al ₂ O ₃ was 80: 20; 75:25; 65: 35 and 50: 50.

Die bei der Herstellung und Untersuchung der plattenförmigen Abscheidungen gemessenen Daten sind in der folgenden Tabelle IV zusammengefaßt.In the production and investigation of plate-shaped deposits are measured in the summarized in Table IV below.

Tabelle IV Table IV

Zugeigenschaften mikrolaminierter Ren´ 80/Al₂O₃-Plattenproben, die 2 h bei 1250°C in Argon wärmebehandelt waren, außer dies ist in der folgenden Tabelle ausdrücklich angegebenTensile properties of microlaminated Ren'80 / Al₂O₃ plate samples, heat treated at 1250 ° C in argon for 2 hours, unless this is expressly stated in the following table

Wie den in Tabelle IV enthaltenen Daten zu entnehmen waren die angestrebten Verhältnisse in Vol.-% bei der Herstellung der Zusammensetzungen 80 : 20; 75 : 25; 65 : 35; 65 : 35 ohne Wärmebehandlung und 50 : 50. Es sind auch Ergebnisse einer repräsentativen früheren Untersuchung aufgeführt, die eine Probe aus Ren´ 80 mit 100% betrifft. Die in der Tabelle aufgeführten Verhältnisse wurden abgeschieden unter Anwendung der angegebenen Volumenverhältnisse bei der Pulverzuführung wie. Es wurden Blechproben für die Zugfestigkeit von den Platten geschnitten. Die Ergebnisse der Tests von Raumtemperatur bis 1010°C sind in Tabelle IV zusammengefaßt. Diese Daten können verglichen werden mit repräsentativen Zugtestergebnissen für rasch erstarrtes, mittels Plasma abgeschiedenes Ren´ 80, wie im Zusammenhang mit den Daten für 100%iges Ren´ 80 angegeben. Es gibt eine starke Abnahme hinsichtlich der axialen Zugfestigkeit und der Duktilität bei geringeren Temperaturen für die mikrolaminierten Verbundstoffe, verglichen mit einer Probe aus rasch erstarrter, plasmaabgeschiedener Ren´ 80- Legierung. Trendgemäß nimmt die Zugfestigkeit mit zunehmendem Al₂O₃-Gehalt ab. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Werte für die 3-Punkt-Biegefestigkeit für die mikrolaminierten Proben aus Ren´ 80/A1₂O₃ beträchtlich höher sind als die axialen Werte. Darüber hinaus sind die axialen Festigkeiten der mikrolaminierten Verbundstoffe fast gleich den der rasch erstarrten, plasmaabgeschiedenen Ren´ 80-Legierung bei 1010°C. Die Ergebnisse lassen annehmen, daß es einen Vorteil für die Anwendung des mikrolaminierten Verbundstoffes wegen der geringeren Dichte und des höheren Elastizitätsmoduls für solche Anwendungen gibt, bei denen die geringe Duktilität toleriert werden kann.As can be seen from the data in Table IV, the target vol% ratios in the preparation of the compositions were 80:20; 75:25; 65:35; 65:35 without heat treatment and 50:50. Also included are results of a representative earlier study involving a sample of Ren'80 at 100%. The ratios listed in the table were deposited using the indicated volume ratios in the powder feed as. Sheet samples for tensile strength were cut from the panels. The results of the tests from room temperature to 1010 ° C are summarized in Table IV. These data can be compared to representative tensile test results for rapidly solidified plasma-deposited Ren'80 as indicated in the data for 100% Ren'80. There is a large decrease in axial tensile strength and ductility at lower temperatures for the microlaminated composites as compared to a rapidly solidified plasma deposited Ren'80 alloy sample. According to the trend, the tensile strength decreases with increasing Al ₂ O ₃ content. It should be noted that the values for the 3-point bending strength for the samples from microlaminated Ren' 80 / A1 ₂ O ₃ are considerably higher than the axial values. In addition, the axial strengths of the microlaminated composites are almost equal to those of the rapidly solidified plasma-deposited Ren'80 alloy at 1010 ° C. The results suggest that there is an advantage to using the microlaminated composite because of the lower density and higher modulus of elasticity for those applications where low ductility can be tolerated.

Dem Vorstehenden kann entnommen werden, daß ein einzigartiges Material aufgrund der vorliegenden Erfindung mit hoher Festigkeit bei geringer Dichte eingestellt werden kann, das demgemäß ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht hat. Außerdem wird deutlich, daß die Dichte des Materials auf einen erwünschten Wert eingestellt werden kann, indem man die Eigenschaften der benutzten Bestandteile ändert.From the above it can be seen that a unique material due to the present invention be set with high strength at low density can, accordingly, a high ratio of strength to Has weight. It also becomes clear that the density of the Material can be adjusted to a desired value can by using the properties of Ingredients changes.

Example 3 Freestanding microlaminated composites of Invar / Al₂O₃

Den vorstehenden Beispielen läßt sich entnehmen, daß aufgrund der vorliegenden Erfindung eine breite Vielfalt von Gebrauchseigenschaften in verschiedenen Strukturen eingestellt werden kann.From the above examples it can be seen that due to the present invention a wide variety of utility properties in different structures can be adjusted.

Um diese Möglichkeit weiter zu veranschaulichen wurde ein freistehendes Material hergestellt, daß zum Verpacken von Mikroelektronik geeignet ist. Dieses Material sollte einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und eine sehr geringe Dichte haben. Invar wurde als metallische Komponente ausgewählt, weil es einen sehr geringen Ausdehnungskoeffizienten hat. Es ist jedoch ein schwaches Metall und hat einen geringen Modul. Es wurde versucht, seine Festigkeit und seinen Modul zu erhöhen und seinen Ausdehnungskoeffizienten zu vermindern. Es wurden wieder Vorrichtung und Verfahren der vorigen Beispiele benutzt. Es wurden die Eigenschaften mikrolaminierter Verbundstoffe aus Invar/Al₂O₃ untersucht, um festzustellen, ob der geringe thermische Ausdehnungskoeffizient bei einem Material geringerer Dichte, höheren Elastizitätsmoduls und höherer Festigkeit beibehalten werden kann. Es wurden Platten des mikrolaminierten Verbundstoffes aus Invar/Al₂O₃ unter Anwendung der folgenden Volumenverhältnisse bei der Pulverzuführung abgeschieden: 65 : 35; 50 : 50 und 35 : 65.To further illustrate this possibility, a freestanding material suitable for packaging microelectronics has been produced. This material should have a very low thermal expansion coefficient and a very low density. Invar was chosen as a metallic component because it has a very low coefficient of expansion. However, it is a weak metal and has a low modulus. Attempts have been made to increase its strength and modulus and reduce its coefficient of expansion. Again apparatus and methods of the previous examples were used. The properties of Invar / Al ₂ O ₃ microlaminated composites were investigated to determine if the low coefficient of thermal expansion can be maintained for a lower density, higher modulus, and higher strength material. Plates of the microlaminated Invar / Al ₂ O ₃ composite were deposited using the following powder feed volume ratios: 65:35; 50: 50 and 35: 65.

Die Eigenschaften dieser Materialien wurden wie oben bestimmt und die entsprechenden Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle V zusammengefaßt. The properties of these materials were determined as above and the corresponding results are summarized in the following Table V.

Die mikrolaminierte Probe aus 35 Invar/65 Al₂O₃, die auf der Platte gebildet wurde, erwies sich als außerordentlich spröde, so daß sie nicht zu einer mechanischen Testprobe verarbeitet werden konnte. Der Tabelle V läßt sich entnehmen, daß der Invargehalt dieser mikrolaminierten Platten geringer war als der Zielgehalt und daher geringer als aufgrund der Pulverzuführungsrate für alle Proben erwartet. Dieser geringere Betrag für die Metallkomponente des Verbundstoffes ist ähnlich den Daten, wie sie bereits für die mikrolaminierte Zusammensetzung aus Ren´ 80 und Al₂O₃ erläutert wurde. Dieser geringere Wert kann jedoch durch Einstellen entsprechender Zuführungsraten zur Zuführung eines höheren Metallgehaltes erhöht werden, um Dichte und andere Eigenschaften auf einen erhöhten Wert innerhalb des Bereiches erhältlicher Dichten zu bringen, die in Übereinstimmung sind mit einem erwünschten Satz von Eigenschaften.The microlaminated sample of Invar / 65 Al ₂ O ₃ formed on the plate proved to be exceedingly brittle so that it could not be processed into a mechanical test specimen. From Table V it can be seen that the level of invariance of these microlaminated plates was less than the target level and therefore lower than expected for all samples due to the powder feed rate. This lower amount of the metal component of the composite material is similar to the data as it was already explained for the microlaminated composite of Ren' 80 and Al ₂ O _3. However, this lower value can be increased by adjusting appropriate feed rates to deliver higher metal content to bring density and other properties to an elevated level within the range of available densities consistent with a desired set of properties.

Die Elastizitätsmodulen der mikrolaminierten Invar/Al₂O₃- Proben sind etwa 50% höher als der Elastizitätsmodul von Invar, und der spezifische elektrische Widerstand der mikrolaminierten Proben nimmt mit zunehmendem Al₂O₃-Gehalt zu.The moduli of elasticity of the microlaminated Invar / Al ₂ O ₃ samples are about 50% higher than the modulus of elasticity of Invar and the electrical resistivity of the microlaminated samples increases with increasing Al ₂ O ₃ content.

Es wurde ein Minimum beim Ausdehnungskoeffizienten bei einem Volumenverhältnis von etwa 40% Invar/60% Al₂O₃ angezeigt. Die erhaltenen Daten lassen erkennen, daß die mikrolaminierten Invar/Al₂O₃-Zusammensetzungen mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten identifiziert werden können, der dem von Invar angenähert ist.A minimum in coefficient of expansion at a volume ratio of about 40% Invar / 60% Al ₂ O _{3 was} indicated. The data obtained indicate that the microlaminated Invar / Al ₂ O ₃ compositions can be identified with a thermal expansion coefficient approximating that of Invar.

Den bei dieser Untersuchung erhaltenen Daten der mikrolaminierten Invar/Al₂O₃-Zusammensetzungen läßt sich entnehmen, daß es sehr wahrscheinlich ist, daß aus diesen Bestandteilen ein Material entwickelt werden kann, daß eine geringe Dichte, geringe thermische Ausdehnung, einen hohen Elastitizitätsmodul und vernünftige Festigkeitseigenschaften hat, verglichen mit Invar selbst. The data obtained in this study of the microlaminated Invar / Al ₂ O ₃ compositions indicates that it is highly probable that a material can be developed from these constituents which has a low density, low thermal expansion, a high modulus of elasticity and reasonable Has strength properties compared to Invar himself.

Example 4 Freestanding microlaminated composites of copper and Al ₂ O ₃ .

Die Eigenschaften mikrolaminierter Abscheidungen aus Kupfer/Aluminiumoxid wurden für eine mögliche Anwendung und die Leistungs-Hybridmikroelektronik untersucht. Es wurde eine Reihe mikrolaminierter Proben aus Kupfer und Aluminiumoxid auf Platten gebildet, wie in Beispiel 3 beschrieben. Die Abscheidungen auf den Platten wurden unter Verwendung von Volumenverhältnissen bei der Pulverzuführung von 65 : 35, 50 : 50 und 35 : 65 hergestellt. Die Eigenschaften dieser Materialien sind in der folgenden Tabelle VI zusammengefaßt. The properties of microlaminated copper / alumina deposits have been investigated for potential application and power hybrid microelectronics. A series of microlaminated samples of copper and alumina were formed on plates as described in Example 3. The deposits on the plates were made using powder feed volume ratios of 65:35, 50:50 and 35:65. The properties of these materials are summarized in the following Table VI.

Die für diese Platten ermittelten Bildanalysedaten scheinen irreführend zu sein. Auf der Grundlage der gemessenen Dichtewerte ist der Kupfergehalt von 65 Vol.-% Kupfer, 35 Vol.-% Aluminiumoxid und von 50 Vol.-% Kupfer und 50 Vol.-% Al₂O₃ höher als die angestrebten Zusammensetzungen.The image analysis data obtained for these disks seems to be misleading. On the basis of the measured density values, the copper content of 65% by volume of copper, 35% by volume of aluminum oxide and of 50% by volume of copper and 50% by volume of Al ₂ O _{3 is} higher than the desired compositions.

Den in Tabelle VI enthaltenen Daten kann entnommen werden, daß die Werte des spezifischen elektrischen Widerstandes zunehmen und die Werte des thermischen Ausdehnungskoeffizienten abnehmen, wenn der Al₂O₃-Gehalt zunimmt. Die Werte des Elektrizitätsmoduls reflektieren den Al₂O₃-Gehalt der mikrolaminierten Verbundstoffe.From the data in Table VI it can be seen that the values of resistivity increase and the values of the thermal expansion coefficient decrease as the Al ₂ O ₃ content increases. The values of the electricity modulus reflect the Al ₂ O ₃ content of the microlaminated composites.

Dem Vorstehenden läßt sich entnehmen, daß Verbundstrukturen mit einer Metallmatrix durch Plasmaabscheidung bei geringem Druck unter Anwendung des koordinierten Verfahrens mit zwei Brennern nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können.From the above it can be seen that composite structures with a metal matrix by plasma deposition at low Pressure using two coordinated procedure Burners are made according to the present invention can.

Unter "mikrolaminiert" und/oder "miteinander vermischt" und/oder ähnlichen Begriffen, wie sie in der vorliegenden Anmeldung benutzt werden, wird gemeint, daß das Metall im wesentlichen die zusammenhängende Phase bildet, weil die Wirbelbildung des abgeschiedenen Metalles zu einem Grade zu einer Vermischung mit der Keramik führt, die das Metall bei den Eigenschaften des Verbundstoffes dominieren läßt.Under "microlaminated" and / or "mixed together" and / or similar terms as used in the present Registration are used, it is meant that the metal in the essentially forms the coherent phase because the Vortex formation of the deposited metal to one degree mixing with the ceramic that contributes to the metal dominate the properties of the composite.

Diese Abscheidungen können als Überzüge oder freistehende Körper benutzt werden. Die Strukturen können bei einer Anzahl spezifischer Anwendungen eingesetzt werden. So kann man sie in oxidations- oder gegenüber Korrosion in der Hitze beständigen Materialien benutzen. Darüber hinaus kann man sie als Wärmesperren oder isolierende Sperrmaterialien einsetzen. Weiter können die Strukturen als Baumaterialien per se benutzt werden.These deposits can be as coatings or freestanding Body can be used. The structures can be at a Number of specific applications are used. So can you can see them in oxidation or corrosion in the Use heat resistant materials. In addition, can you can use them as thermal barriers or insulating barrier materials use. Next, the structures can be used as building materials be used per se.

Die Verbundstoffe mit einer Metallmatrix, die die wirbelartige Mikrostruktur der vorliegenden Erfindung aufweisen, sind eine Klasse fortgeschrittener Materialien, die eine weite Vielfalt industrieller Anforderungen zu erfüllen versprechen. Eine Anzahl potentieller Eigenschaftsvorteile solcher Strukturen macht sie besonders brauchbar in solchen Anwendungen. Zu diesen Vorteilen gehören ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, eine geringe Dichte, ein hoher Elastizitätsmodul, eine kontrollierte thermische Ausdehnung sowie kontrollierte thermische und elektrische Leitfähigkeit. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist der, daß die Materialien so eingestellt werden können, daß sie eine erwünschte Kombination dieser vorteilhaften Eigenschaften aufweisen.The composites with a metal matrix that the vortex-like microstructure of the present invention are a class of advanced materials, a wide variety of industrial requirements fulfill promise. A number of potential Property advantages of such structures makes them special useful in such applications. To these advantages include a high strength-to-weight ratio, a low density, a high elastic modulus, a controlled thermal expansion as well as controlled thermal and electrical conductivity. An important Aspect of the invention is that the materials so can be set to a desired Combination of these advantageous properties.

Eine der Verarbeitungstechniken, die besonders geeignet ist für die Herstellung der Strukturen nach der vorliegenden Erfindung ist die Plasmaabscheidung bei geringem Druck, wie sie in der US-PS 46 03 568 beschrieben ist, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.One of the processing techniques that is particularly suitable for the preparation of the structures according to the present invention Invention is the plasma deposition at low pressure, such as it is described in US-PS 46 03 568, to the hereby express reference is made.

Ein Unterschied von der Lehre der vorgenannten US-PS gegenüber der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das von einem Plasmabrenner gespritzte Metall augenblicklich mit der Keramik kombiniert wird, die in einer Plasmaabscheidungskammer geringen Druckes von dem anderen Brenner gespritzt wird, wobei beide Brenner gleichzeitig auf die gleiche Abscheidungszone auf einer Aufnahmeoberfläche zielen. In den vorgenannten Beispielen erfolgte ein gleichzeitiges Aufprallen von Spritzern aus beiden Materialien auf dem Substrat, so daß die beiden Phasen miteinander vermischt wurden und zu einer feinen wirbelartigen anisotropen Verteilung kombiniert wurden.A difference from the teaching of the aforementioned US-PS over the present invention is that the instantaneous sprayed metal from a plasma torch combined with the ceramics that are in one Low pressure plasma deposition chamber from the other Burner is injected, with both burners simultaneously on the same deposition zone on one Target recording surface. In the above examples a simultaneous impact of splashes took place two materials on the substrate, so that the two Phases were mixed together and a fine vortex-like anisotropic distribution were combined.

Die gebildete Mikrostruktur ist dauerhaft, weil die Neigung zur Bildung ausgedehnter zusammenhänger Keramikschichten minimiert ist. Solche zusammenhängenden Keramikschichten bilden schwache Ebenen, insbesondere während thermischer Wechselbeanspruchung. Die ausgeführte Arbeit, wie sie z. B. durch die vorstehenden Beispiele repräsentiert ist, zeigte das Potential der Herstellung freistehender Verbundstoffe und von Überzugsverbundstoffen unter Verwendung der Plasmaabscheidung unter geringem Druck unter Einsatz zweier koordinierter Plasmabrenner. Es wurde demonstriert, daß eine feine gegenseitige Dispersion der beiden Phasen erzielt werden konnte und daß diese Phasen in einer wirbelartig vermischten Mikrostruktur vorhanden sind. Die gemessenen Eigenschaftsdaten zeigen das Potential dieses Systems, Verbundmaterialien einzustellen, indem man die Plasmaabscheidung unter rascher Erstarrung gleichzeitig für metallische und Keramikmaterialien benutzt, um eine Vielfalt von Anwendungserfordernissen zu erfüllen. In diesem Zusammenhang wurde gezeigt, daß durch die Kombination von Keramik mit Metall die Dichtewerte vermindert werden können. Außerdem können die Werte des Elastizitätsmoduls des Verbundstoffes durch Ändern der Anteile der abgeschiedenen Materialien erhöht werden und dies insbesondere durch Vermehrung des Keramikbestandteils des Verbundstoffes. Der thermische Gesamtkoeffizient der Ausdehnung der Abscheidung kann durch Anwenden der Kombination aus Metall und Keramik vermindert werden. Die Steuerung des Koeffizienten ist in der graphischen Darstellung der Fig. 6 veranschaulicht. Die Werte der thermischen Leitfähigkeit können durch geeignete Auswahl der Materialbestandteile für ein Verbundsystem erhöht oder vermindert werden.The microstructure formed is durable because the tendency to form extended interconnected ceramic layers is minimized. Such contiguous ceramic layers form weak planes, especially during thermal cycling. The work done, as z. Example represented by the above examples, demonstrated the potential of producing freestanding composites and coating composites using low pressure plasma deposition using two coordinated plasma torches. It has been demonstrated that fine mutual dispersion of the two phases could be achieved and that these phases are present in a vortex-mingled microstructure. The measured property data demonstrate the potential of this system to adjust composites by using plasma deposition with rapid solidification simultaneously for metallic and ceramic materials to meet a variety of application needs. In this connection it has been shown that the density values can be reduced by the combination of ceramic with metal. In addition, the modulus of elasticity values of the composite can be increased by changing the proportions of the deposited materials, in particular by increasing the ceramic component of the composite. The overall thermal coefficient of expansion of the deposit can be reduced by using the combination of metal and ceramic. The control of the coefficient is illustrated in the graph of FIG . The values of the thermal conductivity can be increased or decreased by suitable selection of the material components for a composite system.

Der Einsatz des Systems macht eine Anzahl von Verarbeitungsvorteilen verfügbar, und diese schließen den Gebrauch der optimalen Spritzparameter für jedes der Materialien ein. In anderen Worten werden die optimalen Spritzparameter für das Metall sich von den optimalen Spritzparametern für die Keramik unterscheiden. Da die beiden Brenner jedoch gleichzeitig aber unabhängig benutzt werden, können die Betriebsparameter der Brenner auf die besten Parameter für das mit dem jeweiligen Brenner verarbeitete Material eingestellt werden. The use of the system makes a number of Processing advantages available, and these close the Use of optimal spray parameters for each of the Materials. In other words, the optimal Spray parameters for the metal differ from the optimal one Different spray parameters for the ceramic. Because the Both burners but used simultaneously but independently can be, the operating parameters of the burner on the best parameters for that with the respective burner processed material can be adjusted.

Es ist klar, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Anwendung von nur zwei Brennern beschränkt ist, sondern daß mehr als zwei Brenner benutzt werden können, um unterschiedliche, überraschend vorteilhafte Strukturen durch die Entwicklung der wirbelartig vermischten Mikrostruktur herzustellen.It is clear that the present invention is not limited to the Application of only two burners is limited, but that more than two burners can be used to different, surprisingly advantageous structures through the development of the vortex mixed To produce microstructure.

Eine anderer Vorteil des gleichzeitigen Verarbeitens mit zwei Brennern ist der, daß die Abscheidungswinkel für jedes Material so variiert werden können, um den Grad, zu dem die Mikrostruktur vermischt und wirbelartig ist und somit hinsichtlich der Haltbarkeit verbessert, zu maximieren. Dies ist eine weitere günstige Eigenschaft der Abscheidung.Another advantage of simultaneous processing with two burners is that the deposition angle for each Material can be varied to the degree to which the Microstructure is mixed and vortex-like and thus improved in durability, to maximize. This is another favorable property of the deposition.

Ein weiterer Vorteil ist der, daß separate Pulverzuführungsvorrichtungen für jedes Material benutzt werden können, um das potentielle Problem der Trennung aufgrund von Dichteunterschieden während der Verarbeitung zu beseitigen, wenn eine physikalische Mischung der zwei Materialien benutzt wird.Another advantage is that separate Powder feeders used for each material can be to the potential problem of separation due to density differences during processing to eliminate if a physical mixture of the two Materials is used.

Claims

A process for producing a microlaminated structure having interlaminar reinforcements, comprising:
Providing a first plasma torch that can apply a first material by plasma spraying,
Providing a second plasma torch that can apply a second material by plasma spraying,
Directing the plasma spray jets of both the first and second plasma torches onto the same area of a receiving surface,
causing considerable interleaving of the layers of deposit on said surface and thereby forming reinforcing interlayer strands in the deposit.

2. The method of claim 1, wherein the first material a metal is.

3. The method of claim 1, wherein the first and the second material metals are.

4. The method of claim 1, wherein the first and the second material metals significantly different Properties are.

5. The method of claim 1, wherein the second material a ceramic is.

6. The method of claim 1, wherein the first material a metal and the second material is a ceramic.

7. The method of claim 1, wherein the ratios of Materials between 10: 90 and 90: 10 are.

8. The method of claim 1, wherein both materials Metals are and the relationships of materials between 10: 90 and 90: 10 are.

9. The method of claim 1, wherein the ratios of 5 materials between 20: 80 and 80: 20 are.

10. The method of claim 1, wherein the two Materials are metals and the proportions of Materials are between 20:80 and 80:20.

11. Microlaminated structure made from solidified mixed together splashes of a first and a second material, wherein the splashes a vortex-like Configuration, thereby increasing Interlayer strands from one splash to the other in extend the structure.

12. Structure according to claim 11, in which both the first and also the second material are metals.

13. The structure of claim 11, wherein the first material a metal and the second material is a ceramic.