DK165502B

DK165502B - Fremgangsmaade til fremstilling af keramisk genstand og selvbaerende keramisk legeme fremstillet herved

Info

Publication number: DK165502B
Application number: DK389287A
Authority: DK
Inventors: Marc S Newkirk; Andrew W Urquhart; Harry R Zwicker
Original assignee: Lanxide Technology Co Ltd
Priority date: 1986-08-13
Filing date: 1987-07-27
Publication date: 1992-12-07
Also published as: EP0256963A3; NO872854D0; IL83094A0; BR8703516A; FI84809B; FI873078A; KR950002337B1; ATE70859T1; DE3775492D1; NO872854L; EP0256963A2; JP2505209B2; PT85451B; JPS6350360A; FI873078A0; IE60169B1; SU1676457A3; GR3004021T3; NZ220947A; DD284670A5

Description

DK 165502B

Den foreliggende opfindelse angår generelt en fremgangsmåde til ændring af en metalkompo-nent i et selvbærende keramisk legeme samt det ændrede produkt. Især angår denne opfindelse selvbærende keramiske legemer, der er udformet som oxideringsreaktionsproduktet fra et grundmetal og har en sammenhørende metalindeholdende komponent, der bliver ændret i et 5 efterformningstrin. Opfindelsen angår også fremgangsmåder til frembringelse af sådanne keramiske genstande.

Emnet for denne ansøgning vedrører dansk patentansøgning 1193/85, som fremlægger fremgangsmåden til frembringelse af selvbærende keramiske legemer, der er dannet som oxide-10 ringsreaktionsprodukt fra et grundmetalforstadium. Smeltet grundmetal reagerer med et dampfaseoxideringsmiddel med henblik på at danne et oxideringsreaktionsprodukt, og metallet vandrer gennem oxideringsproduktet mod oxideringsmidlet, hvorved der vedvarende udvikles et keramisk, polykrystallinsk legeme, der kan produceres og har en tilknyttet metallisk komponent. Processen kan forbedres ved brug af et legeret tilsætningsmiddel, som fx i tilfælde af et alumi-15 niumgrundmetal, der bliver oxideret i luft. Denne fremgangsmåde blev forbedret ved brug af eksterne tilsætningsmidler, der tilførtes overfladen af grundsubstansmetallet, som fremlagt i dansk patentansøgning 3169/85.

Emnet for denne ansøgning angår også dansk patentansøgning 546/86. Denne ansøgning 20 fremlægger en ny fremgangsmåde til frembringelse af selvbærende, keramiske kompositpro-dukter ved at dyrke et oxideringsreaktionsprodukt fra et grundmetal ind i en gennemtrængelig masse af tilsatsmateriale, hvorved tilsatsmaterialet infiltreres med en keramisk matrix.

Kompositlegemer, der består af en metalborid, en metalkomponent og efter valg et inert tilsæt-25 ningsmateriale, fremgår af dansk patentansøgning 1158/87. Ifølge denne opfindelse infiltrerer smeltet grundmetal en masse af et bormateriale, som kan tilsættes sammen med et inert tilsætningsmateriale og reagerer med borkilden, hvorved der dannes et grundmetalborid. Forholdene bliver kontrolleret med henblik på at frembringe et kompositlegeme, der indeholder forskellige volumenprocenter af keramik og metal.

30

Hele fremlæggelsen af alle de foregående patentansøgninger bliver udtrykkelig medtaget heri som reference.

Fælles for alle disse patentansøgninger er fremlæggelsen af udførelsen af et keramisk legeme, 35 som består af et oxideringsreaktionsprodukt, der er sammensat i en eller flere dimensioner (sædvanligvis i tre dimensioner) og en eller flere metalliske bestanddele eller komponenter. Rumfanget af metal, der typisk omfatter ikke-oxiderende bestanddele af grundmetallet og/eller metal, der er reduceret fra et oxideringsmiddel eller tilsatsmateriale, afhænger af sådanne fakto- 2

DK 165502B

rer som den temperatur, hvorved oxideringsreaktionsproduktet dannes, længden af tid, som oxideringsreaktionen tillades at skride frem, sammensætningen af grundmetallet, tilstedeværet· sen af tilsætningsmaterialer, tilstedeværelsen af reducerede bestanddele af ethvert oxideringsmiddel eller tilsætningsmateriale, etc. Skønt nogle af metalkomponenterne kan isoleres 5 eller indkapsles, er det hyppigt tilfældet, at en væsentlig volumenprocent metal vil være tilknyttet og tilgængelig fra en ydre overflade af det keramiske legeme. Det er ved disse keramiske legemer blevet iagttaget, at denne tilknyttede metalindeholdende komponent eller bestanddel kan variere fra ca. 1 til ca. 40 volumenprocent og undertiden højere, som fx ved en borkompo-sit.

10

Ved mange anvendelser for keramiske legemer med en tilknyttet metalindeholdende komponent bidrager metaikomponenten til og kan forbedre egenskaberne af det keramiske legeme.

Især kan den metalindeholdende komponent takket være dens større strækbarhed bidrage til robustheden eller brudstyrken af det keramiske legeme. På samme måde kan metalbestandde-15 len være nyttig ved tilvejebringelsen af en kontrolleret størrelse af den elektriske ledningsevne i det keramiske legeme.

Imidlertid er det også iagttaget, at den tilknyttede metalindeholdende komponent ved visse anvendelser ikke kan tilvejebringe de optimale egenskaber til den tilsigtede brug, og i nogle til-20 fælde kan det endog forringe egenskaberne for det keramiske legeme. Når fx grundmetallet anvendt ved fremstilling af et aluminiakeramiklegeme primært er aluminium, og det resulterende, tilknyttede metal hovedsagelig er aluminiumlegeringer, er det blevet iagttaget, at skønt det keramiske legemes funktion under normale forhold kan udvise god robusthed over for brud eller slidbestandighed, kan den nedsættes, enten ved udsættelse for temperaturer over det 25 relativt lave smeltepunkt ca. 660°C for aluminium eller ved udsættelse for vandige sure eller alkaliske omgivelser, der bortkorroderer aluminiumbestanddelen. Det er fundet, at når det tilknyttede metal bliver forringet på den måde, bliver visse egenskaber af det keramiske legeme, såsom robusthed over for brud, styrke eller slidbestandighed, uheldigt påvirket. På lignende måde er det ved andre produktanvendelser af sådanne keramiske legemer blevet iagttaget, at 30 den tilknyttede metalindeholdende bestanddel ikke kan tilvejebringe de optimale egenskaber til den tilsigtede anvendelse, som fx elektrisk ledningsevne, mikrohårdhed, etc.

Det er kendt, at grafitgarn kan imprægneres med en metalmatrix for at forbedre visse egenskaber af garnet, og US-A 3.770.488 fremlægger en sådan fremgangsmåde til imprægnering af 35 grafitgarn med en aluminium- eller magnesiummatrix. Med henblik på at opnå korrekt vædning af grafitgarnnet med det ønskede metal bliver garnet først infiltreret med et andet metal. Det infiltrerede garn kommer så i kontakt med et smeltebad af det ønskede metalimprægneringsstof, som udfiltrerer metalinfiltratet, hvorved der dannes et garn, der forstærkes af den ønskede

DK 165502B

3 metalmatrix. Dette patent omhandler imidlertid specifikt grafitgam og foreslår ydermere ikke, at et polykrystallinsk keramisk legeme, som har tilbageværende forbundet metal, kan blive ændret ved en efterbearbejdningsoperation.

5 I korte træk angår den foreliggende opfindelse en fremgangsmåde til at erstatte en betydelig mængde af en tilknyttet metalkomponent, der er indfattet i det keramiske legeme ved dets dannelse, med et fremmed eller andet metal i et efterbearbejdningstrin. Det fremmede metal vælges til at ændre egenskaberne for det keramiske legeme, der oprindelig blev dannet, med henblik på den tilsigtede endelige anvendelse. I henhold til fremgangsmåden ifølge den forelig-10 gende opfindelse dannes et keramisk legeme ved oxideringsreaktionen mellem et grundmetal-forstadium og et oxideringsmiddel, sådan som det er skrevet i forbindelse med de nævnte patentansøgninger. Det keramiske legeme har en tilknyttet, metalindeholdende bestanddel eller komponent, der er fordelt over i det mindste en del af det keramiske legeme i en eller flere dimensioner, og ydermere i det mindste delvis er åben eller tilgængelig fra i det mindste een ydre 15 overflade af legemet. Det keramiske legeme har på en sådan overflade kontakt med en mængde af et fremmed metal fra en udvendig kilde, der har en anderledes sammensætning end den tilknyttede metalbestanddel eller komponent, og som kan sammendiffundere med den tilknyttede metalbestanddel.

20 Intern diffusion mellem de to metaller forekommer (dvs. udad-diffusion fra den metalindeholdende bestanddel, som oprindelig findes i det keramiske legeme, og indad-diffusion fra det fremmede metal). Den ene eller begge metalkomponenter bliver med fordel smeltet med henblik på at lette den interne diffusion af metal. Mængden af fremmed metal, kontaktarealet med det fremmede metal, temperaturområdeme samt længden af den tid, det keramiske legeme 25 lades i kontakt med det fremmede metal, vælges med henblik på at tillade det ønskede omfang af intern diffusion mellem de to metaller. En betydelig mængde af den metalindeholdende komponent, der oprindelig var i det keramiske legeme, bliver i det mindste delvis erstattet af en eller flere bestanddele af det fremmede metal, som så bliver indbygget i det keramiske legeme. Metalindholdet i det keramiske legeme og derfor visse af dets egenskaber bliver derfor ændret.

30

Det selvbærende keramiske legeme ifølge den foreliggende opfindelse består af et polykrystallinsk oxideringsreaktionsprodukt, som har (a) tilknyttede reaktionsproduktkrystallitter, der er dannet ved oxidering af et smeltet grundmetal med et oxideringsmiddel, og (b) en tilknyttet metalindeholdende komponent, der i det mindste delvis er åben fra overfladen (overfladerne) af det 35 keramiske legeme. I det mindste en del af denne metalkomponent bliver erstattet med en mængde af et fremmed metal, som har anderledes sammensætning (med hensyn til ingredienser og/eller mængder) end den oprindelig dannede, tilknyttede metalbestanddel, hvorved der 4

DK 165502B

ændres en eller flere egenskaber hos det keramiske legeme, der oprindelig blev produceret ved oxideringsmiddel-metaloxideringsreaktionen.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i krav 1's kendetegnende del 5 anførte.

Det selvbærende keramiske legeme ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved det i krav 11's kendetegnende del anførte.

10 Sådan som de bruges i denne specifikation og ved vedføjede krav, bliver udtrykkene nedenfor defineret som følger: "Keramik" bør ikke uretmæssigt opfattes som værende begrænset til et keramisk legeme i klassisk forstand, dvs. i den betydning, at det helt består af ikke-metalliske og uorganiske ma-15 terialer, men snarere refererer til et legeme, der hovedsagelig er keramisk med hensyn til enten sammensætning eller dominerende egenskaber, skønt legemet indeholder mindre eller væsentlige mængder af en eller flere metalbestanddele (tilknyttede og isolerede), der er opnået fra grundmetailet eller produceret ud fra oxideringsmidlet eller tilsætningsmaterialet, mest typisk inden for et område fra ca. 1-40 volumenprocent, men kan inkludere endnu mere metal.

20 “Oxideringsreaktionsprodukt" betyder generelt et eller flere metaller i enhver oxideret tilstand, hvori metallet har afgivet elektroner til eller delt elektroner med et andet element, legering eller sammensætning deraf. På tilsvarende måde inkluderer et "oxideringsreaktionsprodukt" efter denne definition reaktionsproduktet mellem et eller flere metaller og et oxideringsmiddel, som fx 25 beskrevet heri.

"Oxideringsmiddel" betyder en eller flere passende elektronacceptorer eller elektrondelere og kan være et fast stof, en væske eller en gas (damp) eller en eller anden kombination af disse (fx et fast stof og en gas) i procesarbejdspunktet.

30 “Metal", som det bruges i udtrykkene “grundmetal" og "fremmed metal", er tilsigtet at referere til relativt rene metaller, kommercielt tilgængelige metaller med urenheder og/eller legeringsbestanddele deri, samt legeringer og intermetalliske sammensætninger af metallerne. Når et specifikt metal bliver nævnt, bør det anførte metal læses med denne definition i erindring, 35 medmindre andet er angivet ved sammenhængen. Når fx aluminium er grundmetallet, kan aluminiumet være relativt rent metal, fx kommercielt tilgængelig aluminium af 99,7% renhed eller aluminium 1100, der har nominelle urenheder på ca. 1 vægtprocent plus jern, eller aluminiumlegeringer, såsom fx 5052.

DK 165502B

5

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser et skematisk billede af ét keramisk legeme af den type, der er behandlet i henhold til processen ifølge denne opfindelse, 5 fig. 2 et skematisk diagram, der repræsenterer en udførelse af fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 3a et optisk mikrofoto, forstørret 1000 gange, af det keramiske legeme, der er fremstillet i gennemløb 1 og anvendt i eksempel 1 før ændringen af dets metalkomponent, 4 fig. 3b et computer-forbedret røntgenbillede, forstørret 1000 gange, af fig. 3a, hvori ener-10 gispredningsspektrometri bliver anvendt for at belyse det tilstedeværende metal, fig. 3c et optisk mikrofoto, forstørret 1000 gange, af det keramiske legeme, der er fremstillet i gennemløb 1 og anvendt i eksempel 1 efter ændring af dets metalkomponent i henhold til eksempel 1, fig. 3d et computer-forbedret røntgenbillede, forstørret 1000 gange, af fig. 3c, hvori ener-15 gispredningsspektrometri bliver anvendt for at belyse det tilstedeværende nikkelmetal, fig. 4a et optisk mikrofoto, forstørret 1000 gange, af det keramiske legeme, der er fremstillet i gennemløb 3 og anvendt i eksempel 3 før ændring af dets metalkomponent, fig. 4b et computer-forbedret røntgenbillede, forstørret 1000 gange, af fig. 4a, hvori ener-gispredningsspektrometri bliver anvendt for at belyse det tilstedeværende aluminium-20 metal, fig. 4c et optisk mikrofoto, forstørret 1000 gange, af det keramiske legeme, der er fremstillet i gennemløb 3 og anvendt i eksempel 3 efter ændring af dets metalkomponent i henhold til eksempel 3, og fig. 4d et computer-forbedret røntgenbillede, forstørret 1000 gange, af fig. 4c, hvori ener-25 gispredningsspektrometri bliver anvendt for at belyse det tilstedeværende kobberme tal.

I henhold til fremgangsmåden ifølge opfindelsen får et selvbærende, keramisk legeme, som har en tilknyttet metalkomponent, og som i det mindste delvis er åbent og tilgængeligt fra en ydre 30 overflade (eller overflader), kontakt med et fremmed metal, hvilket forårsager en koncentrationsgradient. Det keramiske legeme og det fremmede metal bliver typisk opvarmet til en temperatur over smeltepunktet for det tilknyttede metal i det keramiske legeme eller det fremmede metal, eller begge. Indbyrdes diffusion mellem metalkomponenten og det fremmede metal optræder på grund af koncentrationsgradienten. En betydelig eller væsentlig del af den metalin-35 deholdende komponent bliver forskudt af det fremmede metal, der indbygges i det endelige keramiske legeme, hvorved egenskaberne af det keramiske legeme modificeres eller ændres.

Skønt opfindelsen herefter beskrives under særlig henvisning til aluminium som grundmetallet,

DK 165502 B

bør det forstås, at andre grundmetaller også er anvendelige, såsom silicium, titan, tin, zirkonium og hafnium.

e

Under henvisning til fig. 1 tilvejebringes der først et selvbærende keramisk legeme 10, der fx er 5 fremstillet ved hjælp af hvilken som helst af de ovenfor refererede patentansøgninger. I henhold hertil tilvejebringes et grundmetal, fx aluminium, der kan blive dopet (som forklaret nedenfor i nærmere detaljer), som forstadiet for oxideringsreaktionsproduktet. Grundmetallet bliver smeltet ved en passende rørkolbetemperatur i eller umiddelbart stødende op til et oxiderende miljø. Ved denne temperatur eller inden for dette temperaturområde reagerer det smeltede 10 metal med det oxiderende middel med henblik på at danne et polykiystallinsk oxideringsreaktionsprodukt. I det mindste en del af oxideringsreaktionsproduktet bliver holdt i kontakt med og mellem det smeltede metal og oxideringsmidlet for at trække smeltet metal gennem oxideringsreaktionsproduktet og i kontakt med oxideringsmidlet, således at oxideringsreaktionsproduktet fortsætter med at danne interface mellem oxideringsmidlet og det tidligere dannede oxiderings-15 reaktionsprodukt. Reaktionen fortsættes et stykke tid, der er tilstrækkeligt til at danne det poly-krystallinske keramiske legeme, der hovedsagelig består af oxideringsproduktet 12 og en tilknyttet metalindeholdende komponent eller bestanddel 14, der er spredt eller fordelt over en del af eller stort set alt det polykrystallinske materiale. Denne metalkomponent, som dannes på stedet ved dannelse af det polykrystallinske oxideringsreaktionsprodukt, er i det mindste delvis 20 åben eller tilgængelig fra i det mindste een overflade, fx overfladerne 15, af det keramiske legeme. Det bør forstås, at det polykrystallinske materiale kan udvise noget isoleret metal og ligeledes hulrum eller porøsitet (ikke vist), der kan have erstattet noget af den tilknyttedes metalkomponent, men volumenprocentdelen af metal (tilknyttet og isoleret) og hulrum vil i høj grad afhænge af sådanne forhold som temperatur, tid, doping og type af grundmetal.

25

Det keramiske legeme får derefter på en eller flere af sine overflader 15 kontakt med et andet eller fremmed metal 16, som hidrører fra en ydre kilde og kan indeholdes i et passende kar eller smeltedigel 18, hvorved sammendiffundering sker (se fig. 2). Det må forstås, at sammendiffun-dering mellem metalkomponenten, der er dannet på stedet ved dannelse af det polykrystallin-30 ske oxideringsreaktionsprodukt og metal fra en ekstrinsisk kilde, kan være faststof-faststof, faststof-væske, væske-faststof eller væske-væske, hvori sådanne udtryk refererer til tilstanden af henholdsvis det fremmede metal og den metalliske bestanddel af det keramiske legeme. Flydende stof - flydende stof tilfældet foretrækkes normalt, fordi et sådant system resulterer i et gunstigt ændret slutprodukt på den korteste tid. Selv i tilfældet med faststof-faststof interdiffu-35 sion kan transport af flydende fase forekomme, hvis temperaturen for interdiffusionen ligger over minimumssmeltepunktet for de kombinerede metaller, som det er tilfældet i et eutetisk system. Det fremmede metal, der kan være et forholdsvis rent metal, en legering eller en in-termetallisk forbindelse, bliver valgt med henblik på at ændre sammensætningen af den tilknyt-

DK 165502B

7 tede metalindeholdende komponent, hvorved den modificerer egenskaberne hos det endelige keramiske produkt. Typisk omfatter de modificerede egenskaber fx brudstyrke, hårdhed, slid-bestandighed, elektrisk ledningsevne, termisk ledningsevne eller kemisk stabilitet (dvs. modstandsevne over for korrosion eller oxidering, osv.). Den specifikke anvendelse, hvortil det ke-5 ramiske legeme er tænkt, vil bestemme, hvilke egenskaber der behøver at blive ændret eller optimeret ved valget af et bestemt fremmedmetal.

Det andet eller fremmede metal vil i høj grad afhænge af de søgte slutegenskaber og også af visse andre faktorer såsom temperatur, tid, blandbarhed, etc., som forklaret nedenfor i nær-10 mere detaljer. Passende fremmedmetaller til erstatning af tilknyttet metal (Inklusive legeringer og intermetaller) kan fx inkludere nikkel, sølv, jern, titan, kobber, uran, krom, kobolt, vanadium, silicium, molybdæn, tungsten, germanium, tin, magnesium, yttrium, zirkonium, hafnium, niobium, mangan, platin, palladium, guld, zink, aluminium og bly og deres legeringer og intermetaller, inkluderende rustfrit stål, kulstofstål og legeringer til særlige formål, såsom Inconel®, 15 Hastelloy®, Waspalloy®, Monel® og Stellite®. Ved en foretrukket indførelse, som den er vist i fig. 1 og 2, bliver det keramiske legeme 10 nedsænket i et bassin med smeltet fremmedmetal 16, der er indeholdt i smeltediglen 18. Når det ønskes, kan det keramiske legeme delvis nedsænkes i bassinet med smeltet fremmedmetal for således at begrænse dybden af metalforskydning i det keramiske legeme, især med henblik på at begrænse en sådan forskydning til, 20 eller stødende op til, en overflade alene. Hvis fx et fremmedmetal skal inkorporeres i det keramiske legeme for at forbedre dets korrosionsbestandighed eller hårdhed, kan det være nødvendigt eller ønskeligt kun at modificere overfladen (overfladerne). Rumfanget af fremmedmetal 16 ertypisk større end rumfanget af den tilgængelige, tilknyttede, metalindeholdende komponent, som oprindelig blev dannet i det keramiske legeme 10. På denne måde kan maksimal 25 eller optimal forskydning af den metalindeholdende komponent med fremmedmetallet lettere opnås. Det vil sige, det er fordelagtigt at have tilstrækkelig mængde af fremmedmetal, således at tofalkoncentrationen af den oprindelige, metalindeholdende komponent, når ligevægt er opnået, er væsentlig lavere end den for fremmedmetallet, hvorved der opnås en mere fuldstændig erstatning af den oprindelige metaikomponent med fremmedmetal. Rumfanget af fremmedme-30 tal er typisk 5 til 50 gange større end rumfanget af den tilknyttede metalkomponent eller i det mindste den del af tilknyttet metal, som skal forskydes, men kan være større. Dette rumfang afhænger af sådanne faktorer som den ønskede procentiske forskydning og dybden af den ønskede forskydning i det keramiske legeme. Ved fx et keramisk legeme af <x-aluminia, som er dannet ved luftoxidering af aluminiumgrundmetal og med en væsentlig mængde af en alumini-35 umindeholdende komponent, der skal erstattes af nikkel, foretrækkes det rumfangsmæssigt at have mindst 20 gange mere nikkelfremmedmetal til at forskyde omkring 95 volumenprocent af den oprindeligt tilknyttede aluminiumindeholdende komponent, hvorved man forbedrer ro-bustheds- og korrosionsbestandighedsegenskabeme for det resulterende keramiske legeme.

8

DK 165502 B

Når det ønskes, kan en mindre procentdel fremmedmetal anvendes i processen, når det ønskes at erstatte mindre af den oprindelige, metalindeholdende komponent, dvs. tilsigtet at efterlade en betydelig mængde af den oprindelige metalindeholdende komponent i det keramiske legeme. Dette resultat vil fx være ønskeligt ved dannelse af legeringer mellem fremmedmetallet 5 og den oprindelige metalkomponent, hvor sådanne legeringer vil have egenskaber, der er forskellige fra eller overlegne i forhold til enten den originale komponent eller fremmedmetallet.

En anden faktor ved bestemmelse, af forskydning i forbindelse med rumfangsforhold er opløseligheden eller blandbarheden af fremmedmetallet med den metalindeholdende komponent.

10 Interdlffusion og forskydning af det ene metal med det andet bliver forhøjet, når opløseligheden eller blandbarheden forøges.

Størrelsen eller graden af interdiffusion kan kontrolleres ved længden af den tid, det keramiske legeme er i kontakt med fremmedlegemet. Kontakttiden kan være relativ kort ved sådanne 15 anvendelser, hvor forskydning kun skal ske ved eller nær ved overfladen af det keramiske legeme. Det vil sige, at den metalindeholdende komponent ved overfladen (overfladerne) af det keramiske legeme bliver forskudt af det fremmede metal, hvorved resten eller det indre af det keramiske legeme efterlades hovedsagelig uændret.

20 Temperatur såvel som tid bliver valgt med henblik på at styre dybden af interdiffusion samt den hastighed, ved hvilken interdiffusion forekommer. Fx kan temperaturen holdes under smeltepunktet for det ene eller begge metallerne med henblik på at tilvejebringe faststof-faststof interdiffusion eller faststof-væske interdiffusion, hvor begge sædvanligvis er langsommere end væske-væske interdiffusion. Lavere temperaturer er nyttige, når forskydningen skal ske ved 25 eller nær v· d overfladen af det keramiske legeme frem for gennem hele legemet. Derudover kan temperaturen vælges med henblik på at ændre (formindske eller forøge) viskositeten og/eller blandbarheden af metallerne, hvorved hastigheden af interdiffusion forandres. Temperaturen kan også anvendes til at begunstige tilstedeværelsen af bestemte legeringer eller in-termetalliske sammensætninger i slutproduktet.

30

Temperaturen og tidsrummet, hvorved systemet bliver bearbejdet, kan således afhænge af et antal faktorer såsom sammensætningen af den metalindeholdende komponent i det keramiske legeme, som det oprindelig er udformet, sammensætningen af det fremmede metal, mængden af den ønskede interdiffusion og dybden af den ønskede forskydning i det keramiske legeme.

35 Med fordel bør den anvendte temperatur i de fleste tilfælde være over smeltepunktet for i det mindste det ene af metallerne og i de fleste tilfælde endnu mere fordelagtigt være over begge metallers. Derudover kan en højere temperatur vælges med henblik på at forøge hastigheden, hvormed interdiffusionen sker. I det miljø, hvori et α-aluminiumoxid keramisk dannes ud fra et

DK 165502B

g aluminiumgrundmetal samt luft, hvorved der efterlades en aluminiummetalindeholdende komponent, og nikkel anvendes som det fremmede metal, er det foretrukne temperaturområde for væske-væske interdiffusion ca. 1650°C, der ligger ved eller lidt over nikkels smeltepunkt såvel som aluminiums og enhver resulterende intermetallisk forbindelse, der dannes i processen. Når 5 rumfangsforholdet mellem nikkel og metalindeholdende komponent er ca. 20:1, kan ca. 95% af den metalindeholdende komponent ligeledes erstattes med nikkel i løbet af omkring 55 til 75 timer eller mindre, når der er givet et emne med ca. 0,040-0,050 cm tykkelse og med tilknyttet metal. Det bør imidlertid forstås, at disse volumenforhold samt tids- og temperaturforhold kun er illustrative, og at procesbetingelserne kan ændres. Faststof-væske interdiffusion kan udfø-10 res ved en temperatur under smeltepunktet for nikkel men over smeltepunktet for aluminium, men hastigheden af interdiffusion vil være langsommere. Ydermere kan processen styres ved en forhøjet temperatur men under aluminiums smeltepunkt med henblik på faststof-faststof interdiffusion, som kan være ønskelig af hensyn til forskydning til kun en meget begrænset overfladedybde på det keramiske legeme.

15

Om ønsket kan systemet med det keramiske legeme og/eller fremmedmetallegemet påvirkes eller vibreres med henblik på at fremme blandingen og derved forbedre interdiffusionsproces-sen. Især kan ultralydenergi tilføres smeltediglen eller karret, der indeholder det keramiske legeme og fremmedmetallet for derved at forøge hastigheden, hvormed interdiffusionen forlø-20 ber. Alternativt kan smeltediglen eller det keramiske legeme rystes mekanisk eller omrøres under hele eller en del af processen.

Ved den foretrukne udførelse, der anvender væske-væske interdiffusion, bliver det keramiske legeme fjernet fra smeltediglen, som rummer den, medens fremmedmetallet stadig er smeltet.

25 Overskydende metal tillades at afdryppe fra overfladerne af det keramiske legeme. Det er fundet, at vædning og/eller kapillarvirkning sædvanligvis er tilstrækkelig til at tilbageholde den ændrede metalindeholdende komponent inden i det keramiske legeme. Overfladerne af det keramiske legeme kan slutbehandles eller renses ved hjælp af slibning, maskinbearbejdnlng, sandblæsning, ætsning eller lignende, eller lades ubehandlet.

30

Som forklaret ovenfor bliver det keramiske legeme fremstillet ud fra et passende grundmetal i henhold til de processer, der fremlægges i patentansøgningerne. I en foretrukket udførelse af denne opfindelse bliver et blandingsprodukt produceret ved at benytte en fyldmaterialemasse, der er anbragt i tilslutning til og i kontakt med en overflade af grundmetallet, og processen fort-35 sættes, indtil oxideringsreaktionen har infiltreret lejet med fyldmateriale til dets afgrænsning, der kan fastlægges ved hjælp af et passende barriereelement. Fyldmassen, som med fordel er præformeret, er tilstrækkelig porøs eller gennemtrængelig til i tilfældet med gas-fase oxideringsmiddel at tillade oxideringsmidlet at gennemtrænge fyldmaterialet og få kontakt med mate-

DK 165502B

10 riaiet og tilpasse frembringelsen af oxideringsreaktionsproduktet inden i fyldmassen. Alternativt kan oxideringsmidlet indeholdes i eller omfatte fyldmaterialet. Fyldmassen kan omfatte ethvert passende materiale, såsom partikler, pulvere, småplader, hule legemer, kugler, fibre, børster, etc., som typisk er keramiske materialer. Der kan anvendes et metallisk fyldmateriale såsom 5 metalpartikler eller fibre, hvis de ved hjælp af en belægning er beskyttet mod interdiffusion med fremmedmetallet, eller hvis det også ønskes at ændre fyldmaterialets egenskaber ved interdiffusion med fremmedmetallet. Ydermere kan lejet med fyldmateriale omfatte et gitter af forstærkende stænger, plader eller tråde. Det er typisk i disse polykrystallinske, keramiske strukturer inklusive keramiske sammensætninger, at oxideringsreaktionsproduktkrystallitterne er sam-10 menknyttet, og den metalindeholdende komponent i det mindste delvis er sammenknyttet og tilgængelig fra en ydre overflade af det keramiske legeme.

Som forklaret i patentansøgningerne kan dopingmaterialer, der bruges i forbindelse med grundmetallet, i visse tilfælde have gunstig indflydelse på oxideringsreaktionsprocessen, især i 15 systemer der anvender aluminium som grundmetal. Funktionen eller funktionerne for et do-pingmateriale kan afhænge af et antal andre faktorer end selve dopingmaterialet. Sådanne faktorer omfatter fx den særlige kombination af dopingmidler, når to eller flere dopingmidler bliver brugt, brugen af et eksternt tilføjet dopingmiddel kombineret med et dopingmiddel, som er legeret med grundmetaliet, koncentrationen af dopingmidlet (midlerne), oxideringsmiljøet samt 20 procesbetingelserne.

Dopingmidlet eller dopingmidlerne, der bruges i forbindelse med grundmetallet, kan (1) tilvejebringes som legerende bestanddele af aluminiumgrundmetallet, (2) tilføres i det mindste en del af overfladen af grundmetallet eller (3) tilføres eller inkorporeres i en del af eller hele fyldmate-25 riaiet eller præformen, eller enhver kombination af to eller flere af teknikkerne (1), (2) og (3) kan anvendes. Fx kan et legeret dopingmiddel anvendes alene eller i kombination med et andet, eksternt tilført dopingmiddel. I tilfældet med teknikken (3), hvor ekstra dopingmiddel eller dopingmidler er tilført fyldmaterialet, kan anvendelsen realiseres på enhver passende måde, som forklaret i patentansøgningerne.

30

Dopingmidler, der er nyttige som aluminiumgrundmetai, især med luft som oxideringsmiddel, omfatter magnesium, zink og silicium, enten alene eller i kombination med andre dopingmidler som beskrevet nedenfor. Disse metaller, eller en passende kilde for metallerne, kan legeres med det aluminiumbaserede grundmetal ved koncentrationer for hver mellem ca. 0,1-10 vægt-35 procent, baseret på den samlede vægt af det resulterende dopede metal. Disse dopingmaterialer eller en passende kilde derfor (fx MgO, ZnO eller S1O2) kan også anvendes eksternt for grundmetallet. En keramisk aluminiastruktur kan således opnås for en aluminium-siiiciumlege-ring som grundmetal ved brug af luft som oxideringsmiddel ved brug af MgO som et overfla

DK 165502B

11 dedopingmiddel i en mængde, der er større end ca. 0,0008 gram pr. gram af grundmetal, som skal oxideres, og større end 0,003 gram pr. cm^ af grundmetallet, som MgO er påført.

Øvrige eksempler på dopingmaterialer, som er effektive sammen med alurniniumgrundmetaller, 5 der er oxideret med luft, omfatter natrium, germanium, tin, biy, lithium, calcium, bor, fosfor og yttrium, der kan anvendes individuelt eller i kombination med et eller flere andre dopingmidler, afhængig af oxideringsmidlet og procesbetingelserne. Sjældne jordarter, såsm cerium, lantan, praseodymium, neodymium og samarium er også nyttige dopingmidler og her atter især, når de bruges sammen med andre dopingmidler. Alle de dopingmaterialer, der er omtalt i patentan-10 søgningerne, er effektive ved aktivering af polykrystallinsk oxideringsreaktionsproduktvækst for de aluminiumbaserede grundmetalsystemer.

Et faststof-, væske- eller dampfase- (gas) oxideringsmiddel eller en kombination af sådanne oxideringsmidler kan anvendes, som bemærket ovenfor. Fx omfatter typiske oxideringsmidler, 15 uden begrænsning, ilt, kvælstof, en halogen, svovl, fosfor, arsen, kulstof, bor, selen, tellur samt sammensætninger og kombinationer deraf, fx silikater (som en kilde for ilt), metan, etan, propan, acetylen, etylen og propylen (som en kilde for kulstof), og blandinger, såsom luft, H2/H2O og CO/CO2, hvor de sidstnævnte to (dvs. H2/H2O og CO/CO2) er nyttige ved reduktion af miljøets iltaktivitet.

20

Skønt ethvert passende iltningsmiddel kan anvendes, bliver bestemte realiseringer af opfindelsen beskrevet nedenfor under henvisning til brugen af dampfaseoxideringsmidler. Hvis et gaseller dampoxideringsmiddel, fx luft som dampfaseoxideringsmidlet, bliver anvendt i forbindelse med et fyldstof, er fyldstoffet gennemtrængeligt for dampfaseoxideringsmidlet, således at 25 dampfaseoxideringsmidlet ved udsættelsee af fyldstoflejet for oxideringsmidlet gennemtrænger fyldstoflejet, så det får kontakt med det smeltede grundmetal deri. Udtrykket "dampfaseoxideringsmiddel" betyder et materiale i damp- eller normal-gasform, og som tilvejebringer en oxiderende atmosfære. Fx er ilt- eller gasblandinger, der indeholder Ilt (inklusive luft), foretrukne dampfaseoxideringsmidler, ligesom i tilfældet hvor aluminium er grundmetallet, 30 og hvor luft sædvanligvis foretrækkes af indlysende økonomiske årsager. Når et oxiderings-middel bliver identificeret som indeholdende eller omfattende en bestemt gas eller damp, betyder dette et oxideringsmiddel, i hvilket den identificerede gas eller damp er den eneste dominerende eller i det mindste en væsentlig kilde til oxidering af grundmetallet under de betingelser, som opnås i det benyttede oxiderende miljø. Fx nævnes, at skønt hovedbestanddelen af luft er 35 kvælstof, er luftens iltindhold den eneste kilde til oxidering af grundmetallet, fordi ilt er et væsenligt stærkere oxideringsmiddel end kvælstof. Luft falder derfor inden for definitionen af et "iltindeholdende gas" oxideringsmiddel, men ikke inden for definitionen et "kvælstofindeholdende gas" oxideringsmiddel. Et eksempel på et "kvælstofindeholdende gas"

DK 165502B

12 oxideringsmiddel, som anvendt heri og i kravene, er "dannelsesgas", der indeholder ca. 96 volumenprocent kvælstof og ca. 4 volumenprocent brint.

Når der anvendes et faststof-oxideringsmiddel, er det sædvanligvis spredt over hele fyldstoflejet 5 eller over en del af lejet, der støder op til grundmetallet, og i form af granulat blandet med fyldstoffet eller måske som belægninger på fyldstofpartiklerne. Ethvert passende faststof-oxideringsmiddel kan anvendes, og som omfatter elementer, såsom bor eller kulstof, eller reducerbare sammensætninger, såsom siliciumdioxid eller visse borider med lavere termodynamisk stabilitet end borreaktionsproduktet fra grundmetallet. Når fx bor eller reducerbart borid bliver 10 anvendt som faststof-oxideringsmiddel for et aluminiumgrundmetal, er det resulterende oxideringsreaktionsprodukt aluminiumborid.

I nogle tilfælde kan oxideringsreaktionen skride så hurtigt frem med et faststof-oxideringsmiddel, at oxideringsreaktionsproduktet tenderer mod at smelte på grund af processens eksoter-15 miske natur. Dette forløb kan forringe den mikrostrukturelle ensartethed af det keramiske legeme. Denne hurtige eksotermiske reaktion kan undgås ved i sammensætningen at iblande relativt inaktive fyldstoffer, som udviser lav reaktionsevne. Sådanne fyldstoffer absorberer reaktionsvarmen med henblik på at minimalisere enhver termisk runaway-virkning. Et eksempel på et sådant passende inaktivt fyldstof er et, som er identisk med det tilstræbte oxiderihgsreak-20 tionsprodukt.

Hvis der anvendes et flydende oxideringsmiddel, bliver hele fyldstoflejet eller en del deraf, som støder op til det smeltede metal, imprægneret med oxideringsmidlet. Fyldstoffet kan fx være belagt eller gennemvædet ved fx neddypning i oxideringsmidlet med henblik på at imprægnere 25 fyldstoffet. Når der henvises til et flydende oxideringsmiddel, menes der et, der er væske under oxideringsreaktionsforholdene, og et sådant flydende oxideringsmiddel kan have et faststof-forstadium, såsom et salt, der bliver smeltet ved oxideringsreaktionsbetingelserne. Alternativt kan det flydende oxideringsmiddel være et flydende forstadiummiddel, fx en opløsning af et materiale, som bruges til at imprægnere en del af eller hele fyldmassen, og som er smeltet eller de-30 komponeret ved oxideringsreaktionsbetingelserne med henblik på at tilvejebringe en passende andel af oxideringsmiddel. Eksempler på flydende oxideringsmidler, som her defineret, inkluderer glas med lavt smeltepunkt.

Der kan anvendes et barriereelement i forbindelse med fyldmaterialet eller præformen med 35 henblik på at hindre vækst eller udvikling af oxidefingsreaktionsproduktet ud over denne barriere, når dampfaseoxideringsmidlerne bruges ved dannelsen af det keramiske legeme. Egnede barriereelementer kan være ethvert materiale, legering, element, sammensætning eller lignende, som ved procesforholdene ifølge denne opfindelse opretholder en vis integritet, ikke er

DK 165502B

13 flygtigt og med fordel er permeabelt for dampfaseoxideringsmidlet, medens det er i stand til lokalt at hindre, forurene, standse, forstyrre, forebygge osv. fortsat vækst af oxideringsreaktionsproduktet. Passende barrierer til brug ved aluminiumgrundmetal inkluderer kalciumsulfat (gips), kalciumsilikat og Portlandcement samt blandinger deraf, der typisk bliver tilført som en 5 vælling eller pasta til overfladen af fyldmassematerialet. Disse barriereelementer kan også omfatte et passende brændbart eller flygtigt materiale, der bliver fjernet ved opvarmning, eller et materiale, som dekomponerer ved opvarmning med henblik på at forøge porøsiteten og perme-abiliteten af barriereelementet. Ydermere kan barriereelementeme omfatte et passende ildfast granulat med henblik på at reducere enhver mulig krympning eller revnedannelse, som ellers 10 kunne optræde under processen. Et sådant granulat med stort set samme udvidelseskoefficient som den for fyldmaterialelejet eller præformen er særlig ønskeligt. Hvis fx præformen indeholder aluminia, og den resulterende keramik indeholder aluminia, kan barrieren tilsættes alu-miniagranulat, som med fordel har en maskestørrelse på ca. 20-1000, men kan være endnu finere. Andre passende barrierer inkluderer ildfast keramik eller metalbeklædning, der er åben i 15 mindst den ene ende for at tillade et dampfaseoxideringsmiddel at gennemtrænge lejet og få kontakt med det smeltede grundmetal.

De følgende eksempler illustrerer udførelsen af visse aspekter af opfindelsen.

20 For hvert af de fem eksempler nedenfor blev keramiske legemer, som bestod af a-aluminia og sammenbundet aluminium, bearbejdet ved oxidering i luft af en 5052 aluminiumlegering som grundmetallet (nominelt indeholdende 2,5 vægtprocent magnesium og ca. 1 vægtprocent andre stoffer) ved hjælp af den ovenfor beskrevne metode. Siliciumdioxid (minus 140 grit) som dopingmiddel blev eksternt tilført den øvre overflade af hver metalblok, og hver blok blev anbragt på 25 et leje af ildfast aluminiagranulat (90 grit El alun fra Norton Co.), således at vækstoverfladen blev bragt til at flugte med overfladen af lejet og blev direkte udsat for luften. Procesbetingelserne for hvert gennemløb fremlægges i tabel 1 nedenfor. Røntgenstrålebilledanalyse, som anvender energispredningsspektrometri (EDS) for at illustrere den elementære fasefordeling inden i de resulterende keramiske legemer, bekræftede tilstedværelsen af metallisk aluminium.

30 Sammenbindingsevnen for aluminium blev demonstreret ved hjælp af målinger af elektrisk ledningsevne. Den samme røntgenstråle EDS teknik blev anvendt på de keramiske legemer i gennemløb 1 (eksempel 1) og gennemløb 3 (eksempel 3) efter ændringen af metalkomponenten i hver. De optiske mikrofotografier og de computerforbedrede billeder, der er resultatet af disse analyser, bliver vist i henholdsvis fig. 3a-d og 4a-d.

DK 165502B

14

Tabel 1

Procesbetingelser

Eksternt Sætpunkt Tid ved sæt- 5 Gennemløb Blokstørrelse dopingmiddel temperatur punkt temperatur 1 2 stænger 1g 1125°C 72 timer 21,6x5,08x1,27 cm 5 timer temp, op 10 5 timer temp, ned 2 8 stænger 1g 1125°C 17 dage 22,9x5,08x1,27 cm 5 timer 15 temp, op 20 timer temp, ned 3 8 stænger 12 g 1125°C 154 timer 20 5,08x22,9x1,27 cm 10 timer plus 2 plader temp, op 20,32x22,9x0,63 cm 15 timer temp, ned 25 4 Istang 4,9 g 1050°C 192timer 5,08x22,9x0,63 cm 6 timer temp, op 20 timer temp, ned 30 5 3 stænger 1 g 1125°C 168 timer 22,9x20,32x1,27 cm 10 timer temp, op 30 timer 35 temp, ned

DK 165502B

15

Eksempel 1

En nikkelblok med vægten 20,06 g blev anbragt på toppen af et keramisk legeme, som fremstilledes i gennemløb 1, vejede 7,63 g og målte 4,3 cm x 1,12 cm x 0,48 cm. Dette arrangement af nikkel og keramik blev så viklet i nikkelfolie (0,127 mm tyk). Denne konfiguration blev op-5 varmet ved 1200°C i 69½ time i en argon-gasatmosfære, som strømmede med en hastighed på 25 cnxYminut. Det resulterende keramiske legeme har en sammenbundet, metalindeholdende komponent, som består af Ni-AI faser, der indeholder ca. 33,0 til 48,3 vægtprocent Ni, 51,2 til 66,4 vægtprocent Al og spormængder af Si, som vist ved hjælp af energisprednings (EDS)-røntgenanalyse. Fig. 3a er et optisk mikrofoto ved 1000 gange forstørrelse af det keramiske 10 produkt fra gennemløb 1, og fig. 3b er et computerforbedret billede ved hjælp af EDS af dette produkt med henblik på at vise aluminiummetalkomponenten. Fig. 3c er et optisk mikrofoto ved 1000 gange forstørrelse af slutproduktet fra dette eksempel 1 efter ændring, og computerforbedret afbildning ved hjælp af EDS af dette produkt blev anvendt for at illustrere fordelingen af nikkel i fig. 3d. Disse billeder illustrerer klart ændringen af den oprindelige metalkomponent ved 15 forskydning af i det mindste en del af aluminiumet med nikkel.

Eksempel 2

Proceduren fra eksempel 1 blev gentaget ved brug af en keramisk blok fra gennemløb 1, og som vejede 6,36 g, samt en nikkelblok, der vejede 15,9 g, men ved en temperatur på 1525°C i 20 66,5 timer. Den sammenbundne metalkomponent i slutproduktet blev analyseret ved hjælp af energisprednings-røntgenanalyse som bestående af ca. 94,5 vægtprocent nikkel og 5,5 vægtprocent aluminium.

Eksempel 3 25 Et keramisk legeme fra gennemløb 3, og som vejede 2,70 g (og målte 2,38 cm x 0,95 cm x 0,32 cm), blev placeret i en keramisk båd og dækket med 39,90 g kobberhagl (99,9% rent). Et optimalt mikrofoto med 1000 gange forstørrelse af produktet fra gennemløb 3 er vist i fig. 4a, og dette produkt vises også i fig. 4b, der er et computerforbedret billede med EDS og ved 1000 gange forstørrelse for at belyse det tilstedeværende aluminiummetal. En 4,90 g aluminiablok 30 blev placeret på toppen af haglet for at hindre legemet i at flyde. Opstillingen blev opvarmet i 24 timer ved 1250°C i en argon-atmosfære, som strømmede med en hastighed på 5-10 cm3/minut. Det gennemsnitlige kobberindhold i den sammenbundne metalbestandde! af det endelige keramiske produkt var ca. 41,2 vægtprocent og for aluminium ca. 57,8 vægtprocent, hvor resten udgjordes af spormængder af silicium og magnesium. Fig. 4c er et optisk mikrofoto 35 ved 1000 gange forstørrelse af det modificerede produkt, medens fig. 4d illustrerer fordelingen af kobber, som bestemt ved hjælp af computerforbedret EDS røntgenafbildning.

DK 165502B

16

Eksempel 4

En 1,92 g prøve (målte 8,06 cm x 0,79 cm x 0,32 cm af det keramiske legeme fra gennemløb 4 blev anbragt i en stål 1018 beholder sammen med et låg, hvor totalvægten var 19,53 g, og op-varmet i en keramisk båd ved 1350°C i 48¼ time. Metalbestanddelene i det endelige kera-5 miske produkt inkluderede kun ca. 66,1 vægtprocent aluminium og betydelige mængder af jern og mangan fra 1018 stålet, hvilket demonstrerede, at den oprindelige metalkomponent delvis blev erstattet af det fremmede metal.

Eksempel 5 10 Et keramisk legeme fra gennemløb 5, og som målte 1,27 cm x 0,254 cm x 0,95 cm, blev anbragt i en keramisk smeltedigel og dækket med 125 g sølvhagl med høj renhed (S-166 fra Fis-her Scientific Co.). En tværstang, der var cementeret til smeltedigelkanterne, hindrede forsøgslegemet i at flyde. Opstillingen blev opvarmet ved 1000°C i luft i 16 timer. Ved analyse indeholdt metalkomponenten i det endelige produkt ca. 97 vægtprocent sølv og ca. 3 vægtprocent 15 aluminium.

20 25 30

Claims

1. Fremgangsmåde til frembringelse af et selvbærende keramisk legeme med en modificeret, metalindeholdende komponent, kendetegnet ved: 5 (a) tilvejebringelse af et selvbærende keramisk legeme, der omfatter (I) et polykrystallinsk reaktionsprodukt, der er dannet ved oxidering af et smeltet grundmetalforstadium med et oxideringsmiddel, og (II) en sammenbundet, metalindeholdende komponent, der i det mindste delvis er tilgængelig fra en eller flere overflader af nævnte keramiske legeme; (b) kontaktdannelse til nævnte overflade eller overflader af nævnte keramiske legeme med 10 en mængde af fremmed metal, der er forskellig fra nævnte sammenbundne metalinde holdende komponent ved en temperatur og i et tidsrum, der er tilstrækkeligt til at tillade interdiffusion, hvorved i det mindste en del af nævnte metalindeholdende komponent i det mindste delvis bliver forskudt af nævnte fremmedmetal, og (c) genvindelse af det keramiske legeme med en modificeret, metalindeholdende kompo- 15 nent.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at grundmetallet vælges fra en gruppe, der består af aluminium, silicium, titan, tin, zirkonium og hafnium.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at grundmetallet er aluminium, og den metalindeholdende komponent inkluderer aluminium.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at fremmedmetallet i det mindste omfatter en bestanddel, der er valgt ud fra gruppen, som består af nikkel, jern, sølv, titan, va- 25 nadium, kobber, uran, kobolt, krom, molybdæn, silicium, tungsten, germanium, tin, magnesium, yttrium, zirkonium, hafnium, niobium, mangan, platin, palladium, guld, zink, aluminium, bly samt legeringer, intermetaller og kombinationer deraf.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at rumfanget af fremmedmetal er 30 mindst fem gange større end rumfanget af den metalindeholdende komponent, der skal forskydes.

6. Fremgangsmåde ifølge krav krav 1-4, kendetegnet ved, at den sammenbundne, metalindeholdende komponent udgør mellem ca. 1 og 40 volumenprocent af det keramiske le- 35 gerne, før det keramiske legeme kommer i kontakt med det fremmede metal. DK 165502B 18

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at den yderligere omfatter omrøring eller rysten af nævnte keramiske legeme og/eller nævnte fremmedmetal under nævnte kontaktdannelsestrin.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2, 3, 4, 6 eller 7, kendetegnet ved, at nævnte temperatur under nævnte kontaktdannelsestrin ligger over smeltepunktet for nævnte fremmedmetal eller nævnte metalindeholdende komponent eller deres kombination.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at det selvbærende keramiske 10 legeme yderligere omfatter et fyldlegeme, der er infiltreret af nævnte polykrystallinske oxideringsreaktionsprodukt.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 1-9 og til frembringelse af et selvbærende, keramisk legeme ved hjælp af oxidering af et grundmetal, og som yderligere er kendetegnet ved trinene: 15 (a) opvarmning af nævnte grundmetal i nærværelse af et dampfaseoxideringsmiddel med henblik på dannelse af et legeme af smeltet grundmetal og reaktion mellem nævnte smeltede grundmetal og nævnte oxideringsmiddel ved nævnte temperatur, så der dannes et oxideringsreaktionsprodukt, hvor dette produkt er i kontakt med og udstrækker sig mellem nævnte legeme af smeltet metal og nævnte oxideringsmiddel, 20 (b) opretholdelse af temperaturen for at holde metallet smeltet og progressivt trække smeltet metal gennem oxideringsreaktionsproduktet mod oxideringsmidiet, således at oxideringsreaktionsproduktet fortsætter med at dannes ved skillefladen mellem oxideringsmidlet og det tidligere dannede oxideringsreaktionsprodukt, og (c) fortsættelse af nævnte reaktion i et tidsrum, der er tilstrækkeligt til at frembringe nævnte 25 keramiske legeme, som består af nævnte oxideringsreaktionsprodukt og en sammen bundet, metalindeholdende komponent, hvor denne komponent i det mindste delvis er sammenbundet og i det mindste delvis tilgængelig fra en ydre overflade af det keramiske legeme, kontaktdannelse mellem nævnte, ydre overflade af nævnte keramiske legeme og et fremmedmetal, som er forskelligt fra nævnte grundmetal, med henblik på at skabe en 30 koncentrationsgradient mellem nævnte to metaller og tillade et tilstrækkeligt tidsrum til interdiffusion mellem nævnte to metaller.

11. Et selvbærende keramisk legeme, kendetegnet ved (a) at bestå af et polykrystallinsk oxideringsreaktionsprodukt, der er dannet ved oxidering af 35 et smeltet metalforstadium med et oxideringsmiddel, og (b) en sammenbundet, metalindeholdende komponent, som i det mindste delvis er åben mod en eller flere overflader af nævnte keramiske legeme, og hvoraf i det mindste en del opnås fra en ekstrinsisk kilde ved hjælp af interdiffusion, som i arbejdsgangen sker efter DK 165502 B 19 dannelsen af nævnte polykrystallinske oxideringsreaktionsprodukt, mellem et første metal, der er dannet på stedet under dannelsen af nævnte polykrystallinske oxideringsreaktionsprodukt, og et andet metal fra nævnte ekstrinsiske kilde, hvorved nævnte keramiske legeme får en eller flere egenskaber modificeret i forhold til det, som dannes ved nævnte 5 oxidering.

12. Keramisk legeme ifølge krav 11, kendetegnet ved, at volumenprocenten af sammenbundet metalindeholdende komponent er ca. 1-40%.

13. Keramisk legeme ifølge krav 11og12, kendetegnet ved (a) at omfatte a-aluminia som det polykrystallinske oxideringsreaktionsprodukt, der er dannet ved oxidering af smeltet aluminiummetalforstadium med et dampfaseoxideringsmiddel, og (b) ca. 1-40 volumenprocent sammenbundet, metalindeholdende komponent, som i det 15 mindste delvis er åben mod en eller flere overflader af nævnte keramiske legeme, og hvoraf i det mindste en del stammer fra en ekstrinsisk kilde på grund af interdiffusion, der i arbejdsgangen sker efter dannelsen af nævnte polykrystallinske oxideringsreaktionsprodukt, mellem et første metal, der er dannet på stedet ved dannelse af nævnte oxideringsreaktionsprodukt, og et andet metal ud fra nævnte ekstrinsiske kilde, hvorved nævnte ke-20 ramiske legeme får en eller flere egenskaber ændret i forhold til det, som blev dannet ved nævnte oxidering.