EA039236B1 - Системы и способы получения керамических порошков - Google Patents

Системы и способы получения керамических порошков Download PDF

Info

Publication number
EA039236B1
EA039236B1 EA201990231A EA201990231A EA039236B1 EA 039236 B1 EA039236 B1 EA 039236B1 EA 201990231 A EA201990231 A EA 201990231A EA 201990231 A EA201990231 A EA 201990231A EA 039236 B1 EA039236 B1 EA 039236B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
preform
workpiece
reaction chamber
container
precursor mixture
Prior art date
Application number
EA201990231A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201990231A1 (ru
Inventor
Чарльз Роберт Шанта III
Джеймс К. МакМИЛЛЕН
Ланс М. Суортс
Бенджамин Д. Моссер
Original Assignee
АЛКОА ЮЭсЭй КОРП.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by АЛКОА ЮЭсЭй КОРП. filed Critical АЛКОА ЮЭсЭй КОРП.
Publication of EA201990231A1 publication Critical patent/EA201990231A1/ru
Publication of EA039236B1 publication Critical patent/EA039236B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • B01J4/007—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes provided with moving parts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J15/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with non-particulate solids, e.g. sheet material; Apparatus specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/085—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/087—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/10—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by stirrers or by rotary drums or rotary receptacles or endless belts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/58007—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on refractory metal nitrides
    • C04B35/58014—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on refractory metal nitrides based on titanium nitrides, e.g. TiAlON
    • C04B35/58021—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on refractory metal nitrides based on titanium nitrides, e.g. TiAlON based on titanium carbonitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/5805—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/5805—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
    • C04B35/58064—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides
    • C04B35/58071—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides based on titanium borides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261—Milling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/6265—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering involving reduction or oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/65—Reaction sintering of free metal- or free silicon-containing compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/14—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on borides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00477—Controlling the temperature by thermal insulation means
    • B01J2208/00495—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00548—Flow
    • B01J2208/00557—Flow controlling the residence time inside the reactor vessel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00805—Details of the particulate material
    • B01J2208/00814—Details of the particulate material the particulate material being provides in prefilled containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00893—Feeding means for the reactants
    • B01J2208/0092—Perforated plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/182—Details relating to the spatial orientation of the reactor horizontal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/185—Details relating to the spatial orientation of the reactor vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/187—Details relating to the spatial orientation of the reactor inclined at an angle to the horizontal or to the vertical plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19—Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/192—Details relating to the geometry of the reactor polygonal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19—Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/192—Details relating to the geometry of the reactor polygonal
    • B01J2219/1923—Details relating to the geometry of the reactor polygonal square or square-derived
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19—Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/192—Details relating to the geometry of the reactor polygonal
    • B01J2219/1928—Details relating to the geometry of the reactor polygonal hexagonal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19—Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/194—Details relating to the geometry of the reactor round
    • B01J2219/1941—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
    • B01J2219/1943—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped cylindrical
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3409—Boron oxide, borates, boric acids, or oxide forming salts thereof, e.g. borax
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/48—Organic compounds becoming part of a ceramic after heat treatment, e.g. carbonising phenol resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/95—Products characterised by their size, e.g. microceramics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Представлены системы и способы получения керамических порошков, образованных с единообразными, точно приспособленными характеристиками и/или свойствами. В некоторых вариантах исполнения система для получения керамических порошков включает корпус реактора, имеющий реакционную камеру и оснащенный источником тепла для создания горячей зоны вдоль реакционной камеры; впуск для продувочного газа, предназначенный для направления продувочного газа в реакционную камеру, и выпуск для продувочного газа, предназначенный для направления отходящего газа из реакционной камеры; многочисленные контейнеры внутри корпуса реактора, конфигурированные для удерживания по меньшей мере одной заготовки, причем каждый контейнер конфигурирован с возможностью протекания продувочного газа через него; причем заготовка конфигурирована с возможностью протекания продувочного газа через нее так, что прекурсорная смесь реагирует в горячей зоне с образованием керамического порошкового продукта, имеющего однородные свойства.

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявки
Настоящая заявка испрашивает преимущество предварительной патентной заявки США № 62/360079, поданной 8 июля 2016 г., которая включена здесь ссылкой во всей своей полноте.
Область техники, к которой относится изобретение
В широком смысле настоящее изобретение относится к системам и способам получения керамических порошков. Более конкретно, настоящее изобретение относится к карботермическому синтезу разнообразных керамических порошков в реакторе непрерывного действия так, что полученный керамический порошковый продукт образуется с единообразными, специализированными характеристиками и/или свойствами.
Уровень техники
Путем карботермического синтеза можно получать разнообразные боридные, нитридные и/или карбидные керамические порошки. Затем керамические порошки могут быть переработаны в конечные керамические продукты для широкого круга разнообразных вариантов применения.
Сущность изобретения
В одном аспекте настоящего изобретения система включает корпус реактора, имеющий первый конец и второй конец, причем корпус реактора сформирован с внутренней боковой стенкой, протяженной от первого конца до второго конца, определяя реакционную камеру; причем корпус реактора сформирован с источником тепла, создавая горячую зону вдоль реакционной камеры; впуск для продувочного газа рядом с первым концом и предназначенный для направления продувочного газа в реакционную камеру, и выпуск для продувочного газа рядом со вторым концом и предназначенный для направления отходящего газа из реакционной камеры; многочисленные контейнеры, размещенные в последовательно выровненном порядке внутри корпуса реактора, причем каждый контейнер конфигурирован удерживающим по меньшей мере одну заготовку, причем каждый контейнер конфигурирован с возможностью протекания продувочного газа через него, причем каждая заготовка сформирована из смеси прекурсорных материалов для карботермической реакции, причем заготовка конфигурирована с возможностью протекания продувочного газа через нее так, что прекурсорная смесь реагирует в горячей зоне с образованием керамического порошкового продукта, имеющего однородные свойства.
В некоторых вариантах исполнения корпус реактора сформирован вертикальным или горизонтальным.
В некоторых вариантах исполнения корпус реактора сформирован размещенным под углом, причем первый конец находится на иной высоте, нежели второй конец.
В некоторых вариантах исполнения реактор дополнительно содержит загрузочный участок, находящийся рядом с первым концом и в сообщении с ним, между впуском реактора и первым затвором, причем загрузочный участок предназначен для приема по меньшей мере одного контейнера, причем, кроме того, загрузочный участок оснащен клапаном так, что в пределах загрузочного участка создается разность давлений, чтобы удалять газообразные вещества из загрузочного участка и/или добавлять их.
В некоторых вариантах исполнения загрузочный участок содержит источник тепла, предназначенный для предварительного нагревания контейнера и заготовки.
В некоторых вариантах исполнения система дополнительно включает первый затвор на первом конце корпуса реактора, причем первый затвор предназначен для создания замкнутой реакционной камеры рядом с первым концом и второй затвор на втором конце корпуса реактора для создания замкнутой реакционной камеры рядом со вторым концом.
В некоторых вариантах исполнения наружный диаметр контейнера является меньшим, чем внутренний диаметр корпуса реактора.
В некоторых вариантах исполнения каждый из многочисленных контейнеров сформирован так, чтобы выдерживать вес многочисленных установленных друг на друга контейнеров, оснащенных заготовками.
В некоторых вариантах исполнения каждый из многочисленных контейнеров имеет по меньшей мере один конец и боковую стенку, охватывающую конец по периметру и протяженную от него.
В некоторых вариантах исполнения по меньшей мере один из концов и контейнер оснащены механическим устройством, предназначенным для присоединения боковой стенки контейнера к концу.
В некоторых вариантах исполнения по меньшей мере одна боковая стенка контейнера или конец контейнера снабжены отверстиями.
В некоторых вариантах исполнения система конфигурирована для многократного введения и извлечения контейнеров из корпуса реактора.
В некоторых вариантах исполнения заготовка имеет форму, выбранную из группы, состоящей из сферы, стержня, пластины, бруска, блока, тетраэдра, тора, трубы и их комбинаций.
В некоторых вариантах исполнения заготовка выбирается из группы, состоящей из уплотненной твердой формы, экструдированной формы, прессованной формы, отлитой формы и их комбинаций.
В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена имеющей высоту контейнера.
В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена штабелированной в вертикальной конфигурации внутри контейнера.
- 1 039236
В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена в виде твердого тела с пористостью, обеспечивающей возможность проникновения продувочного газа через тело заготовки.
В одном аспекте настоящего изобретения способ получения керамического порошка включает помещение по меньшей мере одной заготовки в реактор, причем реактор включает корпус реактора, имеющий первый конец и второй конец, причем корпус реактора сформирован с внутренней боковой стенкой, протяженной от первого конца до второго конца, определяя реакционную камеру; причем корпус реактора сформирован с источником тепла, создавая горячую зону вдоль реакционной камеры; многочисленные контейнеры, размещенные в последовательно выровненном порядке внутри корпуса реактора, причем каждый контейнер конфигурирован удерживающим по меньшей мере одну заготовку, причем каждый контейнер конфигурирован с возможностью протекания продувочного газа через него, причем каждая заготовка сформирована из смеси прекурсорных материалов для карботермической реакции; направление продувочного газа от первого конца по меньшей мере через одну заготовку и во второй конец; одновременно со стадией направления продувочного газа, проведение карботермической реакции по меньшей мере одной заготовки в корпусе реактора и формирование керамического порошка, имеющего однородные свойства.
В некоторых вариантах исполнения способ дополнительно включает приготовление прекурсорной смеси.
В некоторых вариантах исполнения способ дополнительно включает формование заготовки из прекурсорной смеси.
В некоторых вариантах исполнения стадия формования включает по меньшей мере одно из уплотнения прекурсорной смеси, прессования прекурсорной смеси, литья прекурсорной смеси, экструдирования прекурсорной смеси и их комбинаций.
В некоторых вариантах исполнения приготовление прекурсорной смеси дополнительно включает одно из (а) формирования влажного агломерата, имеющего реагенты в нем, или (b) сухой обработки реагентов совместимыми материалами и/или связующими материалами.
В некоторых вариантах исполнения способ дополнительно включает переработку прекурсорной смеси в заготовку.
В некоторых вариантах исполнения стадия обработки включает по меньшей мере одно из дегидратации заготовки, отверждения заготовки, расформовки заготовки и их комбинаций.
В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена в виде тела, содействующего равномерной теплопередаче и стимулирующего выведение отходящих газов из заготовки.
В некоторых вариантах исполнения способ дополнительно включает: пропускание потока продувочного газа (i) через тело заготовки, (ii) вокруг тела заготовки, и их комбинации.
В одном аспекте настоящего изобретения система включает: корпус реактора, имеющий первый конец и второй конец, причем корпус реактора сформирован с внутренней боковой стенкой, протяженной от первого конца до второго конца, определяя реакционную камеру; причем корпус реактора сформирован с источником тепла, создавая горячую зону вдоль реакционной камеры; впуск для продувочного газа рядом с первым концом и предназначенный для направления продувочного газа в реакционную камеру, и выпуск для продувочного газа рядом со вторым концом и предназначенный для направления отходящего газа из реакционной камеры; многочисленные заготовки, размещенные в последовательно выровненном порядке внутри корпуса реактора, причем каждая заготовка выполнена с (1) по меньшей мере одним газовым каналом, который сформирован протяженным от верха до основания заготовки параллельно направлению течения газа; и (2) многочисленными полостями, определяющими пористость внутри тела заготовки, достаточную для обеспечения возможности протекания продувочного газа через нее; причем каждая заготовка сформирована из смеси прекурсорных материалов для карботермической реакции так, что прекурсорная смесь реагирует в горячей зоне с образованием керамического порошкового продукта, имеющего однородные свойства.
В некоторых вариантах исполнения газовый канал сформирован занимающим долю площади от 0,05 величины площади до не более 0,8 величины площади относительно площади поперечного сечения реакционной камеры.
В некоторых вариантах исполнения заготовка сформирована из многочисленных гранул, причем каждая гранула составлена прекурсорной смесью.
В некоторых вариантах исполнения полости определяются как внутригранулярная пористость в заготовке.
В некоторых вариантах исполнения внутригранулярная пористость определяется как доля площади от 0 до не более 0,6 величины площади относительно площади поперечного сечения заготовки.
В некоторых вариантах исполнения полости определяются как межгранулярная пористость в заготовке.
В некоторых вариантах исполнения межгранулярная пористость определяется как доля площади от 0 до не более 0,6 величины площади относительно площади поперечного сечения заготовки, за исключением газового канала.
В некоторых вариантах исполнения полости определяются как комбинация межгранулярной порис- 2 039236 тости и внутригранулярной пористости в заготовке.
В некоторых вариантах исполнения по меньшей мере одна заготовка размещается внутри контейнера, причем контейнер выполнен обеспечивающим возможность протекания продувочного газа через него.
В одном аспекте настоящего изобретения система включает корпус реактора, имеющий первый конец и второй конец, причем корпус реактора сформирован с внутренней боковой стенкой, протяженной от первого конца до второго конца, определяя реакционную камеру; причем корпус реактора сформирован с источником тепла, создавая горячую зону вдоль реакционной камеры; впуск для продувочного газа рядом с первым концом и предназначенный для направления продувочного газа в реакционную камеру, и выпуск для продувочного газа рядом со вторым концом и предназначенный для направления отходящего газа из реакционной камеры; порошок, сформированный из смеси прекурсорных материалов для карботермической реакции, причем порошок размещен в реакторной камере с возможностью протекания продувочного газа через него так, что прекурсорная смесь реагирует в горячей зоне с образованием керамического порошкового продукта, имеющего однородные свойства.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 изображает технологическую блок-схему способа получения керамического порошка в одном варианте исполнения в соответствии с настоящим изобретением, фиг. 2 - систему (реактор) в одном варианте исполнения в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, фиг. 3 - систему (реактор) в еще одном варианте исполнения в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, фиг. 4 - виды сбоку в разрезе нескольких альтернативных вариантов размещения заготовок внутри контейнера в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, фиг. 5 - вид сверху для изображений, показанных в фиг. 4, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, фиг. 6 - виды сверху некоторых альтернативных вариантов исполнения отверстий в конце контейнера в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, фиг. 7 - вид сбоку в частичном разрезе со схематическим представлением размещенной внутри контейнера заготовки, иллюстрирующий газовый канал, межгранулярную пористость и внутригранулярную пористость в соответствии с разнообразными вариантами осуществления настоящего изобретения.
Чтобы упростить понимание, были использованы идентичные кодовые номера позиций, где это возможно, для обозначения идентичных элементов, которые является общими в фигурах. Фигуры вычерчены не в масштабе и могут быть упрощены для наглядности. Предусматривается, что элементы и признаки одного варианта осуществления могут быть благоприятным образом перенесены в другие варианты осуществления без дополнительного перечисления.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение будет дополнительно разъяснено со ссылкой на сопроводительные чертежи, в которых сходные структуры обозначаются подобными номерами в нескольких изображениях. Показанные чертежи не обязательно выполнены в масштабе, и вместо этого, как правило, особое внимание уделяется иллюстрированию принципов настоящего изобретения. Кроме того, некоторые особенности могут быть преувеличены, чтобы показать подробности конкретных компонентов.
Фигуры составляют часть этого описания и включают иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения и иллюстрируют его разнообразные предметы и признаки. Кроме того, фигуры необязательно выполнены в масштабе, некоторые особенности могут быть преувеличенными, чтобы показать подробности конкретных компонентов. В дополнение любые параметры, описания и т.п., показанные в фигурах, предполагаются быть иллюстративными и не являются ограничивающими. Поэтому раскрытые здесь конкретные конструкционные и функциональные подробности не должны толковаться как ограничивающие, но только как показательная основа для инструктирования квалифицированного специалиста в этой области технологии, как по-разному использовать настоящее изобретение.
Среди тех преимуществ и усовершенствований, которые были раскрыты, другие цели и преимущества этого изобретения станут очевидными из нижеследующего описания, приведенного в сочетании с сопроводительными фигурами. Здесь раскрыты подробные варианты осуществления настоящего изобретения; однако должно быть понятно, что раскрытые варианты осуществления только иллюстрируют изобретение, которое может быть исполнено в разнообразных формах. В дополнение каждый из примеров проводится в связи с различными вариантами осуществления изобретения, которые предполагаются быть иллюстративными и не являются ограничивающими.
На всем протяжении описания и определяемых вариантов осуществления следующие термины имеют значения, однозначно с этим связанные, если только контекст ясно не оговаривает иное. Выражения в одном варианте исполнения и в некоторых вариантах исполнения, как используемые здесь, не обязательно относятся к тому(тем) же варианту(ам) исполнения, хотя может быть и так. Кроме того, выражения в еще одном варианте исполнения и в некоторых других вариантах исполнения, как применяемые здесь, не обязательно имеют отношение к иному варианту исполнения, хотя может быть и так.
- 3 039236
Таким образом, как описано ниже, разнообразные варианты осуществления изобретения могут быть легко объединены без выхода за пределы области или смысла изобретения.
Термин основанный на не является исключающим и допускает возможность базирования на дополнительных неописанных факторах, если только контекст ясно не оговаривает иное. Значение в включает в и на.
Фиг. 1 изображает технологическую блок-схему способа 100 получения керамического порошка в одном варианте исполнения в соответствии с настоящим изобретением. В некоторых вариантах исполнения способ 100 может быть исполнен в подходящем реакторе, таком как реактор, описываемый ниже в отношении фиг. 2 и 3. В некоторых вариантах исполнения способ 100 начинается на стадии 102 помещения по меньшей мере одной заготовки в надлежащий реактор. В некоторых вариантах исполнения помещение заготовки на стадии 102 включает (а) формирование прекурсорной смеси, (b) формование заготовки из прекурсорной смеси и (с) помещение заготовки в реактор или в контейнер, размещаемый внутри реактора.
В некоторых вариантах исполнения прекурсорная смесь получается смешением реагентов (например, как изложено в таблице) с необязательными разбавителями и/или связующими материалами. В некоторых вариантах исполнения формирование прекурсорной смеси дополнительно включает одно из (а) получения влажного агломерата (т.е. смеси исходного материала, реагентов и растворителя, такого как вода), имеющего реагенты в нем, или (b) обработки реагентов совместимыми материалами и/или связующими материалами, включающими, но не ограничивающимися этим, поливиниловый спирт или этилцеллюлозу, с образованием агломерата.
Со ссылкой на приведенную ниже таблицу представлены примеры реагентов и керамических порошковых продуктов для трех классов керамических порошковых продуктов: боридов, карбидов и нитридов. Как показано в таблице, реагенты, которые могут быть объединены с образованием прекурсорной смеси, изображены в первых колонках 1-4, с керамическим порошковым продуктом, указанным справа стрелкой (где стрелка представляет карботермическую реакцию прекурсорной смеси с образованием конкретного керамического порошкового продукта). Следует отметить, что в ходе карботермической реакции прекурсорных материалов также образуются углеродсодержащие газы, такие как монооксид углерода (не показано).
Реакции карботермического синтеза порошков
Реактанты Продукт
Оксид алюминия Углерод (или графит) Карбид алюминия
Оксид бора (или борная кислота) Углерод (или графит) -А- Карбид бора
Оксид хрома Углерод (или графит) —> Карбид хрома
Оксид гафния Углерод (или графит) -А Карбид гафния
Оксид молибдена Углерод (или графит) -А- Карбид молибдена
Оксид ниобия Углерод (или графит) —> Карбид ниобия
Оксид кремния Углерод (или графит) -А Карбид кремния
Оксид тантала Углерод (или графит) Карбид тантала
Оксид титана Углерод (или графит) —> Карбид титана
Оксид ванадия Углерод (или графит) Карбид ванадия
Оксид вольфрама Углерод (или графит) -А Карбид вольфрама
Оксид циркония Углерод (или графит) -А- Карбид циркония
Оксид алюминия Оксид бора (или борная кислота) Углерод (или графит) —> Борид алюминия
Оксид хрома Оксид бора (или борная кислота) Углерод (или графит) Борид хрома или диборид хрома
Оксид гафния Оксид бора (или борная кислота) Углерод (или графит) -А- Диборид гафния
Оксид ниобия Оксид бора (или борная кислота) Углерод (или графит) —> Диборид ниобия
- 4 039236
Оксид тантала Оксид бора (или борная кислота) Углерод (или графит) —> Диборид тантала
Оксид титана Оксид бора (или борная кислота) Углерод (или графит) -А Диборид титана
Оксид титана Оксид бора (или борная кислота) Углерод (или графит) Ti -А Моноборид титана
Оксид ванадия Оксид бора (или борная кислота) Углерод (или графит) —> Диборид ванадия
Оксид циркония Оксид бора (или борная кислота) Углерод (или графит) Диборид циркония
Оксид алюминия Оксид бора (или борная кислота) Углерод (или графит) -А Карбид алюминия-бора
Оксид алюминия Азот Углерод (или графит) -> Нитрид алюминия
Оксид бора (или борная кислота) Азот Углерод (или графит) —> Нитрид бора
Оксид хрома Азот Углерод (или графит) -А Нитрид хрома
Оксид гафния Азот Углерод (или графит) -А- Нитрид гафния
Оксид молибдена Азот Углерод (или графит) —> Нитрид молибдена
Оксид ниобия Азот Углерод (или графит) -А Нитрид ниобия
Оксид кремния Азот Углерод (или графит) —> Нитрид кремния
Оксид тантала Азот Углерод (или графит) -А Нитрид тантала
Оксид титана Азот Углерод (или графит) —> Нитрид титана
Оксид ванадия Азот Углерод (или графит) -А Нитрид ванадия
Оксид вольфрама Азот Углерод (или графит) -А Нитрид вольфрама
Оксид циркония Азот Углерод (или графит) —> Нитрид циркония
Оксид алюминия Азот Углерод (или графит) -А Оксинитрид алюминия
Оксид алюминия Оксид кремния Углерод (или графит) Азот Оксинитрид алюминия-кремния
В некоторых вариантах исполнения количество диоксида титана составляет от 20 до 50 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество диоксида титана составляет от 25 до 50 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество диоксида титана составляет от 30 до 50 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество диоксида титана составляет от 35 до 50 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество диоксида титана составляет от 40 до 50 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество диоксида титана составляет от 45 до 50 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси.
В некоторых вариантах исполнения количество диоксида титана составляет от 20 до 45 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество диоксида титана составляет от 20 до 40 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество диоксида титана составляет от 20 до 35 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество диоксида титана составляет от 20 до 30 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество диоксида титана составляет от 20 до 25 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси.
В некоторых вариантах исполнения количество диоксида титана составляет от 25 до 45 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество диоксида титана составляет от 30 до 40 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси.
В некоторых вариантах исполнения количество источника углерода составляет от 10 до 35 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество источника углерода составляет от 15 до 35 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество источника углерода составляет от 20 до 35 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество источника углерода составляет от 25 до 35 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество источника углерода составляет от 30 до 35 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси.
В некоторых вариантах исполнения количество источника углерода составляет от 10 до 30 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество источника углерода составляет от 10 до 25 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество источника углерода составляет от 10 до 20 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество источника углерода составляет от 10 до 15 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси.
В некоторых вариантах исполнения количество источника углерода составляет от 15 до 30 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество источника углерода составляет от 15 до 25 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариан- 5 039236 тах исполнения количество источника углерода составляет от 20 до 25 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси.
В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 30 до 70 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 30 до 65 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 30 до 60 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 30 до 55 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 30 до 50 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 30 до 45 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 30 до 40 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 30 до 35 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси.
В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 35 до 70 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 40 до 70 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 45 до 70 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 50 до 70 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 55 до 70 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 60 до 70 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 65 до 70 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси.
В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 35 до 65 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 40 до 60 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси. В некоторых вариантах исполнения количество борной кислоты составляет от 45 до 55 вес.% в расчете на общий вес прекурсорной смеси.
В некоторых вариантах исполнения прекурсорная смесь подвергается формовке с образованием заготовки. Как используемая здесь, заготовка подразумевает отформованную смесь прекурсорных материалов, образованную с обеспечением способности/возможности пропускания потока газа через заготовку.
В одном неограничивающем примере формование прекурсорной смеси по меньшей мере в одну заготовку включает введение пластичной, гидратированной прекурсорной смеси в пресс-форму, уплотнение смеси в пресс-форме (например, с приданием заданной формы заготовки), с последующей дегидратацией смеси при повышенных температурах (например, при достаточной температуре и в течение достаточного времени, чтобы (1) удалить воду из прекурсорной смеси и (2) зафиксировать заготовку в отвержденной, стабильной форме).
В одном неограничивающем примере формование прекурсорной смеси с образованием по меньшей мере одной заготовки включает литье (заливку и/или введение) текучей, гидратированной прекурсорной смеси в литейную форму и обработку прекурсорной смеси с образованием заготовки (1) удалением избыточной воды из прекурсорной смеси для придания заготовке конфигурации в состоянии после отливки.
В одном неограничивающем примере формование прекурсорной смеси с образованием по меньшей мере одной заготовки включает направление пластичной, гидратированной прекурсорной смеси в экструзионный пресс и экструдирование прекурсорной смеси через экструзионную фильеру, чтобы сформировать экструдат, с последующей обработкой экструдата для удаления любой избыточной воды и создания заготовки из экструдированной прекурсорной смеси.
В некоторых вариантах исполнения заготовка извлекается из пресс-формы или литейной формы перед направлением в корпус реактора.
В некоторых вариантах исполнения стадия уплотнения проводится с использованием прессовального устройства. В некоторых вариантах исполнения стадия дегидратации проводится с использованием воздуха (или другого газа) или тепла (например, печи).
В некоторых вариантах исполнения в заготовке создается (а) по меньшей мере один газовый канал, и (b) макропористость по меньшей мере в части тела заготовки (например, где макропористость имеет отношение к полостям достаточной величины, чтобы обеспечивать возможность проникновения газа через заготовку).
В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена так, чтобы занимать от 0,2 до 0,95 величины площади, когда рассматривается площадь поперечного сечения поперек реакционной камеры. В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена так, чтобы занимать от 0,5 до 0,95 величины площади; от 0,55 до 0,95 величины площади; от 0,6 до 0,95 величины площади; от 0,65 до 0,95 величины площади; от 0,7 до 0,95 величины площади; от 0,75 до 0,95 величины площади; от 0,8 до 0,95 величины
- 6 039236 площади; от 0,85 до 0,95 величины площади; или от 0,9 до 0,95 величины площади, когда рассматривается площадь поперечного сечения поперек реакционной камеры.
В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена занимающей от 0,2 до 0,90 величины площади; от 0,2 до 0,85 величины площади; от 0,2 до 0,80 величины площади; от 0,2 до 0,75 величины площади; от 0,2 до 0,70 величины площади; от 0,2 до 0,65 величины площади; от 0,2 до 0,60 величины площади; от 0,2 до 0,55 величины площади; от 0,2 до 0,50 величины площади или от 0,2 до 0,40 величины площади, когда рассматривается площадь поперечного сечения поперек реакционной камеры.
В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена занимающей от 0,2 величины площади до не более 0,95 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек реакционной камеры. В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена занимающей от 0,6 величины площади до не более 0,95 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек реакционной камеры. В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена занимающей от 0,75 величины площади до не более 0,95 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек реакционной камеры.
В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена из многочисленных гранул. В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена с межгранулярной пористостью, которая измеряется между гранулами одиночной заготовки.
В некоторых вариантах исполнения межгранулярная пористость создается занимающей от 0 до 0,6 величины площади, когда рассматривается площадь поперечного сечения поперек заготовки, не считая газовые каналы. В некоторых вариантах исполнения межгранулярная пористость создается занимающей от 0,1 до 0,6 величины площади; от 0,2 до 0,6 величины площади; от 0,3 до 0,6 величины; от 0,4 до 0,6 величины площади или от 0,5 до 0,6 величины площади, когда рассматривается площадь поперечного сечения поперек заготовки, не считая газовые каналы.
В некоторых вариантах исполнения межгранулярная пористость создается занимающей от 0 до 0,5 величины площади; от 0 до 0,4 величины площади; от 0 до 0,3 величины площади; от 0 до 0,2 величины; от 0 до 0,1 величины площади, когда рассматривается площадь поперечного сечения поперек заготовки, не считая газовые каналы.
В некоторых вариантах исполнения межгранулярная пористость создается занимающей от 0 величины площади до не более 0,6 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек заготовки, за исключением газовых каналов. В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена занимающей от 0,2 величины площади до не более 0,6 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек заготовки, за исключением газовых каналов. В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена занимающей от 0,3 величины площади до не более 0,6 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек заготовки, за исключением газовых каналов.
В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена с внутригранулярной пористостью, которая измеряется внутри отдельной гранулы (например, пористостью между прекурсорной смесью/реагентами).
В некоторых вариантах исполнения имеется межгранулярная пористость и не имеется внутригранулярная пористость (0 величины площади). В некоторых вариантах исполнения имеется внутригранулярная пористость и не имеется межгранулярная пористость.
В некоторых вариантах исполнения внутригранулярная пористость создается занимающей не более 0 величины площади; не более 0,05 величины площади; не более 0,1 величины площади; не более 0,2 величины площади; не более 0,3 величины площади; не более 0,4 величины площади; не более 0,5 величины площади или не более 0,6 величины площади, когда рассматривается площадь поперечного сечения поперек заготовки.
В некоторых вариантах исполнения внутригранулярная пористость создается занимающей от 0 величины площади до не более 0,6 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек заготовки. В некоторых вариантах исполнения внутригранулярная пористость создается занимающей от 0 величины площади до не более 0,5 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек заготовки. В некоторых вариантах исполнения внутригранулярная пористость создается занимающей от 0 величины площади до не более 0,4 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек заготовки. В некоторых вариантах исполнения внутригранулярная пористость создается занимающей от 0 величины площади до не более 0,3 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек заготовки.
В некоторых вариантах исполнения заготовка выполнена по меньшей мере с одним газовым каналом.
Как используемый здесь, газовый канал подразумевается как открытый проем/объем, который не занят заготовкой (и/или контейнером, если используется контейнер), в площади поперечного сечения реакционной камеры. В некоторых вариантах исполнения газовый канал формируется по направлению параллельно потоку газа, протекающего через тело заготовки.
В некоторых вариантах исполнения газовый канал создается занимающим от 0,05 до 0,8 величины площади, когда рассматривается площадь поперечного сечения поперек реакционной камеры. В некото- 7 039236 рых вариантах исполнения газовый канал создается занимающим: от 0,1 до 0,8 величины площади; от 0,1 до 0,7 величины площади; от 0,1 до 0,6 величины площади; от 0,1 до 0,5 величины площади; от 0,1 до 0,4 величины площади; от 0,1 до 0,3 величины площади или от 0,1 до 0,2 величины площади, когда рассматривается площадь поперечного сечения поперек реакционной камеры.
В некоторых вариантах исполнения газовый канал создается занимающим от 0,1 до 0,8 величины площади; от 0,2 до 0,8 величины площади; от 0,3 до 0,8 величины площади; от 0,4 до 0,8 величины площади; от 0,5 до 0,8 величины площади; от 0,6 до 0,8 величины площади или от 0,7 до 0,8 величины площади, когда рассматривается площадь поперечного сечения поперек реакционной камеры.
В некоторых вариантах исполнения газовый канал создается занимающим по меньшей мере от 0,05 величины площади до не более 0,8 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек реакционной камеры. В некоторых вариантах исполнения газовый канал создается занимающим по меньшей мере от 0,1 величины площади до не более 0,8 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек реакционной камеры. В некоторых вариантах исполнения газовый канал создается занимающим по меньшей мере от 0,2 величины площади до не более 0,8 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек реакционной камеры. В некоторых вариантах исполнения газовый канал создается занимающим по меньшей мере от 0,3 величины площади до не более 0,8 величины площади относительно площади поперечного сечения поперек реакционной камеры.
В некоторых вариантах исполнения, когда заготовке придаются такие размеры, что в контейнере помещаются одна или многие заготовки, один или многие газовые каналы формируются контейнером (например, сетчатой стенкой, определяющей вертикальный газовый канал внутри многочисленных заготовок, например, см. фиг. 5Н).
В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 2 до 48 дюймов (50,8-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 2 до 42 дюймов (50,8-1066,8 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 2 до 36 дюймов (50,8-914,4 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 2 до 30 дюймов (50,8-762 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 2 до 24 дюймов (50,8-609,6 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 2 до 18 дюймов (50,8-457,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 2 до 12 дюймов (50,8-304,8 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 2 до 10 дюймов (50,8-254 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 2 до 8 дюймов (50,8-203,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 2 до 6 дюймов (50,8-152,4 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 2 до 4 дюймов (50,8-101,6 мм).
В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 4 до 48 дюймов (101,6-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 6 до 48 дюймов (152,4-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 8 до 48 дюймов (203,2-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 10 до 48 дюймов (254-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 12 до 48 дюймов (304,8-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 18 до 48 дюймов (457,2-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 24 до 48 дюймов (609,6-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 30 до 48 дюймов (762-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 36 до 48 дюймов (914,4-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 42 до 48 дюймов (1066,81219,2 мм).
В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 4 до 6 дюймов (101,6-152,4 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 4 до 8 дюймов (101,6-203,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 4 до 10 дюймов (101,6-254 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 6 до 12 дюймов (152,4-304,8 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 12 до 24 дюймов (304,8-609,6 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 24 до 36 дюймов (609,6-914,4 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр заготовки составляет от 36 до 48 дюймов (914,4-1219,2 мм).
В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия означает или диаметр каждого отверстия, или сумму диаметров всех отверстий в заготовке. В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 0 до 46 дюймов (0-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 1/4 дюйма до 46 дюймов (6,35-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 2 до 46 дюймов (50,8-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 3 до 46 дюймов (76,2-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 4 до 46 дюймов (101,6-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 5 до 46 дюймов (127-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 8 до 46 дюймов (203,2-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 12 до 46 дюймов (304,8-1219,2 мм). В некоторых вариантах
- 8 039236 исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 16 до 46 дюймов (406,4-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 20 до 46 дюймов (508-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 24 до 46 дюймов (609,6-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 28 до 46 дюймов (711,2-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 32 до 46 дюймов (812,8-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 36 до 46 дюймов (914,4-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 40 до 46 дюймов (1016-1219,2 мм).
В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 0 до 42 дюймов (0-1066,8 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 0 до 36 дюймов (0-914,4 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 0 до 32 дюймов (0-812,8 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 0 до 28 дюймов (0-711,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 0 до 24 дюймов (0-609,6 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 0 до 20 дюймов (0-508 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 0 до 16 дюймов (0-406,4 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 0 до 12 дюймов (0-304,8 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 0 до 10 дюймов (0-254 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 0 до 8 дюймов (0-2 03,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 0 до 6 дюймов (0-152,4 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 0 до 4 дюймов (0-101,6 мм).
В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 1 до 3 дюймов (25,4-76,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 3 до 8 дюймов (76,2-203,2 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 6 до 24 дюймов (152,4-609,6 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 10 до 30 дюймов (254-762 мм). В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия составляет от 12 до 36 дюймов (304,8-914,4 мм).
В некоторых вариантах исполнения диаметр по меньшей мере одного отверстия основывается, по меньшей мере частично, на достижении, по существу, равномерного нагревания во всей заготовке (т.е. во всем объеме заготовки).
В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 2 до 48 дюймов (50,8-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 4 до 48 дюймов (101,6-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 6 до 48 дюймов (152,4-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 8 до 48 дюймов (203,2-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 12 до 48 дюймов (304,8-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 16 до 48 дюймов (406,4-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 20 до 48 дюймов (508-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 24 до 48 дюймов (609,6-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 28 до 48 дюймов (711,2-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 32 до 48 дюймов (812,8-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 36 до 48 дюймов (914,4-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 40 до 48 дюймов (1016-1219,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 44 до 48 дюймов (1117, 6-1219,2 мм).
В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 2 до 44 дюймов (50,8-1117,6 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 2 до 40 дюймов (50,8-1016 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 2 до 36 дюймов (50,8-914,4 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 2 до 32 дюймов (50,8-812,8 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 2 до 28 дюймов (50,8-711,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 2 до 24 дюймов (50,8-609,6 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 2 до 20 дюймов (50,8-508 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 2 до 16 дюймов (50,8-406,4 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 2 до 12 дюймов (50,8-304,8 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 2 до 8 дюймов (50,8-203,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 2 до 6 дюймов (50,8-152,4 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 2 до 4 дюймов (50,8-101,6 мм).
В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 4 до 8 дюймов (101,6-203,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 8 до 16 дюймов (203,2-406,4 мм). В
- 9 039236 некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 12 до 24 дюймов (304,8-609,6 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 8 до 42 дюймов (203,2-1066,8 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 4 до 8 дюймов (101,6-203,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 16 до 28 дюймов (406,4-711,2 мм). В некоторых вариантах исполнения высота заготовки составляет от 6 до 24 дюймов (152,4-609,6 мм).
Далее в стадии 104 способ 100 включает направление продувочного газа от первого конца реактора по меньшей мере через одну заготовку во второй конец реактора.
В некоторых вариантах исполнения, когда керамический порошок представляет собой карбид, продувочный газ выбирается из группы аргона или любого другого благородного газа, монооксида углерода, диоксида углерода и/или их комбинаций.
В некоторых вариантах исполнения, когда керамический порошок представляет собой нитрид, продувочный газ представляет собой азот или комбинации азота и благородного газа. В некоторых вариантах исполнения, когда керамический порошок представляет собой борид, продувочный газ представляет собой аргон или любой другой благородный газ.
В некоторых вариантах исполнения величина расхода потока продувочного газа является достаточной для удаления или снижения концентрации побочных продуктов реакции в реакторе и/или достаточной для сохранения химического состава атмосферы в реакторе. В некоторых вариантах исполнения величина расхода потока продувочного газа обусловливается, по меньшей мере частично, геометрией реактора, желательным керамическим порошком, температурным профилем внутри реактора и/или другими технологическими условиями, имеющими отношение к получению порошка.
В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность зависит от типа реагентов и порошка и достаточной температуры. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 0,5 до 12 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 0,5 до 11 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 0,5 до 10 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 0,5 до 9 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 0,5 до 8 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 0,5 до 7 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 0,5 до 6 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 0,5 до 5 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 0,5 до 4 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 0,5 до 3 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 0,5 до 2 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 0,5 до 1 ч.
В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 1 до 12 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 2 до 12 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 3 до 12 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 4 до 12 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 5 до 12 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 6 до 12 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 7 до 12 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 8 до 12 ч.
В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 9 до 12 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 10 до 12 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 11 до 12 ч.
В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 1 до 8 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 1 до 6 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 1 до 4 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 1 до 2 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 2 до 11 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 3 до 10 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 4 до 9 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 5 до 8 ч. В некоторых вариантах исполнения достаточная продолжительность составляет от 6 до 7 ч.
В некоторых вариантах исполнения порошок представляет собой диборид титана, и достаточная продолжительность составляет от 1 до 6 ч. В некоторых вариантах исполнения порошок представляет собой диборид титана, и достаточная продолжительность составляет от 1 до 5 ч. В некоторых вариантах исполнения порошок представляет собой диборид титана, и достаточная продолжительность составляет от 1 до 4 ч. В некоторых вариантах исполнения порошок представляет собой диборид титана, и достаточная продолжительность составляет от 1 до 3 ч. В некоторых вариантах исполнения порошок представляет собой диборид титана, и достаточная продолжительность составляет от 1 до 2 ч. В некоторых вариантах исполнения порошок представляет собой диборид титана, и достаточная продолжительность составляет от 2 до 6 ч. В некоторых вариантах исполнения порошок представляет собой диборид титана,
- 10 039236 и достаточная продолжительность составляет от 3 до 6 ч. В некоторых вариантах исполнения порошок представляет собой диборид титана, и достаточная продолжительность составляет от 4 до 6 ч. В некоторых вариантах исполнения порошок представляет собой диборид титана, и достаточная продолжительность составляет от 5 до 6 ч.
В некоторых вариантах исполнения достаточная температура и достаточная продолжительность представляют собой комбинации температур и продолжительностей, подробно описанных выше.
Далее в стадии 106 способ 100 включает карботермическую реакцию по меньшей мере одной заготовки внутри корпуса реактора одновременно с направлением продувочного газа. В некоторых вариантах исполнения карботермическая реакция по меньшей мере одной заготовки внутри корпуса реактора одновременно с направлением продувочного газа включает проведение по меньшей мере одной заготовки (например, заключенной/удерживаемой в контейнере) через корпус реактора и нагревание по меньшей мере одной заготовки (содержащей прекурсорную смесь) до достаточной температуры в течение достаточного времени, с образованием керамического порошкового продукта в результате карботермической реакции реагентов в прекурсорной смеси. Неограничивающие примеры карботермических реакций с образованием керамических порошков показаны в таблице.
Как применяемая здесь, карботермическая реакция означает реакцию, которая включает восстановление веществ с использованием углерода в качестве восстановителя при повышенных температурах, обычно в диапазоне от около 500 до около 2500°С. В некоторых вариантах исполнения достаточная температура (для карботермической реакции прекурсорной смеси) зависит от типа реагентов и порошка, используемого для формирования прекурсорной смеси.
Далее в стадии 108 способ 100 включает формование керамического порошкового продукта, образованного с однородными и/или единообразными свойствами. В некоторых вариантах исполнения способом 100 в нагретом реакторе непрерывно получаются керамические порошковые продукты, включающие в качестве неограничивающих примеров бориды, нитриды и/или карбиды. В некоторых вариантах исполнения керамический порошок представляет собой любой описываемый здесь порошок. В некоторых вариантах исполнения керамический порошковый продукт включает, но не ограничивается этим, диборид титана, карбид бора, нитрид бора, нитрид алюминия, нитрид алюминия-кремния, диборид циркония, нитрид алюминия, оксинитрид алюминия-кремния, карбид титана, карбид кремния, нитрид титана и карбид алюминия.
Как применяемые здесь, единообразные свойства означают, что заготовки, которые проводятся через карботермический реактор (например, при различных продолжительностях и/или в различных контейнерах), проявляют свойства, включающие, но не ограничивающиеся этим, распределение частиц по размеру, удельную площадь поверхности, химический состав и форму частиц, которые по измерениям неразличимы и/или удовлетворяют спецификации на конечный керамический порошковый продукт (например, где свойства определяются и/или оцениваются аналитическим путем).
Как используемые здесь, однородные свойства означают что свойства (например, измеренные качественно и/или измеренные количественно) в общем и целом являются неизменными и/или постоянными по форме или характеру (например, при сравнении с керамическим порошковым продуктом, извлеченным из одной заготовки, с керамическим порошковым продуктом, извлеченным из еще одной заготовки).
В некоторых вариантах исполнения способ дополнительно включает выведение керамического порошкового продукта из реактора. В некоторых вариантах исполнения керамический порошковый продукт выводится из реактора в приемный блок, имеющий инертную атмосферу, чтобы сохранять инертную среду в вертикальном реакторе.
Фиг. 2 изображает систему (реактор) в одном варианте исполнения в соответствии с настоящим изобретением. Со ссылкой на фиг. 2 изображена система 10, включающая корпус 12 реактора, оснащенный загрузочным участком 42, приемный блок 60, продувку 28 газа (газовпуск 26 и газовыпуск 30), и замкнутую конфигурацию в пределах корпуса реактора (например, затвор 46 и затвор 52). В некоторых вариантах исполнения корпус 12 реактора является вертикальным, горизонтальным или под любым углом между 0 и 90°. В некоторых вариантах исполнения, как показано на фиг. 2 и 3, корпус 12 реактора является вертикальным. В некоторых вариантах исполнения корпус реактора связан с источником 22 тепла для создания горячей зоны 24 вдоль реакционной камеры.
В некоторых вариантах исполнения поперечное сечение корпуса реактора имеет круглую, квадратную, прямоугольную, пятиугольную, шестиугольную или любую другую пригодную форму. В некоторых вариантах исполнения реактор выполнен из графита, карбида кремния, нитрида бора, оксида алюминия, молибдена, вольфрама или других жаростойких материалов, которые совместимы с реагентами и/или побочными продуктами.
Как показано на фиг. 2 и 3, заготовки 36 (например, удерживаемые по меньшей мере в одном контейнере 34) направляются в загрузочный участок 42. Загрузочный участок 42 является закрытым/замкнутым и оснащен клапаном 48. Клапан 48 предназначен для создания повышенного давления (например, продувкой газом загрузочного участка 42 и заготовок 36). Клапан 48 также рассчитан на соз- 11 039236 дание пониженного давления (например, вакуумированием загрузочного участка 42 и заготовок 36). Загрузочный участок 42 также оснащен источником 50 тепла так, что заготовки 36 и контейнер(ы) 34 могут быть предварительно нагреты перед поступлением в корпус реактора.
После того как заготовка 36 проходит через загрузочный участок 42, заготовка 36 пересекает затвор 46, смежный с первым концом 14 корпуса реактора, и вводится в реакционную камеру 20. Заготовка 36 и/или контейнер 34 имеет достаточный размер так, что удерживается в тесной близости к внутренней боковой стенке 18 реактора 12 так, что наружный диаметр контейнера 34 является меньшим, чем диаметр внутренней боковой стенки 18. Заготовка 36 (например, и контейнер) нагревается в зоне 44 предварительного нагрева, после которой заготовка 36 направляется в горячую зону 24 реакционной камеры 20. В горячей зоне 24 температура является достаточной для стимулирования карботермической реакции прекурсорного материала 38, при условии, что заготовки 36 удерживаются в горячей зоне 24 в течение достаточного времени.
Внутри реакционной камеры 20 контейнеры 34, содержащие по меньшей мере одну заготовку 36, выровнены относительно друг друга так, что контейнеры последовательно размещены по всей реакционной камере. Концы контейнеров 34 совпадают друг с другом так, что контейнеры 34 размещаются в положении друг относительно друга таким образом, что каждый отдельный контейнер представляет собой компонент 70 последовательно выровненного сборного узла контейнеров в реакционной камере 20. Таким образом, как изображено на фиг. 2 и 3, заготовка (например, и контейнер) направляются через систему 10 (например, от загрузочного участка 42 в горячую зону 24 реакционной камеры 20, и, наконец, к приемному блоку 60) в регистрируемом и/или пронумерованном порядке. В некоторых вариантах исполнения система конфигурирована так, что каждая заготовка подвергается обработке в идентичном профиле реакционных условий (например, величины расхода газового потока, температурного профиля в реакционной камере) так, что получается керамический порошковый продукт с однородными и/или единообразными свойствами.
Как изображено на фиг. 2, продувочный газ 28 подается в реакционную камеру 20 в режиме противотока относительно направления перемещения заготовок 36. Как изображено на фиг. 3, продувочный газ 28 подается в том же направлении, как и направление перемещения заготовок 36 в реакционной камере 20.
Когда заготовки достигают конца реакционной камеры 20, заготовки 36 направляются через затвор 52 (предусмотренный рядом со вторым концом 16) и выводятся из реактора в приемный блок 60. Когда заготовки 36 находятся рядом со вторым концом 16 и/или затвором 52, карботермическая реакция прекурсорных материалов завершается, приводя к керамическому порошковому продукту 40. В некоторых вариантах исполнения керамический порошковый продукт 40 обычно удерживается в заготовке 36 так, что, как только он поступает в приемный блок 60, может быть проведена стадия деагломерации или разрушения заготовки 36 с образованием керамического порошкового продукта 40 (например, полученного измельчением порошка).
В некоторых вариантах исполнения реактор включает крышку, предназначенную для направления потока технологического газа в реактор или из него. В некоторых вариантах исполнения крышка оснащена многочисленными отверстиями для возможности регулировать величину расхода потока газа в реактор или из него.
В некоторых вариантах исполнения внутренний диаметр и высота (или длина) корпуса реактора выбираются на основе диаметра, толщины и числа заготовок, размещаемых в реакторе. В некоторых вариантах исполнения внутренний диаметр реактора является достаточно большим, чем диаметр заготовки, чтобы обеспечивать возможность протекания инертного газа между реактором и заготовкой, и/или для сокращения или устранения контакта заготовки с боковой стенкой реактора. В некоторых вариантах исполнения реактор включает достаточное число заготовок (например, размещенных в контейнерах) для заполнения реактора, в расчете на высоту (или длину, если горизонтально) реактора. В некоторых вариантах исполнения число заготовок в реакторах представляет собой высоту (или длину, если горизонтально) реактора, деленную на высоту заготовки.
В некоторых вариантах исполнения заготовки наслаиваются друг на друга, добавляются и/или удаляются из реактора с контролируемой скоростью посредством любых механических устройств, конструкций, компонентов и/или соответственных средств. В некоторых вариантах исполнения контролируемая скорость штабелирования, добавления и удаления заготовок основывается, по меньшей мере частично, на скорости реакции реагентов в заготовке. В некоторых вариантах исполнения непрореагировавшие заготовки и прореагировавшие заготовки добавляются в реактор или выводятся из него через затвор (например, заполненный продувочным газом) так, что внутри реактора сохраняется технологическая атмосфера.
Фиг. 4 изображает виды сбоку в разрезе заготовок с конфигурациями в нескольких вариантах исполнения внутри контейнера в соответствии с настоящим изобретением. Фиг. 5 изображает вид сверху для изображений, показанных на фиг. 4.
Более конкретно, со ссылкой на фиг. 4 и 5, вариант А изображает контейнер, предназначенный для содержания единственной заготовки (показывая два контейнера, каждый из которых с концом и содер- 12 039236 жащейся в нем единственной заготовкой, где два контейнера размещаются в вертикально штабелированной конфигурации); вариант В изображает многочисленные заготовки, штабелированные вертикально внутри одного контейнера без прокладки или пластины между двумя заготовками (один конец в нижней области контейнера); вариант С изображает заготовки, штабелированные друг поверх друга внутри единого контейнера, где контейнер был сформирован с прокладкой в форме коробчатой/перфорированной пластины (например, выполненной с возможностью пропускания газов и/или тепла через паровое пространство контейнера и/или из концов), где, в отличие от вариантов А-С, вариант D изображает иную конфигурацию размещения таких же заготовок внутри контейнера, причем варианты D-H показывают различные формы/конфигурации заготовок.
Более конкретно, вариант D изображает многочисленные стержни, удерживаемые в практически параллельной конфигурации с достаточным паровым объемом в контейнере, чтобы содействовать отведению отходящих газов из стержней и через конец контейнера; вариант Е изображает многочисленные штабелированные вертикально и в основном параллельно формы (например, заготовки в виде брусков) в контейнере; вариант F изображает многочисленные сферические заготовки, размещенные в контейнере; вариант G изображает разноразмерные заготовки в контейнере (сферы, имеющие различные величины диаметров: малые, средние и крупные), тогда как вариант Н изображает многочисленные заготовки, каждая из которых представляет собой уплотненный твердый материал.
В некоторых вариантах исполнения показанные на фиг. 5С и 5Н заготовки могут быть образованы экструзией для получения заготовок, имеющих сквозные прямолинейные газовые каналы по вертикальному направлению и единообразную геометрическую форму в x-y-плоскости.
Фиг. 6 изображает виды сверху конца 54 контейнера с отверстиями 58 в нескольких альтернативных вариантах исполнения в соответствии с настоящим изобретением. Фиг. 6А изображает большое размещенное в центре отверстие 58, с концентрически размещенными по кругу меньшими отверстиями 58, окружающими центральное отверстие 58 на конце 54 контейнера. Фиг. 6В изображает многочисленные ряды отверстий 54 (например, два ряда концентрически размещенных отверстий 58) в конце 54 контейнера. Фиг. 6С и 6Е в каждом случае показывают отверстия, сформированные в виде загородки (6С) или сетки (6Е), так, что открытое пространство (площадь отверстия) занимает на конце 54 больше места, чем закрытое пространство (область конца). Фиг. 6D изображает отверстия 58, которые выполнены симметрично/равноудаленно друг от друга на конце 54 контейнера. Как изображено в различных вариантах исполнения согласно фиг. 6 в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы многочисленные альтернативные варианты исполнения отверстий так, что полученный контейнер сформирован для обеспечения равномерного подведения/перемещения газа в соответствующий контейнер и из него, и/или в содержащуюся(иеся) в нем заготовку(и), когда контейнер и заготовка(и) перемещаются через реакционную камеру 20.
Фиг. 7 в схематическом представлении изображает вид сбоку, частично в разрезе, заготовки 36, размещенной внутри контейнера 34. Как изображено в фиг. 7, имеется газовый канал 66, размещенный между боковой стенкой 56 контейнера 34 и заготовкой 36. Кроме того, заготовка 36 изображена в виде тела, образованного из многочисленных гранул 72. Заготовка 36 имеет полости 68, определяемые комбинацией межгранулярной пористости 74 и внутригранулярной пористости 76. Кроме того, в таблице, включенной в фиг. 7, приведены примеры диапазонов величины площади разнообразных компонентов заготовки.
В некоторых вариантах исполнения подробно описанные здесь керамические порошки могут быть использованы для многообразных вариантов применения. В некоторых вариантах исполнения керамические порошки специально приспособлены для обработки по технологиям обработки керамических материалов, чтобы сформировать керамические продукты (причем керамические продукты точно рассчитаны на их применение на основе единообразных и/или однородных свойств керамического порошкового продукта).
В то время как был описан ряд вариантов осуществления настоящего изобретения, понятно, что эти варианты осуществления являются только иллюстративными и не являются ограничивающими, и что многие модификации могут стать очевидными специалистам с обычной квалификацией в этой области технологии. Кроме того, различные стадии могут быть проведены в любом желательном порядке (и могут быть добавлены любые желательные стадии и/или могут быть исключены любые желательные стадии).
Кодовые номера позиций.
- Система.
- Корпус реактора.
- Первый конец.
- Второй конец.
- Внутренняя боковая стенка.
- Реакционная камера.
- Источник тепла.
- Горячая зона.
- 13 039236
- Впуск продувочного газа.
- Продувочный газ.
- Выпуск продувочного газа.
- Отходящий газ.
- Контейнер.
- Заготовка.
- Прекурсорный материал.
- Керамический порошковый продукт.
- Загрузочный участок.
- Зона предварительного нагрева.
- Первый затвор.
- Клапан.
- Источник тепла.
- Второй затвор.
- По меньшей мере один конец (контейнера).
- Боковая стенка (контейнера).
- Отверстия (на конце или боковой стенке контейнера).
- Приемный блок.
- Паровой объем в контейнере (например, определяемый пространством между заготовкой(ами) и концом контейнера и/или боковыми стенками).
- Разделительная пластина (например, коробчатая пластина, например, сформированная как прокладка для заготовки(заготовок) внутри отдельного контейнера).
- Газовый канал/по меньшей мере одно отверстие (например, в заготовке).
- Пористость/полости (в заготовке) (в том числе, например, межгранулярная и внутригранулярная, когда заготовка сформирована из гранул).
- Компонент (например, включает контейнер и по меньшей мере одну заготовку, где компоненты могут быть собраны в виде контейнерного сборного узла (последовательно размещенные, выровненные многочисленные контейнеры).
- Гранула.
- Межгранулярная пористость.
- Внутригранулярная пористость (например, или внутригранулярная пористость, если используется уплотненная твердая заготовка, литая заготовка и/или экструдированная заготовка).

Claims (28)

1. Система для получения керамического порошка, содержащая за грузочный участок, причем загрузочный участок содержит по меньшей мере один контейнер, причем по меньшей мере один контейнер содержит по меньшей мере одну заготовку;
пр ичем по меньшей мере одна заготовка содержит источник углерода и по меньшей мере одно из оксида металла и борной кислоты;
причем по меньшей мере одна заготовка содержит по меньшей мере один газовый канал; и пр ичем по меньшей мере один газовый канал проходит от верха заготовки до нижней части заготовки;
ко рпус реактора, выполненный с возможностью приема по меньшей мере одного контейнера из загрузочного участка, причем корпус реактора имеет первый конец и второй конец, причем корпус реактора выполнен с внутренней боковой стенкой, проходящей от первого конца до второго конца, определяя реакционную камеру;
пр иемный блок, выполненный с возможностью приема по меньшей мере одного контейнера из корпуса реактора;
ис точник тепла, связанный с корпусом реактора, причем источник тепла выполнен с возможностью производить температуры карботермической реакции по меньшей мере для одной заготовки;
вп уск для продувочного газа рядом с первым концом и предназначенный для направления продувочного газа в реакционную камеру, и выпуск для продувочного газа рядом со вторым концом и предназначенный для направления отходящего газа из реакционной камеры;
причем по меньшей мере один контейнер выполнен с возможностью протекания продувочного газа через него.
2. Система по п.1, в которой корпус реактора является вертикальным.
3. Система по п.1, в которой корпус реактора выполнен под углом, причем первый конец находится на иной высоте, нежели второй конец.
4. Система по п.1, в которой загрузочный участок оснащен клапаном так, что в пределах загрузочного участка создается разность давлений, чтобы удалять газообразные вещества из загрузочного участка и/или добавлять их.
- 14 039236
5. Система по п.4, в которой загрузочный участок содержит источник тепла, предназначенный для предварительного нагревания контейнера и заготовки.
6. Система по п.1, дополнительно включающая первый затвор на первом конце корпуса реактора, причем первый затвор предназначен для создания замкнутой реакционной камеры рядом с первым концом, и второй затвор на втором конце корпуса реактора для создания замкнутой реакционной камеры рядом со вторым концом.
7. Система по п.1, в которой по меньшей мере один газовый канал занимает долю площади от 0,05 до 0,8 от заготовки, как видно из площади поперечного сечения поперек реакционной камеры.
8. Система по п.1, в которой по меньшей мере один газовый канал занимает долю площади от 0,1 до 0,8 от заготовки, как видно из площади поперечного сечения поперек реакционной камеры.
9. Система по п.1, в которой по меньшей мере один газовый канал занимает долю площади от 0,1 до 0,6 от заготовки, как видно из площади поперечного сечения поперек реакционной камеры.
10. Система по п.1, в которой по меньшей мере один газовый канал занимает долю площади от 0,1 до 0,4 от заготовки, как видно из площади поперечного сечения поперек реакционной камеры.
11. Система по п.1, в которой по меньшей мере один газовый канал занимает долю площади от 0,1 до 0,2 от заготовки, как видно из площади поперечного сечения поперек реакционной камеры.
12. Система по п.1, в которой по меньшей мере один газовый канал занимает долю площади от 0,2 до 0,8 от заготовки, как видно из площади поперечного сечения поперек реакционной камеры.
13. Система по п.1, в которой по меньшей мере один газовый канал занимает долю площади от 0,4 до 0,8 от заготовки, как видно из площади поперечного сечения поперек реакционной камеры.
14. Система по п.1, в которой по меньшей мере один газовый канал занимает долю площади от 0,6 до 0,8 от заготовки, как видно из площади поперечного сечения поперек реакционной камеры.
15. Система по п.1, в которой заготовка содержит диоксид титана в качестве оксида металла.
16. Система по п.15, в которой заготовка содержит 20-50 вес.% диоксида титана.
17. Система по п.15, в которой заготовка содержит 30-40 вес.% диоксида титана.
18. Система по п.15, в которой заготовка содержит 10-35 вес.% источника углерода.
19. Система по п.15, в которой заготовка содержит 30-70 вес.% борной кислоты.
20. Способ получения керамического порошка, включающий этапы, на которых
a) предварительно нагревают по меньшей мере один контейнер в загрузочном участке, причем по меньшей мере один контейнер содержит по меньшей мере одну заготовку, причем упомянутая заготовка содержит углерод, и причем упомянутая заготовка содержит по меньшей мере один газовый канал, причем по меньшей мере один газовый канал проходит от верха заготовки до нижней части заготовки;
b) перемещают по меньшей мере один контейнер в корпус реактора, причем корпус реактора содержит реакционную зону;
c) осуществляют карботермическую реакцию по меньшей мере одной заготовки в реакционной зоне, тем самым производя керамический порошок, причем этап осуществления карботермической реакции содержит восстановление посредством углерода заготовки металлсодержащего соединения заготовки до карбида металла, борида металла или нитрида металла; и
d) перемещают по меньшей мере один контейнер от корпуса реактора к приемной зоне.
21. Способ по п.20, дополнительно включающий приготовление прекурсорной смеси.
22. Способ по п.21, дополнительно включающий формование по меньшей мере одной заготовки из прекурсорной смеси.
23. Способ по п.22, в котором стадия формования включает по меньшей мере одно из уплотнения прекурсорной смеси, прессования прекурсорной смеси, литья прекурсорной смеси, экструдирования прекурсорной смеси и их комбинаций.
24. Способ по п.21, в котором приготовление прекурсорной смеси дополнительно включает одно из (а) формирования влажного агломерата, имеющего реагенты в нем, или (b) сухой обработки реагентов совместимыми материалами и/или связующими.
25. Способ по п.24, дополнительно включающий переработку прекурсорной смеси по меньшей мере в одну заготовку.
26. Способ по п.25, в котором стадия обработки включает по меньшей мере одно из дегидратации по меньшей мере одной заготовки, отверждения по меньшей мере одной заготовки, расформовки по меньшей мере одной заготовки и их комбинаций.
27. Способ по п.20, в котором по меньшей мере одна заготовка выполнена в виде тела, содействующего равномерной теплопередаче и стимулирующего выведение отходящих газов из заготовки.
28. Способ по п.20, дополнительно включающий пропускание во время этапа осуществления карботермической реакции потока продувочного газа (i) через тело заготовки, (ii) вокруг тела заготовки и их комбинации.
EA201990231A 2016-07-08 2017-07-07 Системы и способы получения керамических порошков EA039236B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662360079P 2016-07-08 2016-07-08
PCT/US2017/041057 WO2018009769A1 (en) 2016-07-08 2017-07-07 Systems and methods for making ceramic powders

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201990231A1 EA201990231A1 (ru) 2019-06-28
EA039236B1 true EA039236B1 (ru) 2021-12-21

Family

ID=60912302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201990231A EA039236B1 (ru) 2016-07-08 2017-07-07 Системы и способы получения керамических порошков

Country Status (12)

Country Link
US (2) US11078124B2 (ru)
EP (1) EP3481543A4 (ru)
JP (1) JP7054391B2 (ru)
CN (1) CN109562340B (ru)
AU (1) AU2017291923B2 (ru)
BR (1) BR112018077269A2 (ru)
CA (1) CA3028784A1 (ru)
DK (1) DK181470B1 (ru)
EA (1) EA039236B1 (ru)
MY (1) MY189294A (ru)
WO (1) WO2018009769A1 (ru)
ZA (1) ZA201900089B (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY189294A (en) * 2016-07-08 2022-02-02 Alcoa Usa Corp Systems and methods for making ceramic powders
WO2020027887A1 (en) * 2018-07-31 2020-02-06 Arconic Inc. Ceramics and ceramic composites

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818511A (en) * 1986-03-08 1989-04-04 Nihon Cement Co., Ltd. Process and apparatus for producing non-oxide compounds
US5194234A (en) * 1988-02-05 1993-03-16 The Dow Chemical Company Method for producing uniform, fine boron-containing ceramic powders
US5472477A (en) * 1992-05-04 1995-12-05 H.C. Starck Gmbh & Co. Kg Process for the preparation of finely divided metal and ceramic powders
CN105837223A (zh) * 2016-05-04 2016-08-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种合成氮化铝粉体的方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4266977A (en) 1975-02-03 1981-05-12 Ppg Industries, Inc. Submicron carbon-containing titanium boride powder and method for preparing same
US4353885A (en) * 1979-02-12 1982-10-12 Ppg Industries, Inc. Titanium diboride article and method for preparing same
US4275026A (en) 1979-11-02 1981-06-23 Ppg Industries, Inc. Method for preparing titanium diboride shapes
JPS60235706A (ja) 1984-05-09 1985-11-22 Central Glass Co Ltd シリコン系セラミツクス粉末の連続製造方法
CA1260671A (en) * 1984-06-07 1989-09-26 Takahisa Koshida High-purity powder of hexagonal boron nitride and a method for the preparation thereof
EP0177092A3 (en) 1984-09-24 1986-12-30 Cabot Corporation Reaction-bonded shapes of titanium diboride
US4888166A (en) 1986-09-03 1989-12-19 Georgia Tech Research Corporation Process for making highly reactive sub-micron amorphous titanium diboride powder
US5086019A (en) * 1986-09-16 1992-02-04 Lanxide Technology Company, Lp Reservoir feed method of making ceramic composite structures and structures made thereby
DE3644057A1 (de) * 1986-12-22 1988-06-30 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Verfahren und vorrichtung zur thermischen und/oder reduzierenden behandlung von festen, koernigen und/oder agglomerierten einsatzmaterialien
US4983553A (en) 1989-12-07 1991-01-08 The Dow Chemical Company Continuous carbothermal reactor
US5112579A (en) * 1989-12-07 1992-05-12 The Dow Chemical Company Continuous carbothermal reactor
US5100845A (en) 1991-03-13 1992-03-31 Union Carbide Coatings Service Technology Corporation Process for producing titanium diboride and boron nitride powders
US5350545A (en) * 1991-05-01 1994-09-27 General Atomics Method of fabrication of composites
US5190738A (en) * 1991-06-17 1993-03-02 Alcan International Limited Process for producing unagglomerated single crystals of aluminum nitride
US5382405A (en) * 1993-09-03 1995-01-17 Inland Steel Company Method of manufacturing a shaped article from a powdered precursor
NO20010929D0 (no) * 2001-02-23 2001-02-23 Norsk Hydro As FremgangsmÕte for utøvelse av termiske reaksjoner mellom reaktanter samt en ovn for samme
JP5144279B2 (ja) * 2006-01-13 2013-02-13 電気化学工業株式会社 アルミニウム−炭化珪素質複合体及びそれを用いた放熱部品
US7518229B2 (en) 2006-08-03 2009-04-14 International Business Machines Corporation Versatile Si-based packaging with integrated passive components for mmWave applications
JP4482016B2 (ja) * 2007-06-29 2010-06-16 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 複合セラミックスの製造方法、複合セラミックス、およびセラミックフィルタアセンブリ
US7704443B2 (en) 2007-12-04 2010-04-27 Alcoa, Inc. Carbothermic aluminum production apparatus, systems and methods
CN105040027B (zh) 2009-07-28 2018-06-22 美铝美国公司 用于制造铝熔炼中的可润湿阴极的组合物
RU2513398C2 (ru) * 2009-10-30 2014-04-20 Алкоа Инк. Способы изготовления порошков диборида титана
US20130167374A1 (en) * 2011-12-29 2013-07-04 General Electric Company Process of producing ceramic matrix composites and ceramic matrix composites formed thereby
US9181101B2 (en) 2012-06-06 2015-11-10 Alcoa Inc. Recycle of titanium diboride materials
WO2014204883A1 (en) 2013-06-19 2014-12-24 Alcoa Inc. Setter plate for sintering
CN103922360B (zh) * 2014-03-26 2017-11-10 山东理工大学 低温制备棒状硼化锆粉体的工艺
DE202014102701U1 (de) * 2014-06-11 2014-12-09 Centre National De La Recherche Scientifique Produkt mit ausgerichteten Partikeln
RU2707772C2 (ru) * 2014-09-25 2019-11-29 Мелиор Инновейшнз, Инк. Кремниевокарбидные материалы на основе поликарбосилоксана, варианты применения и устройства
US20180009717A1 (en) 2016-07-06 2018-01-11 Alcoa Usa Corp. Ceramic products and methods of making thereof
MY189294A (en) * 2016-07-08 2022-02-02 Alcoa Usa Corp Systems and methods for making ceramic powders
EP3490929A1 (en) * 2016-07-26 2019-06-05 Arconic Inc. Methods for making boron nitride ceramic powder

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818511A (en) * 1986-03-08 1989-04-04 Nihon Cement Co., Ltd. Process and apparatus for producing non-oxide compounds
US5194234A (en) * 1988-02-05 1993-03-16 The Dow Chemical Company Method for producing uniform, fine boron-containing ceramic powders
US5472477A (en) * 1992-05-04 1995-12-05 H.C. Starck Gmbh & Co. Kg Process for the preparation of finely divided metal and ceramic powders
CN105837223A (zh) * 2016-05-04 2016-08-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种合成氮化铝粉体的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US12043581B2 (en) 2024-07-23
EP3481543A4 (en) 2019-12-18
DK201970041A1 (en) 2019-01-30
CN109562340A (zh) 2019-04-02
EA201990231A1 (ru) 2019-06-28
CA3028784A1 (en) 2018-01-11
CN109562340B (zh) 2022-07-26
JP7054391B2 (ja) 2022-04-13
WO2018009769A1 (en) 2018-01-11
DK181470B1 (en) 2024-02-20
US20210355037A1 (en) 2021-11-18
ZA201900089B (en) 2022-06-29
US11078124B2 (en) 2021-08-03
EP3481543A1 (en) 2019-05-15
BR112018077269A2 (pt) 2019-04-02
AU2017291923B2 (en) 2022-02-17
US20190135703A1 (en) 2019-05-09
MY189294A (en) 2022-02-02
AU2017291923A1 (en) 2019-01-17
JP2019527181A (ja) 2019-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3995060B2 (ja) 単一モード又は多モードの触媒担体又は触媒、その製造方法及び塩素の製造方法
US12043581B2 (en) Systems and methods for making ceramic powders
JP5236412B2 (ja) 蒸気改質触媒のための新触媒設計および製造プロセス
JPH09168742A (ja) 単一モード又は多モードの触媒担体又は触媒、その製造方法及び塩素の製造方法
US20130231241A1 (en) Method for producing catalysts and catalysts thereof
GB2541052A (en) Shaped catalyst particle
CN104290229A (zh) 超高分子量聚乙烯滤芯双向压制烧结成型模具及其成型方法
Qiu et al. Combustion synthesis of high porosity SiC foam with nanosized grains
Zhang et al. Fabrication and characterization of dense BaCo0. 7Fe0. 2Nb0. 1O3− δ tubular membrane by slip casting techniques
AU647759B2 (en) Continuous carbothermal reactor
US4610864A (en) Method of continuously producing powder of silicon compound useful as ceramics material
CN110114143B (zh) 多孔质成型体及α-烯烃二聚化用催化剂
JP2019527181A5 (ru)
KR20160086902A (ko) 성형체 및 그의 제조 방법, α-올레핀 이량화용 촉매, 및 α-올레핀 이량체의 제조 방법
WO2022108478A1 (ru) Катализатор для гетерогенных реакций с пониженным гидравлическим сопротивлением слоя
CN209393158U (zh) 鼓泡床反应器、甲基丙烯酸甲酯生产设备
US5112579A (en) Continuous carbothermal reactor
CN104039436A (zh) 反应装置和ε-己内酰胺的制造方法
JP2004049987A (ja) シャバサイト型結晶質シリコアルミノリン酸塩モレキュラーシーブの圧縮打錠成型体及び成型方法
CN117545552A (zh) 高纯度压片阿尔法氧化铝催化剂载体
Kargin et al. Nanofilaments of Si 3 N 4