FI91492B - Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi - Google Patents

Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI91492B
FI91492B FI894934A FI894934A FI91492B FI 91492 B FI91492 B FI 91492B FI 894934 A FI894934 A FI 894934A FI 894934 A FI894934 A FI 894934A FI 91492 B FI91492 B FI 91492B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
metal
filler
matrix
matrix metal
infiltration
Prior art date
Application number
FI894934A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI894934A0 (fi
FI91492C (fi
Inventor
John Thomas Burke
Original Assignee
Lanxide Technology Co Ltd
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 Lanxide Technology Co Ltd filed Critical Lanxide Technology Co Ltd
Publication of FI894934A0 publication Critical patent/FI894934A0/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI91492B publication Critical patent/FI91492B/fi
Publication of FI91492C publication Critical patent/FI91492C/fi

Links

Classifications

    • 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
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • 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
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
    • C04B41/515—Other specific metals
    • C04B41/5155—Aluminium
    • 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
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/88—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1005—Pretreatment of the non-metallic additives
    • C22C1/1015—Pretreatment of the non-metallic additives by preparing or treating a non-metallic additive preform
    • C22C1/1021—Pretreatment of the non-metallic additives by preparing or treating a non-metallic additive preform the preform being ceramic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C22C1/1047—Alloys containing non-metals starting from a melt by mixing and casting liquid metal matrix composites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C22C1/1057—Reactive infiltration
    • C22C1/1063—Gas reaction, e.g. lanxide
    • 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
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00905—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as preforms
    • C04B2111/00913—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as preforms as ceramic preforms for the fabrication of metal matrix comp, e.g. cermets
    • C04B2111/00931—Coated or infiltrated preforms, e.g. with molten metal

Description

5 91492
Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi -Förfarande för att bilda en metallmatriskomposit
Esillä oleva keksintö liittyy uuteen menetelmään metalli -matriisikomposiittikappaleiden muodostamiseksi. Sula mat-riisimetalli tunkeutuu spontaanisti täyteaineeseen. Erityisesti tunkeutumisen edistäjä ja/tai tunkeutumisen edis-10 täjän edeltäjä sekä tunkeutumisatmosfääri ainakin prosessin jossakin vaiheessa on yhteydessä täyteaineeseen, mikä sallii sulan metallimatriisin spontaanin tunkeutumisen täyteaineeseen. Sen jälkeen kun tunkeutumista on tapahtunut halutussa määrin, lisätään täyteaineeseen, jossa spon-15 taani tunkeutuminen on tapahtunut, lisää matriisimetallia niin, että aikaansaadaan täyteaineen ja matriisimetallin suspensio, jossa on vähemmän täyteainetta suhteessa mat-riisimetalliin. Matriisimetallin voidaan sitten antaa jäähtyä paikalla tai matriisimetallin ja täyteaineen seos 20 voidaan kaataa toiseen säiliöön, kuten valumenetelmässä, toivotun muodon aikaansaamiseksi, joka vastaa toista säiliötä. Riippumatta siitä, valetaanko se välittömästi muodostumisensa jälkeen vai jäähdytetäänkö se ja kuumennetaan ja valetaan sen jälkeen, voidaan muodostettu suspensio 25 kuitenkin kaatamalla valaa haluttuun muotoon säilyttäen samalla edulliset ominaisuudet, jotka liittyvät metalli-matriisikomposiitteihin, joissa on tapahtunut spontaani tunkeutuminen.
30 Metallimatriisin ja lujittavan tai vahvistavan faasin, kuten keraamisia hiukkasia, kui tuki teitä, kuituja tai vastaavia, käsittävät komposiittituotteet näyttävät lupaavil-ta moniin eriin sovellutuksiin, koska niissä yhdistyvät osa lujittavan faasin jäykkyydestä ja kulutuskestävyydestä 35 metallimatriisin muovattavuuteen ja sitkeyteen. Yleensä metallimatriisikomposiitilla luodaan parannuksia sellai- 2 91492 sissa ominaisuuksissa, kuten lujuus, jäykkyys, hankausku-lutuksen kestävyys, ja lujuuden pysyminen korkeammissa lämpötiloissa, verrattuna matriisimetalliin sen monoliittisessa muodossa, mutta määrä, johon saakka määrättyä 5 ominaisuutta voidaan parantaa, riippuu suuresti kyseessä olevista ainesosista, niiden tilavuus- tai painosuhteista, sekä siitä miten niitä käsitellään komposiittia muodostettaessa. Eräissä tapauksissa komposiitti voi myös olla kevyempää kuin matriisimetalli sellaisenaan. Alumiinimat-10 riisikomposiitit, jotka on vahvistettu keräämillä, kuten esimerkiksi piikarbidilla hiukkasten, hiutaleiden tai kuitukiteiden muodossa, ovat kiinnostavia johtuen niiden alumiiniin verrattuna suuremmasta jäykkyydestä, kulutuksen kestävyydestä ja korkean lämpötilan lujuudesta.
15
Alumiinimatriisikomposiittien valmistamiseksi on kuvattu erilaisia metallurgisia menetelmiä, mukaanlukien menetelmiä, jotka perustuvat jauhemetallurgiatekniikoihin ja sulan metallin tunkeutumistekniikoihin, joissa käytetään 20 hyväksi painevalua, tyhjövalua, sekoittamista, ja notkistumia. Jauhemetallurgiatekniikoiden avulla jauheen muodossa oleva metalli ja jauheen, kuitukiteiden, leikattujen kuitujen, jne. muodossa oleva lujittava aine sekoitetaan ja sitten joko kylmäpuristetaan ja sintrataan, tai kuuma-25 puristetaan. Tällä menetelmällä tuotetun piikarbidilla lujitetun alumiinimatriisikomposiitin suurimman keraamin tilavuusosan on ilmoitettu olevan noin 25 tilavuusprosenttia kuitukiteiden tapauksessa ja noin 40 tilavuusprosenttia hiukkasten tapauksessa.
30
Metallimatriisikomposiittien tuottaminen jauhemetallurgi-sia tekniikoita käyttävin tavanomaisin menetelmin asettaa eräitä rajoituksia aikaansaatavien tuotteiden ominaisuuksille. Komposiitissa olevan keraamifaasin tilavuusosa on 35 tyypillisesti rajoittunut, hiukkasten tapauksessa noin 40 prosenttiin. Samaten asettaa puristustoiminta rajan käytännössä saavutettavalle koolle. Ainoastaan suhteellisen 91492 3 yksinkertaiset tuotteen muodot ovat mahdollisia ilman jälkeenpäin tapahtuvaa käsittelyä (esim. muotoilua tai koneistusta) tai ottamatta käyttöön monimutkaisia puristimia. Sintrauksen aikana voi myös esiintyä epätasaista 5 kutistumista, samoin kuin mikrostruktuurin epätasaisuutta, johtuen kiintoaineisiin eriytymisestä ja hiukkasten kasvusta.
US-patentissa 3,970,136 kuvataan menetelmä metallimatrii-10 sikomposiitin muodostamiseksi, johon sisältyy kuitumuotoi-nen lujite, esim. piikarbidi- tai alumiinioksidikuituki-teitä, joilla on ennalta määrätty kuitujen suuntaus. Komposiitti tehdään sijoittamalla samassa tasossa olevien kuitujen samansuuntaisia mattoja tai huopia muottiin 15 yhdessä sulan matriisimetallin, esim. alumiinin lähteen kanssa ainakin joidenkin mattojen välissä, ja kohdistamalla painetta, niin että sula metalli pakotetaan tunkeutumaan mattoihin ja ympäröimään suunnatut kuidut. Mattojen pinon päälle voidaan valaa sulaa metallia, jolloin sitä paineen 20 avulla pakotetaan virtaamaan mattojen väliin. Komposiitissa olevien lujittavien kuitujen jopa 50 % tilavuuspitoi-suuksia on ilmoitettu.
Edellä olevaan tunkeutumismenetelmään liittyy paineen 25 aiheuttamien virtausprosessien yllätyksellisiä vaihteluja, ts. mahdollisia epäsäännöllisyyksiä matriisin muodostumisessa, huokoisuutta, jne, kun otetaan huomioon että se riippuu ulkoisesta paineesta sulan matriisimetallin pakottamiseksi kuitupitoisten mattojen läpi. Ominaisuuksien 30 epätasaisuus on mahdollinen vaikka sulaa metallia johdettaisiin useammasta kohdasta kuitupitoiseen järjestelyyn. Vastaavasti on järjestettävä monimutkaiset matto/lähde-järjestelyt ja virtausreitit soveltuvan ja tasaisen tunkeutumisen aikaansaamiseksi kuitumattojen pinoon. Edellä 35 mainittu painetunkeutumismenetelmä mahdollistaa myös ainoastaan suhteellisen pienen lujitusaineen ja matriisiti-lavuuden suhteen, johtuen suureen mattotilavuuteen kiin- 4 91492 teästi liittyvästä tunkeutumisen vaikeudesta. Lisäksi muoteissa on oltava sulaa metallia paineen alaisena, joka nostaa menetelmän kustannuksia. Lopuksi edellä mainittu menetelmä, joka rajoittuu ojennuksessa oleviin hiukkasiin 5 tai kuituihin tunkeutumiseen, ei sovellu alumiinimatrii-sikomposiittien muodostamiseen, jotka on lujitettu satunnaisesti suuntautuvista hiukkasista, kuitukiteistä tai kuiduista koostuvilla aineilla.
10 Alumiinimatriisi-alumiinioksiditäytteisten komposiittien valmistuksessa alumiini ei helposti kostuta alumiinioksidia, jolloin on vaikeata muodostaa yhtenäinen tuote. Tähän ongelmaan on ehdotettu erilaisia ratkaisuja. Eräs sellainen lähestyminen on alumiinin päällystäminen metallilla (esim. 15 nikkelillä tai wolfrämillä), joka sitten kuumapuristetaan yhdessä alumiinin kanssa. Toisessa tekniikassa alumiini seostetaan litiumin kanssa, ja alumiinioksidi voidaan päällystää piidioksidilla. Näillä komposiiteilla kuitenkin ominaisuudet vaihtelevat, tai päällystykset voivat heiken-20 tää täytettä, tai matriisi sisältää litiumia, joka voi vaikuttaa matriisin ominaisuuksiin.
US-patentilla 4,232,091 voitetaan eräitä alan vaikeuksia, joita kohdataan valmistettaessa alumiinimatriisi-alumii-25 nioksiditäytteisiä komposiitteja. Tässä patentissa kuva-taan 75 - 375 kg/cm paineen kohdistamista pakottamaan sula alumiini (tai sula alumiiniseos) alumiinioksidia olevaan kuitu- tai kuitukidemattoon, joka on esilämmitetty alueelle 700 - 1050°C. Alumiinioksidin suurin suhde metalliin 30 tuloksena olevassa kiinteässä valukappaleessa oli 0,25:1. Koska tässä menetelmässä ollaan riippuvaisia ulkopuolisesta paineesta tunkeutumisen aikaansaamiseksi, sitä värväävät monet saunat puutteet kuin US-patenttia 3,970,136.
35 EP-hakemuksessa 115,742 kuvataan alumiini-alumiinioksidi-komposiittien valmistamista, jotka ovat erityisen käyttökelpoisia elektrolyyttikennokomponentteina, ja joissa esi- 91492 5 muotin alumiinioksidimatriisin ontelot täytetään alumiinilla, ja tätä varten käytetään erilaisia tekniikoita alumiinioksidin kostuttamiseksi koko esimuotissa. Alumiinioksidi kostutetaan esimerkiksi titaani-, zirkonium-, 5 hafnium tai niobi-diboridia olevalla kostutusaineella tai metallilla, ts. litiumilla, magnesiumilla, kalsiumilla, titaanilla, kromilla, raudalla, koboltilla, nikkelillä, zirkoniumilla tai hafniumilla. Kostutuksen edistämiseksi käytetään inerttiä atmosfääriä, kuten argonia. Tässä 10 julkaisussa esitetään myös paineen kohdistaminen sulan alumiinin saamiseksi tunkeutumaan päällystämättömään matriisiin. Tässä suhteessa tunkeutuminen aikaansaadaan saattamalla huokoset ensin tyhjöön ja kohdistamalla sitten sulaan alumiiniin painetta inertissä atmosfäärissä, esim. 15 argonissa. Vaihtoehtoisesti esimuottiin voidaan tunkeutua höyryfaasissa olevalla alumiinipäällystyksellä pintojen kostuttamiseksi ennen onteloiden täyttämistä tunkeutuvalla sulalla alumiinilla. Jotta varmistettaisiin alumiinin pysyminen esimuotin huokosissa vaaditaan lämpökäsittelyä, 20 esim lämpötilassa 1400 - 1800°C, joko argonissa tai tyhjössä. Muutoin joko paineen alaisena tunkeutuneen aineen altistuminen kaasulle, tai tunkeutumispaineen poistaminen, aiheuttaa alumiinin häviämistä kappaleesta.
25 Kostutusaineiden käyttäminen alumiinioksidikomponentin tunkeutumisen aikaansaamiseksi sulaa metallia sisältävään elektrolyyttikennoon on esitetty myös EP-patenttihakemuk-sessa 94353. Tässä julkaisussa kuvataan alumiinin tuottamista elektrolyysillä kennossa, jossa virranjohdinkatodi 30 on kennon vaippana tai alustana. Tämän alustan suojaamiseksi sulalta kryoliitilta levitetään alumiinioksidialus-talle ohut päällystys kostutusaineen ja liukenemisen estävän aineen seoksella ennen kennon käynnistämistä tai kun se on upotettuna elektrolyysiprosessin tuottamaan 35 sulaan alumiiniin. Kuvattuja kostutusaineita ovat titaani, zirkonium, hafnium, pii, magnesium, vanadiini, kromi, niobi tai kalsium, ja titaani esitetään edullisimmaksi aineeksi.
6 91492
Boorin, hiilen ja typen yhdisteiden selitetään olevan hyödyllisiä estettäessä kostutusaineiden liukenemista sulaan alumiiniin. Tässä julkaisussa ei kuitenkaan ehdoteta metallimatriisikomposiittien tuottamista, eikä siinä eh-5 dotetaa sellaisten komposiittien muodostamista esimerkiksi typpiatmosfäärissä.
Paineen ja kostutusaineiden käytön lisäksi on kuvattu tyhjön kohdistamisen edistävän sulan alumiinin tunkeutu-10 mistä huokoiseen keraamikappaleeseen. Esimerkiksi US-pa-tentissa 3,718,441 raportoidaan keraamiseen kappaleeseen (esim. boorikarbidi, alumiinioksidi ja berylliumoksidi) tunkeutumista joko sulalla alumiinilla, berylliumilla, magnesiumilla, titaanilla, vanadiinilla, nikkelillä tai 15 kromilla, tyhjössä joka on alle 10“ torr. Välillä 10” ...
10-6 torr oleva tyhjö johti keraamin heikkoon kostuttami-seen sulalla metallilla, niin ettei metalli virrannut vapaasti keraamin ontelotiloihin. Kostuttamisen sanotaan kuitenkin parantuneen, kun tyhjö pienennettiin alle 10-6 2 0 torr.
Myös US-patentissa 3,864,154 esitetään tyhjön käyttämistä tunkeutumisen aikaansaamiseksi. Tässä patentissa selitetään kylmäpuristetun AlBi2-jauhekappaleen asettamista kyl-25 mäpuristetun alumiinijauheen pedille. Sen jälkeen sijoitettiin lisää alumiinia AlBi2-jauhekappaleen päälle. Sulatusastia, jossa AlBi2-kappale oli "kerrostettuna" alumiini jauhekerrosten väliin, sijoitettiin tyhjöuuniin. Uuniin järjestettiin noin 10“^ torr oleva tyhjö kaasun 30 poistumista varten. Lämpötilaa nostettiin sen jälkeen 1100°C:een, jossa se pidettiin 3 tuntia. Näissä oloissa sula alumiini tunkeutui AlBi2-kappaleeseen.
US-patentissa 3,364,976 selitetään suunnitelmaa itsestään 35 kehittyvän tyhjön aikaansaamista kappaleeseen, sulan metallin tunkeutumisen lisäämiseksi kappaleeseen. Erityisesti selitetään, että kappale, esim. grafiittimuotti, teräs- 7 91492 muotti tai huokoinen tulenkestävä aine, kokonaan upotetaan sulaan metalliin. Muotin tapauksessa metallin kanssa reagoivan kaasun kanssa täytetty muottiontelo on yhteydessä ulkopuolella sijaitsevaan sulaan metalliin muotissa olevan 5 ainakin yhden aukon kautta. Kun muotti upotetaan sulaan, tapahtuu ontelon täyttyminen itsestään kehittyvän tyhjön syntyessä ontelossa olevan kaasun ja sulan metallin reaktion johdosta. Tyhjö on erityisesti tulosta metallin kiinteän oksidimuodon syntymisestä. Siten tässä julkaisus-10 sa esitetään, että on oleellista aikaansaada ontelossa olevan kaasun ja sulan metallin välinen reaktio. Muotin käyttäminen tyhjön luomiseksi ei kuitenkaan välttämättä ole toivottavaa, johtuen muotin käyttöön liittyvistä välittömistä rajoituksista. Muotit on ensin koneistettava 15 määrättyyn muotoon; sitten loppukäsiteltävä, koneistettava hyväksyttävän valupinnan tuottamiseksi muottiin; sitten koottava ennen niiden käyttämistä; sitten purettava niiden käytön jälkeen valukappaleen poistamiseksi niistä; ja sen jälkeen muotti on jälleen saatettava käyttökuntoon, mikä 20 mitä todennäköisimmin merkitsisi muotin pintojen uudelleen käsittelyä tai muotin poistamista, ellei se enää ole käyttöön hyväksyttävä. Muotin koneistaminen monimutkaiseen muotoon saattaa olla erittäin kallista ja aikaavievää. Lisäksi muodostuneen kappaleen poistaminen monimutkaisen 25 muotoisesta muotista saattaa olla vaikeata (ts. monimutkaisen muotoiset valukappaleet saattavat mennä rikki niitä muotista poistettaessa). Lisäksi, vaikka julkaisussa ehdotetaan, että huokoinen tulenkestävä aine voitaisiin suoraan upottaa sulaan metalliin tarvitsematta käyttää 30 muottia, niin tulenkestävän aineen olisi oltava yhtenäinen kappale, koska ei ole olemassa mahdollisuutta aikaansaada tunkeutumista irralliseen tai erotettuun huokoiseen aineeseen ilman säiliönä olevaa muottia (ts. uskotaan yleisesti, että hiukkasmainen aine tyypillisesti dissosioituisi tai 35 valuisi hajalleen sitä sulaan metalliin sijoitettaessa). Lisäksi, jos haluttaisiin aikaansaada tunkeutuminen hiuk-kasmaiseen aineeseen tai löyhästi muodostettuun esimuot- -- · 91492 8 tiin, olisi ryhdyttävä varotoimiin, niin ettei tunkeutuva metalli syrjäyttäisi osaa hiukkasaineesta tai esimuotista, mikä johtaisi epähomogeeniseen mikrostruktuuriin.
5 Vastaavasti on kauan ollut olemassa tarve saada yksinkertainen ja luotettava menetelmä muotoiltujen metallimatrii-sikomposiittien tuottamiseksi, joka ei perustu paineen tai tyhjön käyttämiseen (joko ulkoisesti kohdistettuna tai sisäisesti kehitettynä) tai vahingollisten kostutusainei-10 den käyttämiseen metallimatriisin luomiseksi toiseen aineeseen, kuten keraamiseen aineeseen, ja jossa tarvittavien koneistustoimenpiteiden määrä on minimoitu. Esillä olevalle keksinnölle, joka tyydyttää nämä tarpeet, on tunnusomaista, että asetetaan matriisimetallin lähde ja täy-15 teaine vierekkäin ja annetaan matriisimetallin sulamispistettä korkeammassa lämpötilassa, tunkeutumisen edistäjän ja/tai tunkeutumisen edistäjän edeltäjän läsnäollessa ja ainakin jossakin tunkeutumisprosessin vaiheessa vaikuttavassa tunkeutumisatmosfäärissä sulan matriisimetallin tun-20 keutua spontaanisti ainakin osaan täyteaineesta, ja syötetään täyteaineeseen, jossa spontaani tunkeutuminen on tapahtunut, lisämatriisimetallia siten, että syntyy täyteaineen ja matriisimetallin suspensio, jossa täyteaineen tilavuusosuus on alentunut ensimmäisen spontaanin tunkeu-25 tumisvaiheen jälkeiseen verrattuna. Täyteaine on esim. keraaminen aine, matriisimetalli on esim. alumiini ja tun-keutumisatmosfäärin muodostaa esim. typpi.
Tämän hakemuksen sisältö liittyy useaan rinnakkaiseen ha-30 kemukseen, joihin viitataan jäljempänä "rinnakkais-metai-limatriisihakemuksina".
Uutta menetelmää metallimatriisikomposiittlaineen tuottamiseksi kuvataan US-hakemuksessamme 049 171, jonka nimitys 35 on "Metallimatriisikomposiitteja", nyt US-patentti 4 828 008. Mainitun keksinnön menetelmän mukaisesti me-tallimatriisikomposiitti tuotetaan tunkeuttamalla läpäisevään täyteaineeseen (esim. keräämiä tai keräämillä päällystettyä ainetta) sulaa alumiinia, joka sisältää 9 91492 ainakin 1 painoprosentin magnesiumia ja edullisesti ainakin 3 painoprosenttia magnesiumia. Tunkeutuminen tapahtuu spontaanisti käyttämättä ulkoista painetta tai tyhjöä. Sulan metalliseoksen läähde saatetaan koskettamaan täyte-5 ainemassaa lämpötilassa, joka on ainakin noin 675°C, kun läsnä on kaasua, joka käsittää noin 10 - 100 tilavuusprosenttia, edullisesti ainakin noin 50 tilavuusprosenttia typpeä, jolloin loput, mikäli sitä on, on ei-hapettavaa kaasua, esim. argonia. Näissä oloissa sula alumiiniseos 10 tunkeutuu keraamimassaan normaalissa ilmakehän paineessa muodostaen alumiini- (tai alumiiniseos-) matriisikomposii-tin. Kun haluttu määrä täyteainetta on sulan alumiiniseoksen läpitunkemaa, lasketaan lämpötilaa seoksen kiinteyttämiseksi, jolloin muodostuu kiinteä metallimatriisi-15 rakenne, joka sulkee sisäänsä lujittavan täyteaineen.
Tavallisesti, ja edullisesti, syötetty sula seos riittää aikaansaamaan tunkeutumisen etenemisen oleellisesti täy-teainemassan rajoille. US-patentin 4,828,008 mukaisesti tuotettujen alumiinimatriisikomposiittien täyteaineen 20 määrä voi olla erittäin suuri. Tässä mielessä voidaan saavuttaa täyteaineen ja seoksen tilavuussuhteita jotka ovat suurempia kuin 1:1.
Edellä mainitun US-patentin 4,828,008 mukaisissa proses-25 sioloissa alumiininitridiä voi muodostua epäjatkuvana faasina, joka on jakautunut koko alumiinimatriisiin. Nitridin määrä alumiinimatriisissa voi vaihdella sellaisten tekijöiden, kuten lämpötilan, seoksen koostumuksen, kaasun koostumuksen ja täyteaineen mukaisesti. Siten 30 voidaan yhtä tai useampaa sellaista järjestelmän tekijää säätämällä räätälöidä määrättyjä komposiitin ominaisuuksia. Joitakin loppukäyttösovellutuksia varten voi kuitenkin olla toivottavaa, että komposiitti sisältää vähän tai oleellisesti ei lainkaan alumiininitridiä.
On havaittu, että korkeammat lämpötilat edistävät tunkeutumista, mutta johtavat siihen, että menetelmässä herkemmin 35 10 91492 muodostuu nitridiä. US-patentin 4,828,008 mukaisessa keksinnössä sallitaan tunkeutumiskinetiikan ja nitridin muodostumisen välisen tasapainon valitseminen.
5 Esimerkki sopivista estovälineistä käytettäviksi metalli-matriisikomposiittien muodostamisen yhteydessä on selitetty US-hakemuksessa 141,642, jonka nimityksenä on "Menetelmä metallimatriisikomposiittien valmistamiseksi estoainetta käyttäen". Tämän keksinnön menetelmän mukaisesti estovä-10 linettä (esim. hiukkasmaista titaanidiboridia tai grafiit-tiainetta, kuten joustavaa grafiittinauhatuotetta, jota Union Carbide myy tuotenimellä Grafoil (R)) sijoitetaan täyteaineen määrätyllä rajapinnalle ja matriisiseos tunkeutuu estovälineen määrittelemään rajapintaan saakka. 15 Estovälinettä käytetään estämään, torjumaan tai lopettamaan sulan seoksen tunkeutuminen, jolloin aikaansaadaan verkon, tai lähes verkon muotoja tuloksena olevassa metallimatriisikomposiitissa. Vastaavasti muodostetuilla metallimatriisi-komposiittikappaleilla on ulkomuoto, joka 20 oleellisesti vastaa estovälineen sisämuotoa.
US-patenttihakemuksen mukaista menetelmää parannettiin rinnakkaisella US-patenttihakemuksella 168,284, jonka nimityksenä on "Metallimatriisikomposiitteja ja tekniikoita 25 niiden valmistamiseksi". Mainitussa hakemuksessa esitettyjen menetelmien mukaisesti matriisimetalliseos on läsnä metallin ensimmäisenä lähteenä ja matriisimetallin varas-tolähteenä, joka on yhteydessä sulan metallin ensimmäiseen lähteeseen, esimerkiksi painovoimaisen virtauksen välityk-30 sellä. Erityisesti, mainitussa hakemuksessa esitetyissä oloissa, sulan matriisiseoksen lähde alkaa tunkeutua täyteainemassaan normaalissa ilmakehän paineessa ja aloittaa siten metallimatriisikomposiitin muodostuksen. Sulan matriisimetallin ensimmäinen lähde kulutetaan sen tunkeu-35 tuessa täyteainemassaan, ja haluttaessa sitä voidaan lisätä, edullisesti jatkuvalla tavalla, sulan matriisimetallin varastolähteestä spontaanin tunkeutumisen jatkues- 91492 11 sa. Kun toivottu määrä läpäisevää täyteainetta on sulan matriisiseoksen läpitunkemaa, lasketaan lämpötilaa seoksen kiinteyttämiseksi, jolloin muodostuu kiinteä metallimat-riisistruktuuri, joka ympäröi lujittavaa täyteainetta. On 5 ymmärrettävä, että metallivarastolähteen käyttäminen on ainoastaan mainitussa patenttihakemuksessa kuvatun keksinnön eräs suoritusmuoto, eikä varastolähteen suoritusmuodon yhdistäminen jokaiseen siinä esitettyyn keksinnön vaihtoehtoiseen suoritusmuotoon ole välttämätöntä, joista 10 eräät voisivat myös olla hyödyllisiä käytettynä esillä olevan keksinnön yhteydessä.
Metallin varastolähdettä voi olla sellaisena määränä, että se aikaansaa riittävän metallimäärän tunkeutumisen ennalta 15 määrätyssä määrin läpäisevään täyteaineeseen. Vaihtoehtoisesti voi valinnainen estoväline olla kosketuksessa täyteaineen läpäisevään massaan ainakin sen toisella puolella rajapinnan määrittelemiseksi.
20 Lisäksi, vaikka syötetyn sulan matriisiseoksen määrän tulisi olla riittävä sallimaan spontaanin tunkeutumisen eteneminen ainakin oleellisesti täyteaineen läpäisevän massan rajapintoihin (ts. estopintoihin) saakka, varasto-lähteessä olevan seoksen määrä voisi ylittää sellaisen 25 riittävän määrän niin, että on olemassa riittävä määrä seosta tunkeutumisen loppuun saattamiseksi, ja sen lisäksi ylimääräinen sula metalliseos voisi jäädä ja kiinnittyä metallimatriisi-komposiittikappaleeseen. Kun siten läsnä on ylimäärä sulaa seosta, tuloksena oleva kappale on 30 kompleksinen komposiittikappale (esim. makrokomposiitti), jossa metallimatriisin läpitunkema keraamikappale suoraan sitoutuu varastolähteeseen jäävään ylimääräiseen metalliin.
35 Jokainen edellä selitetyistä rinnakkais-metallimatriisi-hakemuksista kuvaa menetelmiä metallimatriisi-komposiit-tikappaleiden tuottamiseksi sekä uusia metallimatriisi- 91492 12 komposiittikappaleita, joita niillä tuotetaan. Edellä mainitut rinnakkais-metallimatriisihakemukset sisällytetään tähän nimenomaisina viitteinä.
5 Metallimatriisikomposiittikappale tuotetaan kun aiheutetaan sulan matriisimetallin spontaani tunkeutuminen läpäisevään täyteainemassaan. Erityisesti tunkeutumisen edistäjä ja/tai tunkeutumisen edistäjän edeltäjä sekä tunkeutu-misatmosfääri ovat yhteydessä täyteaineeseen ainakin pro-10 sessin jossakin vaiheessa, mikä sallii sulan matriisimetallin spontaanin tunkeutumisen täyteaineeseen. Sen jälkeen kun on aikaansaatu oleellisesti täydellinen tunkeutuminen, lisätään täyteaineeseen (ts. edullisessa suoritusmuodossa sekoitetaan fyysisesti täyteaineeseen), jossa 15 tunkeutuminen on tapahtunut, lisää matriisimetallia (johon tässä joskus viitataan toisena matriisimetallina), niin että aikaansaadaan täyteaineen ja matriisimetallin suspensio. Vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa järjestetään ylimäärä matriisimetallia, joka säilyy sulana tunkeutumatto-20 mana metallina, sen jälkeen kun tunkeutuminen on täydellinen. Ylimääräistä matriisimetallia sekoitetaan sen jälkeen tai se sekoitetaan täyteaineeseen, jossa tunkeutuminen on tapahtunut, täyteaineen ja matriisimetallin suspension muodostamiseksi, jossa on pienempi osuus hiukkasia 25 kuin alkuperäisessä täyteaineessa, johon tunkeutuminen on tapahtunut.
Vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa voidaan spontaanin tunkeutumisen metallimatriisikomposiitin antaa jäähtyä sen 30 jälkeen, kun tunkeutuminen on täydellinen. Sen jälkeen voidaan komposiitti uudelleen kuumentaa nesteytymislämpö-tilaansa ja lisätä siihen toista tai lisää matriisimetallia .
35 Edullisessa suoritusmuodossa tunkeutumisen edistäjän edeltäjä voidaan syöttää ainakin joko täyteaineeseen tai matriisimetalliin. Täyteaineen, matriisimetallin, tunkeu- 91492 13 tumisen edistäjän edeltäjän ja tunkeutumisatmosfäärin syöttämisen yhdistelmä saattaa matriisimetallin spontaanisti tunkeutumaan täyteaineeseen.
5 Tunkeutumisen edistäjän edeltäjän syöttämisen sijasta voidaan lisäksi tunkeutumisen edistäjää syöttää välittömästi joko täyteaineeseen ja/tai matriisimetalliin ja/tai tunkeutumisatmosfääriin. Lopuksi, ainakin spontaanin tunkeutumisen aikana, tunkeutumisen edistäjän tulisi sijaita 10 ainakin osaassa täyteainetta.
Lisämatsiisimetallin fyysinen sekoittaminen voidaan toteuttaa mekaanisella sekoitusvälineellä, ultraäänisekoi-tusvälineellä, värähtelyvälineellä, sekoittamalla käsin, 15 tai jollakin muulla sopivalla tavalla lisämatriisimetallin ja täyteaineen, johon tunkeutuminen on tapahtunut, sekoittamiseksi.
Lisäksi, kuten tässä on aikaisemmin mainittu, voi toisella 20 tai lisämatriisimetallilla olla koostumus, joka on samanlainen tai täysin erilainen kuin sillä ensimmäisellä matriisimetallilla, joka tunkeutui täyteaineeseen. Käytettäessä erilaista toista matriisimetallia olisi edullista, että ensimmäinen, täyteaineeseen tunkeutunut matriisime-25 talli olisi ainakin osittain sekoitettavissa toiseen matriisimetalliin, niin että tapahtuisi ensimmäisen ja toisen matriisimetallin seostuminen ja/tai muodostuisi ensimmäisen ja toisen matriisimetallin välisiä metalliyh-disteitä. Kun toinen matriisimetalli on oleellisesti 30 samanlaista kuin tai samaa kuin ensimmäinen matriisimetalli joka tunkeutui täyteaineeseen, molemmat matriisimetallit sekoittuvat todennäköisesti hyvin helposti.
Sen jälkeen kun on aikaansaatu ensimmäisen ja toisen 35 matriisimetallin toivottu sekoittuminen, voidaan täyteaineen ja ensimmäisen ja toisen matriisimetallin suspension antaa jäähtyä paikallaan, sekoituskammiossa, jos halutaan.
91492 14 Jäähtynyt seos voidaan sen jälkeen kuumentaa uudelleen suspensiossa olevan matriisimetallin nestetytymislämpötilaan tai sen yli ja sen jälkeen kaataa se toivottuun muottiin. Vaihtoehtoisesti, jos seos on muotissa joka 5 vastaa toivottua lopullista muotoa, voidaan seoksen yk-sinekertaisesti antaa jäähtyä, ja sen jälkeen poistaa muotista. Seos voidaan lisäksi myös pitää sulana ja kaataa toivottuun muottiin, joka joko vastaa lopullista tuotettavaa metallimatriisi-komposiittikappaletta, tai joka vas-10 taa jotain välimuotoa (esim. valannetta) jälkeenpäin tapahtuvaa käsittelyä varten.
Tuloksena oleva metallimatriisi-komposiittikappale sisältää sekä ensimmäistä että toista matriisimetallia, ja sillä 15 on pienempi osuus täyteainetta verrattuna sellaiseen metallimatriisi-komposiittikappaleeseen, joka ei sisällä toista matriisimetallia. Vastaavasti esillä olevalla keksinnöllä aikaansaadaan menetelmä metallimatriisi-kompo-siittikappaleiden tuottamiseksi, joissa on pienemmät osuu-20 det täyteainetta. Sellaisia täyteaineen pienempiä osuuksia ei tyypillisesti voida tehokkaasti aikaansaada suorittamalla spontaani tunkeutuminen erittäin huokoiseen täyteaineeseen, koska täyteaineen suurin mahdollinen huokoisuus on rajoitettu sellaisten näkökohtien johdosta, kuten 25 vähimmäistiivistys, esimuotin lujuus, jne.
Huomattakoon, että tämä hakemus käsittelee pääasiassa alumiinimatriisimetalleja, jotka jossain metallimatriisi-komposiittikappaleen muodostumisen aikana ovat kosketuk-30 sessa magnesiumiin, joka toimii tunkeutumisen edistäjän edeltäjänä, tunkeutumisatmosfäärinä toimivan typen läsnäollessa. Siten alumiini/magnesium/typpi-järjestelmän mat-riisimetalli/tunkeutumisen edistäjän edeltäjä/tunkeutu-misatmosfääri-järjestelmällä esiintyy spontaania tunkeu-35 tumista. Muut matriisimetalli/tunkeutumisen edistäjän edeltäjä/tunkeutumisatmosfääri-järjestelmät voivat kuitenkin käyttäytyä samantapaisesti kuin alumiini/magnesium/ 15 91 492 typpi-järjestelmä. Samantapaista spontaania tunkeutumis-käyttäytymistä on esimerkiksi havaittu alumiini/stron-tium/typpi-järjestelmässä; alumiini/sinkki/happi-järjestelmässä; sekä alumiini/kalsium/typpi-järjestelmässä.
5 Vastaavasti, vaikka tässä hakemuksessa käsitellään ainoastaan tässä viitattuja järjestelmiä, on ymmärrettävä, että muut metallimatriisi/tunkeutumisen edistäjän edeltä-jä/tunkeutumisatmosfääri-järjestelmät voivat käyttäytyä samantapaisesti.
10
Matriisimetallin käsittäessä alumiiniseosta, saatetaan alumiiniseos kosketukseen täyteaineeseen (esim. alumiinioksidi- tai piikarbidihiukkasia). Keksinnön eräässä suoritusmuodossa täyteaineeseen on sekoitettu tunkeutumi-15 sen edistäjän edeltäjänä magnesiumia ja/tai se saatetaan magnesiumin vaikutuksen alaiseksi prosessin jossakin kohdassa. Alumiiniseos ja/tai täyteaine pidetään typpiatmos-fäärissä ainakin prosessin osan aikana, ja tässä edullisessa suoritusmuodossa oleellisesti koko prosessin aikana. 20 Vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa täyteaine, ja/tai alumiiniseos, ja/tai typpitunkeutumisatmosfääri sisältää mag-nesiumnitridiä tunkeutumisen edistäjänä. Kummassakin suoritusmuodossa täyteaineessa esiintyy matriisimetallin spontaani tunkeutuminen, ja spontaanin tunkeutumisen ja 25 metallimatriisin muodostumisen määrä tai nopeus vaihtele-vat prosessiolojen annetun järjestelyn mukaisesti, johon sisältyy esimerkiksi järjestelmään (esim. alumiiniseokseen ja/tai esimuottiin ja/tai tunkeutumisatmosfääriin) tuotetun magnesiumin pitoisuus, täyteaineen muodostavien hiuk-30 kasten koko ja/tai koostumus, typen pitoisuus tunkeutu-misatmosfäärissä, aika jona tunkeutumisen annetaan esiintyä, ja/tai lämpötila, jossa tunkeutuminen esiintyy. Spontaania tunkeutumista esiintyy tyypillisesti niin suuressa määrin, että se riittää oleellisen täydellisesti 35 ympäröimään täyteaineen.
16 91 492 Määritelmiä "Alumiini" merkitsee ja sisältää tässä käytettynä oleellisesti puhtaan metallin (esim. suhteellisen puhtaan, 5 kaupallisesti saatavan seostamattoman alumiinin) tai metallin ja metalliseosten muita laatuja, kuten kaupallisesti saatavat metallit, joissa on epäpuhtauksia ja/tai jotka sallivat siinä olevan sellaisia ainesosia, kuten rautaa, piitä, kuparia, magnesiuma, mangaania, kromia, sinkkiä, 10 jne. Tämän määritelmän tarkoituksiin oleva alumiiniseos on seos tai metallien muodostama yhdiste, jossa alumiini on pääainesosana.
"Ei-hapettavan kaasun loppuosa" merkitsee tässä käytettynä 15 sitä, että tunkeutumisatmosfäärin muodostavan primääri-kaasun lisänä oleva mikä tahansa kaasu on joko inerttiä kaasua tai pelkistävää kaasua, joka oleellisesti ei reagoi matriisimetallin kanssa prosessin olosuhteissa. Kaikkien kaasussa (kaasuissa) epäpuhtautena mahdollisesti läsnä 20 olevien hapettavien kaasujen määrän tulisi olla riittämätön matriisimetallin hapettamiseen missään oleellisessa määrin prosessin olosuhteissa.
"Estoaine" tai "estoväline" merkitsee tässä käytettynä mitä 25 tahansa soveltuvaa välinettä, joka vuorovaikuttaa, estää, torjuu tai lopettaa sulan matriisimetallin kulkeutumisen, siirtymisen tai vastaavan, täyteainemassan tai esimuotin rajapinnan taakse, jolloin mainittu estoväline määrittelee sellaisen rajapinnan. Sopivia estovälineitä voivat olla 30 mitkä tahansa aineet, yhdisteet, alkuaineet, koostumukset tai vastaavat, jotka prosessin olosuhteissa ylläpitävät jonkinasteisen eheyden eivätkä ole oleellisesti haihtuvia (ts. estoaine ei haihdu niin paljon, että siitä tulisi estoaineena hyödytön).
Lisäksi sopivat "estovälineet" sisältävät aineita, joita kulkeutuva sula matriisimetalli käytetyn prosessin aikana 35 91492 17 ei oleellisesti pysty kostuttamaan. Tämän tyyppisellä estoaineella näyttää olevan oleellisen vähän tai ei lainkaan yhtymispyrkimystä sulaan matriisimetalliin, ja estoväline estää tai torjuu siirtymisen täyteainemassan 5 tai esirouotin määritellyn rajapinnan yli. Estoaine vähentää mahdollista loppukoneistusta tai hiomista, jota voidaan tarvita, ja määrittelee ainakin osan tuloksena olevan metallimatriisi-komposiittituotteen pinnasta. Estoaine voi määrätyissä tapauksissa olla läpäisevää tai huokoista, 10 tai se voidaan saattaa läpäiseväksi esimerkiksi poraamalla reikiä estoaineeseen tai lävistämällä se, niin että kaasu pääsee kosketukseen sulan matriisimetallin kanssa.
"Jäännökset" tai "matriisimetallin jäännökset" viittaa 15 tässä käytettynä alkuperäisen matriisimetallirungon mahdolliseen osaan, joka jää jäljelle ja joka ei ole kulunut metallimatriisi-komposiittikappaleen muodostuksen aikana, ja tyypillisesti, jos sen annetaan jäähtyä, pysyy ainakin osittaisessa kosketuksessa muodostettuun metallimatriisi-20 komposiittikappaleeseen. Tulisi ymmärtää, että jäännökset voivat myös sisältää toista tai vierasta ainetta.
"Täyteaine” on tässä käytettynä tarkoitettu sisältämään joko yksittäisiä aineksia tai ainesseoksia, jotka oleel-25 lisesti eivät reagoi matriisimetallin kanssa ja/tai joilla on rajoitetu liukenevuus matriisimetalliin, ja jotka voivat olla yksi- tai useampifaasisia. Täyteaineita voidaan järjestää lukuisissa eri muodoissa, kuten jauheina, liuskoina, hiutaleina, mikropalloina, kuitukiteinä, kuplina, 30 jne, ja ne voivat olla joko tiiviitä tai huokoisia. Täyteaine voi myös sisältää keraamisia täyteaineita, kuten alumiinioksidia tai piikarbidia kuituina, leikattuina kuituina, hiukkasina, kuitukiteinä, kuplina, kuulina, kuitumattoina, tai vastaavina, ja päällystettyjä täyteai-35 neita, kuten hiilikuituja, jotka on päällystetty alumiinioksidilla tai piikarbidilla hiilen suojaamiseksi 91492 18 esim. sulan perusmetalli-alumiinin syövyttävältä vaikutukselta. Täyteaineet voivat myös käsittää metalleja.
"Tunkeutumisatmosfääri" tässä käytettynä tarkoittaa sitä 5 atmosfääriä, joka on läsnä ja joka vuorovaikuttaa mat-riisimetallin ja/tai esimuotin (tai täyteaineen) ja/tai tunkeutumisen edistäjän edeltäjän ja/tai tunkeutumisen edistäjän kanssa ja sallii tai edistää matriisimetallin spontaanin tunkeutumisen esiintymisen.
10 "Tunkeutumisen edistäjä" merkitsee tässä käytettynä ainetta, joka edistää tai avustaa matriisimetallin spontaania tunkeutumista täyteaineeseen tai esimuottiin. Tunkeutumisen edistäjä voidaan muodostaa esimerkiksi tunkeutumisen 15 edistäjän edeltäjän reaktiolla tunkeutumisatmosfäärin kanssa 1) kaasun ja/tai 2) tunkeutumisen edistäjän edeltäjän ja tunkeutumisatmosfäärin reaktiotuotteen ja/tai 3) tunkeutumisen edistäjän edeltäjän ja täyteaineen tai esimuotin reaktiotuotteen muodostamiseksi. Lisäksi tunkeu-20 tumisen edistäjää voidaan syöttää suoraan ainakin yhteen seuraavista: esimuottiin, ja/tai matriisimetalliin, ja/tai tunkeutumisatmosfääriin; ja se voi toimia oleellisesti samalla tavalla kuin tunkeutumisen edistäjä, joka on muodostunut tunkeutumisen edistäjän edeltäjän ja jonkin 25 toisen aineen reaktiona. Lopuksi ainakin spontaanin tunkeutumisen aikana tunkeutumisen edistäjän tulisi sijaita ainakin osassa täyteainetta tai esimuottia spontaanin tunkeutumisen aikaansaamiseksi.
30 "Tunkeutumisen edistäjän edeltäjä" merkitsee tässä käytettynä ainetta, joka yhdessä matriisimetallin, esimuotin ja/tai tunkeutumisatmosfäärin kanssa käytettynä muodostaa tunkeutumisen edistäjän, joka aiheuttaa tai avustaa matriisimetallin spontaania tunkeutumista täyteaineeseen tai 35 esimuottiin. Haluamatta sitoutua mihinkään määrättyyn teoriaan tai selitykseen, vaikuttaa siltä, että tunkeutumisen edistäjän edeltäjää pitäisi pystyä asettamaan, sen 19 91 492 pitäisi sijaita tai sitä pitäisi voida kuljettaa sellaiseen kohtaan, joka sallii tunkeutumisen edistäjän edeltäjän olla vuorovaikutuksessa tunkeutumisatmosfäärin kanssa ja/tai esimuotin tai täyteaineen ja/tai metallin kanssa. Eräissä 5 matriisimetalli/tunkeutumisen edistäjän edeltäjä/tunkeu- tumisatmosfääri-järjestelmissä on esimerkiksi toivottavaa, että tunkeutumisen edistäjän edeltäjä höyrystyy siinä lämpötilassa jossa matriisimetalli sulaa, tämän lämpötilan lähellä, tai eräissä tapauksissa jopa jonkinverran tämän 10 lämpötilan yläpuolella. Sellainen höyrystyminen saattaa johtaa: 1) tunkeutumisen edistäjän edeltäjän reaktioon tunkeutumisatmosfäärin kanssa sellaisen kaasun muodostamiseksi, joka edistää täyteaineen tai esimuotin kostuttamista matriisimetallilla; ja/tai 2) tunkeutumisen edistä-15 jän edeltäjän reaktioon tunkeutumisatmosfäärin kanssa sellaisen kiinteän aineen, nesteen tai kaasun muodossa olevan tunkeutumisen edistäjän muodostamiseksi ainakin täyteaineen tai esimuotin osassa, joka edistää kostuttamista; ja/tai 3) sellaiseen tunkeutumisen edistäjän edel-20 täjän reaktioon täyteaineessa tai esimuotissa, joka muodostaa kiinteän aineen, nesteen tai kaasun muodossa olevan tunkeutumisen edistäjän ainakin täyteaineen tai esimuotin osassa, joka edistää kostuttamista.
25 "Pieni hiukkasosuus" tai "pienempi tilavuusosuus täyteainetta" merkitsevät tässä käytettynä sitä, että mat-riisimetallin osuus suhteessa täyteaineeseen on kasvanut verrattuna sellaiseen täyteaineeseen, jossa on tapahtunut spontaania tunkeutumista ilman siihen lisättyä toista tai 30 lisämatriisimetallia.
"Matriisimetalli" tai "matriisimetalliseos” merkitsevät tässä käytettynä sitä metallia, jota käytetään metallimat-riisikomposiitin muodostamiseksi (esim. ennen tunkeutumis-35 ta) ja/tai sitä metallia, joka sekoittuu täyteaineeseen metallimatriisi-komposiittikappaleen muodostamiseksi (esim. tunkeutumisen jälkeen). Kun matriisimetalliksi 91492 20 nimetään määrätty metalli, on ymmärrettävä, että sellainen matriisimetalli sisältää tämän metallin oleellisesti puhtaana metallina, kaupallisesti saatavana metallina, jossa on epäpuhtauksia ja/tai seosaineita, metallien muodostaman 5 yhdisteenä tai seoksena, jossa tämä metalli on pääasiallisena osana.
"Matriisimetalli/tunkeutumisen edistäjän edeltäjä/tunkeu-tumisatmosfääri-järjestelmä" eli "spontaani järjestelmä" 10 viittaa tässä käytettynä siihen aineiden yhdistelmään, jolla esiintyy spontaania tunkeutumista esimuottiin ja täyteaineeseen. On ymmärrettävä, että kun esimerkin mat-riisimetallin, tunkeutumisen edistäjän edeltäjän ja tun-keutumisatmosfäärin välissä esiintyy merkki "/", sitä 15 käytetään merkitsemään järjestelmää tai aineiden yhdistelmää, jolla määrätyllä tavalla yhdisteltynä esiintyy spontaania tunkeutumista esimuottiin tai täyteaineeseen.
"Metallimatriisikomposiitti" eli "MMC" merkitsee tässä 20 käytettynä ainetta, joka käsittää kaksi- tai kolmiulotteisesta liittyneen seoksen tai matriisimetallin, joka pitää sisällään esimuottia tai täyteainetta. Matriisimetalli voi sisältää erilaisia seosalkuaineita, joilla aikaansaadaan erityisesti toivotut mekaaniset ja fysikaaliset ominaisuu-25 det tuloksena olevassa komposiitissa.
Matriisimetallista "poikkeava" metalli merkitsee metallia, joka ei sisällä pääasiallisena ainesosana samaa metallia kuin matriisimetalli (jos esimerkiksi matriisimetallin 30 pääasiallisena osana on alumiini, niin "poikkeavan" metallin pääasiallisena osana voisi olla esimerkiksi nikkeli).
"Ei-reaktiivinen astia matriisimetallia varten” merkitsee mitä tahansa astiaa, joka voi sisältää täyteainetta (tai 35 esimuotin) ja/tai sulaa matriisimetallia prosessin oloissa, ja joka ei reagoi matriisin ja/tai tunkeutumisatmos-fäärin ja/tai tunkeutumisen edistäjän edeltäjän ja/tai 91492 21 täyteaineen tai esimuotin kanssa sellaisella tavalla, joka oleellisesti huonontaisi spontaania tunkeutumismekanis-mia.
5 "Esixnuotti" tai "läpäisevä esimuotti" merkitse tässä käytettynä sellaista huokoista täytemassaa tai täyte-ainemassaa, joka valmistetaan ainakin yhdellä rajapinnalla, joka oleellisesti määrittelee tunkeutuvalle mat-riisimetallille rajapinnan, kuten massaa, joka riittävän 10 hyvin pitää ehjän muotonsa ja tuorelujuuden, niin että se aikaansaa mittapysyvyyden ennen kuin matriisimetalli tunkeutuu siihen. Massan tulisi olla riittävän huokoista, niin että se sallii matriisimetallin spontaanin tunkeutumisen siihen. Tyypillisesti esimuotti käsittää sidotun ryhmän 15 tai täyteaineen järjestelyn, joko homogeenisen tai epähomogeenisen, ja se voi käsittää mitä tahansa soveltuvaa ainetta (esim. keraamisia ja/tai metallihiukkasia, jauheita, kuituja, kuitukiteitä, jne, sekä mitä tahansa näiden yhdistelmää). Esimuotti voi olla joko erillisenä tai 20 kokoonpanona.
"Varastolähde" tai varasto merkitsee tässä käytettynä erillista matriisimetallin kappaletta, joka on sijoitettu täyteainemassan tai esimuotin suhteen niin, että kun 25 metalli sulaa, se voi virrata korvaamaan, tai eräissä tapauksissa alunperin aikaansaamaan ja sen jälkeen täydentämään sitä matriisimetallin osaa, segmenttiä tai lähdettä, joka koskettaa täyteainetta tai esimuottia.
30 ""Toinen matriisimetalli" tai "lisämatriisimetalli” mer kitsevät tässä käytettynä sitä metallia joka jää jäljelle, tai jota lisätään, sen jälkeen kun spontaani tunkeutuminen täyteaineeseen on täydellisesti tai oleellisesti täydel-liseesti saatettu loppuun, ja joka sekoitetaan täyteainee-35 seen johon tunkeutuminen on tapahtunut, muodostaen ensimmäisen ja toisen (tai lisä-) matriisimetallin suspension, muodostaen siten täyteaineen pienemmän osuuden, jolloin 91492 22 sellaisella toisella tai lisämatriisimetallilla on koostumus, joka on joko täsmälleen sama, samankaltainen tai oleellisesti erilainen kuin se matriisimetalli, joka aikaisemmin on spontaanisti tunkeutunut täyteaineeseen.
5 "Spontaani tunkeutuminen" merkitsee tässä käytettynä mat-riisimetallin tunkeutumista läpäisevään täyteainemassan tai esimuottiin, joka tapahtuu vaatimatta paineen tai tyhjön käyttämistä (ei ulkoisesti kohdistettua eikä sisäi-10 sesti kehitettyä).
"Täyteaineen ja matriisimetallin suspensio" tai "suspensio" merkitsee tässä käytettynä toisen eli lisämatriisime-tallin ja täyteaineen seosta, johon ensimmäinen matriisime-15 talli on spontaani tunkeutunut.
Seuraavat kuviot on järjestetty keksinnön ymmärtämisen tueksi, mutta niitä ei ole tarkoitettu rajoittamaan keksinnön suoja-alaa. Kaikissa kuvioissa on käytetty 20 mahdollisuuksien mukaan samoja viitenumerolta osoittamaan samanlaisia osia, jolloin:
Kuvio la on kaaviollinen poikkileikkaus esillä olevan keksinnön mukaisesta järjestelystä, jossa havain-25 nollistetaan komposiittia, jossa on tapahtunut osittaista tunkeutumista, sekä ylimääräistä mat-riisimetallia;
Kuvio Ib on kaaviollinen poikkileikkaus, jossa havainnol-30 listetaan dispersiota ylimääräisen matriisimetal lin ja komposiitin kesken, jossa viimeksimainitus-sa on tapahtunut tunkeutumista;
Kuvio le on kaaviollinen poikkileikkaus dispergoituneesta 35 komposiitista, jossa on tapahtunut tunkeutumista, ennen jatkokäsittelyä; 91492 23
Kvuio Id on kaaviollinen poikkileikkaus, jossa havainnollistetaan dispergoituneen komposiitin valettavuut-ta; ja 5 Kuvio 2 on kaaviollinen poikkileikkaus esimerkkien 1-4 järjestelystä.
Vaikka suuria hiukkasten osuuksia (suuruusluokkaa 40 - 60 tilavuusprosenttia) voidaan saavuttaa spontaaneilla tun-10 keutumismenetelmillä, joita on esitetty esim. rinnakkaisessa US-patenttihakemuksessa 049,171 (13.5.1987), niin pelkästään sellaisia menetelmiä käyttäen on eräissä tapauksissa vaikeata saavuttaa pienempiä hiukkasten osuuksia (suuruusluokkaa 1-40 tilavuusprosenttia). Erityisesti 15 pienempien hiukkasosuuksien saavuttamiseksi saatetaan sellaisilla menetelmillä tarvita esimuotteja tai täyteaineita, joilla on erittäin suuri huokoisuus. Huokoisuus, joka sellaisillä täyteaineilla tai esimuoteilla viime kädessä saavutetaan, on kuitenkin rajallinen, koska sellainen 20 huokoisuus on kulloinkin käytetyn täyteaineen ja esimuotis-sa käytettyjen hiukkasten rakeisuuden koosta riippuva funktio.
Esillä olevan keksinnön mukaisesti käytetään spontaanin 25 tunkeutumisen menetelmiä sellaisten edullisten ominaisuuksien aikaansaamiseksi, jotka tähän saakka on yhdistetty roetallimatriisikomposiitteihin spontaanilla tunkeutumisella, mutta kuitenkin saavutetaan pienemmät hiukkasosuu-det. Metallimatriisi-komposiittikappale muodostetaan 30 saattamalla ensin tunkeutumisatmosfäärissä ensimmäinen matriisimetalli spontaanisti tunkeutumaan täyteaineeseen ja sitten lisäämällä toista tai lisämatriisimetallia täyteaineeseen, jossa spontaani tunkeutuminen on tapahtunut, niin että tuloksena on täyteaineen ja matriisimetallin 35 suspensio, jossa on pienempi tilavuusosuus täyteainetta. Lisäksi, kuten alla yksityiskohtaisesti selitetään, toisen tai lisämatriisimetallin lisäämisellä mahdollistetaan me- 91492 24 netelmän räätälöiminen ensimmäisen matriisimetallin metal-limatriisin tuottamiseksi (ts. jossa ensimmäinen ja toinen matriisimetalli ovat samoja) tai ensimmäisen ja toisen metalli yhdisteen tai seoksen tuottamiseksi (ts. jossa 5 ensimmäinen ja toinen matriisimetalli ovat erilaisia).
Ensimmäisenä vaiheena menetelmässä metallimatriisikom-posiittien aikaansaamiseksi käynnistetään spontaani tunkeutuminen täyteaineeseen tai esimuottiin.
10
Kuvioihin viitaten kuvio la havainnollistaa järjestelyä (10), jota voitaisiin käyttää esillä olevan keksinnön mukaisesti. Erityisesti on järjestetty täyteainetta (tai esimuotti) 1 muottiin tai säiliöön 2, joka oleellisesti ei 15 reagoi osatekijöiden kanssa. Järjestetään matriisimetallia 3, jota kuumennetaan sen sulamispisteen yläpuolelle olosuhteissa, jotka sallivat spontaanin tunkeutumisen esiintymisen, kuten alla yksityiskohtaisemmin selitetään. Kun matriisimetalli alkaa spontaanisti tunkeutua täyteainee-20 seen tai esimuottiin, muodostuu metallimatriisikomposiitti 4 (esim. jos matriisimetallin annettaisiin jäähtyä, ainakin osa 4 käsittäisi metallimatriisikomposiitin).
Keksinnön ensimmäisessä edullisessa suoritusmuodossa jär-25 jestetään ylimäärä matriisimetallia 3, niin että spontaanin tunkeutumisen jälkeen jäljelle jää jäännös matriisimetallia, joka ei ole tunkeutunut.
Kuten kuviossa Ib havainnollistetaan, sekoitetaan metal-30 limatriisikomposiittia edelleen sulassa tilassa ylimääräiseen matriisimetalliin sekoittimella 5, niin että tunkeutunut täyteaine dispergoituu lisämatriisimetalliin suspension muodostaen. Sekoitin voi olla mikä tahansa tavanomainen sekoituslaite, mukaan lukien mekaaniset se-35 koitusvälineet, ultraäänisekoitusvälineet tai käsin sekoittaminen. Sekoittamista jatketaan 1-15 minuuttia, edullisesti 10 - 15 minuuttia, tai kunnes on aikaansaatu 91492 25 homogeeninen, täysin dispergoitunut seos 7, kuten esitetään kuviossa le.
Sekoittaminen olisi mieluimmin tehtävä spontaanin tunkeu-5 tumisen prosessilämpötilassa (jota selitetään alla) komposiitin kovettumisen estämiseksi ennen kuin sekoituksen dispergoituminen on täydellinen. Sellainen sekoittaminen voitaisiin suorittaa esimerkiksi uuniin järjestetyllä yläpuolisella sekoitusvälineellä. Vaihtoehtoisesti, ellei 10 sekoittamista tehdä prosessilämpötiloissa, tulisi ryhtyä toimenpiteisiin ennenaikaisen jäähtymisen estämiseksi, mukaanlukien kuumennetun sekoituslaitteen käyttäminen ja hyvin eristettyjen säilöastioiden käyttäminen, jne.
15 Sen jälkeen kun on saavutettu täydellinen dispergoituminen, voidaan sekoitus kaataa muottiin, kuten kuviossa Id havainnollistetaan, sellaisen kappaleen muodostamiseksi, jolla on pienempi hiukkasosuus kuin muutoin voitaisiin aikaansaada spontaanilla tunkeutumisella. Voidaan käyttää 20 mitä tahansa tavanomaista muottia, kuten mallikuorimuot-teja, osakuorimuotteja, useamman kappaleen muotteja, uudelleen käytettäviä muotteja, ja vastaavia. Muotit kuumennetaan edullisesti dispergoituneen komposiitin jäähtymisen estämiseksi dispergoituneen komposiitin kaatamisaikojen ja 25 käsiteItävyyden maksimoimiseksi. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää huoneenlämpötilassa olevia muotteja tai jäähdytettyjä muotteja, esim. kuparia olevaa jäähdytyslevyä, jos toivotaan nopeampaa jäähdyttämistä määrätyssä sovellutuksessa.
30
Vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa säiliö, jossa komposiitti on dispergoitunut, vastaa muodostettavan kappaleen lopullista toivottua muotoa. Vastaavasti, sen sijaan että täyteaineen ja matriisimetallin suspensio valettaisiin, 35 sen annetaan jäähtyä säiliössä, niin että säiliö suorittaa muotin tehtävät. Vaihtoehtoisesti voidaan suspension antaa jäähtyä, ja sen jälkeen se voidaan uudelleen kuumentaa 91492 26 sulamispisteensä yli ja kaataa muottiin välikappaleen, esim. valanteen muodostamiseksi jota sitten voidaan käyttää esikappaleena jatkokäsittelyä varten.
5 Edellä olevasta suoritusmuodosta tuloksena olevalla komposiitilla on erittäin toivotut ominaisuudet, jotka liitetään muihin komposiitteihin, jotka on saatu spontaanilla tunkeutumisella. Lisäksi voidaan esillä olevan keksinnön mukaisia dispergointimenetelmiä käyttäen aikaansaada pie-10 nemmät hiukkasosuudet, esim. suuruusluokkaa 5-40 tilavuusprosenttia .
Esillä olevan keksinnön toisessa suoritusmuodossa ei käytetä ylimääräistä matriisimetallia, kuten kuviossa la. 15 Sen sijaan aikaansaadaan spontaani tunkeutuminen täyte-ainepetiin tai esimuottiin ja annetaan sen jäähtyä. Sen jälkeen kuumennetaan metallimatriisikomposiitti, johon tunkeutuminen on tapahtunut, ja siihen dispergoidaan lisää matriisimetallia edellä selitettyjen menettelytapojen mu-20 kaisesti sellaisen metallimatriisikomposiitin aikaansaamiseksi, jossa on alhainen hiukkasosuus. Vaihtoehtoisesti voidaan lisämatriisimetalli lisätä, kun matriisiroetalli komposiitissa, jossa tunkeutuminen on tapahtunut, vielä on juoksveassa tilassa.
25
Toisella eli lisämatriisimetallilla voi kaikissa edellä mainituissa suoritusmuodoissa olla koostumus, joka on sama, samantapainen tai täysin erilainen kuin sillä matriisime-tallilla, joka spontaanisti tunkeutui täyteaineeseen tai 30 esimuottiin. Käyttämällä ensimmäistä ja toista matriisimetallia voidaan tuloksena olevaa kolmiulotteisesti liittynyttä metallimatriisikomposiitin metallimatriisia muunnella useiden erilaisten seosten tai metalliyhdisteiden aikaansaamiseksi määrättyä sovellutusta varten. Tämän 35 johdosta voidaan toivotut kemialliset, sähköiset, mekaaniset ja muut ominaisuudet räätälöidä sopimaan määrättyyn sovellutukseen. Toinen matriisimetalli on edullisesti 91492 27 metalli, joka on sekoitettavissa ensimmäiseen matriisime-talliin.
Toinen matriisimetalli voidaan lisätä monella eri tavalla.
5 Kuvioon la viitaten voisi matriisimetalli 3 olla monifaasi-nen sula seos, jossa on kerrostuneena täyteaineen rajapinnan lähellä olevaan pintaan ensimmäistä matriisimetallia, mutta jonka yläpäässä on toista matriisimetallia. Ensimmäinen matriisimetalli voi esimerkiksi olla rikastettu 10 tunkeutumisen edistäjällä ja/tai tunkeutumisen edistäjän edeltäjällä ja/tai toisilla seoksilla, jotka edistävät tunkeutumista. Sen jälkeen kun ensimmäinen matriisimetalli spontaanisti tunkeutuu, voidaan toinen eli lisämatriisime-talli sekoittaa suspensioon kuvion Ib mukaisesti.
15
Vaihtoehtoisesti voidaan toinen matriisimetalli kaataa tai lisätä kiinteässä muodossa ja nesteyttää sen jälkeen kun spontaani tunkeutuminen on tapahtunut. Lisäksi, kuten edellä selitettiin, voidaan metallimatriisikomposiitti 20 muodostaa ja jäähdyttää, ja seuraavassa menetelmävaiheessa komposiitti voidaan uudelleen kuumentaa ja suspensioon voidaan dispergoida toinen eli lisämatriisimetalli.
Matriisimetallin spontaanin tunkeutumisen aikaansaamisek-25 si esimuottiin, tulisi spontaaniin järjestelmään järjestää tunkeutumisen edistäjä. Tunkeutumisen edistäjä voisi muodostua tunkeutumisen edistäjän edeltäjästä, joka voitaisiin järjestää 1) matriisimetalliin, ja/tai 2) esimuottiin, ja/tai 3) tunkeutumisatmosfääristä, ja/tai 4) ulkoisesta 30 lähteestä spontaaniin järjestelmään. Lisäksi, tunkeutumisen edistäjän edeltäjän sijasta voidaan tunkeutumisen edistäjää syöttää suoraan ainakin joko esimuottiin, ja/tai matriisimetalliin, ja/tai tunkeutumisatmosfääriin. Lopuksi, ainakin spontaanin tunkeutumisen aikana, tunkeutumisen 35 edistäjän tulisi sijaita ainakin osassa täyteainetta.
91492 28
Edullisessa suoritusmuodossa on mahdollista, että tunkeutumisen edistäjän edeltäjän voidaan ainakin osittain antaa reagoida tunkeutumisatmosfäärin kanssa, niin että tunkeutumisen edistäjää voidaan muodostaa ainakin osassa täyte-5 ainetta ennen kuin tai oleellisesti jatkuvasti kun täyteaine tai esimuotti koskettaa matriisimetallia (esim. jos tunkeutumisen edistäjän edeltäjänä olisi magnesiumia ja tunkeutumisatmosfäärinä typpeä, niin tunkeutumisen edistäjä voisi olla magnesiumnitridiä, joka voisi sijaita 10 ainakin osassa täyteainetta).
Esimerkkinä matriisimetalli/tunkeutumisen edistäjän edeltä jä/tunkeutumisatmosfääri-järjestelmästä on alumiini/ magnesium/typpi-järjestelmä. Erityisesti voidaan alumii-15 nimatriisimetalli asettaa sopivassa tulenkestävässä astiassa olevaan täyteaineeseen, joka astia prosessioloissa ei reagoi alumiinimatriisimetallin ja/tai täyteaineen kanssa, kun alumiini sulatetaan. Täyteaine voidaan sitten päästää kosketukseen sulan alumiinimatriisimetallin kans-20 sa. Prosessin olosuhteissa alumiinimatriisimetalli saatetaan spontaanisti tunkeutumaan täyteaineeseen.
Niissä oloissa, joita käytetään esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä, alumiini/magnesium/typpi-spon-25 taanissa tunkeutumisjärjestelmän tapauksessa täyteaineen tulisi olla riittävän läpäisevää, jotta typpeä sisältävä kaasu voisi tunkeutua täyteaineeseen prosessin jonkin vaiheen aikana ja/tai koskettaa sulaa matriisimetallia. Lisäksi läpäisevässä täyteaineessa voi tapahtua sulan 30 matriisimetallin tunkeutumista, jolloin aiheutuu sulan matriisimetallin spontaani tunkeutuminen typen läpäisemään esimuottiin, niin että se muodostaa metallimatriisi-kom-posiittikappaleen ja/tai sattaa typen reagoimaan tunkeutumisen edistäjän edeltäjän kanssa tunkeutumisen edistäjän 35 muodostamiseksi esimuottiin aiheuttaen näin spontaanin tunkeutumisen. Spontaanin tunkeutumisen määrä ja metalli-matriisikomposiitin muodostuminen vaihtelee prosessiolo- 91 492 29 jen annetun yhdistelmän mukaisesti, joita ovat mm. magnesiumin tai magnesiumnitridin määrä alumiiniseoksessa, magnesiumin tai magnesiumnitridin pitoisuus täyteaineessa, magnesiumin tai magnesiumnitridin määrä täyteaineessa, 5 muiden seosalkuaineiden (esim. pii, rauta, kupari, mangaani, kromi, sinkki, ja vastaavat) läsnäolo, täyteaineen muodostavien aineiden keskimääräinen koko (esim. hiuk-kashalkaisija), täyteaineen pintatila ja tyyppi, tunkeu-tumisatmosfäärin typpipitoisuus, tunkeutumiselle annettu 10 aika ja lämpötila, jossa tunkeutuminen tapahtuu. Annettaessa esimerkiksi sulan alumiinimatriisimetallin tunkeutumisen tapahtua spontaanisti, voidaan alumiini seostaa ainakin noin 1 painoprosentilla, ja edullisesti ainakin noin 3 painoprosentilla magnesiumia (joka toimii tunkeu-15 tumisen edistäjän edeltäjänä), seoksen painoon verrattuna. Muita lisäseosalkuaineita, kuten edellä on selitetty, voidaan myös sisältää matriisimetalliin sen erityisten ominaisuuksien räätälöimiseksi. (Lisäksi lisäseosalkuai-neet voivat vaikuttaa matriisin alumiinimetallissa tarvit-20 tavan magnesiumin määrään, niin että se johtaa spontaaniin tunkeutumiseen täyteaineeseen tai esimuottiin.) Magnesiumin häviämistä spontaanista järjestelmästä, esimerkiksi höyrystymisen vuoksi, ei saisi tapahtua niin suuressa määrin, ettei magnesiumia ole läsnä muodostamaan tunkeu-25 tumisen edistäjää. Siten on toivottavaa, että aluksi käytetään riittävää seosalkuaineiden määrää jotta spontaani tunkeutuminen voisi tapahtua höyrystymisen sitä haittaamatta. Lisäksi magnesiumin läsnäolo sekä esimuotissa että matriisimetallissa tai pelkästään esimuotissa voi 30 johtaa magnesiumin spontaania tunkeutumista varten vaadittavan määrän pienenemiseen (jota selitetään yksityiskohtaisemmin alempana).
Typpiatmosfäärissä olevan typen määrä vaikuttaa myös 35 metallimatriisi-komposiittikappaleen muodostumisnopeu-teen. Erityisesti jos atmosfäärissä on alle 10 tilavuusprosenttia typpeä, niin spontaania tunkeutumista esiintyy 91492 30 hyvin hitaasti tai hyvin vähän. On havaittu, että on edullista kun tunkeutumisatmosfäärissä on ainakin 50 tilavuusprosenttia typpeä, jolloin aikaansaadaan lyhyempiä tunkeutumisaikoja paljon suuremmasta tunkeutumismäärästä 5 johtuen. Tunkeutumisatmosfääri (esim. typpeä sisältävä kaasu) voidaan syöttää suoraan täyteaineseen tai esimuot-tiin ja/tai matriisimetalliin, tai se voidaan tuottaa aineen hajoamisen tuloksena.
10 Sulan matriisimetallin täyteaineseen tai esimuottiin tunkeutumisen aikaansaamiseksi vaadittavan magnesiumin vähimmäismäärä riippuu yhdestä tai useammasta tekijästä, kuten prosessin lämpötilasta, ajasta, muiden lisäseosalkuainei-den kuten piin tai sinkin läsnäolosta, täyteaineen luon-15 teestä, magnesiumin sisältymisestä yhteen tai useampaan spontaanin järjestelmän osaan, atmosfäärin typpisisällös-tä, ja typpiatmosfäärin virtausmäärästä. Voidaan käyttää alempia lämpötiloja tai lyhyempiä kuumennusaikoja täydellisen tunkeutumisen aikaansaamiseksi, kun seoksen ja/tai 20 esimuotin magnesiumpitoisuutta nostetaan. Samaten annetul la magnesiumpitoisuudella määrättyjen lisäseosalkuainei-den, kuten sinkin lisääminen mahdollistaa alempien lämpötilojen käyttämisen. Esimerkiksi matriisimetallin magnesiumpitoisuutta toimivan alueen alapäässä, esim vä-25 Iillä noin 1-3 painoprosenttia, voidaan käyttää yhdessä ainakin jonkin seuraavien kanssa: vähimmäisprosessilämpö-tilan ylittävä lämpötila, suuri typpipitoisuus, yksi tai useampia lisäseosalkuaineita. Ellei esimuottiin lisätä lainkaan magnesiumia, pidetään välillä noin 3-5 paino-30 prosenttia magnesiumia sisältäviä seoksia edullisina, johtuen niiden yleisestä käytettävyydestä laajoilla pro-sessiolojen alueilla, jolloin ainakin 5 painoprosenttia pidetään edullisena käytettäessä alempia lämpötiloja ja lyhyempiä aikoja. Alumiiniseoksessa voidaan käyttää 10 35 painoprosentin ylittäviä magnesiumpitoisuuksia tunkeutu miseen vaadittavien lämpötilaolojen muuntelemiseksi. Magnesiumpitoisuutta voidaan pienentää muiden seosalkuainei- 31 91492 den yhteydessä, mutta nämä alkuaineet palvelevat ainoastaan lisätoimintoja, ja niitä käytetään edellä mainitun magnesiumin minimimäärän tai sen ylittävän määrän kanssa. Esimerkiksi oleellisesti mitään tunkeutumista ei esiinty-5 nyt nimellisesti puhtaalla alumiinilla, jota oli seostettu vain 10 % piillä, 1000°C lämpötilassa, alustaan 39 Crystolon (99 % puhdasta piikarbidia Norton Corlta), jonka raekoko oli 500 mesh (mesh = seulan aukkojen lukumäärä tuumaa kohti) . Magnesiumin läsnäollessa on kuitenkin piin havaittu 10 edistävän tunkeutumisprosessia. Toisena esimerkkinä magnesiumin määrä muuttuu, jos sitä syötetään yksinomaan esimuottiin tai täyteaineeseen. On havaittu, että spontaani tunkeutuminen tapahtuu, kun spontaaniin järjestelmään syötetään pienempi painoprosentti magnesiumia, jos ainakin 15 jokin määrä syötetyn magnesiumin kokonaismäärästä sijoitetaan esimuottiin tai täyteaineeseen. Saattaa olla toivottavaa, että magnesiumia järjestetään pienempi määrä, jotta vältettäisiin ei-toivottu jen metalliyhdisteiden syntyminen metallimatriisi-komposiittikappaleeseen. Esi-20 muotin ollessa piikarbidia on havaittu, että matriisime-talli tunkeutuu spontaanisti esimuottiin, kun esimuotti saatetaan kosketukseen alumiinimatriisimetallin kanssa, esimuotin sisältäessä ainakin 1 painoprosenttia magnesiumia ja oleellisesti puhtaan typpiatmosfäärin läsnä-25 ollessa. Alumiinioksidi-esimuotin tapauksessa hyväksyttävän spontaanin tunkeutumisen saavuttamiseksi vaadittu magnesiumin määrä on hieman suurempi. Erityisesti on havaittu, että kun samantapainen alumiinimatriisimetalli saatetaan koskettamaan alumiinioksidi-esimuottia, liki-30 main samassa lämpötilassa kuin alumiini joka tunkeutui piikarbidi-esimuottiin, ja saman typpiatmosfäärin läsnäollessa, niin saatetaan tarvita ainakin noin 3 painoprosenttia magnesiumia samanlaisen spontaanin tunkeutumisen aikaansaamiseksi, kuin se joka saavutettiin juuri 35 edellä kuvatun piikarbidi-esimuotin yhteydessä.
• « 91492 32
On myös havaittu, että on mahdollista syöttää spontaaniin järjestelmään tunkeutumisen edistäjän edeltäjää ja/tai tunkeutumisen edistäjää seoksen pinnalle ja/tai esimuotin tai täyteaineen pinnalle ja/tai esimuottiin tai täyteai-5 neeseen ennen kuin matriisimetallin annetaan tunkeutua täyteaineeseen tai esimuottiin (ts. saattaa olla, ettei syötettyä tunkeutumisen edistäjän edeltäjää tai tunkeutumisen edistäjää tarvitse seostaa matriisimetalliin, vaan että sitä yksinkertaisesti syötetään spontaaniin järjes-10 telmään). Jos magnesiumia levitettäisiin matriisimetallin pinnalle, saattaa olla edullista, että tämä pinta olisi se pinta, joka on lähimpänä tai edullisesti kosketuksessa täyteaineen läpäisevään massaan tai päinvastoin; tai sellaista magnesiumia voitaisiin sekoittaa ainakin esi-15 muotin tai täyteaineen osaan. Lisäksi on mahdollista, että pinnalle levittämisen, seostamisen ja magnesiumin sijoittamisen ainakin esimuotin osaan, joitakin yhdistelmiä voitaisiin käyttää. Sellaiset yhdistelmät tunkeutumisen edistäjän (edistäjien) ja/tai tunkeutumisen edistäjän 20 edeltäjän (edeltäjien) levittämisessä saattaisivat johtaa alumiinimatriisimetallin esimuottiin tunkeutumisen edistämiseen vaadittavan magnesiumin kokonaispainoprosentti-määrän pienenemiseen, samoinkuin alempien lämpötilojen saavuttamiseen, joissa tunkeutumista voi esiintyä. Lisäksi 25 magnesiumin läsnäolosta johtuva metallien epätoivottujen keskinäisten yhdisteiden muodostuminen voitaisiin myös minimoida.
Yhden tai useamman lisäseosalkuaineen käyttäminen ja 30 ympäröivän kaasun typpipitoisuus vaikuttavat myös matriisimetallin nitrautumiseen annetussa lämpötilassa. Esimerkiksi voidaan seokseen sisällyttää tai seoksen pinnalle levittää sellaisia lisäseosalkuaineita kuin sinkkiä tai rautaa tunkeutumislämpötilan alentamiseksi ja siten muo-35 dostuvan nitridin määrän pienentämiseksi, kun taas kaasussa olevan typen pitoisuuden lisäämistä voitaisiin käyttää nitridin muodostumisen edistämiseen.
91492 33
Seoksessa olevan ja/tai seoksen pinnalle levitetyn ja/tai täyteaineeseen yhdistetyn magnesiumin pitoisuus pyrkii myös vaikuttamaan tunkeutumisen määrään annetussa lämpötilassa. Vastaavasti eräissä tapauksissa, joissa pieni 5 määrä tai ei lainkaan magnesiumia saa olla kosketuksessa suoraan täyteaineeseen, saattaa olla edullista, että ainakin 3 painoprosenttia magnesiumia sisällytetään seokseen. Tätä arvoa pienemmät seosmäärät, kuten 1 painoprosentti magnesiumia, saattaa vaatia korkeammat proses-10 silämpötilat tai lisäseosalkuaineita tunkeutumista varten. Tämän keksinnön spontaanin tunkeutumisprosessin toteuttamiseksi vaadittu lämpötila voi olla alempi: 1) kun yksinomaan seoksen magnesiumpitoisuutta nostetaan, esim. ainakin noin 5 painoprosenttiin; ja/tai 2) kun seostavia 15 aineita sekoitetaan täyteaineen läpäisevään massaan tai esimuottiin; ja/tai 3) kun alumiiniseoksessa on toista alkuainetta, kuten sinkkiä tai rautaa. Lämpötila voi myös vaihdella eri täyteaineilla. Yleensä esiintyy spontaania ja etenevää tunkeutumista prosessilämpötilassa, joka on 20 ainakin noin 675°C, edullisesti prosessilämpötilassa, joka on ainakin noin 750 - 800°C. Lisäksi tuloksena olevan suspension tyydyttävä valettavuus, sen jälkeen kun toinen matriisimetalli on dispergoitunut, voidaan saavuttaa noin 800°C:ssa tai sen yli, ja mahdollisesti alle, riippuen 25 suspension luonteesta. Valettavuus ei välttämättä parane lämpötilan noustessa. Yleensä yli 1200°C olevat lämpötilat eivät näytä edistävän prosessia, ja erityisen käyttökepoi-seksi lämpötilaksi on havaittu alue noin 675°C - noin 1200°C. Kuitenkin yleisenä sääntönä spontaanin tunkeutu-30 misen lämpötila on sellainen lämpötila, joka on matriisime-tallin sulamispisteen yläpuolella mutta matriisimetallin höyrystymis lämpötilan alapuolella. Lisäksi spontaanin tunkeutumisen lämpötilan tulisi olla täyteaineen sulamispisteen alapuolella. Edelleen, kun lämpötilaa nostetaan, 35 kasvaa pyrkimys matriisimetallin ja tunkeutumisatmosfäärin välisen reaktiotuotteen muodostamiseen (esim. alumiinimat-riisimetallin ja typpeä olevan tunkeutumisatmosfäärin 91492 34 tapauksessa saattaa muodostua alumiininitridiä). Sellaiset reaktiotuotteet saattavat olla toivottavia tai ei-toivot-tuja, riippuen metallimatriisi-komposiittikappaleen aiotusta käytöstä. Lisäksi käytetään tyypillisesti sähkövas-5 tuskuumennusta tunkeutumislämpötilojen saavuttamiseksi. Keksinnön yhteydessä käytettäväksi hyväksytään kuitenkin mikä tahansa kuumennusväline, joka voi saattaa matriisime-tallin sulamaan ja joka ei vaikuta haitallisesti spontaaniin tunkeutumiseen.
10
Esillä olevassa menetelmässä esimerkiksi läpäisevä täyteaine saatetaan kosketukseen sulan alumiinin kanssa typpeä sisältävän kaasun ollessa läsnä ainakin jossakin prosessin vaiheessa. Typpeä sisältävää kaasua voidaan syöttää yllä-15 pitämään jatkuva kaasun virtaus kosketukseen ainakin joko täyteaineeseen ja/tai sulaan alumiinimatriisimetalliin. Vaikkei typpeä sisältävän kaasun virtausmäärä ole kriittinen, pidetään edullisena että virtausmäärä on riittävä kompensoimaan nitridin muodostumisesta seosmatriisissa 20 johtuva mahdollinen typen häviäminen atmosfääristä, sekä estämään tai torjumaan ilman sisään pääseminen, jolla voi olla hapettava vaikutus sulaan metalliin.
Metallimatriisikomposiitin muodostamismenetelmää voidaan 25 soveltaa täyteaineiden laajaan valikoimaan, ja täyteaineiden valinta riippuu sellaisista tekijöistä, kuten mat-riisiseoksesta, prosessin olosuhteista, sulan mat-riisiseoksen reaktiivisuudesta täyteaineen kanssa, sekä lopulliselle komposiittituotteelle haetuista ominaisuuk-30 sista. Kun matriisimetallina on esimerkiksi alumiini, lukeutuvat sopiviksi täyteaineiksi a) oksidit, esim. alumiinioksidi, b) karbidit, esim. piikarbidi, c) boridit, esim. alumiinidodekaboridi, ja d) nitridit, esim. alu-miininitridi. Mikäli täyteaine pyrkii ragoimaan sulan 35 alumiinimatriisimetallin kanssa, tämä voidaan ottaa huomioon minimoimalla tunkeutumisaika ja -lämpötila tai järjestämällä reagoimaton päällystys täyteaineelle. Täy- 91492 35 teaine voi käsittää alustan, kuten hiiltä tai ei-keraamista ainetta, jonka päällä on keraaminen päällystys alustan suojaamiseksi syöpymiseltä tai heikkenemiseltä. Sopivia keraamipäällysteitä ovat mm. oksidit, karbidit, boridit ja 5 nitridit. Esillä olevassa menetelmässä käytettäviksi edullisina pidettyjä keraameja ovat mm. alumiinioksidi ja piikarbidi hiukkasten, hiutaleiden, kuitukiteiden ja kuitujen muodossa. Kuidut voivat olla epäjatkuvia (leikatussa muodossa) tai jatkuvan säikeen muodossa, kuten monisäikei-10 set langat. Lisäksi täyteaine tai esimuotti voi olla homogeeninen tai epähomogeeninen. Alumiinioksidi ja piikarbidi ovat kummatkin tuottaneet tyydyttäviä suspensioita, kun niihin dispergoidaan toista tai lisämatriisimetal-lia keksinnön muksaisesti. Kuten esimerkeissä selitetään 15 yksityiskohtaisemmin, on piikarbidin havaittu olevan paremmin valettavaa kuin alumiinioksidi, kun dispergoinnilla on muodostettu suspensio. On myös havaittu, että määrätyillä täyteaineilla esiintyy suurempaa tunkeutumista suhteessa täyteaineisiin, joilla on samantapainen kemial-20 linen koostumus. Esimerkiksi US-patentissa 4,713,360 (nimitys "Uusia keraamisia aineita ja menetelmiä niiden valmistamiseksi") kuvatulla menetelmällä valmistetuilla murskatuilla alumiinioksidi-kappaleilla on edulliset tun-keutumisominaisuudet verrattuna kaupallisesti saatavilla 25 oleviin alumiinioksidituotteisiin. Lisäksi rinnakkaisessa US-patenttihakemuksessa 819,397 (nimitys: "Komposiittike-raamisia esineitä ja niiden valmistusmenetelmä") esitetyllä menetelmällä tehdyillä murskatuilla alumiinioksidikap-paleilla on myös edulliset tunkeutumisominaisuudet 30 verrattuna kaupallisesti saatavilla oleviin alumiinioksidituotteisiin. Edellä mainitut patenttijulkaisut esitetään tässä nimenomaisina viittauksina. Näin ollen on havaittu, että täydellinen tunkeutuminen keraamista ainetta olevaan läpäisevään massaan voi tapahtua alemmissa tunkeutumisläm-35 pötiloissa ja/tai lyhyemmillä tunkeutumisajoilla käyttäen puristettuja tai murskattuja kappaleita, jotka on valmis- 91492 36 tettu edellä mainittujen patenttijulkaisujen mukaisella menetelmällä.
Täyteaineen koko ja muoto voi olla mikä tahansa sellainen, 5 joka vaaditaan komposiitin toivottujen ominaisuuksien saavuttamiseksi. Siten aine voi olla hiukkasten, kuituki-teiden, hiutaleiden tai kuitujen muodossa, koska täyteaineen muoto ei rajoita tunkeutumista. Voidaan käyttää muitakin muotoja, kuten kuulia, pieniä putkia, pellettejä, 10 tulenkestävää kuitukangasta, ja vastaavia. Lisäksi aineen koko ei rajoita tunkeutumista, vaikka pienten hiukkasten massalla saatetaan tunkeutumisen loppuunviemiseksi tarvita korkeampi lämpötila tai pidempi aika kuin suuremmilla hiukkasilla. Lisäksi (esimuotiksi muotoillun) täyte-15 ainemassan tulisi tunkeutumista varten olla läpäisevää (ts. sen tulisi olla sulaa matriisimetallia ja tunkeutumisat-mosfääriä läpäisevää).
Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä metallimatrii-20 sikomposiittien muodostamiseksi sallii oleellisesti yhtenäisten metallimatriisikomposiittien valmistamisen, joilla on suuri tilavuusosa täyteainetta ja pieni huokoisuus, koska ne eivät ole riippuvaisia paineen käyttämisestä sulan matriisimetallin puristamiseksi esimuottiin tai 25 täyteainemassaan. Suurempia täyteaineen tilavuusosuuksia voidaan aikaansaada käyttämällä alussa täyteainemassaa, jolla on pienempi huokoisuus. Suurempia täyteaineen tilavuusosuuksia voidaan myös aikaansaada silloin, jos täyte-massa tiivistetään tai tehdään muulla tavalla tiiviimmäksi, 30 edellyttäen ettei massaa muuteta joko täysin tiiviiksi suljetuin kennohuokosin tai täysin tiiviiksi rakenteeksi, mikä estäisi sulan seoksen tunkeutumisen. Dispergoimalla toista matriisimetallia esillä olevan keksinnön mukaisesti voidaan myös saavuttaa pienempiä hiukkasten tilavuusosuuk-35 siä. Vastaavasti voidaan aikaansaada hiukkasosuuksia laajalla alueella ja samalla aikaansaada käsittelyedut ja ominaisuudet, jotka liittyvät spontaaniin tunkeutumiseen.
91492 37
On havaittu, että alumiinin tunkeutumista ja matriisin muodostumista varten keraamisen täyteaineen ympärille voi keraamisen täyteaineen kostutus alumiinimatriisimetallil-la olla tärkeä osa tunkeutumismekanismista. Lisäksi alhai-5 sissa prosessilämpötiloissa esiintyy erittäin vähän tai häviävän vähän metallin nitridiksi muuttumista, jonka takia saadaan erittäin vähäinen epäjatkuva alumiininitridin faasi metallimatriisiin jakautuneena. Kun lähestytään lämpötila-alueen yläpäätä, tapahtuu kuitenkin todennäköi-10 semmin metallin nitridiksi muuttumista. Siten voidaan säätää nitridifaasin osuutta metallimatriisissa muuttamalla lämpötilaa, jossa tunkeutuminen tapahtuu. Ne määrätyt lämpötilat, joissa nitridin muodostuminen tulee merkittävämmäksi, muuttuvat myös sellaisista tekijöistä riippuen, 15 kuten käytetty matriisin alumiiniseos ja sen määrä suhteessa täyteaineen määrään, täyteaineen määrä johon tunkeutumisen on tapahduttava, sekä tunkeutumisatmosfäärin typpipitoisuus. Esimerkiksi alumiininitridin muodostumisen määrän uskotaan määrätyssä prosessilämpötilassa kas-20 vavan, kun seoksen kyky täyteaineen kostuttamiseen pienenee ja kun atmosfäärin typpipitoisuus kasvaa.
Sen vuoksi on mahdollista räätälöidä metallimatriisin rakennetta komposiitin muodostuksen aikana, niin että 25 voidaan antaa tuloksena olevalle tuotteelle määrätyt ominaisuudet. Annetulla järjestelmällä voidaan prosessin olosuhteet valita nitridin muodostuksen säätämiseksi. Alumiininitridiä sisältävällä komposiittituotteella on eräitä ominaisuuksia, jotka voivat olla edullisia tuotteen 30 suorituskyvylle tai parantaa niitä. Lisäksi alumiiniseoksen spontaanin tunkeutumisen edullinen lämpötila-alue voi vaihdella käytetystä keraamisesta aineesta riippuen. Kun täyteaineena on alumiinioksidia, ei tunkeutumisen lämpötilan tulisi ylittää 1000°C, mikäli halutaan, ettei 35 matriisin muovattavuus oleellisesti pienene merkittävän nitridin muodostumisen johdosta. Lämpötilan 1000°C ylittäviä lämpötiloja voidan kuitenkin käyttää, mikäli halutaan 91492 38 tuottaa komposiitti, jonka matriisilla on heikompi muovattavuus ja suurempi jäykkyys. Piikarbidiin tunkeutumista varten voidaan käyttää korkeampia, noin 1200°C lämpötiloja, koska piikarbidia täyteaineena käytettäessä alumiiniseok-5 sesta syntyy vähemmän nitridejä, kuin alumiinioksideja täyteaineena käytettäessä.
Lisäksi on mahdollista käyttää matriisimetallin varasto-lähdettä täyteaineen täydellisen tunkeutumisen varmista-10 miseksi ja/tai syöttää toista metallia, jolla on erilainen koostumus kuin matriisimetallin ensimmäisellä lähteellä. Eräissä tapauksissa voi erityisesti olla toivottavaa käyttää varastolähteessä matriisimetallia, joka koostumukseltaan poikkeaa matriisimetallin ensimmäisestä lähteestä. 15 Jos esimerkiksi alumiiniseosta käytetään ensimmäisenä matriisimetallin lähteenä, niin varastolähteen metallina voitaisiin käyttää näennäisesti mitä tahansa toista metallia tai metalliseosta, joka on sulanut prosessilämpötilas-sa. Sulat metallit ovat usein hyvin sekoittuvia toistensa 20 kanssa, mikä johtaisi varastolähdemetallin sekoittumiseen matriisimetallin ensimmäiseen lähteeseen niin kauan kuin annetaan riittävästi aikaa sekoittumista varten. Käytettäessä ensimmäisen matriisimetallin lähteestä poikkeavan koostumuksen omaavaa varastolähdemetallia, on siten mah-25 dollista räätälöidä metallimatriisin ominaisuuksia erilaisten toimintavaatimusten täyttämiseksi ja siten räätälöidä metallimatriisikomposiitin ominaisuuksia.
Estovälinettä voidaan myös käyttää esillä olevan keksinnön 30 yhteydessä. Sopivia estovälineitä voidaan tarvita säiliössä 2, jossa alkuperäinen tunkeutuminen tapahtuu, samoin kuin mahdollisessa muotissa, johon dispergoitunut suspensio valetaan. Tämän keksinnön yhteydessä käytettävä esto-väline voi erityisesti olla mikä tahansa soveltuva väline, 35 joka vuorovaikuttaa, estää ja lopettaa sulan matriisiseok-sen (esim. alumiiniseos) kulkeutumisen, siirtymisen tai vastaavan täyteaineen määritellyn rajapinnan ohi. Sopivia 91492 39 estovälineitä voivat olla mitkä tahansa aineet, yhdisteet, alkuaineet, koostumukset tai vastaavat, jotka prosessin olosuhteissa ylläpitävät jonkinasteisen eheyden eivätkä ole haihtuvia, ja jotka edullisesti ovat prosessissa 5 käytettyä kaasua läpäiseviä, ja jotka samoin pystyvät paikallisesti estämään, pysäyttämään, vuorovaikutteinaan, torjumaan, jne, jatkuvan tunkeutumisen tai minkä tahansa muun liikkeen täyteaineen määritellyn rajapinnan ohi.
10 Soveltuvat estovälineet sisältävät aineita, joita kulkeutuva sula matriisimetalli käytetyn prosessin aikana ei oleellisesti pysty kostuttamaan. Tämän tyyppisellä esto-aineella näyttää olevan oleellisen vähän tai ei lainkaan yhtymispyrkimystä sulaan matriisimetalliin, ja estoväline 15 estää tai torjuu siirtymisen täyteainemassan tai esimuotin määritellyn rajapinnan yli. Estoaine vähentää mahdollista loppukoneistusta tai hiomista, jota voidaan tarvita metal-limatriisikomposiittituotteella. Kuten edellä mainittiin, tulisi estoaineen edullisesti olla läpäisevää tai huokois-20 ta, tai se voidaan saattaa läpäiseväksi esimerkiksi poraamalla reikiä estoaineeseen tai lävistämällä se, niin että kaasu pääsee kosketukseen sulan matriisimetallin kanssa.
25 Soveltuvia estoaineita, jotka ovat erityisen edullisia alumiinimatriisiseoksilla, ovat niitä, jotka sisältävät hiiltä, erityisesti hiilen kiteiset allotrooppiset muodot, jotka tunnetaan grafiittina. Grafiittia ei oleellisesti voida kostuttaa kuvatuissa prosessiolosuhteissa sulalla 30 alumiiniseoksella. Erityisen edullinen grafiitti on gra-fiittinauhatuote, jota myydään tuotenimellä Grafoil (R), jonka tavaramerkin haltija on Union Carbide. Tällä gra-fiittinauhalla on tiivistäviä ominaisuuksia, jotka estävät sulaa alumiiniseosta kulkeutumasta täyteaineen määritellyn 35 rajapinnan ohi. Tämä grafiittinauha on myös kuumuutta kestävä ja kemiallisesti inertti. Grafoil (R) -grafiitti-aine on taipuisaa, kestävää, mukautuvaa ja joustavaa. Sitä 91492 40 voidaan valmistaa useissa muodoissa sopimaan estoaine-sovellutuksiin. Grafiittiestovälinettä voidaan kuitenkin käyttää lietteenä tai tahnana tai jopa maalikalvona täyteaineen tai esimuotin rajapinnalla tai sen ympärillä.
5 Grafoil (R) -tuotetta pidetään erityisen edullisena, koska se on taipuisan grafiittiarkin muodossa. Käytössä tämä paperin tapainen grafiitti yksinkertaisesti muovaillaan täyteaineen tai esimuotin ympärille.
10 Muita edullisia estoaineita alumiinimetallimatriisiseok-sille typessä ovat siirtymämetalliboridit (esim. ti-taanidiboridi (TiB2)), joita sulat alumiinimetalliseokset eivät tätä ainetta määrätyissä prosessioloissa käytettäessä pysty kostuttamaan. Tämän tyyppisellä estoaineella 15 prosessilämpötilan ei tulisi ylittää noin 875°C, koska muutoin estoaineen vaikutus vähenee, ja itse asiassa korkeammassa lämpötilassa esiintyy tunkeutumista estoai-neeseen. Siirtymämetalliboridit ovat tyypillisesti hiuk-kasmuodossa (1 - 30 mikrometriä). Estoaineet voidaan 20 levittää lietteenä tai tahnana edullisesti esimuotiksi muotoillun läpäisevän keraamisen täyteaineen massan rajapinnoille .
Alumiinimetallimatriisiseoksia varten typessä muut käyt-25 tökelpoiset estoaineet sisältävät vaikeasti haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, jotka levitetään kalvona tai kerroksena täyteaineen tai esimuotin ulkopinnalle. Poltettaessa typessä, erityisesti tämän keksinnön mukaisissa prosessioloissa, orgaaninen yhdiste hajoaa, jättäen jäl-30 keensä hiilinokikalvon. Orgaaninen yhdiste voidaan levittää tavanomaisin keinoin, kuten maalaamalla, suihkuttamalla, upottamalla, jne.
Lisäksi voivat hienoksi jauhetut hiukkasmaiset aineet 35 toimia estoaineena, jos hiukkasmaiseen aineeseen tunkeutuminen esiintyy nopeudella, joka on hitaampi kuin tunkeu-tumisnopeus täyteaineeseen.
91492 41
Siten voidaan estoainetta levittää millä tahansa sopivalla tavalla, kuten peittämällä määritelty rajapinta estoväli-neen kerroksella. Sellainen estovälineen kerros voidaan muodostaa maalaamalla, upottamalla, silkkipainatuksella, 5 höyrystämällä, tai levittämällä estovälinettä muilla tavoin neste-, liete- tai tahnamuodossa, tai sputteroimalla höyrystyvää estovälinettä, tai yksinkertaisesti kerrostamalla kiinteän hiukkasmaisen estovälineen kerros, tai levittämällä estovälineen kiinteä ohut arkki tai kalvo 10 määritellylle rajapinnalle. Kun estoväline on paikallaan, spontaani tunkeutuminen päättyy oleellisesti silloin, kun tunkeutuva matriisimetalli saavuttaa määritellyn rajapinnan ja koskettaa estovälinettä.
15 Välittömästi seuraavassa olevat esimerkit sisältävät esil lä olevan keksinnön erilaisia demonstraatioita. Näitä esimerkkejä on kuitenkin pidettävä havainnollistavina, eikä niitä pidä ymmärtää keksinnön suoja-alaa rajoittavina, joka määritellään oheisissa patenttivaatimuksissa.
20
Esimerkit 1-4
Seuraavat esimerkit havainnollistavat matriisimetallin spontaania tunkeutumista täyteaineeseen, ja sen jälkeen 25 tapahtuvaa lisämatriisimetallin dispergoimista, täysin dispergoituneen, homogeenisen, valettavan suspension aikaansaamiseksi, jolla on oleellisesti pienempi hiuk-kasosuus kuin spontaanisti tunkeutuneella komposiitilla, joka ei ole dispergoitunut.
30
Kuvio 2 havainnollistaa kaaviollisesti esimerkkien 1 ja 2 järjestelyä. Esimerkkien 1 ja 2 kokeet tehtiin samanaikaisesti ja rinnakkain. Molemmissa esimerkeissä 1 ja 2 ruostumatonta 316-terästä oleva tölkki (101), halkaisijal-35 taan 152 mm ja korkeudeltaan 114 mm, vuorattiin Permafoil (R):llä, joka toimi ei-reagoivana säiliönä spontaania tunkeutumista varten.
42
Ml2
Esimerkissä 1 järjestettiin noin 300 g täyteainetta 102, joka käsitti piikarbidin (1000 grit 39 Crystolon, Norton Company:lta (grit = noin 75 mikrometriä)) ja noin 2% magnesiumia (325 mesh). Täyteaineen 102 päälle asetettiin 5 valanne 103, joka oli noin 600 g alumiiniseosta, joka sisälsi noin 12 painoprosenttia piitä, noin 5 painoprosenttia sinkkiä ja noin 6 painoprosenttia magnesiumia (Al-12Si-5Zn-6Mg). Kerros 50 mesh magnesiumjauhetta sijoitettiin täyteaineen 102 ja valanteen 103 rajapinnalle.
10
Esimerkissä 2 järjestettiin noin 300 g täyteainetta 104, joka käsitti alumiinioksidia (1000 grit E67 Alundum, Norton Company:lta) ja noin 5% magnesiumia (325 mesh). Valanne 105, joka oli noin 600 g standardi 520-alumiiniseosta 15 (sisältäen 10% magnesiumia), asetettiin täyteaineen 104 päälle. Jälleen asetettiin täyteaineen 104 ja valanteen 105 rajapinnalle kerros 50 mesh magnesiumia.
Molemmat ruostumatonta terästä olevat säiliöt 101 asetet-20 tiin 356 mm pitkään, 203 mm leveään ja 178 mm korkeaan ruostumatonta 316-terästä olevaan tölkkiin 106, joka peitettiin kuparikaivolla 108. Tölkin 106 pohjalle asetettiin kerros Fiberfax (R) (McNeil Refractories, Inc.) pienempien tölkkien eristämiseksi uunin pohjasta. Suurem-25 man tölkin pohjaa pitkin asetettiin titaanisientä 109 järjestelmään mahdollisesti tunkeutuvan hapen absorboimi-seksi.
Painosuhteessa 2:1 matriisimetallia ja täyteainetta käy-30 tettiin esimerkeissä 1 ja 2 varmistamaan, että oli olemassa ylimäärä matriisimetallia, ja että lisämatriisimetallin varasto jäisi jäljelle täydellisen spontaanin tunkeutumisen jälkeen. Despergoinnin jälkeen valittiin suhde 2:1 muodostamaan 33 painoprosentin osuus hiukkasia matriisime-35 tallin suhteen.
91492 43
Sitten järjestely 100 asetettiin uuniin, puhdistettiin typellä sisäänmenosta 110, ja kuumennettiin huoneenlämpö-tilasta noin 800°C:seen noin kahden tunnin jakson aikana typpikaasun virtauksen ollessa noin 2,5 1/minuutti, noin 5 kahden tunnin ajan, kunnes spontaani tunkeutuminen oli oleellisesti täydellinen.
Tölkit 101 sisältäen täydellisesti tunkeutuneet komposiitit poistettiin sen jälkeen uunista 800°C:ssa ja sekoitet-10 tiin välittömästi käsin ilmassa noin 2-3 minuuttia alumiinioksidia olevalla sekoitussauvalla, joka myös oli kuumennettu uunin lämpötilaan.
Molemmat komposiitit sekoittuivat hyvin. Tuloksena olevat 15 suspensiot kaadettiin sitten ruostumatonta terästä olevaan, 127 mm kertaa 127 mm neliömuottiin, joka oli asetettu kuparijäähdytyslevylle, jonka läpi kiersi huoneenlämpötilassa (22°C) olevaa vettä.
20 Esimerkin 1 mukaisesti tuotettu suspensio (piikarbidi- täyteaine) oli hyvin valettavaa ja täytti muotin muodon. Esimerkin 2 mukaisesti tuotettu suspensio (alumiinioksidia oleva täyteaine) voitiin kaataa paakkuna, mutta se oli ominaisuuksiltaan muokkautuvaa ja puristettavaa. Molemmat 25 esimerkit osoittavat esillä olevan dispergointimenetelmän sovellettavuuden ei-muovattavan ja ei-valettavan, suuruusluokkaa 50% hiukkasosuudella olevan metallimatriisikom-posiitin muuntamiseksi valettavaksi komposiitiksi, jolla on suuruusluokkaa 30% oleva hiukkasosuus.
30
Esimerkkien 1 ja 2 kokeet toistettiin identtisestä esimerkkeinä 3 ja vastaavasti 4, paitsi että käytettiin uunin asetuslämpötilaa 850°C yritettäessä saada komposiitit (ts. suspensiot) paremmin valettavaksi.
35
Esimerkin 3 suspensio oli vaikeammin sekoitettavissa ja valettavissa kuin esimerkin 1 suspensio. Tämä heikompi 91492 44 sekoitettavuus ja valettavuus ovat kuitenkin voineet olla tuloksena täydellisemmästä spontaanista tunkeutumisesta ennen sekoittamista esimerkissä 3 kuin esimerkissä 1, johtaen parempaan hiukkasten kostuttamiseen. Esimerkki 4 5 ei osoittanut mitään muutosta valettavuudessa verrattuna esimerkin 2 alumiinioksiditäyteaineen ja matriisin suspensioon.
10 15 20 25 30 35

Claims (12)

91492 45
1. Menetelmämetallimatriisikomposiitin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että asetetaan matriisimetallin lähde ja täyteaine vierekkäin ja annetaan matriisimetallin sulamis- 5 pistettä korkeammassa lämpötilassa, tunkeutumisen edistäjän ja/tai tunkeutumisen edistäjän edeltäjän läsnäollessa ja ainakin jossakin tunkeutumisprosessin vaiheessa vaikuttavassa tunkeutumisatmosfäärissä sulan matriisimetallin tunkeutua spontaanisti ainakin osaan täyteaineesta, ja 10 syötetään täyteaineeseen, jossa spontaani tunkeutuminen on tapahtunut, lisämatriisimetallia siten, että syntyy täyteaineen ja matriisimetallin suspensio, jossa täyteaineen tilavuusosuus on alentunut ensimmäisen spontaanin tunkeu-tumisvaiheen jälkeiseen verrattuna. 15
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täyteaine käsittää ainakin yhtä ainetta, joka valitaan ryhmästä, joka käsittää jauheita, hiutaleita, mikrokuulia, kuitukiteitä, kuplia, kuituja, hiukkasia, 20 kuitumattoja, katkaistuja kuituja, kuulia, pellettejä, pieniä putkiaihioita ja tulenkestäviä kankaita.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisämatriisimetalli syötetään sen jälkeen kun 25 ensimmäinen spontaani tunkeutuminen täyteaineeseen on oleellisesti päättynyt.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisämatriisimetalli koostumukseltaan poikkeaa 30 sulasta matriisimetallista, joka spontaanisti tunkeutuu täyteaineeseen, tai että sen koostumus on samanlainen kuin sulalla matriisimetallilla, joka spontaanisti tunkeutuu täyteaineeseen.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisämatriisimetalli käsittää ylimääräistä sulaa matriisimetallia, jota ei käytetty spontaaniin tunkeutumiseen täyteaineeseen. 91492 46
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäähdytetään täyteaine, jossa spontaani tunkeutuminen on tapahtunut, ja että sen jälkeen ennen lisä-matriisimetallin syöttämistä uudelleen kuumennetaan täyte- 5 aine, jossa spontaani tunkeutuminen on tapahtunut.
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täyteaine sijoitetaan muottiin, jonka muoto oleellisesti vastaa valmistettavan metallimatriisikom- 10 posiitin lopullista muotoa.
8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisämatriisimetallin ja täyteaineen, jossa spontaani tunkeutuminen on tapahtunut, muodostama suspen- 15 sio valetaan muottiin, jonka muoto oleellisesti vastaa valmistettavan metallimatriisikomposiitin lopullista muotoa.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että mainittu suspensio valetaan muottiin, joka vastaa välimuotoa, ja että saatua valukappaletta sen jälkeen käsitellään sellaisen metallimatriisikomposiittikap-paleen aikaansaamiseksi, jolla on lopullinen muoto.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiukkasten osuus metallimatriisikomposiitissa on noin 5-40 tilavuusprosenttia.
11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että sulassa matriisimetallissa on useita kerrostuneita kerroksia, joista ainakin yksi sisältää mainittua lisämatriisimetallia.
12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 35 siitä, että muodostetaan läpäisevä täyteainemassa, 91492 47 asetetaan sulan matriisimetallin lähde täyteainemas-san viereen, annetaan matriisimetallin tunkeutua spontaanisti läpäisevään täyteainemassaan käyttäen tunkeutumisen 5 aikaansaamiseen ainakin jossakin tunkeutumisprosessin vaiheessa vaikuttavaa tunkeutumisatmosfääriä sekä tunkeutumisen edistäjää ja/tai tunkeutumisen edistäjän edeltäjää, annetaan tunkeutumisen läpäisevän täyteainemassan 10 edetä haluttuun pisteeseen, jossa on aikaansaatu korkean metallipitoisuuden omaava metallimatriisikom-posiittikappale, sijoitetaan saatu komposiittikappale ja toinen mat-riisimetalli astiaan, jossa on mainitun komposiitti-15 kappaleen ja toisen matriisimetallin vastaanottava ontelo, kuumennetaan mainittu komposiittikappale ja toinen matriisimetalli lämpötilaan, joka on sama tai korkeampi kuin komposiittikappaleen sisältämän mat-20 riisimetallin ja mainitun toisen matriisimetallin sulamispiste, jolloin saadaan sula suspensio, sekoitetaan saatua suspensiota täyteaineen dispergoi-miseksi suspensiossa, kaadetaan sula suspensio mainitun astian ontelosta 25 muottiin, jossa on muotoiltu ontelo, ja jäähdytetään muotin ontelossa oleva suspensio siten, että saadaan muotoiltu metallimatriisikomposiittikap-pale. 91492 48
FI894934A 1988-11-10 1989-10-17 Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi FI91492C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US26930888 1988-11-10
US07/269,308 US5000247A (en) 1988-11-10 1988-11-10 Method for forming metal matrix composite bodies with a dispersion casting technique and products produced thereby

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI894934A0 FI894934A0 (fi) 1989-10-17
FI91492B true FI91492B (fi) 1994-03-31
FI91492C FI91492C (fi) 1994-07-11

Family

ID=23026702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI894934A FI91492C (fi) 1988-11-10 1989-10-17 Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi

Country Status (22)

Country Link
US (1) US5000247A (fi)
EP (1) EP0368788B1 (fi)
JP (1) JP2905520B2 (fi)
KR (1) KR0121456B1 (fi)
CN (1) CN1065792C (fi)
AT (1) ATE109212T1 (fi)
AU (1) AU625093B2 (fi)
BR (1) BR8905612A (fi)
CA (1) CA2000802C (fi)
DE (1) DE68917087T2 (fi)
DK (1) DK559089A (fi)
FI (1) FI91492C (fi)
IE (1) IE63876B1 (fi)
IL (1) IL91734A (fi)
MX (1) MX172496B (fi)
NO (1) NO177417C (fi)
NZ (1) NZ231074A (fi)
PH (1) PH26121A (fi)
PT (1) PT92249B (fi)
RO (1) RO107122B1 (fi)
TR (1) TR25354A (fi)
ZA (1) ZA898549B (fi)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5199481A (en) * 1988-10-17 1993-04-06 Chrysler Corp Method of producing reinforced composite materials
US5172746A (en) * 1988-10-17 1992-12-22 Corwin John M Method of producing reinforced composite materials
US5222542A (en) * 1988-11-10 1993-06-29 Lanxide Technology Company, Lp Method for forming metal matrix composite bodies with a dispersion casting technique
EP0539417B1 (en) * 1990-07-26 1996-06-19 Alcan International Limited Cast composite materials
US5240672A (en) * 1991-04-29 1993-08-31 Lanxide Technology Company, Lp Method for making graded composite bodies produced thereby
US5193605A (en) * 1991-11-04 1993-03-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Techniques for preparation of ingot metallurgical discontinuous composites
US5620791A (en) * 1992-04-03 1997-04-15 Lanxide Technology Company, Lp Brake rotors and methods for making the same
US5228494A (en) * 1992-05-01 1993-07-20 Rohatgi Pradeep K Synthesis of metal matrix composites containing flyash, graphite, glass, ceramics or other metals
US5735332A (en) * 1992-09-17 1998-04-07 Coors Ceramics Company Method for making a ceramic metal composite
US6143421A (en) * 1992-09-17 2000-11-07 Coorstek, Inc. Electronic components incorporating ceramic-metal composites
US5614043A (en) 1992-09-17 1997-03-25 Coors Ceramics Company Method for fabricating electronic components incorporating ceramic-metal composites
US6338906B1 (en) 1992-09-17 2002-01-15 Coorstek, Inc. Metal-infiltrated ceramic seal
GB9302921D0 (en) * 1993-02-13 1993-03-31 Atomic Energy Authority Uk Particulate metal matrix composites
US5526914A (en) * 1994-04-12 1996-06-18 Lanxide Technology Company, Lp Brake rotors, clutch plates and like parts and methods for making the same
US6270601B1 (en) 1998-11-02 2001-08-07 Coorstek, Inc. Method for producing filled vias in electronic components
JP4583334B2 (ja) * 2006-05-02 2010-11-17 啓治 山部 鋳造用の金属−セラミックス複合材料の製造法
JP5063176B2 (ja) * 2007-04-27 2012-10-31 日精樹脂工業株式会社 カーボンナノ複合金属材料の製造方法
KR101425270B1 (ko) * 2012-08-22 2014-08-13 한국세라믹기술원 탄화규소가 코팅된 탄소섬유 복합체 및 그 제조방법
CN109396422B (zh) * 2018-12-27 2019-09-27 吉林大学 一种小包内纳米颗粒预分散辅助熔体内均匀分散的方法
CN109848363B (zh) * 2019-01-14 2021-08-13 东莞理工学院 可溶性陶瓷模具在制备复合材料中的应用
CN115161509B (zh) * 2022-07-27 2023-02-03 哈尔滨工业大学 一种液相分散法制备纳米碳化硼增强铝基复合材料的方法

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB564905A (en) * 1943-03-17 1944-10-18 Frederick Richard Sims Improvements relating to metal compositions
US2951771A (en) * 1956-11-05 1960-09-06 Owens Corning Fiberglass Corp Method for continuously fabricating an impervious metal coated fibrous glass sheet
US3031340A (en) * 1957-08-12 1962-04-24 Peter R Girardot Composite ceramic-metal bodies and methods for the preparation thereof
US3149409A (en) * 1959-12-01 1964-09-22 Daimler Benz Ag Method of producing an engine piston with a heat insulating layer
US3396777A (en) * 1966-06-01 1968-08-13 Dow Chemical Co Process for impregnating porous solids
US3547180A (en) * 1968-08-26 1970-12-15 Aluminum Co Of America Production of reinforced composites
US3608170A (en) * 1969-04-14 1971-09-28 Abex Corp Metal impregnated composite casting method
JPS5013205B1 (fi) * 1969-11-08 1975-05-17
FR2155565A5 (en) * 1971-12-09 1973-05-18 Energoinvest Preduzece Za Proj Tungsten-copper impregnated with copper - by electrolytic impregnation and subsequent heat treatment
US3868267A (en) * 1972-11-09 1975-02-25 Us Army Method of making gradient ceramic-metal material
JPS49107308A (fi) * 1973-02-13 1974-10-11
US4082864A (en) * 1974-06-17 1978-04-04 Fiber Materials, Inc. Reinforced metal matrix composite
DE2819076C2 (de) * 1978-04-29 1982-02-25 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Verfahren zum Herstellen eines metallischen Mehschicht-Verbundwerkstoffes
JPS602149B2 (ja) * 1980-07-30 1985-01-19 トヨタ自動車株式会社 複合材料の製造方法
JPS57210140A (en) * 1981-06-18 1982-12-23 Honda Motor Co Ltd Fiber reinfoced piston for internal combustion engine
US4404262A (en) * 1981-08-03 1983-09-13 International Harvester Co. Composite metallic and refractory article and method of manufacturing the article
US4376803A (en) * 1981-08-26 1983-03-15 The Aerospace Corporation Carbon-reinforced metal-matrix composites
US4376804A (en) * 1981-08-26 1983-03-15 The Aerospace Corporation Pyrolyzed pitch coatings for carbon fiber
US4473103A (en) * 1982-01-29 1984-09-25 International Telephone And Telegraph Corporation Continuous production of metal alloy composites
JPS58144441A (ja) * 1982-02-23 1983-08-27 Nippon Denso Co Ltd 炭素繊維強化金属複合材料の製造方法
JPS5950149A (ja) * 1982-09-14 1984-03-23 Toyota Motor Corp 繊維強化金属複合材料
JPS59215982A (ja) * 1983-05-20 1984-12-05 Nippon Piston Ring Co Ltd 回転式流体ポンプ用ロータ及びその製造方法
US4786467A (en) * 1983-06-06 1988-11-22 Dural Aluminum Composites Corp. Process for preparation of composite materials containing nonmetallic particles in a metallic matrix, and composite materials made thereby
JPS609568A (ja) * 1983-06-29 1985-01-18 Toray Ind Inc 繊維強化金属複合材料の製造方法
GB2156718B (en) * 1984-04-05 1987-06-24 Rolls Royce A method of increasing the wettability of a surface by a molten metal
GB8411074D0 (en) * 1984-05-01 1984-06-06 Ae Plc Reinforced pistons
JPS6169448A (ja) * 1984-09-14 1986-04-10 工業技術院長 炭素繊維強化金属とその製造法
US4587177A (en) * 1985-04-04 1986-05-06 Imperial Clevite Inc. Cast metal composite article
US4673435A (en) * 1985-05-21 1987-06-16 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Alumina composite body and method for its manufacture
US4630665A (en) * 1985-08-26 1986-12-23 Aluminum Company Of America Bonding aluminum to refractory materials
US4710223A (en) * 1986-03-21 1987-12-01 Rockwell International Corporation Infiltrated sintered articles
US4657065A (en) * 1986-07-10 1987-04-14 Amax Inc. Composite materials having a matrix of magnesium or magnesium alloy reinforced with discontinuous silicon carbide particles
US4713111A (en) * 1986-08-08 1987-12-15 Amax Inc. Production of aluminum-SiC composite using sodium tetrasborate as an addition agent
US4662429A (en) * 1986-08-13 1987-05-05 Amax Inc. Composite material having matrix of aluminum or aluminum alloy with dispersed fibrous or particulate reinforcement
US4753690A (en) * 1986-08-13 1988-06-28 Amax Inc. Method for producing composite material having an aluminum alloy matrix with a silicon carbide reinforcement
US4828008A (en) * 1987-05-13 1989-05-09 Lanxide Technology Company, Lp Metal matrix composites
US4871008A (en) * 1988-01-11 1989-10-03 Lanxide Technology Company, Lp Method of making metal matrix composites
EP0340957B1 (en) * 1988-04-30 1994-03-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of producing metal base composite material under promotion of matrix metal infiltration by fine pieces of third material
US4932099A (en) * 1988-10-17 1990-06-12 Chrysler Corporation Method of producing reinforced composite materials
CA2000770C (en) * 1988-10-17 2000-06-27 John M. Corwin Method of producing reinforced composite materials

Also Published As

Publication number Publication date
PH26121A (en) 1992-02-24
FI894934A0 (fi) 1989-10-17
NO893987L (no) 1990-05-11
ATE109212T1 (de) 1994-08-15
AU625093B2 (en) 1992-07-02
CA2000802C (en) 2001-05-15
CN1042501A (zh) 1990-05-30
CN1065792C (zh) 2001-05-16
TR25354A (tr) 1993-01-06
IL91734A (en) 1994-12-29
IE893180L (en) 1990-05-10
DE68917087D1 (de) 1994-09-01
FI91492C (fi) 1994-07-11
IL91734A0 (en) 1990-06-10
JP2905520B2 (ja) 1999-06-14
NO893987D0 (no) 1989-10-05
JPH02247067A (ja) 1990-10-02
NO177417C (no) 1995-09-13
AU4165589A (en) 1990-05-17
PT92249A (pt) 1990-05-31
DE68917087T2 (de) 1994-11-10
EP0368788A1 (en) 1990-05-16
RO107122B1 (ro) 1993-09-30
KR900007514A (ko) 1990-06-01
DK559089A (da) 1990-05-11
BR8905612A (pt) 1990-06-05
MX172496B (es) 1993-12-17
PT92249B (pt) 1995-07-18
IE63876B1 (en) 1995-06-14
KR0121456B1 (ko) 1997-12-03
NO177417B (no) 1995-06-06
EP0368788B1 (en) 1994-07-27
DK559089D0 (da) 1989-11-09
CA2000802A1 (en) 1990-05-10
NZ231074A (en) 1992-04-28
ZA898549B (en) 1991-07-31
US5000247A (en) 1991-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI89014C (fi) Foerfarande foer framstaellning av en metallmatriskomposit
FI91496B (fi) Menetelmä makrokomposiittikappaleiden muodostamiseksi sekä sillä muodostettuja makrokomposiittikappaleita
FI91492B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
FI91831C (fi) Menetelmä kolmiulotteisesti yhteenliittyneen rinnakkaismatriisin sisältävän metallimatriisikomposiittikappaleen valmistamiseksi
FI91608C (fi) Menetelmä ainakin kahden kappaleen yhteenliittämiseksi
FI91723B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi suunnatulla kiinteytyksellä
FI89015C (fi) Foerfarande foer framstaellning av en metallmatriskomposit
FI91611C (fi) Menetelmä metallimatriisi-komposiittikappaleen valmistamiseksi
FI91722B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
FI91494C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi sekä menetelmän mukaisesti valmistettu komposiitti
FI91490B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin muodostamiseksi
FI91609C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
FI91724B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi negatiivista seosmuottia käyttäen
FI91491C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiittikappaleen valmistamiseksi uppovalumenetelmää käyttäen
FI91495B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi sulasta matriisimetallista ja oleellisesti ei-reaktiivisesta täyteaineesta
FI91833B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi sekä menetelmällä aikaansaatava metallimatriisikomposiittikappale
FI91493B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
FI91832B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
JP3256216B2 (ja) マクロ複合体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
MM Patent lapsed

Owner name: LANXIDE TECHNOLOGY COMPANY, LP