FI91492C - Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi - Google Patents

Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI91492C
FI91492C FI894934A FI894934A FI91492C FI 91492 C FI91492 C FI 91492C FI 894934 A FI894934 A FI 894934A FI 894934 A FI894934 A FI 894934A FI 91492 C FI91492 C FI 91492C
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
FI91492B (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
Publication of FI91492B publication Critical patent/FI91492B/fi
Application granted granted Critical
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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • General Factory Administration (AREA)

Description

91492
Menetelmå metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi -FSrfarande for att bilda en metallmatriskomposit 5
Esillå oleva keksinto liittyy uuteen menetelmåån metalli -matriisikomposiittikappaleiden muodostamiseksi. Sula mat-riisimetalli tunkeutuu spontaanisti tåyteaineeseen. Eri-tyisesti tunkeutumisen ediståjå ja/tai tunkeutumisen edis-10 tåjan edeltåjå sekå tunkeutumisatmosfååri ainakin proses - sin jossakin vaiheessa on yhteydesså tåyteaineeseen, mikå sallii sulan metallimatriisin spontaanin tunkeutumisen tåyteaineeseen. Sen jålkeen kun tunkeutumista on tapahtu-nut halutussa måårin, lisåtåån tåyteaineeseen, jossa spon-15 taani tunkeutuminen on tapahtunut, lisåå matriisimetallia niin, ettå aikaansaadaan tåyteaineen ja matriisimetallin suspensio, jossa on våhemmån tåyteainetta suhteessa mat-riisimetalliin. Matriisimetallin voidaan sitten antaa jååhtyå paikalla tai matriisimetallin ja tåyteaineen seos 20 voidaan kaataa toiseen såilioon, kuten valumenetelmåsså, toivotun muodon aikaansaamiseksi, joka vastaa toista såi-liotå. Riippumatta siitå, valetaanko se vålittdmåsti muo-dostumisensa jålkeen vai jååhdytetåånko se ja kuumennetaan ja valetaan sen jålkeen, voidaan muodostettu suspensio 25 kuitenkin kaatamalla valaa haluttuun muotoon såilyttåen samalla edulliset ominaisuudet, jotka liittyvåt metalli-matriisikomposiitteihin, joissa on tapahtunut spontaani tunkeutuminen.
30 Metallimatriisin ja lujittavan tai vahvistavan faasin, kuten keraamisia hiukkasia, kuitukiteitå, kuituja tai vas-taavia, kåsittåvåt komposiittituotteet nåyttåvåt lupaavil-ta moniin eriin sovellutuksiin, koska niisså yhdistyvåt osa lujittavan faasin jåykkyydestå ja kulutuskeståvyydestå 35 metallimatriisin muovattavuuteen ja sitkeyteen. Yleenså metallimatriisikomposiitilla luodaan parannuksia sellai- 2 91492 sissa ominaisuuksissa, kuten lujuus, jåykkyys, hankausku-lutuksen keståvyys, ja lujuuden pysyminen korkeammissa lampotiloissa, verrattuna matriisimetalliin sen monoliit-tisessa muodossa, mutta måårå, johon saakka mååråttyå 5 ominaisuutta voidaan parantaa, riippuu suuresti kyseesså olevista ainesosista, niiden tilavuus- tai painosuhteista, sekå siitå miten niitå kåsitellåån komposiittia muodostet-taessa. Eraissa tapauksissa komposiitti voi myos olla kevyempåå kuin matriisimetalli sellaisenaan. Alumiinimat-10 riisikomposiitit, jotka on vahvistettu keraamilla, kuten esimerkiksi piikarbidilla hiukkasten, hiutaleiden tai kuitukiteiden muodossa, ovat kiinnostavia johtuen niiden alumiiniin verrattuna suuremmasta jåykkyydestå, kulutuksen keståvyydestå ja korkean lampStilan lujuudesta.
15
Alumiinimatriisikomposiittien valmistamiseksi on kuvattu erilaisia metallurgisia menetelmia, mukaanlukien menetel-mia, jotka perustuvat jauhemetallurgiatekniikoihin ja sulan metallin tunkeutumistekniikoihin, joissa kaytetåån 20 hyvåksi painevalua, tyhjovalua, sekoittamista, ja notkis-timia. Jauhemetallurgiatekniikoiden avulla jauheen muodossa oleva metalli ja jauheen, kuitukiteiden, leikattujen kuitujen, jne. muodossa oleva lujittava aine sekoitetaan ja sitten joko kylmåpuristetaan ja sintrataan, tai kuuma-25 puristetaan. Tållå menetelmållå tuotetun piikarbidilla lujitetun alumiinimatriisikomposiitin suurimman keraamin tilavuusosan on ilmoitettu olevan noin 25 tilavuusprosent-tia kuitukiteiden tapauksessa ja noin 40 tilavuusprosenttia hiukkasten tapauksessa.
30
Metallimatriisikomposiittien tuottaminen jauhemetallurgi-sia tekniikoita kåyttåvin tavanomaisin menetelmin asettaa eråitå rajoituksia aikaansaatavien tuotteiden ominaisuuk-sille. Komposiitissa olevan keraamifaasin tilavuusosa on 35 tyypillisesti rajoittunut, hiukkasten tapauksessa noin 40 prosenttiin. Samaten asettaa puristustoiminta rajan kay-tånnosså saavutettavalle koolle. Ainoastaan suhteellisen 91492 3 yksinkertaiset tuotteen muodot ovat mahdollisia ilman jålkeenpåin tapahtuvaa kåsittelyå (esim. muotoilua tai koneistusta) tai ottamatta kayttoon monimutkaisia puris-timia. Sintrauksen aikana voi myos esiintyå epåtasaista 5 kutistumista, samoin kuin mikrostruktuurin epåtasaisuutta, johtuen kiintoaineisiin eriytymisesta ja hiukkasten kas-vusta.
US-patentissa 3,970,136 kuvataan menetelmå metallimatrii-10 sikomposiitin muodostamiseksi, johon sisåltyy kuitumuotoi-nen lujite, esim. piikarbidi- tai alumiinioksidikuituki-teita, joilla on ennalta mååråtty kuitujen suuntaus. Komposiitti tehdaan sijoittamalla samassa tasossa olevien kuitujen samansuuntaisia mattoja tai huopia muottiin 15 yhdessa sulan matriisimetallin, esim. alumiinin lahteen kanssa ainakin joidenkin mattojen vålissa, ja kohdistamalla painetta, niin ettå sula metalli pakotetaan tunkeutumaan mattoihin ja ympåroimåån suunnatut kuidut. Mattojen pinon paålle voidaan valaa sulaa metallia, jolloin sitå paineen 20 avulla pakotetaan virtaamaan mattojen valiin. Komposiitis-sa olevien lujittavien kuitujen jopa 50 % tilavuuspitoi-suuksia on ilmoitettu.
Edella olevaan tunkeutumismenetelmåån liittyy paineen 25 aiheuttamien virtausprosessien yllåtyksellisia vaihtelu-ja. ts. mahdollisia epåsaannollisyyksia matriisin muodos-tumisessa, huokoisuutta, jne, kun otetaan huomioon ettå se riippuu ulkoisesta paineesta sulan matriisimetallin pakot-tamiseksi kuitupitoisten mattojen låpi. Ominaisuuksien 30 epåtasaisuus on mahdollinen vaikka sulaa metallia johdet-taisiin useammasta kohdasta kuitupitoiseen jarjestelyyn. Vastaavasti on jårjestettåvå monimutkaiset matto/låhde-jårjestelyt ja virtausreitit soveltuvan ja tasaisen tun-keutumisen aikaansaamiseksi kuitumattojen pinoon. Edella 35 mainittu painetunkeutumismenetelmå mahdollistaa myos ai-noastaan suhteellisen pienen lujitusaineen ja matriisiti-lavuuden suhteen, johtuen suureen mattotilavuuteen kiin- 4 91492 teåsti liittyvåstå tunkeutumisen vaikeudesta. Lisaksi muoteissa on oltava sulaa metallia paineen alaisena, joka nostaa menetelman kustannuksia. Lopuksi edellå mainittu menetelmå, joka rajoittuu ojennuksessa oleviin hiukkasiin 5 tai kuituihin tunkeutumiseen, ei sovellu alumiinimatrii-sikomposiittien muodostamiseen, jotka on lujitettu satun-naisesti suuntautuvista hiukkasista, kuitukiteistå tai kuiduista koostuvilla aineilla.
10 Alumiinimatriisi-alumiinioksiditåytteisten komposiittien valmistuksessa alumiini ei helposti kostuta alumiinioksi-dia, jolloin on vaikeata muodostaa yhtenåinen tuote. Tåhån ongelmaan on ehdotettu erilaisia ratkaisuja. Eras sellainen låhestyminen on aluroiinin påållyståminen metallilla (esim. 15 nikkelillå tai wolframilla), joka sitten kuumapuristetaan yhdessa alumiinin kanssa. Toisessa tekniikassa alumiini seostetaan litiumin kanssa, ja alumiinioksidi voidaan påållyståa piidioksidilla. Nåillå komposiiteilla kuitenkin ominaisuudet vaihtelevat, tai paallystykset voivat heiken-20 tåa tåytettå, tai matriisi sisåltaå litiumia, joka voi vaikuttaa matriisin ominaisuuksiin.
US-patentilla 4,232,091 voitetaan eraitå alan vaikeuksia, joita kohdataan valmistettaessa alumiinimatriisi-alumii-25 nioksiditåytteisiå komposiitteja. Tåsså patentissa kuva-taan 75 - 375 kg/cm paineen kohdistamista pakottamaan sula alumiini (tai sula alumiiniseos) alumiinioksidia olevaan kuitu- tai kuitukidemattoon, joka on esilåmmitetty a lueel le 700 - 1050°C. Alumiinioksidin suurin suhde metalliin 30 tuloksena olevassa kiinteassa valukappaleessa oli 0,25:1. Koska tåsså menetelmåsså ollaan riippuvaisia ulkopuolises-ta paineesta tunkeutumisen aikaansaamiseksi, sitå vaivaa-vat monet samat puutteet kuin US-patenttia 3,970,136.
35 EP-hakemuksessa 115,742 kuvataan alumiini-alumiinioksidi-komposiittien valmistamista, jotka ovat erityisen kåytto-kelpoisia elektrolyyttikennokomponentteina, ja joissa esi- 91492 5 muotin alumiinioksidimatriisin ontelot tåytetåån alu-miinilla, ja tata vårten kåytetåån erilaisia tekniikoita alumiinioksidin kostuttamiseksi koko esimuotissa. Alu-miinioksidi kostutetaan esimerkiksi titaani-, zirkonium-, 5 hafnium tai niobi-diboridia olevalla kostutusaineella tai metallilla, ts. litiumilla, magnesiumilla, kalsiumilla, titaanilla, kromilla, raudalla, koboltilla, nikkelilla, zirkoniumilla tai hafniumilla. Kostutuksen edistamiseksi kåytetåån inerttiå atmosfååriå, kuten argonia. Tåsså 10 julkaisussa esitetåån myos paineen kohdistaminen sulan alumiinin saamiseksi tunkeutumaan påållyståmåttomåån mat-riisiin. Tåsså suhteessa tunkeutuminen aikaansaadaan saat-tamalla huokoset ensin tyhjoon ja kohdistamalla sitten sulaan alumiiniin painetta inertisså atmosfåårisså, esim. 15 argonissa. Vaihtoehtoisesti esimuottiin voidaan tunkeutua hoyryfaasissa olevalla alumiinipåållystyksellå pintojen kostuttamiseksi ennen onteloiden tåyttåmistå tunkeutuvalla sulalla alumiinilla. Jotta varmistettaisiin alumiinin pysyminen esimuotin huokosissa vaaditaan låmpokåsittelyå, 20 esim låmpotilassa 1400 - 1800°C, joko argonissa tai tyhjosså. Muutoin joko paineen alaisena tunkeutuneen aineen altistuminen kaasulle, tai tunkeutumispaineen poistaminen, aiheuttaa alumiinin håviåmistå kappaleesta.
25 Kostutusaineiden kåyttåminen alumiinioksidikomponentin tunkeutumisen aikaansaeuniseksi sulaa metallia sisåltåvåån elektrolyyttikennoon on esitetty myos EP-patenttihakemuk-sessa 94353. Tåsså julkaisussa kuvataan alumiinin tuotta-mista elektrolyysillå kennossa, jossa virranjohdinkatodi 30 on kennon vaippana tai alustana. Tåmån alustan suojaami-seksi sulalta kryoliitilta levitetåån alumiinioksidialus-talle ohut påållystys kostutusaineen ja liukenemisen eståvån aineen seoksella ennen kennon kåynniståmistå 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 esitetåån edullisimmaksi aineeksi.
6 91492
Boorin, hiilen ja typen yhdisteiden selitetåån olevan hyodyllisiå estettaessa kostutusaineiden liukenemista su-laan alumiiniin. Tåssa julkaisussa ei kuitenkaan ehdoteta metallimatriisikomposiittien tuottamista, eikå siina eh-5 dotetaa sellaisten komposiittien muodostamista esimerkiksi typpiatmosfåårisså.
Paineen ja kostutusaineiden kayton lisåksi on kuvattu tyhjon kohdistamisen ediståvån sulan alumiinin tunkeutu-10 mista 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, nikkelilla tai 15 kromilla, tyhjosså joka on alle 10“ torr. Vålillå 10” ...
10-6 torr oleva tyhjo johti keraamin heikkoon kostuttami-seen sulalla metallilla, niin ettei metalli virrannut vapaasti keraamin ontelotiloihin. Kostuttamisen sanotaan kuitenkin parantuneen, kun tyhjo pienennettiin alle 10-6 2 0 torr.
Myos US-patentissa 3,864,154 esitetåån tyhjon kåyttamistå tunkeutumisen aikaansaamiseksi. Tåssa patentissa selitetåån kylmåpuristetun AlBi2-jauhekappaleen asettamista kyl-25 måpuristetun alumiinijauheen pedille. Sen jålkeen sijoi-tettiin lisåå alumiinia AlBi2-jauhekappaleen påålle. Sulatusastia, jossa AlBi2-kappale oli "kerrostettuna" alumiini jauhekerrosten våliin, sijoitettiin tyhjouuniin. Uu-niin jårjestettiin noin 10“^ torr oleva tyhjo kaasun 30 poistumista vårten. Låmpotilaa nostettiin sen jålkeen 1100°C:een, jossa se pidettiin 3 tuntia. Nåisså oloissa sula alumiini tunkeutui AlBi2-kappaleeseen.
US-patentissa 3,364,976 selitetåån suunnitelmaa itseståån 35 kehittyvån tyhjon aikaansaamista kappaleeseen, sulan me-tallin tunkeutumisen lisååmiseksi kappaleeseen. Erityises-ti selitetåån, ettå kappale, esim. grafiittimuotti, terås- 7 91492 muotti tai huokoinen tulenkeståvå aine, kokonaan upotetaan sulaan metalliin. Muotin tapauksessa metallin kanssa reagoivan kaasun kanssa tåytetty muottiontelo on yhteydessa ulkopuolella sijaitsevaan sulaan metalliin muotissa olevan 5 ainakin yhden aukon kautta. Kun muotti upotetaan sulaan, tapahtuu ontelon tayttyminen itseståån kehittyvan tyhjon syntyessa ontelossa olevan kaasun ja sulan metallin reaktion johdosta. Tyhjo on erityisesti tulosta metallin kiinteån oksidimuodon syntymisesta. Siten tassa julkaisus-10 sa esitetåån, ettå on oleellista aikaansaada ontelossa olevan kaasun ja sulan metallin vålinen reaktio. Muotin kåyttåminen tyhjon luomiseksi ei kuitenkaan vålttåmåttå ole toivottavaa, johtuen muotin kayttoon liittyvista valittomista rajoituksista. Muotit on ensin koneistettava 15 måaråttyyn muotoon; sitten loppukasiteltavå, koneistettava hyvaksyttavån valupinnan tuottamiseksi muottiin; sitten koottava ennen niiden kayttamista; sitten purettava niiden kayton jålkeen valukappaleen poistamiseksi niista; ja sen jalkeen muotti on jalleen saatettava kayttokuntoon, rnika 20 rnita todennakoisimmin merkitsisi muotin pintojen uudelleen kasittelya tai muotin poistamista, ellei se enaa ole kayttoon hyvaksyttavå. Muotin koneistaminen monimutkaiseen muotoon saattaa olla erittain kallista ja aikaavievåå. Lisaksi muodostuneen kappaleen poistaminen monimutkaisen 25 muotoisesta muotista saattaa olla vaikeata (ts. monimutkaisen muotoiset valukappaleet saattavat mennå rikki niitå muotista poistettaessa). Lisaksi, vaikka julkaisussa eh-dotetaan, ettå huokoinen tulenkeståvå aine voitaisiin suoraan upottaa sulaan metalliin tarvitsematta kåyttåå 30 muottia, niin tulenkeståvan aineen olisi oltava yhtenainen kappale, koska ei ole olemassa mahdollisuutta aikaansaada tunkeutumista irralliseen tai erotettuun huokoiseen ainee-seen ilman såilionå olevaa muottia (ts. uskotaan yleisesti, ettå hiukkasmainen aine tyypillisesti dissosioituisi tai 35 valuisi hajalleen sitå sulaan metalliin sijoitettaessa). Lisaksi, jos haluttaisiin aikaansaada tunkeutuminen hiuk-kasmaiseen aineeseen tai loyhåsti muodostettuun esimuot- -- · 91492 8 tiin, olisi ryhdyttåvå varotoimiin, niin ettei tunkeutuva metalli syrjåyttåisi osaa hiukkasaineesta tai esimuotista, mikå johtaisi epåhomogeeniseen mikrostruktuuriin.
5 Vastaavasti on kauan ollut olemassa tarve saada yksinker-tainen ja luotettava menetelmå muotoiltujen metallimatrii-sikomposiittien tuottamiseksi, joka ei perustu paineen tai tyhjon kåyttåmiseen (joko ulkoisesti kohdistettuna tai sisåisesti kehitettynå) tai vahingollisten kostutusainei-10 den kåyttåmiseen metallimatriisin luomiseksi toiseen ai-neeseen, kuten keraamiseen aineeseen, ja jossa tarvittavi-en koneistustoimenpiteiden måårå on minimoitu. Esillå ole-valle keksinnolle, joka tyydyttåå nåmå tarpeet, on tun-nusomaista, ettå asetetaan matriisimetallin låhde ja tåy-15 teaine vierekkåin ja annetaan matriisimetallin sulamispis-tettå korkeammassa låmpotilassa, tunkeutumisen ediståjån ja/tai tunkeutumisen ediståjån edeltåjån låsnåollessa ja ainakin jossakin tunkeutumisprosessin vaiheessa vaikutta-vassa tunkeutumisatmosfåårisså sulan matriisimetallin tun-20 keutua spontaanisti ainakin osaan tåyteaineesta, ja sydte-tåån tåyteaineeseen, jossa spontaani tunkeutuminen on ta-pahtunut, lisåmatriisimetallia siten, ettå syntyy tåyte-aineen ja matriisimetallin suspensio, jossa tåyteaineen tilavuusosuus on alentunut ensimmåisen spontaanin tunkeu-25 tumisvaiheen jålkeiseen verrattuna. Tåyteaine on esim. keraaminen aine, matriisimetalli on esim. alumiini ja tun-keutumisatmosfåårin muodostaa esim. typpi.
Tåmån hakemuksen sisålto liittyy useaan rinnakkaiseen ha-30 kemukseen, joihin viitataan jåljempånå "rinnakkais-metal-limatriisihakemuksina".
Uutta menetelmåå metallimatriisikomposiittiaineen tuottamiseksi kuvataan US-hakemuksessamme 049 171, jonka nimitys 35 on "Metallimatriisikomposiitteja", nyt US-patentti 4 828 008. Mainitun keksinndn menetelmån mukaisesti me-tallimatriisikomposiitti tuotetaan tunkeuttamalla lå-påisevåån tåyteaineeseen (esim. keraamia tai keraamilla påållystettyå ainetta) sulaa alumiinia, joka sisåltåå 9 91492 ainakin 1 painoprosentin magnesiumia ja edullisesti ainakin 3 painoprosenttia magnesiumia. Tunkeutuminen tapahtuu spontaanisti kåyttamatta ulkoista painetta tai tyhjoå. Sulan metalliseoksen laahde saatetaan koskettamaan tayte-5 ainemassaa låmpotilassa, joka on ainakin noin 675°C, kun låsnå on kaasua, joka kåsittåå noin 10 - 100 tilavuus-prosenttia, edullisesti ainakin noin 50 tilavuusprosenttia typpeå, jolloin loput, mikåli sitå on, on ei-hapettavaa kaasua, esim. argonia. Nåisså oloissa sula alumiiniseos 10 tunkeutuu keraamimassaan normaalissa ilmakehån paineessa muodostaen alumiini- (tai alumiiniseos-) matriisikomposii-tin. Kun haluttu måårå tåyteainetta on sulan alumiiniseok-sen låpitunkemaa, lasketaan låmpotilaa seoksen kiinteyt-tåmiseksi, jolloin muodostuu kiinteå metallimatriisi-15 rakenne, joka sulkee sisåånså lujittavan tåyteaineen.
Tavallisesti, ja edullisesti, syotetty sula seos riittåå aikaansaamaan tunkeutumisen etenemisen oleellisesti tåy-teainemassan rajoille. US-patentin 4,828,008 mukaisesti tuotettujen alumiinimatriisikomposiittien tåyteaineen 20 måårå voi olla erittåin suuri. Tåsså mielesså voidaan saavuttaa tåyteaineen ja seoksen tilavuussuhteita jotka ovat suurempia kuin 1:1.
Edellå mainitun US-patentin 4,828,008 mukaisissa proses-25 sioloissa alumiininitridiå voi muodostua epåjatkuvana faasina, joka on jakautunut koko alumiinimatriisiin. Nitridin måårå alumiinimatriisissa voi vaihdella sellais-ten tekijoiden, kuten låmpotilan, seoksen koostumuksen, kaasun koostumuksen ja tåyteaineen mukaisesti. Siten 30 voidaan yhtå tai useampaa sellaista jårjestelmån tekijåå sååtåmållå rååtåloidå mååråttyjå komposiitin ominaisuuk-sia. Joitakin loppukåyttosovellutuksia vårten voi kuiten-kin olla toivottavaa, ettå komposiitti sisåltåå våhån tai oleellisesti ei lainkaan alumiininitridiå.
On havaittu, ettå korkeammat låmpotilat ediståvåt tunkeu-tumista, mutta johtavat siihen, ettå menetelmåsså herkemmin 35 10 91492 muodostuu nitridiå. US-patentin 4,828,008 mukaisessa kek-sinnossa sallitaan tunkeutumiskinetiikan ja nitridin muo-dostumisen vålisen tasapainon valitseminen.
5 Esimerkki sopivista estovålineista kåytettåviksi metalli-matriisikomposiittien muodostamisen yhteydessa on selitet-ty US-hakemuksessa 141,642, jonka nimityksena on "Menetelma metallimatriisikomposiittien valmistamiseksi estoainetta kåyttåen". Tainan keksinnon menetelmån mukaisesti estovå-10 linettå (esim. hiukkasmaista titaanidiboridia tai grafiit-tiainetta, kuten joustavaa grafiittinauhatuotetta, jota Union Carbide myy tuotenimellå Grafoil (R)) sijoitetaan tayteaineen mååråtyllå rajapinnalle ja matriisiseos tun-keutuu estovalineen måårittelemåån rajapintaan saakka. 15 Estovalinettå kåytetåån estamaån, torjumaan tai lopetta-maan sulan seoksen tunkeutuminen, jolloin aikaansaadaan verkon, tai låhes verkon muotoja tuloksena olevassa metallimatriisikomposiitissa. Vastaavasti muodostetuilla metallimatriisi-komposiittikappaleilla on ulkomuoto, joka 20 oleellisesti vastaa estovalineen sisåmuotoa.
US-patenttihakemuksen mukaista menetelmåå parannettiin rinnakkaisella US-patenttihakemuksella 168,284, jonka nimityksenå on "Metallimatriisikomposiitteja ja tekniikoita 25 niiden valmistamiseksi". Mainitussa hakemuksessa esitet-tyjen menetelmien mukaisesti matriisimetalliseos on låsnå metallin ensimmåisenå låhteenå ja matriisimetallin varas-tolåhteenå, joka on yhteydesså sulan metallin ensimmåiseen låhteeseen, esimerkiksi painovoimaisen virtauksen vålityk-30 sellå. Erityisesti, mainitussa hakemuksessa esitetyisså oloissa, sulan matriisiseoksen låhde alkaa tunkeutua tåyteainemassaan normaalissa ilmakehån paineessa ja aloit-taa siten metallimatriisikomposiitin muodostuksen. Sulan matriisimetallin ensimmåinen låhde kulutetaan sen tunkeu-35 tuessa tåyteainemassaan, ja haluttaessa sitå voidaan lisåtå, edullisesti jatkuvalla tavalla, sulan matriisimetallin varastolåhteestå spontaanin tunkeutumisen jatkues- 91492 11 sa. Kun toivottu måårå låpåisevåå tåyteainetta on sulan matriisiseoksen låpitunkemaa, lasketaan låmpotilaa seoksen kiinteyttåmiseksi, jolloin muodostuu klintea metallimat-riisistruktuuri, joka ympåroi lujittavaa tayteainetta. On 5 ymmårrettåvå, etta metallivarastolahteen kåyttåminen on ainoastaan mainitussa patenttihakemuksessa kuvatun keksinnon eras suoritusmuoto, eikå varastolåhteen suoritusmuodon yhdiståminen jokaiseen siinå esitettyyn keksinnon vaih-toehtoiseen suoritusmuotoon ole vålttåmåtontå, joista 10 erååt voisivat myos olla hyodyllisia kåytettynå esilla olevan keksinnon yhteydessa.
Metallin varastolåhdettå voi olla sellaisena maåråna, etta se aikaansaa riittåvån metallimååran tunkeutumisen ennalta 15 maaråtysså måårin låpaisevåån tåyteaineeseen. Vaihtoehtoi-sesti voi valinnainen estovåline olla kosketuksessa tåy-teaineen låpaisevåån massaan ainakin sen toisella puolella rajapinnan måårittelemiseksi.
20 Lisåksi, vaikka syotetyn sulan matriisiseoksen måårån tulisi olla riittåvå sallimaan spontaanin tunkeutumisen eteneminen ainakin oleellisesti tåyteaineen låpåisevån massan rajapintoihin (ts. estopintoihin) saakka, varasto-låhteesså olevan seoksen måårå voisi ylittåå sellaisen 25 riittåvån måårån niin, ettå on olemassa riittåvå måårå seosta tunkeutumisen loppuun saattamiseksi, ja sen lisåksi ylimååråinen sula metalliseos voisi jåådå ja kiinnittyå metallimatriisi-komposiittikappaleeseen. Kun siten låsnå on ylimåårå sulaa seosta, tuloksena oleva kappale on 30 kompleksinen komposiittikappale (esim. makrokomposiitti), jossa metallimatriisin låpitunkema keraamikappale suoraan sitoutuu varastolåhteeseen jååvåån ylimååråiseen metal-liin.
35 Jokainen edellå selitetyistå rinnakkais-metallimatriisi-hakemuksista kuvaa menetelmiå metallimatriisi-komposiit-tikappaleiden tuottamiseksi sekå uusia metallimatriisi- 91492 12 komposiittikappaleita, joita niillå tuotetaan. Edellå mai-nitut rinnakkais-metallimatriisihakemukset sisållytetåån tåhån nimenomaisina viitteinå.
5 Metallimatriisikomposiittikappale tuotetaan kun aiheute-taan sulan matriisimetallin spontaani tunkeutuminen låpåi-sevåån tåyteainemassaan. Erityisesti tunkeutumisen edistå-jå ja/tai tunkeutumisen ediståjån edeltåjå sekå tunkeutu-misatmosfååri ovat yhteydesså tåyteaineeseen ainakin pro-10 sessin jossakin vaiheessa, mikå sallii sulan matriisimetallin spontaanin tunkeutumisen tåyteaineeseen. Sen jål-keen kun on aikaansaatu oleellisesti tåydellinen tunkeutuminen, lisåtåån tåyteaineeseen (ts. edullisessa suoritus-muodossa sekoitetaan fyysisesti tåyteaineeseen), jossa 15 tunkeutuminen on tapahtunut, lisåå matriisimetallia (johon tåsså joskus viitataan toisena matriisimetallina), niin ettå aikaansaadaan tåyteaineen ja matriisimetallin suspen-sio. Vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa jårjestetåån yli-måårå matriisimetallia, joka såilyy sulana tunkeutumatto-20 mana metallina, sen jålkeen kun tunkeutuminen on tåydellinen. Ylimååråistå matriisimetallia sekoitetaan sen jålkeen tai se sekoitetaan tåyteaineeseen, jossa tunkeutuminen on tapahtunut, tåyteaineen ja matriisimetallin suspension muodostamiseksi, jossa on pienempi osuus hiukkasia 25 kuin alkuperåisesså tåyteaineessa, johon tunkeutuminen on tapahtunut.
Vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa voidaan spontaanin tunkeutumisen metallimatriisikomposiitin antaa jååhtyå sen 30 jålkeen, kun tunkeutuminen on tåydellinen. Sen jålkeen voidaan komposiitti uudelleen kuumentaa nesteytymislåmpo-tilaansa ja lisåtå siihen toista tai lisåå matriisimetallia .
35 Edullisessa suoritusmuodossa tunkeutumisen ediståjån edeltåjå voidaan syottåå ainakin joko tåyteaineeseen tai matriisimetalliin. Tåyteaineen, matriisimetallin, tunkeu- 91492 13 tumisen ediståjån edeltåjån ja tunkeutumisatmosfåårin syottåmisen yhdistelmå saattaa matriisimetallin spon-taanisti tunkeutumaan tåyteaineeseen.
5 Tunkeutumisen ediståjån edeltåjån syottåmisen sijasta voidaan lisåksi tunkeutumisen ediståjåå syottåå vålitto-måsti joko tåyteaineeseen ja/tai matriisimetalliin ja/tai tunkeutumisatmosfååriin. Lopuksi, ainakin spontaanin tunkeutumisen aikana, tunkeutumisen ediståjån tulisi sijaita 10 ainakin osaassa tåyteainetta.
Lisåmatsiisimetallin fyysinen sekoittaminen voidaan to-teuttaa mekaanisella sekoitusvålineellå, ultraåånisekoi-tusvålineellå, våråhtelyvålineellå, sekoittamalla kåsin, 15 tai jollakin muulla sopivalla tavalla lisåmatriisimetallin ja tåyteaineen, johon tunkeutuminen on tapahtunut, sekoit-tamiseksi.
Lisåksi, kuten tåsså on aikaisemmin mainittu, voi toisella 20 tai lisåmatriisimetallilla olla koostumus, joka on saman-lainen tai tåysin erilainen kuin sillå ensimmåisellå matriisimetallilla, joka tunkeutui tåyteaineeseen. Kåytet-tåesså erilaista toista matriisimetallia olisi edullista, ettå ensimmåinen, tåyteaineeseen tunkeutunut matriisime-25 talli olisi ainakin osittain sekoitettavissa toiseen matriisimetalliin, niin ettå tapahtuisi ensimmåisen ja toisen matriisimetallin seostuminen ja/tai muodostuisi ensimmåisen ja toisen matriisimetallin vålisiå metalliyh-disteitå. Kun toinen matriisimetalli on oleellisesti 30 samanlaista kuin tai samaa kuin ensimmåinen matriisimetalli joka tunkeutui tåyteaineeseen, molemmat matriisimetallit sekoittuvat todennåkoisesti hyvin helposti.
Sen jålkeen kun on aikaansaatu ensimmåisen ja toisen 35 matriisimetallin toivottu sekoittuminen, voidaan tåyteaineen ja ensimmåisen ja toisen matriisimetallin suspension antaa jååhtyå paikallaan, sekoituskammiossa, jos halutaan.
91492 14 Jååhtynyt seos voidaan sen jalkeen kuuxnentaa uudelleen suspensiossa olevan matriisimetallin nestetytymislampoti-laan tax sen yli ja sen jalkeen kaataa se toivottuun muottiin. Vaihtoehtoisesti, jos seos on muotissa joka 5 vastaa toivottua lopullista muotoa, voidaan seoksen yk-sinekertaisesti antaa jååhtyå, ja sen jalkeen poistaa muotista. Seos voidaan llsåksi myos pitåå sulana ja kaataa toivottuun muottiin, joka joko vastaa lopullista tuotet-tavaa metallimatriisi-komposiittikappaletta, tai joka vas-10 taa jotain vålimuotoa (esim. valannetta) jålkeenpåin tapahtuvaa kåsittelyå vårten.
Tuloksena oleva metallimatriisi-komposiittikappale sisål-tåå sekå ensimmåistå etta toista matriisimetallia, ja sillå 15 on pienempi osuus tayteainetta verrattuna sellaiseen metallimatriisi-komposiittikappaleeseen, joka ei sisållå toista matriisimetallia. Vastaavasti esillå olevalla kek-sinnollå aikaansaadaan menetelmå metallimatriisi-kompo-siittikappaleiden tuottamiseksi, joissa on pienemmåt osuu-20 det tåyteainetta. Sellaisia tåyteaineen pienempiå osuuksia ei tyypillisesti voida tehokkaasti aikaansaada suoritta-malla spontaani tunkeutuminen erittåin huokoiseen tåyte-aineeseen, koska tåyteaineen suurin mahdollinen huokoisuus on rajoitettu sellaisten nåkokohtien johdosta, kuten 25 våhimmåistiivistys, esimuotin lujuus, jne.
Huomattakoon, ettå tåmå hakemus kåsittelee pååasiassa alumiinimatriisimetalleja, jotka jossain metallimatriisi-komposiittikappaleen muodostumisen aikana ovat kosketuk-30 sessa magnesiumiin, joka toimii tunkeutumisen ediståjån edeltåjånå, tunkeutumisatmosfåårinå toimivan typen låsnå-ollessa. Siten alumiini/magnesium/typpi-jårjestelmån mat-riisimetalli/tunkeutumisen ediståjån edeltåjå/tunkeutu-misatmosfååri-jårjestelmållå esiintyy spontaania tunkeu-35 tumista. Muut matriisimetalli/tunkeutumisen ediståjån edeltåjå/tunkeutumisatmosfååri-jårjestelmåt voivat kui-tenkin kåyttåytyå samantapaisesti kuin alumiini/magnesium/ 15 91 492 typpi-jårjestelmå. Samantapaista spontaania tunkeutumis-kåyttåytymistå on esimerkiksi havaittu alumiini/stron-tium/typpi-jårjestelmåsså; alumiini/sinkki/happi-jårjestelmåsså; sekå alumiini/kalsium/typpi-jårjestelmåsså.
5 Vastaavasti, vaikka tåsså hakemuksessa kåsitellåån aino-astaan tåsså viitattuja jår jestelmiå, on ymmårrettåvå, ettå muut metallimatriisi/tunkeutumisen ediståjån edeltå-jå/tunkeutumisatmosfååri-jårjestelmåt voivat kåyttåytyå samantapaisesti.
10
Hatrilsimetallin kåsittåesså alumiiniseosta, saatetaan alumiiniseos kosketukseen tåyteaineeseen (esim. alu-miinioksidi- tai piikarbldihiukkasia). Keksinnon erååsså suoritusmuodossa tåyteaineeseen on sekoitettu tunkeutumi-15 sen ediståjån edeltåjånå magnesiumia ja/tal se saatetaan magnesiumin vaikutuksen alaiseksi prosessin jossakln koh-dassa. Alumiiniseos ja/tai tåyteaine pidetåån typpiatmos-fåårisså ainakin prosessin osan aikana, ja tåsså edulli-sessa suoritusmuodossa oleellisesti koko prosessin aikana. 20 Vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa tåyteaine, ja/tai alumiiniseos, ja/tai typpitunkeutumisatmosfååri sisåltåå magnesiumnit ridiå tunkeutumisen ediståjånå. Kummassakin suoritusmuodossa tåyteaineessa esiintyy matriisimetallin spontaani tunkeutuminen, ja spontaanin tunkeutumisen ja 25 metallimatriisin muodostumisen måårå tai nopeus vaihtele-vat prosessiolojen annetun jårjestelyn mukaisesti, johon sisåltyy esimerkiksi jårjestelmåån (esim. alumiiniseokseen ja/tai esimuottiin ja/tai tunkeutumisatmosfååriin) tuote-tun magnesiumin pitoisuus, tåyteaineen muodostavien hiuk-30 kasten koko ja/tai koostumus, typen pitoisuus tunkeutu-misatmosfåårisså, aika jona tunkeutumisen annetaan esiintyå, ja/tai låmpdtila, jossa tunkeutuminen esiintyy. Spontaania tunkeutumista esiintyy tyypillisesti niin suu-ressa måårin, ettå se riittåå oleellisen tåydellisesti 35 ympåroimåån tåyteaineen.
16 91 492 Mååritelmiå "Alumiini" merkitsee ja sisåltåå tåsså kåytettynå oleel-lisesti puhtaan metallin (esim. suhteellisen puhtaan, 5 kaupallisesti saatavan seostamattoman alumiinin) tai metallin ja metalliseosten muita laatuja, kuten kaupallisesti saatavat metallit, joissa on epåpuhtauksia ja/tai jotka sallivat siinå olevan sellaisia ainesosia, kuten rautaa, piitå, kuparia, magnesiuma, mangaania, kromia, sinkkia, 10 jne. Taman måaritelmån tarkoituksiin oleva alumiiniseos on seos tai metallien muodostama yhdiste, jossa alumiini on påaainesosana.
"Ei-hapettavan kaasun loppuosa" merkitsee tåsså kåytettynå 15 sitå, ettå tunkeutumisatmosfåårin muodostavan primååri-kaasun lisånå oleva mikå tahansa kaasu on joko inerttiå kaasua tai pelkiståvåå kaasua, joka oleellisesti ei reagoi matriisimetallin kanssa prosessin olosuhteissa. Kaikkien kaasussa (kaasuissa) epåpuhtautena mahdollisesti låsnå 20 olevien hapettavien kaasujen måårån tulisi olla riittåmåton matriisimetallin hapettamiseen missåån oleellisessa måårin prosessin olosuhteissa.
"Estoaine" tai "estovåline" merkitsee tåsså kåytettynå mitå 25 tahansa soveltuvaa vålinettå, joka vuorovaikuttaa, eståå, torjuu tai lopettaa sulan matriisimetallin kulkeutumisen, siirtymisen tai vastaavan, tåyteainemassan tai esimuotin rajapinnan taakse, jolloin mainittu estovåline måårittelee sellaisen rajapinnan. Sopivia estovålineitå voivat olla 30 mitkå tahansa aineet, yhdisteet, alkuaineet, koostumukset tai vastaavat, jotka prosessin olosuhteissa yllåpitåvåt jonkinasteisen eheyden eivåtkå ole oleellisesti haihtuvia (ts. estoaine ei haihdu niin paljon, ettå siitå tulisi estoaineena hyodyton).
Lisåksi sopivat "estovålineet" sisåltåvåt aineita, joita kulkeutuva sula matriisimetalli kåytetyn prosessin aikana 35 91492 17 ei oleellisesti pysty kostuttamaan. Tåmån tyyppisellå estoaineella nayttaa olevan oleellisen våhån tai ei lainkaan yhtymispyrkimystå sulaan matriisimetalliin, ja estovåline estaa tai torjuu siirtymisen tåyteainemassan 5 tai esiinuotin mååritellyn rajapinnan yli. Estoaine våhentåå mahdollista loppukoneistusta tai hiomista, jota voidaan tarvita, ja måårittelee ainakin osan tuloksena olevan metallimatriisi-komposiittituotteen pinnasta. Estoaine voi mååråtyissa tapauksissa olla lapåisevåå tai huokoista, 10 tai se voidaan saattaa lapåisevåksi esimerkiksi poraamalla reikia estoaineeseen tai låviståmållå se, niin etta kaasu paåsee kosketukseen sulan matriisimetallin kanssa.
"Jåånnokset" tai "matriisimetallin jaannokset" viittaa 15 tåssa kåytettyna alkuperåisen matriisimetallirungon mah-dolliseen osaan, joka jåa jåljelle ja joka ei ole kulunut metallimatriisi-komposiittikappaleen muodostuksen aikana, ja tyypillisesti, jos sen annetaan jååhtyå, pysyy ainakin osittaisessa kosketuksessa muodostettuun metallimatriisi-20 komposiittikappaleeseen. Tulisi ymmartaa, etta jaannokset voivat myos sisaltaå toista tai vierasta ainetta.
"Tayteaine” on tassa kåytettyna tarkoitettu sisåltåmåån joko yksittåisiå aineksia tai ainesseoksia, jotka oleel-25 lisesti eivåt reagoi matriisimetallin kanssa ja/tai joilla on rajoitetu liukenevuus matriisimetalliin, ja jotka voivat olla yksi- tai useampifaasisia. Tåyteaineita voidaan jårjeståå lukuisissa eri muodoissa, kuten jauheina, lius-koina, hiutaleina, mikropalloina, kuitukiteinå, kuplina, 30 jne, ja ne voivat olla joko tiiviitå tai huokoisia. Tayteaine voi myos sisåltåå keraamisia tåyteaineita, kuten alumiinioksidia tai piikarbidia kuituina, leikattuina kuituina, hiukkasina, kuitukiteinå, kuplina, kuulina, kuitumattoina, tai vastaavina, ja påållystettyjå tåyteai-35 neita, kuten hiilikuituja, jotka on påållystetty alu-miinioksidilla tai piikarbidilla hiilen suojaamiseksi 91492 18 esim. sulan perusmetalli-alumiinin syovyttåvåltå vaikutuk-selta. Tayteaineet voivat myos kåsittaå metalleja.
"Tunkeutumisatmosfååri" tåsså kåytettynå tarkoittaa sitå 5 atmosfååriå, joka on låsnå ja joka vuorovaikuttaa mat-riisimetallin ja/tai esimuotin (tai tåyteaineen) ja/tai tunkeutumisen ediståjån edeltåjån ja/tai tunkeutumisen ediståjån kanssa ja sallii tai edistaå matriisimetallin spontaanin tunkeutumisen esiintymisen.
10 "Tunkeutumisen edistajå" merkitsee tåsså kåytettynå ainet-ta, joka ediståa tai avustaa matriisimetallin spontaania tunkeutumista tayteaineeseen tai esimuottiin. Tunkeutumisen edistaja voidaan muodostaa esimerkiksi tunkeutumisen 15 ediståjån edeltåjån reaktiolla tunkeutumisatmosfåårin kanssa 1) kaasun ja/tai 2) tunkeutumisen ediståjån edeltåjån ja tunkeutumisatmosfåårin reaktiotuotteen ja/tai 3) tunkeutumisen ediståjån edeltåjån ja tåyteaineen tai esimuotin reaktiotuotteen muodostamiseksi. Lisåksi tunkeu-20 tumisen ediståjåå voidaan syottåå suoraan ainakin yhteen seuraavista: esimuottiin, ja/tai matriisimetalliin, ja/tai tunkeutumisatmosfååriin; ja se voi toimia oleellisesti samalla tavalla kuin tunkeutumisen edistajå, joka on muodostunut tunkeutumisen ediståjån edeltåjån ja jonkin 25 toisen aineen reaktiona. Lopuksi ainakin spontaanin tunkeutumisen aikana tunkeutumisen ediståjån tulisi sijaita ainakin osassa tåyteainetta tai esimuottia spontaanin tunkeutumisen aikaansaamiseksi.
30 "Tunkeutumisen ediståjån edeltåjå" merkitsee tåsså kåytet-tynå ainetta, joka yhdesså matriisimetallin, esimuotin ja/tai tunkeutumisatmosfåårin kanssa kåytettynå muodostaa tunkeutumisen ediståjån, joka aiheuttaa tai avustaa matriisimetallin spontaania tunkeutumista tåyteaineeseen tai 35 esimuottiin. Haluamatta sitoutua mihinkåån mååråttyyn teoriaan tai selitykseen, vaikuttaa siltå, ettå tunkeutumisen ediståjån edeltåjåå pitåisi pystyå asettamaan, sen 19 91 492 pitåisi sijaita tai sitå pitåisi voida kuljettaa sellaiseen kohtaan, joka sallii tunkeutumisen ediståjån edeltåjån olla vuorovaikutuksessa tunkeutumisatmosfåårin kanssa ja/tai esimuotin tai tåyteaineen ja/tai metallin kanssa. Eråisså 5 matriisimetalli/tunkeutumisen ediståjån edeltåjå/tunkeu- tumisatmosfååri-jårjestelmisså on esimerkiksi toivotta-vaa, ettå tunkeutumisen ediståjån edeltåjå hdyrystyy siinå låmpotilassa jossa matriisimetalli sulaa, tåmån låmpotilan låhellå, tai eråisså tapauksissa jopa jonkinverran tåmån 10 låmpotilan ylåpuolella. Sellainen hoyrystyminen saattaa johtaa: 1) tunkeutumisen ediståjån edeltåjån reaktioon tunkeutumisatmosfåårin kanssa sellaisen kaasun muodostamiseksi, joka ediståå tåyteaineen tai esimuotin kostutta-mista matriisimetallilla; ja/tai 2) tunkeutumisen edistå-15 jån edeltåjån reaktioon tunkeutumisatmosfåårin kanssa sellaisen kiinteån aineen, nesteen tai kaasun muodossa olevan tunkeutumisen ediståjån muodostamiseksi ainakin tåyteaineen tai esimuotin osassa, joka ediståå kostutta-mista; ja/tai 3) sellaiseen tunkeutumisen ediståjån edel-20 tåjån reaktioon tåyteaineessa tai esimuotissa, joka muo-dostaa kiinteån aineen, nesteen tai kaasun muodossa olevan tunkeutumisen ediståjån ainakin tåyteaineen tai esimuotin osassa, joka ediståå kostuttamista.
25 "Pieni hiukkasosuus" tai "pienempi tilavuusosuus tåyte-ainetta" merkitsevåt tåsså kåytettynå sitå, ettå mat-riisimetallin osuus suhteessa tåyteaineeseen on kasvanut verrattuna sellaiseen tåyteaineeseen, jossa on tapahtunut spontaania tunkeutumista ilman siihen lisåttyå toista tai 30 lisåmatriisimetallia.
"Matriisimetalli" tai "matriisimetalliseos” merkitsevåt tåsså kåytettynå sitå metallia, jota kåytetåån metal limat-riisikomposiitin muodostamiseksi (esim. ennen tunkeutumis-35 ta) ja/tai sitå metallia, joka sekoittuu tåyteaineeseen metallimatriisi-komposiittikappaleen muodostamiseksi (esim. tunkeutumisen jålkeen). Kun matriisimetalliksi 91492 20 nimetåån mååråtty metalli, on ymmårrettåvå, ettå sellainen matriisimetalli sisåltåå tåmån metallin oleellisesti puh-taana metallina, kaupallisesti saatavana metallina, jossa on epåpuhtauksia ja/tai seosaineita, metallien muodostaman 5 yhdisteenå tai seoksena, jossa tåmå metalli on pååasial-lisena osana.
"Matriisimetalli/tunkeutumisen ediståjån edeltaja/tunkeu-tumisatmosfååri-jårjestelmå" eli "spontaani jårjestelmå" 10 viittaa tasså kåytettynå siihen aineiden yhdistelmåån, jolla esiintyy spontaania tunkeutumista esimuottiin ja tayteaineeseen. On ymmarrettavå, ettå kun esimerkin mat-riisimetallin, tunkeutumisen ediståjån edeltåjån ja tun-keutumisatmosfåårin vålisså esiintyy merkki "/", sitå 15 kåytetåån merkitsemåån jår jestelmåå tai aineiden yhdistel-måå, jolla mååråtyllå tavalla yhdisteltynå esiintyy spontaania tunkeutumista esimuottiin tai tåyteaineeseen.
"Metallimatriisikomposiitti" eli "MMC" merkitsee tasså 20 kåytettynå ainetta, joka kåsittåå kaksi- tai kolmiulottei-sesti liittyneen seoksen tai matriisimetallin, joka pitåå sisållåån esimuottia tai tåyteainetta. Matriisimetalli voi sisåltåå erilaisia seosalkuaineita, joilla aikaansaadaan erityisesti toivotut mekaaniset ja fysikaaliset ominaisuu-25 det tuloksena olevassa komposiitissa.
Matriisimetallista "poikkeava" metalli merkitsee metallia, joka ei sisållå pååasiallisena ainesosana samaa metallia kuin matriisimetalli (jos esimerkiksi matriisimetallin 30 pååasiallisena osana on alumiini, niin "poikkeavan" metallin pååasiallisena osana voisi olla esimerkiksi nikkeli).
"Ei-reaktiivinen astia matriisimetallia vårten" merkitsee mitå tahansa astiaa, joka voi sisåltåå tåyteainetta (tai 35 esimuotin) ja/tai sulaa matriisimetallia prosessin olois-sa, ja joka ei reagoi matriisin ja/tai tunkeutumisatmos-fåårin ja/tai tunkeutumisen ediståjån edeltåjån ja/tai 91492 21 tayteaineen tai esimuotin kanssa sellaisella tavalla, joka oleellisesti huonontaisi spontaania tunkeutumismekanis-mia.
5 "Esixnuotti" tai "låpåisevå esimuotti" merkitse tassa kåytettynå sellaista huokoista tåytemassaa tai tåyte-ainemassaa, joka valmistetaan ainakin yhdella rajapinnal-la, joka oleellisesti måårittelee tunkeutuvalle mat-riisimetallille rajapinnan, kuten massaa, joka riittåvån 10 hyvin pitåå ehjån muotonsa ja tuorelujuuden, niin etta se aikaansaa mittapysyvyyden ennen kuin matriisimetalli tun-keutuu siihen. Massan tulisi olla riittavan huokoista, niin etta se sallii matriisimetallin spontaanin tunkeutumisen siihen. Tyypillisesti esimuotti kåsittåå sidotun ryhrnan 15 tai tayteaineen jårjestelyn, joko homogeenisen tai epåho-mogeenisen, ja se voi kåsittåå rnita tahansa soveltuvaa ainetta (esim. keraamisia ja/tai metallihiukkasia, jauhei-ta, kuituja, kuitukiteitå, jne, seka rnita tahansa nåiden yhdistelmåå). Esimuotti voi olla joko erillisenå tai 20 kokoonpanona.
"Varastolahde" tai varasto merkitsee tassa kaytettyna erillista matriisimetallin kappaletta, joka on sijoitettu tayteainemassan tai esimuotin suhteen niin, etta kun 25 metalli sulaa, se voi virrata korvaamaan, tai eråisså tapauksissa alunperin aikaansaamaan ja sen jålkeen tåyden-tamaan sita matriisimetallin osaa, segmentti a tai låhdettå, joka koskettaa tayteainetta tai esimuottia.
30 ’"'Toinen matriisimetalli" tai "lisamatriisimetalli” mer-kitsevåt tassa kaytettyna sitå metallia joka jaå jåljelle, tai jota lisåtåån, sen jålkeen kun spontaani tunkeutuminen tayteaineeseen on tåydellisesti tai oleellisesti tåydel-liseesti saatettu loppuun, ja joka sekoitetaan tåyteainee-35 seen johon tunkeutuminen on tapahtunut, muodostaen ensim-maisen ja toisen (tai liså-) matriisimetallin suspension, muodostaen siten tayteaineen pienemman osuuden, jolloin 91492 22 sellaisella toisella tai lisåmatriisimetallilla on koos-tumus, joka on joko tåsmalleen sama, samankaltainen tai oleellisesti erilainen kuin se matriisimetalli, joka aikaisemmin on spontaanisti tunkeutunut tåyteaineeseen.
5 "Spontaani tunkeutuminen" merkitsee tåsså kåytettynå mat-riisimetallin tunkeutumista låpåisevåån tåyteainemassan tai esimuottiin, joka tapahtuu vaatimatta paineen tai tyhjon kåyttåmistå (ei ulkoisesti kohdistettua eikå sisai-10 sesti kehitettyå).
"Tåyteaineen ja matriisimetallin suspensio” tai "suspen-sio" merkitsee tåsså kåytettynå toisen eli lisåmatriisime-tallin ja tåyteaineen seosta, johon ensimmåinen matriisime-15 talli on spontaani tunkeutunut.
Seuraavat kuviot on jårjestetty keksinnon ymmårtåmisen tueksi, mutta niitå ei ole tarkoitettu rajoittamaan keksinnon suoja-alaa. Kaikissa kuvioissa on kåytetty 20 mahdollisuuksien mukaan samoja viitenumeroita osoittamaan samanlaisia osia, jolloin:
Kuvio la on kaaviollinen poikkileikkaus esillå olevan keksinnon mukaisesta jårjestelystå, jossa havain-25 nollistetaan komposiittia, jossa on tapahtunut osittaista tunkeutumista, sekå ylimååråistå mat-riisimetallia;
Kuvio lb on kaaviollinen poikkileikkaus, jossa havainnol-30 listetaan dispersiota ylimååråisen matriisimetal lin ja komposiitin kesken, jossa viimeksimainitus-sa on tapahtunut tunkeutumista;
Kuvio lc on kaaviollinen poikkileikkaus dispergoituneesta 35 komposiitista, jossa on tapahtunut tunkeutumista, ennen jatkokåsittelyå; 91492 23
Kvuio Id on kaaviollinen poikkileikkaus, jossa havainnol-listetaan dispergoituneen komposiitin valettavuut-ta; ja 5 Kuvio 2 on kaaviollinen poikkileikkaus esimerkkien 1-4 jarjestelystå.
Vaikka suuria hiukkasten osuuksia (suuruusluokkaa 40 - 60 tilavuusprosenttia) voidaan saavuttaa spontaaneilla tun-10 keutumismenetelmillå, joita on esitetty esim. rinnakkai-sessa US-patenttihakemuksessa 049,171 (13.5.1987), niin pelkaståån sellaisia menetelmia kayttåen on eraisså ta-pauksissa vaikeata saavuttaa pienempiå hiukkasten osuuksia (suuruusluokkaa 1-40 tilavuusprosenttia). Erityisesti 15 pienempien hiukkasosuuksien saavuttamiseksi saatetaan sel-laisilla menetelmillå tarvita esimuotteja tai tåyteainei-ta, joilla on erittåin suuri huokoisuus. Huokoisuus, joka sellaisillå tåyteaineilla tai esimuoteilla viime kådesså saavutetaan, on kuitenkin rajallinen, koska sellainen 20 huokoisuus on kulloinkin kåytetyn tåyteaineen ja esimuotis-sa kåytettyjen hiukkasten rakeisuuden koosta riippuva funktio.
Esillå olevan keksinnon mukaisesti kåytetåån spontaanin 25 tunkeutumisen menetelmia sellaisten edullisten ominaisuuk-sien aikaansaamiseksi, jotka tåhån saakka on yhdistetty roetallimatriisikomposiitteihin spontaanilla tunkeutumi-sella, mutta kuitenkin saavutetaan pienemmåt hiukkasosuu-det. Metallimatriisi-komposiittikappale muodostetaan 30 saattamalla ensin tunkeutumisatmosfåårisså ensimmåinen matriisimetalli spontaanisti tunkeutumaan tåyteaineeseen ja sitten lisååmållå toista tai lisåmatriisimetallia tåyteaineeseen, jossa spontaani tunkeutuminen on tapahtu-nut, niin ettå tuloksena on tåyteaineen ja matriisimetallin 35 suspensio, jossa on pienempi tilavuusosuus tåyteainetta. Lisåksi, kuten alia yksityiskohtaisesti selitetåån, toisen tai lisåmatriisimetallin lisååmisellå mahdollistetaan me- 91492 24 netelmån rååtåloiminen ensimmåisen matriisimetallin metal-limatriisin tuottamiseksi (ts. jossa ensimmåinen ja toinen matriisimetalli ovat samoja) tai ensimmåisen ja toisen metalli yhdisteen tai seoksen tuottamiseksi (ts. jossa 5 ensimmåinen ja toinen matriisimetalli ovat erilaisia).
Ensimmåisenå vaiheena menetelmåsså metallimatriisikom-posiittien aikaansaamiseksi kåynnistetåån spontaani tun-keutuminen tåyteaineeseen tai esimuottiin.
10
Kuvioihin viitaten kuvio la havainnollistaa jårjestelyå (10), jota voitaisiin kåyttåå esillå olevan keksinnon mukaisesti. Erityisesti on jårjestetty tåyteainetta (tai esimuotti) 1 muottiin tai såilioon 2, joka oleellisesti ei 15 reagoi osateki joiden kanssa. Jårjestetåån matriisimetallia 3, jota kuumennetaan sen sulamispisteen ylåpuolelle olo-suhteissa, jotka sallivat spontaanin tunkeutumisen esiin-tymisen, kuten alla yksityiskohtaisemmin selitetåån. Kun matriisimetalli alkaa spontaanisti tunkeutua tåyteainee-20 seen tax esimuottiin, muodostuu metallimatriisikomposiitti 4 (esim. jos matriisimetallin annettaisiin jååhtyå, ainakin osa 4 kåsittåisi metallimatriisikomposiitin).
Keksinnon ensimmåisesså edullisessa suoritusmuodossa jår-25 jestetåån ylimåårå matriisimetallia 3, niin ettå spontaanin tunkeutumisen jålkeen jåljelle jåå jåånnos matriisimetallia, joka ei ole tunkeutunut.
Kuten kuviossa lb havainnollistetaan, sekoitetaan metal-30 limatriisikomposiittia edelleen sulassa tilassa ylimååråi-seen matriisimetalliin sekoittimella 5, niin ettå tunkeutunut tåyteaine dispergoituu lisåmatriisimetalliin suspension muodostaen. Sekoitin voi olla mikå tahansa tavanomainen sekoituslaite, mukaan lukien mekaaniset se-35 koitusvålineet, ultraåånisekoitusvålineet tai kåsin se-koittaminen. Sekoittamista jatketaan 1-15 minuuttia, edullisesti 10 - 15 minuuttia, tax kunnes on aikaansaatu 91492 25 homogeeninen, tåysin dispergoitunut seos 7, kuten esitetåån kuviossa lc.
Sekoittaminen olisi mieluimmin tehtåvå spontaanin tunkeu-5 tumisen prosessilampotilassa (jota selitetåån alla) kom-posiitin kovettumisen eståmiseksi ennen kuin sekoituksen dispergoituminen on tåydellinen. Sellainen sekoittaminen voitaisiin suorittaa esimerkiksi uuniin jårjestetyllå ylåpuolisella sekoitusvålineellå. Vaihtoehtoisesti, ellei 10 sekoittamista tehdå prosessilåmpotiloissa, tulisi ryhtya toimenpiteisiin ennenaikaisen jaåhtymisen eståmiseksi, mukaanlukien kuumennetun sekoituslaitteen kåyttåminen ja hyvin eristettyjen såiloastioiden kåyttåminen, jne.
15 Sen jålkeen kun on saavutettu tåydellinen dispergoituminen, voidaan sekoitus kaataa muottiin, kuten kuviossa ld havainnollistetaan, sellaisen kappaleen muodostamiseksi, jolla on pienempi hiukkasosuus kuin muutoin voitaisiin aikaansaada spontaanilla tunkeutumisella. Voidaan kåyttåå 20 mitå tahansa tavanomaista muottia, kuten mallikuorimuot-teja, osakuorimuotteja, useamman kappaleen muotteja, uu-delleen kåytettåviå muotteja, ja vastaavia. Muotit kuumen-netaan edullisesti dispergoituneen komposiitin jaåhtymisen eståmiseksi dispergoituneen komposiitin kaatamisaikojen ja 25 kåsiteltåvyyden maksimoimiseksi. Vaihtoehtoisesti voidaan kåyttåå huoneenlåmpotilassa olevia muotteja tai jååhdytet-tyjå muotteja, esim. kuparia olevaa jååhdytyslevyå, jos toivotaan nopeampaa jååhdyttåmistå mååråtysså sovellutuk-sessa.
30
Vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa såilio, jossa komposiit-ti on dispergoitunut, vastaa muodostettavan kappaleen lopullista toivottua muotoa. Vastaavasti, sen sijaan ettå tåyteaineen ja matriisimetallin suspensio valettaisiin, 35 sen annetaan jååhtyå såiliosså, niin ettå såilid suorittaa muotin tehtåvåt. Vaihtoehtoisesti voidaan suspension antaa jååhtyå, ja sen jalkeen se voidaan uudelleen kuumentaa 91492 26 sulamispisteenså yli ja kaataa muottiin vålikappaleen, esim. valanteen muodostamiseksi jota sitten voidaan kåyttåa esikappaleena jatkokåsittelyå vårten.
5 Edella olevasta suoritusmuodosta tuloksena olevalla kom-posiitilla on erittain toivotut ominaisuudet, jotka lii-tetåån muihin komposiitteihin, jotka on saatu spontaanilla tunkeutumisella. Lisåksi voidaan esilla olevan keksinnon mukaisia dispergointimenetelmiå kayttaen aikaansaada pie-10 nemmåt hiukkasosuudet, esim. suuruusluokkaa 5-40 tila-vuusprosenttia.
Esilla olevan keksinnon toisessa suoritusmuodossa ei kayteta ylimååråistå matriisimetallia, kuten kuviossa la. 15 Sen sijaan aikaansaadaan spontaani tunkeutuminen tåyte-ainepetiin tai esimuottiin ja annetaan sen jåahtyå. Sen jalkeen kuumennetaan metallimatriisikomposiitti, johon tunkeutuminen on tapahtunut, ja siihen dispergoidaan lisåå matriisimetallia edella selitettyjen menettelytapojen mu-20 kaisesti sellaisen metallimatriisikomposiitin aikaansaa-miseksi, jossa on alhainen hiukkasosuus. Vaihtoehtoisesti voidaan lisåmatriisimetalli lisåtå, kun matriisiroetalli komposiitissa, jossa tunkeutuminen on tapahtunut, vielå on juoksveassa tilassa.
25
Toisella eli lisåmatriisimetallilla voi kaikissa edella mainituissa suoritusmuodoissa olla koostumus, joka on sama, sétmantapainen tai tåysin erilainen kuin sillå matriisime-tallilla, joka spontaanisti tunkeutui tåyteaineeseen tai 30 esimuottiin. Kåyttåmållå ensimmåistå ja toista matriisimetallia voidaan tuloksena olevaa kolmiulotteisesti liit-tynyttå metallimatriisikomposiitin metallimatriisia muun-nella useiden erilaisten seosten tai metalliyhdisteiden aikaansaamiseksi mååråttyå sovellutusta vårten. Tåmån 35 johdosta voidaan toivotut kemialliset, såhkoiset, mekaani-set ja muut ominaisuudet rååtåloidå sopimaan mååråttyyn sovellutukseen. Toinen matriisimetalli on edullisesti 91492 27 metalli, joka on sekoitettavissa ensimmåiseen matriisime-talliin.
Toinen matriisimetalli voidaan lisåtå monella eri tavalla.
5 Kuvioon la viitaten voisi matriisimetalli 3 olla monifaasi-nen sula seos, jossa on kerrostuneena tåyteaineen rajapin-nan lahellå olevaan pintaan ensimmåista matriisimetallia, mutta jonka ylåpååsså on toista matriisimetallia. Ensim-måinen matriisimetalli voi esimerkiksi olla rikastettu 10 tunkeutumisen ediståjålla ja/tai tunkeutumisen ediståjån edeltåjållå ja/tai toisilla seoksilla, jotka ediståvåt tunkeutumista. Sen jålkeen kun ensimmainen matriisimetalli spontaanisti tunkeutuu, voidaan toinen eli lisåmatriisime-talli sekoittaa suspensioon kuvion lb mukaisesti.
15
Vaihtoehtoisesti voidaan toinen matriisimetalli kaataa tai lisåtå kiinteåssa muodossa ja nesteyttåå sen jålkeen kun spontaani tunkeutuminen on tapahtunut. Lisåksi, kuten edellå selitettiin, voidaan metallimatriisikomposiitti 20 muodostaa ja jååhdyttåå, ja seuraavassa menetelmåvaiheessa komposiitti voidaan uudelleen kuumentaa ja suspensioon voidaan dispergoida toinen eli lisåmatriisimetalli.
Matriisimetallin spontaanin tunkeutumisen aikaansaamisek-25 si esimuottiin, tulisi spontaaniin jårjestelmåån jårjeståå tunkeutumisen ediståjå. Tunkeutumisen ediståjå voisi muo-dostua tunkeutumisen ediståjån edeltåjåstå, joka voitai-siin jårjeståå 1) matriisimetalliin, ja/tai 2) esimuottiin, ja/tai 3) tunkeutumisatmosfååristå, ja/tai 4) ulkoisesta 30 låhteestå spontaaniin jårjestelmåån. Lisåksi, tunkeutumisen ediståjån edeltåjån sijasta voidaan tunkeutumisen ediståjåå syottåå suoraan ainakin joko esimuottiin, ja/tai matriisimetalliin, ja/tai tunkeutumisatmosfååriin. Lopuk-si, ainakin spontaanin tunkeutumisen aikana, tunkeutumisen 35 ediståjån tulisi sijaita ainakin osassa tåyteainetta.
91492 28
Edullisessa suoritusmuodossa on mahdollista, etta tunkeu-tumisen ediståjån edeltåjån voidaan ainakin osittain antaa reagoida tunkeutumisatmosfåårin kanssa, niin etta tunkeutumisen ediståjaå voidaan muodostaa ainakin osassa tåyte-5 ainetta ennen kuin tai oleellisesti jatkuvasti kun tåyte-aine tai esimuotti koskettaa matriisimetallia (esim. jos tunkeutumisen ediståjån edeltåjånå olisi magnesiumia ja tunkeutumisatmosfåårinå typpeå, niin tunkeutumisen edis-tåjå voisi olla magnesiumnitridiå, joka voisi sijaita 10 ainakin osassa tåyteainetta).
Esimerkkinå matriisimetalli/tunkeutumisen ediståjån edel-tåjå/tunkeutumisatmosfååri-jårjestelmåstå on alumiini/ magnesium/typpi-jårjestelmå. Erityisesti voidaan alumii-15 nimatriisimetalli asettaa sopivassa tulenkeståvåsså as-tiassa olevaan tåyteaineeseen, joka astia prosessioloissa ei reagoi alumiinimatriisimetallin ja/tai tåyteaineen kanssa, kun alumiini sulatetaan. Tåyteaine voidaan sitten pååståå kosketukseen sulan alumiinimatriisimetallin kans-20 sa. Prosessin olosuhteissa alumiinimatriisimetalli saate-taan spontaanisti tunkeutumaan tåyteaineeseen.
Niisså oloissa, joita kåytetåån esillå olevan keksinnon mukaisessa menetelmåsså, alumiini/magnesium/typpi-spon-25 taanissa tunkeutumisjårjestelmån tapauksessa tåyteaineen tulisi olla riittåvån låpåisevåå, jotta typpeå sisåltåvå kaasu voisi tunkeutua tåyteaineeseen prosessin jonkin vaiheen aikana ja/tai koskettaa sulaa matriisimetallia. Lisåksi låpåisevåsså tåyteaineessa voi tapahtua sulan 30 matriisimetallin tunkeutumista, jolloin aiheutuu sulan matriisimetallin spontaani tunkeutuminen typen låpåisemåån esimuottiin, niin ettå se muodostaa metallimatriisi-kom-posiittikappaleen ja/tai sattaa typen reagoimaan tunkeutumisen ediståjån edeltåjån kanssa tunkeutumisen ediståjån 35 muodostamiseksi esimuottiin aiheuttaen nåin spontaanin tunkeutumisen. Spontaanin tunkeutumisen måårå ja metalli-matriisikomposiitin muodostuminen vaihtelee prosessiolo- 91 492 29 jen annetun yhdistelmån mukaisesti, joita ovat mm. mag-nesiumin tai magnesiumnitridin mååra alumiiniseoksessa, magnesiumin tai magnesiumnitridin pitoisuus tåyteaineessa, magnesiumin tai magnesiumnitridin maårå tayteaineessa, 5 muiden seosalkuaineiden (esim. pii, rauta, kupari, mangaa-ni, kromi, sinkki, ja vastaavat) lasnåolo, tayteaineen muodostavien aineiden keskimååråinen koko (esim. hiuk-kashalkaisija), tayteaineen pintatila ja tyyppi, tunkeu-tumisatmosfåårin typpipitoisuus, tunkeutumiselle annettu 10 aika ja lampotila, jossa tunkeutuminen tapahtuu. Annetta-essa esimerkiksi sulan alumiinimatriisimetallin tunkeutu-misen tapahtua spontaanisti, voidaan alumiini seostaa ainakin noin 1 painoprosentilla, ja edullisesti ainakin noin 3 painoprosentilla magnesiumia (joka toimii tunkeu-15 tumisen edistajan edeltajanå), seoksen painoon verrattuna. Muita lisåseosalkuaineita, kuten edellå on selitetty, voidaan myos sisåltåå matriisimetalliin sen erityisten ominaisuuksien rååtåloimiseksi. (Lisåksi lisåseosalkuai-neet voivat vaikuttaa matriisin alumiinimetallissa tarvit-20 tavan magnesiumin maåraan, niin ettå se johtaa spontaaniin tunkeutumiseen tayteaineeseen tai esimuottiin.) Magnesiumin håviamista spontaanista jarjestelmåsta, esimerkiksi hoyrystymisen vuoksi, ei saisi tapahtua niin suuressa måårin, ettei magnesiumia ole låsnå muodostamaan tunkeu-25 tumisen ediståjåå. Siten on toivottavaa, ettå aluksi kåytetåån riittåvåå seosalkuaineiden mååråå jotta spontaa-ni tunkeutuminen voisi tapahtua hoyrystymisen sitå hait-taamatta. Lisåksi magnesiumin låsnåolo sekå esimuotissa ettå matriisimetallissa tai pelkåståån esimuotissa voi 30 johtaa magnesiumin spontaania tunkeutumista vårten vaadit-tavan måårån pienenemiseen (jota selitetåån yksityiskoh-taisemmin alempana).
Typpiatmosfåårisså olevan typen måårå vaikuttaa myos 35 metallimatriisi-komposiittikappaleen muodostumisnopeu-teen. Erityisesti jos atmosfåårisså on alle 10 tilavuus-prosenttia typpeå, niin spontaania tunkeutumista esiintyy 91492 30 hyvin hitaasti tai hyvin våhån. On havaittu, ettå on edullista kun tunkeutumisatmosfåårisså on ainakin 50 tilavuusprosenttia typpeå, jolloin aikaansaadaan lyhyempiå tunkeutumisaikoja paljon suuremmasta tunkeutumismååråstå 5 johtuen. Tunkeutumisatmosfååri (esim. typpeå sisåltåvå kaasu) voidaan syottåå suoraan tåyteaineseen tal esimuot-tiin ja/tai matriisimetalliin, tai se voidaan tuottaa aineen hajoamisen tuloksena.
10 Sulan matriisimetallin tåyteaineseen tai esimuottiin tun-keutumisen aikaansaamiseksi vaadittavan magnesiumin våhim-måismåårå riippuu yhdestå tai useammasta tekijåstå, kuten prosessin låmpotilasta, ajasta, muiden lisåseosalkuainei-den kuten piin tai sinkin låsnåolosta, tåyteaineen luon-15 teesta, magnesiumin sisåltymisestå yhteen tai useampaan spontaanin jårjestelmån osaan, atmosfåårin typpisisållos-tå, ja typpiatmosfåårin virtausmååråstå. Voidaan kåyttåå alempia låmpotiloja tai lyhyempiå kuumennusaikoja tåydel-lisen tunkeutumisen aikaansaamiseksi, kun seoksen ja/tai 20 esimuotin magnesiumpitoisuutta nostetaan. Samaten annetul- la magnesiumpitoisuudella mååråttyjen lisåseosalkuainei-den, kuten sinkin lisååminen mahdollistaa alempien låmpo-tilojen kåyttåmisen. Esimerkiksi matriisimetallin magnesiumpitoisuutta toimivan alueen alapååsså, esim vå-25 lillå noin 1-3 painoprosenttia, voidaan kåyttåå yhdesså ainakin jonkin seuraavien kanssa: våhimmåisprosessilåmpo-tilan ylittåvå låmpotila, suuri typpipitoisuus, yksi tai useampia lisåseosalkuaineita. Ellei esimuottiin lisåtå lainkaan magnesiumia, pidetåån vålillå noin 3-5 paino-30 prosenttia magnesiumia sisåltåviå seoksia edullisina, johtuen niiden yleisestå kåytettåvyydestå laajoilla pro-sessiolojen alueilla, jolloin ainakin 5 painoprosenttia pidetåån edullisena kåytettåesså alempia låmpotiloja ja lyhyempiå aikoja. Alumiiniseoksessa voidaan kåyttåå 10 35 painoprosentin ylittåviå magnesiumpitoisuuksia tunkeutu- miseen vaadittavien låmpotilaolojen muuntelemiseksi. Magnesiumpitoisuutta voidaan pienentåå muiden seosalkuainei- 31 91492 den yhteydesså, mutta nåmå alkuaineet palvelevat ainoastaan lisåtoimintoja, ja niitå kåytetåån edellå mainitun mag-nesiumin minimimåårån tai sen ylittåvån måårån kanssa. Esiinerkiksi oleellisesti mitåån tunkeutumista ei esiinty-5 nyt nimellisesti puhtaalla alumiinilla, jota oli seostettu vain 10 % piillåf 1000°C låmpotilassa, alustaan 39 Crystolon (99 % puhdasta piikarbidia Norton Corlta), jonka raekoko oli 500 mesh (mesh = seulan aukkojen lukumåårå tuumaa kohti) . Magnesiumin lasnåollessa on kuitenkin piin havaittu 10 edistavan tunkeutumisprosessia. Toisena esimerkkinå magnesium! n måårå muuttuu, jos sita syotetåån yksinomaan esimuottiin tai tåyteaineeseen. On havaittu, ettå spontaani tunkeutuminen tapahtuu, kun spontaaniin jarjestelmåån syotetåån pienempi painoprosentti magnesiumia, jos ainakin 15 jokin maårå syotetyn magnesiumin kokonaismååråstå sijoi-tetaan esimuottiin tai tåyteaineeseen. Saattaa olla toi-vottavaa, ettå magnesiumia jårjestetåån pienempi måårå, jotta våltettåisiin ei-toivottu jen metalliyhdisteiden syn-tyminen metallimatriisi-komposiittikappaleeseen. Esi-20 muotin ollessa piikarbidia on havaittu, ettå matriisime-talli tunkeutuu spontaanisti esimuottiin, kun esimuotti saatetaan kosketukseen alumiinimatriisimetallin kanssa, esimuotin sisåltåesså ainakin 1 painoprosenttia magnesiumia ja oleellisesti puhtaan typpiatmosfåårin låsnå-25 ollessa. Alumiinioksidi-esimuotin tapauksessa hyvåksyttå-vån spontaanin tunkeutumisen saavuttamiseksi vaadittu magnesiumin måårå on hieman suurempi. Erityisesti on havaittu, ettå kun samantapainen alumiinimatriisimetalli saatetaan koskettamaan alumiinioksidi-esimuottia, liki-30 main samassa låmpotilassa kuin alumiini joka tunkeutui piikarbidi-esimuottiin, ja saman typpiatmosfåårin låsnå-ollessa, niin saatetaan tarvita ainakin noin 3 painoprosenttia magnesiumia samanlaisen spontaanin tunkeutumisen aikaansaamiseksi, kuin se joka saavutettiin juuri 35 edellå kuvatun piikarbidi-esimuotin yhteydesså.
• « 91492 32
On myos havaittu, ettå on mahdollista syottåa spontaaniin jarjestelmåån tunkeutumisen ediståjån edeltåjåå ja/tai tunkeutumisen edistajåa seoksen pinnalle ja/tai esimuotin tai tåyteaineen pinnalle ja/tai esimuottiin tai tåyteai-5 neeseen ennen kuin matriisimetallin annetaan tunkeutua tåyteaineeseen tai esimuottiin (ts. saattaa olla, ettei syotettya tunkeutumisen ediståjån edeltåjåå tai tunkeutumisen ediståjåå tarvitse seostaa matriisimetalliin, vaan ettå sitå yksinkertaisesti syotetåån spontaaniin jårjes-10 telmåån). Jos magnesiumia levitettåisiin matriisimetallin pinnalle, saattaa olla edullista, ettå tåmå pinta olisi se pinta, joka on låhimpånå tai edullisesti kosketuksessa tåyteaineen låpåisevåån massaan tai påinvastoin; tai sellaista magnesiumia voitaisiin sekoittaa ainakin esi-15 muotin tai tåyteaineen osaan. Lisåksi on mahdollista, ettå pinnalle levittåmisen, seostamisen ja magnesiumin sijoit-tamisen ainakin esimuotin osaan, joitakin yhdistelmiå voitaisiin kåyttåå. Sellaiset yhdistelmåt tunkeutumisen ediståjån (ediståjien) ja/tai tunkeutumisen ediståjån 20 edeltåjån (edeltåjien) levittåmisesså saattaisivat johtaa alumiinimatriisimetallin esimuottiin tunkeutumisen edis-tåmiseen vaadittavan magnesiumin kokonaispainoprosentti-måårån pienenemiseen, samoinkuin alempien låmpotilojen saavuttamiseen, joissa tunkeutumista voi esiintyå. Lisåksi 25 magnesiumin låsnåolosta johtuva metallien epåtoivottujen keskinåisten yhdisteiden muodostuminen voitaisiin myos minimoida.
Yhden tai useamman lisåseosalkuaineen kåyttåminen ja 30 ympåroivån kaasun typpipitoisuus vaikuttavat myos matriisimetallin nitrautumiseen annetussa låmpotilassa. Esi-merkiksi voidaan seokseen sisållyttåå tai seoksen pinnalle levittåå sellaisia lisåseosalkuaineita kuin sinkkiå tai rautaa tunkeutumislåmpotilan alentamiseksi ja siten muo-35 dostuvan nitridin måårån pienentåmiseksi, kun taas kaasussa olevan typen pitoisuuden lisååmistå voitaisiin kåyttåå nitridin muodostumisen ediståmiseen.
91492 33
Seoksessa olevan ja/tai seoksen pinnalle levitetyn ja/tai tayteaineeseen yhdistetyn raagnesiumin pitoisuus pyrkii myos vaikuttamaan tunkeutumisen mååråån annetussa låmpo-tilassa. Vastaavasti eråisså tapauksissa, joissa pieni 5 maårå tai ei lainkaan magnesiumia saa olla kosketuksessa suoraan tayteaineeseen, saattaa olla edullista, ettå ainakin 3 painoprosenttia magnesiumia sisållytetaan seok-seen. Tåtå arvoa pienemmåt seosmaåråt, kuten 1 paino-prosentti magnesiumia, saattaa vaatia korkeammat proses-10 silåmpotilat tai lisaseosalkuaineita tunkeutumista vårten. Tåmån keksinnon spontaanin tunkeutumisprosessin toteutta-miseksi vaadittu lampotila voi olla alempi: 1) kun yksinomaan seoksen magnesiumpitoisuutta nostetaan, esim. ainakin noin 5 painoprosenttiin; ja/tai 2) kun seostavia 15 aineita sekoitetaan tayteaineen låpaisevaan massaan tai esimuottiin; ja/tai 3) kun alumiiniseoksessa on toista alkuainetta, kuten sinkkiå tai rautaa. Lampotila voi myos vaihdella eri tåyteaineilla. Yleensa esiintyy spontaania ja etenevaa tunkeutumista prosessilåmpotilassa, joka on 20 ainakin noin 675°C, edullisesti prosessilåmpotilassa, joka on ainakin noin 750 - 800°C. Lisåksi tuloksena olevan suspension tyydyttåvå valettavuus, sen jålkeen kun toinen matriisimetalli on dispergoitunut, voidaan saavuttaa noin 800°C:ssa tai sen yli, ja mahdollisesti alle, riippuen 25 suspension luonteesta. Valettavuus ei vålttåmåttå parane låmpotilan noustessa. Yleensa yli 1200°C olevat låmpotilat eivåt nåytå ediståvån prosessia, ja erityisen kåyttokepoi-seksi lampotilaksi on havaittu alue noin 675°C - noin 1200°C. Kuitenkin yleisenå sååntonå spontaanin tunkeutu-30 misen lampotila on sellainen lampotila, joka on matriisime-tallin sulamispisteen ylåpuolella mutta matriisimetallin hoyry stymie låmpotilan alapuolella. Lisåksi spontaanin tunkeutumisen låmpotilan tulisi olla tåyteaineen sulamispisteen alapuolella. Edelleen, kun låmpotilaa nostetaan, 35 kasvaa pyrkimys matriisimetallin ja tunkeutumisatmosfåårin vålisen reaktiotuotteen muodostamiseen (esim. aliuniinimat-riisimetallin ja typpeå olevan tunkeutumisatmosfåårin 91492 34 tapauksessa saattaa muodostua alumiininitridia). Sellaiset reaktiotuotteet saattavat olla toivottavia tai ei-toivot-tuja, riippuen metallimatriisi-komposiittikappaleen aio-tusta kåytostå. Lisåksi kaytetåån tyypillisesti såhkovas-5 tuskuumennusta tunkeutumislåmpotilojen saavuttamiseksi. Keksinnon yhteydesså kåytettåvåksi hyvåksytåan kuitenkin mikå tahansa kmunennusvaline, joka voi saattaa matriisime-tallin sulamaan ja joka ei vaikuta haitallisesti spon-taaniin tunkeutumiseen.
10
Esillå olevassa menetelmåsså esimerkiksi låpåisevå tayte-aine saatetaan kosketukseen sulan alumiinin kanssa typpeå sisåltåvån kaasun ollessa låsnå ainakin jossakin prosessin vaiheessa. Typpeå sisåltåvåå kaasua voidaan syottåå yllå-15 pitåmåån jatkuva kaasun virtaus kosketukseen ainakin joko tåyteaineeseen ja/tai sulaan alumiinimatriisimetalliin. Vaikkei typpeå sisåltåvån kaasun virtausmåårå ole kriit-tinen, pidetåån edullisena ettå virtausmåårå on riittåvå kompensoimaan nitridin muodostumisesta seosmatriisissa 20 johtuva mahdollinen typen håviåminen atmosfååristå, sekå eståmåån tai torjumaan ilman sisåån pååseminen, jolla voi olla hapettava vaikutus sulaan metalliin.
Metallimatriisikomposiitin muodostamismenetelmåå voidaan 25 soveltaa tåyteaineiden laa jaan valikoimaan, ja tåyteainei-den valinta riippuu sellaisista tekijoistå, kuten mat-riisiseoksesta, prosessin olosuhteista, sulan mat-riisiseoksen reaktiivisuudesta tåyteaineen kanssa, sekå lopulliselle komposiittituotteelle haetuista ominaisuuk-30 sista. Kun matriisimetallina on esimerkiksi alumiini, lukeutuvat sopiviksi tåyteaineiksi a) oksidit, esim. alumiinioksidi, b) karbidit, esim. piikarbidi, c) boridit, esim. alumiinidodekaboridi, ja d) nitridit, esim. alu-miininitridi. Mikåli tåyteaine pyrkii ragoimaan sulan 35 alumiinimatriisimetallin kanssa, tåmå voidaan ottaa huo-mioon minimoimalla tunkeutumisaika ja -låmpotila tai jårjeståmållå reagoimaton påållystys tåyteaineelle. Tåy- 91492 35 teaine voi kasittåå alustan, kuten hiiltå tai ei-keraamista ainetta, jonka paållå on keraaminen påallystys alustan suojaamiseksi syopymiseltå tal heikkenemiseltå. Sopivia keraamipåållysteitå ovat mm. oksidit, karbidit, boridit ja 5 nitridit. Esillå olevassa menetelmåsså kåytettaviksi edul-lisina pidettyjå keraameja ovat mm. alumiinioksidi ja piikarbidi hiukkasten, hiutaleiden, kultukiteiden ja kul-tu jen muodossa. Kuldut volvat olla epåjatkuvla (lelkatussa muodossa) tal jatkuvan såikeen muodossa, kuten monisåikei-10 set langat. Llsåksl tåytealne tal eslmuottl vol olla homogeenlnen tal epåhomogeenlnen. Alumiinioksidi ja piikarbidi ovat kummatkln tuottaneet tyydyttavla suspenslol-ta, kun nllhln dispergoidaan tolsta tal llsamatrllslmetal-11a kekslnnon muksalsestl. Kuten eslmerkelsså selltetaan 15 yksityiskohtaisemmin, on pllkarbldln havalttu olevan pa-remmln valettavaa kuln alumiinioksidi, kun dlspergolnnllla on muodostettu suspenslo. On myos havalttu, ettå måara-tyillå tåyteaineilla esiintyy suurempaa tunkeutiunista suhteessa tåytealnelslln, jollla on samantapalnen kemial-20 linen koostumus. Esimerkiksi US-patentissa 4,713,360 (ni-mitys "Uusia keraamisia aineita ja menetelmia niiden valmistamiseksi") kuvatulla menetelmållå valmistetuilla murskatuilla alumiinioksidi-kappaleilla on edulliset tun-keutumisominaisuudet verrattuna kaupallisesti saatavilla 25 oleviin alumiinioksidituotteisiin. Lisåksi rinnakkaisessa US-patenttihakemuksessa 819,397 (nimitys: "Komposiittike-raamisia esineitå ja niiden valmistusmenetelmå") esitetyl-lå menetelmållå tehdyillå murskatuilla alumiinioksidikap-paleilla on myos edulliset tunkeutumisominaisuudet 30 verrattuna kaupallisesti saatavilla oleviin alumiinioksidituotteisiin. Edellå mainitut patentti julkaisut esitetåån tåsså nimenomaisina viittauksina. Nåin olien on havalttu, ettå tåydellinen tunkeutuminen keraamista ainetta olevaan låpåisevåån massaan voi tapahtua alemmissa tunkeutumislåm-35 potiloissa ja/tai lyhyemmillå tunkeutumisajoilla kåyttåen puristettuja tai murskattuja kappaleita, jotka on valmis- 91492 36 tettu edellå mainittujen patenttijulkaisujen mukaisella menetelmållå.
Tåyteaineen koko ja muoto voi olla mikå tahansa sellainen, 5 joka vaaditaan komposiitin toivottujen ominaisuuksien saavuttamiseksi. Siten aine voi olla hiukkasten, kuituki-teiden, hiutaleiden tai kuitujen muodossa, koska tåyteaineen muoto ei rajoita tunkeutumista. Voidaan kåyttåå muitakin muotoja, kuten kuulia, pieniå putkia, pellettejå, 10 tulenkeståvåå kuitukangasta, ja vastaavia. Lisåksi aineen koko ei rajoita tunkeutumista, vaikka pienten hiukkasten massalla saatetaan tunkeutumisen loppuunviemiseksi tarvita korkeampi låmpotila tai pidempi aika kuin suuremmilla hiukkasilla. Lisåksi (esimuotiksi muotoillun) tåyte-15 ainemassan tulisi tunkeutumista vårten olla låpåisevåå (ts. sen tulisi olla sulaa matriisimetallia ja tunkeutumisat-mosfååriå låpåisevåå).
Esillå olevan keksinnon mukainen menetelmå metallimatrii-20 sikomposiittien muodostamiseksi sallii oleellisesti yh-tenåisten metallimatriisikomposiittien valmistamisen, joilla on suuri tilavuusosa tåyteainetta ja pieni huokoi-suus, koska ne eivåt ole riippuvaisia paineen kåyttåmisestå sulan matriisimetallin puristamiseksi esimuottiin tai 25 tåyteainemassaan. Suurempia tåyteaineen tilavuusosuuksia voidaan aikaansaada kåyttåmållå alussa tåyteainemassaa, jolla on pienempi huokoisuus. Suurempia tåyteaineen tilavuusosuuksia voidaan myos aikaansaada silloin, jos tåyte-massa tiivistetåån tai tehdåån muulla tavalla tiiviimmåksi, 30 edellyttåen ettei massaa muuteta joko tåysin tiiviiksi suljetuin kennohuokosin tai tåysin tiiviiksi rakenteeksi, mikå eståisi sulan seoksen tunkeutumisen. Dispergoimalla toista matriisimetallia esillå olevan keksinnon mukaisesti voidaan myos saavuttaa pienempiå hiukkasten tilavuusosuuk-35 sia. Vastaavasti voidaan aikaansaada hiukkasosuuksia laa-jalla alueella ja samalla aikaansaada kåsittelyedut ja ominaisuudet, jotka liittyvåt spontaaniin tunkeutumiseen.
91492 37
On havaittu, ettå alumiinin tunkeutumista ja matriisin muodostumista vårten keraamisen tåyteaineen ympårille voi keraamisen tåyteaineen kostutus alumiinimatriisimetallil-la olla tårkeå osa tunkeutumismekanismista. Lisåksi alhai-5 sissa prosessilåmpotiloissa esiintyy erittåin våhån tai håviåvån våhån metallin nitridiksi muuttumista, jonka takia saadaan erittåin våhåinen epåjatkuva alumiininitridin faasi metallimatriisiin jakautuneena. Kun låhestytåån låmpotila-alueen ylåpååtå, tapahtuu kuitenkin todennåkoi-10 semmin metallin nitridiksi muuttumista. Siten voidaan sååtåå nitridifaasin osuutta metallimatriisissa muuttamal-la låmpotilaa, jossa tunkeutuminen tapahtuu. Ne mååråtyt låmpotilat, joissa nitridin muodostuminen tulee merkittå-våmmåksi, muuttuvat myos sellaisista tekijoistå riippuen, 15 kuten kåytetty matriisin alumiiniseos ja sen måårå suh-teessa tåyteaineen mååråån, tåyteaineen måårå johon tun-keutumisen on tapahduttava, sekå tunkeutumisatmosfåårin typpipitoisuus. Esimerkiksi alumiininitridin muodostumi-sen måårån uskotaan mååråtysså prosessilåmpotilassa kas-20 vavan, kun seoksen kyky tåyteaineen kostuttamiseen pienenee ja kun atmosfåårin typpipitoisuus kasvaa.
Sen vuoksi on mahdollista rååtåloidå metallimatriisin rakennetta komposiitin muodostuksen aikana, niin ettå 25 voidaan antaa tuloksena olevalle tuotteelle mååråtyt ominaisuudet. Annetulla jårjestelmållå voidaan prosessin olosuhteet valita nitridin muodostuksen sååtåmiseksi. Alumiininitridiå sisåltåvållå komposiittituotteella on eråitå ominaisuuksia, jotka voivat olla edullisia tuotteen 30 suorituskyvylle tai parantaa niitå. Lisåksi alumiiniseok-sen spontaanin tunkeutumisen edullinen låmpotila-alue voi vaihdella kåytetystå keraamisesta aineesta riippuen. Kun tåyteaineena on alumiinioksidia, ei tunkeutumisen låmpo-tilan tulisi ylittåå 1000°^ mikåli halutaan, ettei 35 matriisin muovattavuus oleellisesti prenene merkittåvån nitridin muodostumisen johdosta. Låmpotilan 1000°C ylit-tåviå låmpotiloja voidan kuitenkin kåyttåå, mikåli halutaan 91492 38 tuottaa komposiitti, jonka matriisilla on heikompi muovat-tavuus ja suurempi jåykkyys. Piikarbidiin tunkeutumista vårten voidaan kåyttåå korkeampia, noin 1200°C låmpotiloja, koska piikarbidia tayteaineena kaytettaessa alumiiniseok-5 sesta syntyy våhemmån nitridejå, kuin alumiiniokside ja tayteaineena kaytettaessa.
Lisaksi on mahdollista kayttaa matriisimetallin varasto-låhdettå tayteaineen taydellisen tunkeutumisen varmista-10 miseksi ja/tai syottaå toista metallia, jolla on erilainen koostumus kuin matriisimetallin ensimmaisella lahteella. Eråisså tapauksissa voi erityisesti olla toivottavaa kåyttåå varastolåhteesså matriisimetallia, joka koostumuk-seltaan poikkeaa matriisimetallin ensimmaisestå låhteesta. 15 Jos esimerkiksi alumiiniseosta kåytetaan ensimmaisena matriisimetallin lahteena, niin varastolahteen metallina voitaisiin kåyttåå nåennåisesti mitå tahansa toista metallia tai metalliseosta, joka on sulanut prosessilåmpotilas-sa. Sulat metallit ovat usein hyvin sekoittuvia toistensa 20 kanssa, mikå johtaisi varastolåhdemetallin sekoittumiseen matriisimetallin ensimmåiseen låhteeseen niin kauan kuin annetaan riittåvåsti aikaa sekoittumista vårten. Kåytet-tåesså ensimmåisen matriisimetallin låhteestå poikkeavan koostumuksen omaavaa varastolåhdemetallia, on siten mah-25 dollista rååtåloidå metallimatriisin ominaisuuksia eri-laisten toimintavaatimusten tåyttåmiseksi ja siten rååtåloidå metallimatriisikomposiitin ominaisuuksia.
Estovålinettå voidaan myos kåyttåå esillå olevan keksinnon 30 yhteydesså. Sopivia estovålineitå voidaan tarvita såilios-så 2, jossa alkuperåinen tunkeutuminen tapahtuu, samoin kuin mahdollisessa muotissa, johon dispergoitunut suspen-sio valetaan. Tåmån keksinnon yhteydesså kåytettåvå esto-våline voi erityisesti olla mikå tahansa soveltuva våline, 35 joka vuorovaikuttaa, eståå ja lopettaa sulan matriisiseok-sen (esim. alumiiniseos) kulkeutumisen, siirtymisen tai vastaavan tåyteaineen mååritellyn rajapinnan ohi. Sopivia 91492 39 estovålineitå voivat olla mitkå tahansa aineet, yhdisteet, alkuaineet, koostumukset tai vastaavat, jotka prosessin olosuhteissa yllåpitåvåt jonkinasteisen eheyden eivatka ole haihtuvia, ja jotka edullisesti ovat prosessissa 5 kaytettyå kaasua låpaisevia, ja jotka samoin pystyvat paikallisesti eståmåan, pysåyttåmåån, vuorovaikuttamaan, torjumaan, jne, jatkuvan tunkeutumisen tai minkå tahansa muun liikkeen tayteaineen mååritellyn rajapinnan ohi.
10 Soveltuvat estovålineet sisaltåvåt aineita, joita kulkeu-tuva sula matriisimetalli kaytetyn prosessin aikana ei oleellisesti pysty kostuttamaan. Tainan tyyppisellå esto-aineella nayttaa olevan oleellisen våhån tai ei lainkaan yhtymispyrkimysta sulaan matriisimetalliin, ja estovaline 15 estaa tai torjuu siirtymisen tåyteainemassan tai esimuotin maaritellyn rajapinnan yli. Estoaine våhentaa mahdollista loppukoneistusta tai hiomista, jota voidaan tarvita metal-limatriisikomposiittituotteella. Kuten edella mainittiin, tulisi estoaineen edullisesti olla låpåisevaå tai huokois-20 ta, tai se voidaan saattaa låpaisevaksi esimerkiksi poraamalla reikia estoaineeseen tai laviståmallå se, niin etta kaasu pååsee kosketukseen sulan matriisimetallin kanssa.
25 Soveltuvia estoaineita, jotka ovat erityisen edullisia alumiinimatriisiseoksilla, ovat niitar jotka sisaltåvåt hiiltå, 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 myydåån tuotenimellå Grafoil (R), jonka tavaramerkin haltija on Union Carbide. Tållå gra-fiittinauhalla on tiiviståviå ominaisuuksia, jotka eståvåt sulaa alumiiniseosta kulkeutumasta tåyteaineen mååritellyn 35 rajapinnan ohi. Tåmå grafiittinauha on myos kuumuutta keståvå ja kemialliseeti inertti. Grafoil (R) -grafiitti-aine on taipuisaa, keståvåå, mukautuvaa ja joustavaa. Sitå 91 492 40 voidaan valmistaa useissa muodoissa sopimaan estoaine-sovellutuksiin. Grafiittiestovålinettå voidaan kuitenkin kåyttåå lietteenå tai tahnana tai jopa maalikalvona tåyteaineen tai esimuotin rajapinnalla tai sen ympårillå.
5 Grafoil (R) -tuotetta pidetåan erityisen edullisena, koska se on taipuisan grafiittiarkin muodossa. Kåytosså tåmå paperin tapainen grafiitti yksinkertaisesti muovaillaan tåyteaineen tai esimuotin ympårille, 10 Muita edullisia estoaineita alumiinimetallimatriisiseok-sille typesså ovat siirtymåmetalliboridit (esim. ti-taanidiboridi (TiB2)), joita sulat alumiinimetalliseokset eivåt tåtå ainetta mååråtyisså prosessioloissa kåytettå-esså pysty kostuttamaan. Tåmån tyyppisellå estoaineella 15 prosessilåmpotilan ei tulisi ylittåå noin 875°C, koska muutoin estoaineen vaikutus våhenee, ja itse asiassa korkearomassa låmpotilassa esiintyy tunkeutumista estoai-neeseen. Siirtymåmetalliboridit ovat tyypillisesti hiuk-kasmuodossa (1 - 30 mikrometriå). Estoaineet voidaan 20 levittåå lietteenå tai tahnana edullisesti esimuotiksi muotoillun låpåisevån keraamisen tåyteaineen massan raja-pinnoille.
Alumiinimetallimatriisiseoksia vårten typesså muut kåyt-25 tokelpoiset estoaineet sisåltåvåt vaikeasti haihtuvia orgaanisia yhdisteitå, jotka levitetåån kalvona tai ker-roksena tåyteaineen tai esimuotin ulkopinnalle. Poltetta-essa typesså, erityisesti tåmån keksinnon mukaisissa prosessioloissa, orgaaninen yhdiste hajoaa, jåttåen jål-30 keenså hiilinokikalvon. Orgaaninen yhdiste voidaan levittåå tavanomaisin keinoin, kuten maalaamalla, suihkuttamal-la, upottamalla, jne.
Lisåksi voivat hienoksi jauhetut hiukkasmaiset aineet 35 toimia estoaineena, jos hiukkasmaiseen aineeseen tunkeu-tuminen esiintyy nopeudella, joka on hitaampi kuin tunkeu-tumisnopeus tåyteaineeseen.
91492 41
Siten voidaan estoainetta levittåå millå tahansa sopivalla tavalla, kuten peittåmållå mååritelty rajapinta estovåli-neen kerroksella. Sellainen estovålineen kerros voidaan muodostaa maalaamalla, upottamalla, silkkipainatuksella, 5 hoyryståmållå, tai levittåmållå estovålinettå muilla ta-voin neste-, liete- tai tahnamuodossa, tai sputteroimalla hoyrystyvåå estovålinettå, tai yksinkertaisesti kerrosta-malla kiinteån hiukkasmaisen estovalineen kerros, tai levittåmållå estovålineen kiinteå ohut arkki tai kalvo 10 mååritellylle rajapinnalle. Kun estovåline on paikallaan, spontaani tunkeutuminen pååttyy oleellisesti silloin, kun tunkeutuva matriisimetalli saavuttaa mååritellyn rajapin-nan ja koskettaa estovålinettå.
15 Vålittomåsti seuraavassa olevat esimerkit sisåltåvåt esil-lå olevan keksinnon erilaisia demonstraatioita. Nåitå esimerkkejå on kuitenkin pidettåvå havainnollistavina, eikå niitå pidå ymmårtåå keksinnon suoja-alaa rajoittavina, joka mååritellåån oheisissa patenttivaatimuksissa.
20
Esimerkit 1-4
Seuraavat esimerkit havainnollistavat matriisimetallin spontaania tunkeutumista tåyteaineeseen, ja sen jålkeen 25 tapahtuvaa lisåmatriisimetallin dispergoimista, tåysin dispergoituneen, homogeenisen, valettavan suspension ai-kaansaamiseksi, jolla on oleellisesti pienempi hiuk-kasosuus kuin spontaanisti tunkeutuneella komposiitilla, joka ei ole dispergoitunut.
30
Kuvio 2 havainnollistaa kaaviollisesti esimerkkien 1 ja 2 jårjestelyå. Esimerkkien 1 ja 2 kokeet tehtiin samanaikai-sesti ja rinnakkain. Molemmissa esimerkeisså 1 ja 2 ruostumatonta 316-teråstå oleva tolkki (101), halkaisijal-35 taan 152 mm ja korkeudeltaan 114 mm, vuorattiin Permafoil (R):llå, joka toimi ei-reagoivana såilionå spontaania tunkeutumista vårten.
42
Ml2
Esimerkisså 1 jårjestettiin noin 300 g tåyteainetta 102, joka kasitti piikarbidin (1000 grit 39 Crystolon, Norton Company:lta (grit = noin 75 mikrometriå) ) ja noin 2% magnesiumia (325 mesh). Tåyteaineen 102 påålle asetettiin 5 valanne 103, joka oli noin 600 g alumiiniseosta, joka sisalsi noin 12 painoprosenttia piitå, noin 5 painoprosent-tia sinkkiå ja noin 6 painoprosenttia magnesiumia (Al-12Si-5Zn-6Mg). Kerros 50 mesh magnesiumjauhetta sijoitettiin tayteaineen 102 ja valanteen 103 rajapinnalle.
10
Esimerkisså 2 jårjestettiin noin 300 g tåyteainetta 104, joka kåsitti 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 (sisåltåen 10% magnesiumia), asetettiin tåyteaineen 104 påålle. Jålleen asetettiin tåyteaineen 104 ja valanteen 105 rajapinnalle kerros 50 mesh magnesiumia.
Molemmat ruostumatonta teråstå olevat såiliot 101 asetet-20 tiin 356 mm pitkåån, 203 mm leveåån ja 178 mm korkeaan ruostumatonta 316-teråstå olevaan tolkkiin 106, joka peitettiin kuparikalvolla 108. Tolkin 106 pohjalle asetettiin kerros Fiberfax (R) (McNeil Refractories, Inc.) pienempien tolkkien eriståmiseksi uunin pohjasta. Suurem-25 man tolkin pohjaa pitkin asetettiin titaanisientå 109 jårjestelmåån mahdollisesti tunkeutuvan hapen absorboimi-seksi.
Painosuhteessa 2:1 matriisimetallia ja tåyteainetta kåy-30 tettiin esimerkeisså 1 ja 2 varmistamaan, ettå oli olemassa ylimåårå matriisimetallia, ja ettå lisåmatriisimetallin varasto jåisi jåljelle tåydellisen spontaanin tunkeutumi-sen jålkeen. Despergoinnin jålkeen valittiin suhde 2:1 muodostamaan 33 painoprosentin osuus hiukkasia matriisime-35 tallin suhteen.
91 492 43
Sitten jårjestely 100 asetettiin uuniin, puhdistettiin typella sisåånmenosta 110, ja kuumennettiin huoneenlåmpo-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 tåydellinen.
Tolkit 101 sisaltåen tåydellisesti tunkeutuneet komposii-tit poistettiin sen jalkeen uunista 800°C:ssa ja sekoitet-10 tiin valittomåsti kåsin ilmassa noin 2-3 minuuttia alumiinioksidia olevalla sekoitussauvalla, joka myos oli kuuinennettu uunin låmpotilaan.
Molemmat komposiitit sekoittuivat hyvin. Tuloksena olevat 15 suspensiot kaadettiin sitten ruostumatonta teråstå ole-vaan, 127 mm kertaa 127 mm neliomuottiin, joka oli asetettu kuparijååhdytyslevyIle, jonka låpi kiersi huoneenlåmpdti-lassa (22°C) olevaa vettå.
20 Esimerkin 1 mukaisesti tuotettu suspensio (piikarbidi- tåyteaine) oli hyvin valettavaa ja tåytti muotin muodon. Esimerkin 2 mukaisesti tuotettu suspensio (alumiinioksidia oleva tåyteaine) voitiin kaataa paakkuna, mutta se oli ominaisuuksiltaan muokkautuvaa ja puristettavaa. Molemmat 25 esimerkit osoittavat esillå olevan dispergointimenetelman sovellettavuuden ei-muovattavan ja ei-valettavan, suuruus-luokkaa 50% hiukkasosuudella olevan metallimatriisikom-posiitin muuntamiseksi valettavaksi komposiitiksi, jolla on suuruusluokkaa 30% oleva hiukkasosuus.
30
Esimerkkien 1 ja 2 kokeet toistettiin identtisesti esi-merkkeinå 3 ja vastaavasti 4, paitsi ettå kåytettiin uunin asetuslåmpotilaa 850°C yritettåesså saada komposiitit (ts. suspensiot) paremmin valettavaksi.
35
Esimerkin 3 suspensio oli vaikeammin sekoitettavissa ja valettavissa kuin esimerkin 1 suspensio. Tåmå heikompi 44 91492 sekoitettavuus ja valettavuus ovat kuitenkin voineet olla tuloksena taydellisemmasta spontaanista tunkeutumisesta ennen sekoittamista esimerkisså 3 kuin esimerkisså 1, johtaen parempaan hiukkasten kostuttamiseen. Esimerkki 4 5 ei osoittanut mitåån muutosta valettavuudessa verrattuna esimerkin 2 alumiinioksiditåyteaineen ja matriisin suspen-sioon.
10 15 20 25 30 35

Claims (12)

91492 45
1. Menetelmåmetallimatriisikomposiitinvalmistamiseksi, tunnettu siitå, ettå asetetaan matriisimetallin låhde ja tåyteaine vierekkåin ja annetaan matriisimetallin sulamis- 5 pistettå korkeammassa låmpStilassa, tunkeutumisen edistå-jån ja/tai tunkeutumisen ediståjån edeltåjån låsnåollessa ja ainakin jossakin tunkeutumisprosessin vaiheessa vaikut-tavassa tunkeutumisatmosfåårisså sulan matriisimetallin tunkeutua spontaanisti ainakin osaan tåyteaineesta, ja 10 syotetåån tåyteaineeseen, jossa spontaani tunkeutuminen on tapahtunut, lisåmatriisimetallia siten, ettå syntyy tåyte-aineen ja matriisimetallin suspensio, jossa tåyteaineen tilavuusosuus on alentunut ensimmåisen spontaanin tunkeu-tumisvaiheen jålkeiseen verrat tuna. 15
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå tåyteaine kåsittåå ainakin yhtå ainetta, joka valitaan ryhmåstå, joka kåsittåå jauheita, hiutaleita, mikrokuulia, kuitukiteitå, kuplia, kuituja, hiukkasia, 20 kuitumattoja, katkaistuja kuituja, kuulia, pellettejå, pieniå putkiaihioita ja tulenkeståviå kankaita.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå lisåmatriisimetalli syåtetåån sen jålkeen kun 25 ensimmåinen spontaani tunkeutuminen tåyteaineeseen on oleellisesti pååttynyt.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå lisåmatriisimetalli koostumukseltaan poikkeaa 30 sulasta matriisimetallista, joka spontaanisti tunkeutuu tåyteaineeseen, tai ettå sen koos turnus on samanlainen kuin sulalla matriisimetallilla, joka spontaanisti tunkeutuu tåyteaineeseen.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå lisåmatriisimetalli kåsittåå ylimååråistå su-laa matriisimetallia, jota ei kåytetty spontaaniin tunkeu-tumiseen tåyteaineeseen. 91 492 46
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå jååhdytetåån tåyteaine, jossa spontaani tun-keutuminen on tapahtunut, ja ettå sen jålkeen ennen liså-matriisimetallin syottåmistå uudelleen kuumennetaan tåyte- 5 aine, jossa spontaani tunkeutuminen on tapahtunut.
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tuxmettu siitå, ettå tåyteaine sijoitetaan muottiin, jonka muoto oleellisesti vastaa valmistettavan metallimatriisikom- 10 posiitin lopullista muotoa.
8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå lisåmatriisimetallin ja tåyteaineen, jossa spontaani tunkeutuminen on tapahtunut, muodostama suspen- 15 sio valetaan muottiin, jonka muoto oleellisesti vastaa valmistettavan metallimatriisikomposiitin lopullista muotoa.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmå, tunnettu 20 siitå, ettå mainittu suspensio valetaan muottiin, joka vastaa vålimuotoa, ja ettå saatua valukappaletta sen jålkeen kåsitellåån sellaisen metallimatriisikomposiittikap-paleen aikaansaamiseksi, jolla on lopullinen muoto.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå hiukkasten osuus metallimatriisikomposiitissa on noin 5-40 tilavuusprosenttia.
11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu 30 siitå, ettå sulassa matriisimetallissa on useita kerrostu- neita kerroksia, joista ainakin yksi sisåltåå mainittua lisåmatriisimetallia.
12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu 35 siitå, ettå muodostetaan låpåisevå tåyteainemassa, 91492 47 asetetaan sulan matriisimetallin låhde tåyteainemas-san viereen, annetaan matriisimetallin tunkeutua spontaanisti lå-påisevåån tåyteainemassaan kåyttåen tunkeutumisen 5 aikaansaamiseen ainakin jossakin tunkeutumisprosessin vaiheessa vaikuttavaa tunkeutumisatmosfååriå sekå tunkeutumisen ediståjåå ja/tai tunkeutumisen edistå-jån edeltåjåå, annetaan tunkeutumisen låpåisevån tåyteainemassan 10 edetå 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 låmpotilaan, joka on sama tai kor-keampi kuin komposiittikappaleen sisåltåmån mat-20 riisimetallin ja mainitun toisen matriisimetallin sulamispiste, jolloin saadaan sula suspensio, sekoitetaan saatua suspensiota tåyteaineen dispergoi-miseksi suspensiossa, kaadetaan sula suspensio mainitun astian ontelosta 25 muottiin, jossa on muotoiltu ontelo, ja jååhdytetåån muotin ontelossa oleva suspensio siten, ettå 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 FI91492B (fi) 1994-03-31
FI91492C true 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
DE69120415T2 (de) * 1990-07-26 1996-10-31 Alcan International Ltd., Montreal, Quebec Gegossenes verbundmaterial
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
US5614043A (en) 1992-09-17 1997-03-25 Coors Ceramics Company Method for fabricating electronic components incorporating ceramic-metal composites
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
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
WO2014030782A1 (ko) * 2012-08-22 2014-02-27 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
JP2905520B2 (ja) 1999-06-14
IL91734A (en) 1994-12-29
AU625093B2 (en) 1992-07-02
IL91734A0 (en) 1990-06-10
BR8905612A (pt) 1990-06-05
ZA898549B (en) 1991-07-31
IE893180L (en) 1990-05-10
PH26121A (en) 1992-02-24
EP0368788B1 (en) 1994-07-27
DE68917087T2 (de) 1994-11-10
RO107122B1 (ro) 1993-09-30
DK559089D0 (da) 1989-11-09
ATE109212T1 (de) 1994-08-15
KR0121456B1 (ko) 1997-12-03
FI894934A0 (fi) 1989-10-17
TR25354A (tr) 1993-01-06
US5000247A (en) 1991-03-19
FI91492B (fi) 1994-03-31
CN1042501A (zh) 1990-05-30
AU4165589A (en) 1990-05-17
DK559089A (da) 1990-05-11
CA2000802A1 (en) 1990-05-10
CN1065792C (zh) 2001-05-16
IE63876B1 (en) 1995-06-14
EP0368788A1 (en) 1990-05-16
NO893987D0 (no) 1989-10-05
PT92249B (pt) 1995-07-18
CA2000802C (en) 2001-05-15
NZ231074A (en) 1992-04-28
JPH02247067A (ja) 1990-10-02
NO177417C (no) 1995-09-13
PT92249A (pt) 1990-05-31
KR900007514A (ko) 1990-06-01
MX172496B (es) 1993-12-17
NO177417B (no) 1995-06-06
NO893987L (no) 1990-05-11
DE68917087D1 (de) 1994-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI91492C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
FI91496C (fi) Menetelmä makrokomposiittikappaleiden muodostamiseksi sekä sillä muodostettuja makrokomposiittikappaleita
FI91831C (fi) Menetelmä kolmiulotteisesti yhteenliittyneen rinnakkaismatriisin sisältävän metallimatriisikomposiittikappaleen valmistamiseksi
FI91608C (fi) Menetelmä ainakin kahden kappaleen yhteenliittämiseksi
FI89014B (fi) Foerfarande foer framstaellning av en metallmatriskomposit
FI89015C (fi) Foerfarande foer framstaellning av en metallmatriskomposit
FI91723C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi suunnatulla kiinteytyksellä
FI91494C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi sekä menetelmän mukaisesti valmistettu komposiitti
FI91722C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
FI91610C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi spontaanin tunkeutumisprosessin avulla
FI91490C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin muodostamiseksi
FI91609C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
FI91724B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi negatiivista seosmuottia käyttäen
FI91491C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiittikappaleen valmistamiseksi uppovalumenetelmää käyttäen
FI91495C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi sulasta matriisimetallista ja oleellisesti ei-reaktiivisesta täyteaineesta
FI91833B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi sekä menetelmällä aikaansaatava metallimatriisikomposiittikappale
FI91493C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
FI91832C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi

Legal Events

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

Owner name: LANXIDE TECHNOLOGY COMPANY, LP