FI91610C - Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi spontaanin tunkeutumisprosessin avulla - Google Patents

Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi spontaanin tunkeutumisprosessin avulla Download PDF

Info

Publication number
FI91610C
FI91610C FI894943A FI894943A FI91610C FI 91610 C FI91610 C FI 91610C FI 894943 A FI894943 A FI 894943A FI 894943 A FI894943 A FI 894943A FI 91610 C FI91610 C FI 91610C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
metal
filler
infiltration
matrix
matrix composite
Prior art date
Application number
FI894943A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI894943A0 (fi
FI91610B (fi
Inventor
Michael Kevork Aghajanian
Christopher Robin Kennedy
Jr John Peter Biel
Gregory Eugene Hannon
Russell Guy Smith
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 FI894943A0 publication Critical patent/FI894943A0/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI91610B publication Critical patent/FI91610B/fi
Publication of FI91610C publication Critical patent/FI91610C/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
    • C22C1/1036—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
    • C22C1/1057—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)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

91610
Menetelmå metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi spontaanin tunkeutumisprosessin avulla 5
Esillå oleva keksinto liittyy uuteen menetelmaån metal-limatriisikomposiittikappaleiden muodostamiseksi. Kek-10 sinnon mukaan tunkeutumisen ediståjå ja/tai tunkeutumi- sen edlståjån edeltåjå sekå tunkeutumisatmosfååri aina-kin prosessin jossakin vaiheessa on yhteydesså tåyteai-neeseen tai esimuottiin, mikå sallii sulan metallimat-riisin spontaanin tunkeutumisen tåyteaineeseen tai esi-15 muottiin. Sellainen spontaani tunkeutuminen tapahtuu vaatimatta paineen tai tyhjon kåyttåmistå.
Metallimatriisin ja lujittavan tai vahvistavan faasin, kuten keraamisia hiukkasia, kuitukiteitå, kuituja tai 20 vastaavia kåsittåvåt komposiittituotteet nåyttåvåt lu- paavilta moniin eriin sovellutuksiin, koska niisså yh-distyvåt osa lujittavan faasin jåykkyydestå ja kulutus-keståvyydestå metallimatriisin muovattavuuteen ja sitkeyteen. Yleenså metallimatriisikomposiitilla 25 luodaan parannuksia sellaisissa ominaisuuksissa, ku ten lujuus, jåykkyys, hankauskulutuksen keståvyys, låmpålaajenemiskerroin (CTE, coefficient of thermal expansion), tiheys, låmmonjohtavuus ja lujuuden pysyvyys korkeammissa låmpotiloissa, verrattuna mat-30 riisimetalliin sen monoliittisessa muodossa, mutta måå- rå, johon saakka mååråttyå ominaisuutta voidaan paran-taa, riippuu suuresti kyseesså olevista ainesosista, niiden tilavuus- tai painosuhteista, sekå siitå miten niitå kåsitellåån komposiittia muodostettaessa. Eråisså 35 tapauksissa komposiitti voi myds olla kevyempåå kuin 2 91610 matriisimetalli sellaisenaan. Alumiinimatriisikomposii-tit, jotka on vahvistettu keraamilla, kuten esimerkiksi piikarbidilla hiukkasten, hiutaleiden tai kuitukiteiden muodossa, ovat kiinnostavia johtuen niiden alumiiniin 5 verrattuna suuremmasta ominaisjåykkyydestå (ts. kimmo- moduli jaettuna tiheydellå), kulutuksen keståvyydestå, låmm6nj ohtavuudesta, pienestå låmpolaaj enemiskertoimes -ta (CTE) ja korkean låmp0tilan lujuudesta ja/tai omi-naislujuudesta (esim. lujuus jaettuna tiheydellå).
10
Alumiinimatriisikornposiittien valmistamiseksi on kuvat-tu erilaisia metallurgisia menetelmiå, mukaanlukien menetelmiå, jotka perustuvat jauhemetallurgiatekniikoi-hin ja sulan metallin tunkeutumistekniikoihin, joissa 15 kåytetåån hyvåksi painevalua, tyhj ovalua, sekoittamis- ta, ja notkistimia. Jauhemetallurgiatekniikoiden avulla jauheen muodossa oleva metalli ja jauheen, kuitukiteiden, leikattujen kuitujen, jne. muodossa oleva lujitta-va aine sekoitetaan ja sitten joko kylmåpuristetaan ja 20 sintrataan, tai kuumapuristetaan. Tållå menetelmållå tuotetun piikarbidilla lujitetun alumiinimatriisikom-posiitin suurimman keraamin tilavuusosan on ilmoitettu olevan noin 25 tilavuusprosenttia kuitukiteiden tapauk-sessa ja noin 40 tilavuusprosenttia hiukkasten tapauk-25 sessa.
Metallimatriisikomposiittien tuottaminen jauheme-tallurgisia tekniikoita kåyttåvin tavanomaisin mene-telmin asettaa eråitå rajoituksia aikaansaatavien 30 tuotteiden ominaisuuksille. Komposiitissa olevan ke- raamifaasin tilavuusosa on tyypillisesti rajoittu-nut, hiukkasten tapauksessa noin 40 prosenttiin.
Samaten asettaa puristustoiminta rajan kåytånnåsså saavutettavalle koolie. Ainoastaan suhteellisen li 91610 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 eriytymisestå ja hiukkasten kas-vusta.
US-patentissa 3,970,136 kuvataan menetelmå metallimatrii-10 sikomposiitin muodostamiseksi, johon sisaltyy kuitumuotoi-nen lujite, esim. piikarbidi- tai alumiinioksidikuituki-teitå, joilla on ennalta mååråtty kuitujen suuntaus. Komposiitti tehdaån sijoittamalla samassa tasossa olevien kuitujen samansuuntaisia mattoja tai huopia muottiin 15 yhdessa sulan matriisimetallin, esim. alumiinin låhteen kanssa ainakin joidenkin mattojen vålisså, ja kohdistamalla painetta, niin ettå sula metalli pakotetaan tunkeutumaan mattoihin ja ymparoimaan suunnatut kuidut. Mattojen pinon påalle voidaan valaa sulaa metallia, jolloin sitå paineen 20 avulla pakotetaan virtaamaan mattojen våliin. Komposiitis-sa olevien lujittavien kuitujen jopa 50 % tilavuuspitoi-suuksia on ilmoitettu.
Edellå olevaan tunkeutumismenetelmåan liittyy paineen 25 aiheuttamien virtausprosessien yllatyksellisiå vaihtelu-ja. ts. mahdollisia epåsåånnollisyyksiå 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 jårjestelyyn. Vastaavasti on jårjestettåvå monimutkaiset matto/låhde-jårjestelyt ja virtausreitit soveltuvan ja tasaisen tun-keutumisen aikaansacuniseksi kuitumattojen pinoon. Edellå 35 mainittu painetunkeutumismenetelmå mahdollistaa myos ai-noastaan suhteellisen pienen lujitusaineen ja matriisiti-. lavuuden suhteen, johtuen suureen mattotilavuuteen kiin- 4 91610 teåsti liittyvastå 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, kuitukiteista tai kuiduista koostuvilla aineilla.
10 Alumiinimatriisi-alumiinioksiditåytteisten komposiittien valmistuksessa alumiini ei helposti kostuta alumiinioksi-dia, jolloin on vaikeata muodostaa yhtenåinen tuote. Tahån ongelmaan on ehdotettu erilaisia ratkaisuja. Eras sellainen lahestyminen on alumiinin påallyståminen metallilla (esim. 15 nikkelillå tai wolframilla), joka sitten kuumapuristetaan yhdesså alumiinin kanssa. Toisessa tekniikassa alumiini seostetaan litiumin kanssa, ja alumiinioksidi voidaan paallyståå piidioksidilla. Nåillå komposiiteilla kuitenkin ominaisuudet vaihtelevat, tai påållystykset voivat heiken-20 tåa tåytettå, tai matriisi sisåltåå litiumia, joka voi vaikuttaa matriisin ominaisuuksiin.
US-patentilla 4,232,091 voitetaan eråita alan vaikeuksia, joita kohdataan valmistettaessa alumiinimatriisi-alu-25 miinioksiditåytteisia komposiitteja. Tassa patentissa ku-vataan 75 - 375 kg/cm paineen kohdistamista pakottamaan sula alumiini (tai sula alumiiniseos) alumiinioksidia olevaan kuitu- tai kuitukidemattoon, joka on esilåmmitetty alueelle 700 - 1050°C. Alumiinioksidin suurin suhde 30 metalliin tuloksena olevassa kiinteåsså valukappaleessa oli 0,25:1. Koska tåsså menetelmåsså ollaan riippuvaisia ulkopuolisesta paineesta tunkeutumisen aikaansaamiseksi, sita vaivaavat monet samat puutteet kuin US-patenttia 3,970,136.
EP-hakemuksessa 115,742 kuvataan alumiini-alumiinioksidi-komposiittien valmistamista, jotka ovat erityisen kåytto- I! 35 91610 5 kelpoisia elektrolyyttikennokomponentteina, ja joissa esi-muotin alumiinioksidimatriisin ontelot tåytetåån alu-miinilla, ja tåtå vårten kaytetåån erilaisia tekniikolta alumiinioksidin kostuttamiseksi koko esimuotissa. Alu-5 miinioksidi kostutetaan esimerkiksi titaani-, zirkonium-, hafnium tai niobi-diboridia olevalla kostutusaineella tai metallilla, ts. litiumilla, magnesiumilla, kalsiumilla, titaanilla, kromilla, raudalla, koboltilla, nikkelillå, zirkoniumilla tai hafniumilla. Kostutuksen ediståmiseksi 10 kåytetaån inerttia atmosfååriå, kuten argonia. Tåsså julkaisussa esitetåån myos paineen kohdistaminen sulan alumiinin saamiseksi tunkeutumaan påållyståmåttomåån mat-riisiin. Tåsså suhteessa tunkeutuminen aikaansaadaan saat-tamalla huokoset ensin tyhjoon ja kohdistamalla sitten 15 sulaan alumiiniin painetta inertisså atmosfåårisså, esim. argonissa. Vaihtoehtoisesti esimuottiin voidaan tunkeutua hoyryfaasissa olevalla alumiinipåållystyksellå pintojen kostuttamiseksi ennen onteloiden tåyttåmistå tunkeutuvalla sulalla alumiinilla. Jotta varmistettaisiin alumiinin 20 pysyminen esimuotin huokosissa vaaditaan låmpokåsittelyå, esim låmpotilassa 1400 - 1800°C, joko argonissa tai tyhjosså. Muutoin joko paineen alaisena tunkeutuneen aineen altistuminen kaasulle, tai tunkeutumispaineen poisteuninen, aiheuttaa alumiinin håviåmistå kappaleesta.
25
Kostutusaineiden kåyttåminen alumiinioksidikomponentin tunkeutumisen aikaansasuniseksi sulaa metallia sisåltåvåån elektrolyyttikennoon on esitetty myos EP-patenttihakemuk-sessa 94353. Tåsså julkaisussa kuvataan alumiinin tuotta-30 mista elektrolyysillå kennossa, jossa virranjohdinkatodi 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 35 kun se on upotettuna elektrolyysiprosessin tuottamaan sulaan alumiiniin. Kuvattuja kostutusaineita ovat titaani, zirkonium, hafnium, pii, magnesium, vanadiini, kromi, niobi 91610 6 tal kalsium, ja titaani esitetåån edullisimmaksi aineeksi. Boorin, hiilen ja typen yhdisteiden selitetåån olevan hyodyllisia estettåesså kostutusaineiden liukenemista su-laan alumiiniin. Tåsså julkaisussa ei kuitenkaan ehdoteta 5 metallimatriisikomposiittien tuottamista, eikå siinå eh-dotetaa sellaisten komposiittien muodostamista esimerkiksi typpiatmoefaarisså.
Paineen ja kostutusaineiden kayton lisaksi on kuvattu 10 tyhjon kohdistamisen ediståvån sulan alumiinin tunkeutu- mista huokoiseen keraamikappaleeseen. Esimerkiksi US-pa- tentissa 3,718,441 raportoidaan keraamiseen kappaleeseen (esim. boorikarbidi, alumiinioksidi ja berylliumoksidi) tunkeutumista joko sulalla alumiinilla, berylliumilla, 15 magnesiumilla, titaanilla, vanadiinilla, nikkelilla tax —6 2 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 20 kuitenkin parantuneen, kun tyhjo pienennettiin alle 10-6 torr.
Myos US-patentissa 3,864,154 esitetåån tyhjon kåyttåmistå tunkeutumisen aikaansaamiseksi. Tåsså patentissa selite-25 tåån kylmåpuristetun AIB12-jauhekappaleen asettamista kyl-måpuristetun alumiinijauheen pedille. Sen jålkeen sijoi-tettiin lisåå alumiinia AIB12-jauhekappaleen påålle. Sulatusastia, jossa AlBi2-kappale oli "kerrostettuna" alu-miinijauhekerrosten våliin, sijoitettiin tyhjouuniin. Uu-30 niin jårjestettiin noin 10-5 torr oleva tyhjo kaasun poistumista vårten. Låmpotilaa nostettiin sen jålkeen 1100°C:een, jossa se pidettiin 3 tuntia. Nåisså oloissa sula alumiini tunkeutui AlB 12-kappaleeseen.
35 US-patentissa 3,364,976 selitetåån suunnitelmaa itseståån kehittyvån tyhjon aikaansaamista kappaleeseen, sulan metallin tunkeutumisen lisååmiseksi kappaleeseen. Erityises- 91610 7 ti selitetåån, ettå kappale, esim. grafiittimuotti, terås-muotti tai huokoinen tulenkeståvå aine, kokonaan upotetaan sulaan metalliin. Muotin tapauksessa metallin kanssa reagoivan kaasun kanssa tåytetty muott ionte lo on yhteydessa 5 ulkopuolella sijaitsevaan sulaan metalliin muotissa olevan ainakin yhden aukon kautta. Kun muotti upotetaan sulaan, tapahtuu ontelon tayttyminen itsestaan kehittyvån tyhjon syntyesså ontelossa olevan kaasun ja sulan metallin reaktion johdosta. Tyhjo on erityisesti tulosta metallin 10 kiinteån oksidimuodon syntymisestå. Siten tåsså julkaisus-sa esitetåån, ettå on oleellista aikaansaada ontelossa olevan kaasun ja sulan metallin valinen reaktio. Muotin kayttåminen tyhjon luomiseksi ei kuitenkaan valttåmattå ole toivottavaa, johtuen muotin kåyttoon liittyvista 15 vålittomista rajoituksista. Muotit on ensin koneistettava mååråttyyn muotoon; sitten loppukåsiteltavå, koneistettava hyvåksyttåvan valupinnan tuottamiseksi muottiin; sitten koottava ennen niiden kayttåmistå; sitten purettava niiden kåyton jålkeen valukappaleen poistamiseksi niista; ja sen 20 jålkeen muotti on jålleen saatettava kåyttokuntoon, mikå mitå todennåkoisimmin merkitsisi muotin pintojen uudelleen kåsittelyå tai muotin poistamista, ellei se enåå ole kåyttoon hyvåksyttåvå. Muotin koneistaminen monimutkaiseen muotoon saattaa olla erittåin kallista ja aikaavievåå. 25 Lisåksi muodostuneen kappaleen poistaminen monimutkaisen muotoisesta muotista saattaa olla vaikeata (ts. monimutkaisen muotoiset valukappaleet saattavat mennå rikki niitå muotista poistettaessa). Lisåksi, vaikka julkaisussa eh-dotetaan, ettå huokoinen tulenkeståvå aine voitaisiin 30 suoraan upottaa sulaan metalliin tarvitsematta kåyttåå muottia, niin tulenkeståvån aineen olisi oltava yhtenåinen kappale, koska ei ole olemassa mahdollisuutta aikaansaada tunkeutumista irralliseen tai erotettuun huokoiseen ainee-seen ilman såilionå olevaa muottia (ts. uskotaan yleisesti, 35 ettå hiukkasmainen aine tyypillisesti dissosioituisi tai valuisi hajalleen sitå sulaan metalliin sijoitettaessa). Lisåksi, jos haluttaisiin aikaansaada tunkeutuminen hiuk- 8 91610 kasmaiseen aineeseen tai loyhåsti muodostettuun esimuot-tiin, olisi ryhdyttåva 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-si-komposiittien tuottamiseksi, joka ei perustu paineen tai tyhjon kåyttåmiseen (joko ulkoisesti kohdistettuna tai 10 sisaisesti kehitettynå), tai vahingollisten kostutusainei-den kåyttåmiseen metallimatriisin luomiseksi toiseen aineeseen, kuten keraamiseen aineeseen. Lisåksi on pitkåan ollut tarve minimoida lopullisten koneistustoimenpiteiden mååråå, joita tarvitaan metallimatriisi-komposiittikappa-15 leen aikaansaamiseksi. Esillå oleva keksinto tyydyttåå nåmå tarpeet aikaansaamalla spontaanin tunkeutumismekanismin tunkeutumisen aikaansaamiseksi aineeseen (esim. keraaminen aine), joka voidaan muotoilla esimuotiksi, jossa on sulaa matriisimetallia (esim. alumiinia) tunketumisatmosfåårin 20 (esim. typen) låsnåollessa normaalissa ilmanpaineessa, jolloin tunkeutumisen ediståjån edeltåjåå ja/tai tunkeutumisen ediståjåå on låsnå ainakin jossakin prosessin vaiheessa.
25 Tåmån hakemuksen sisålto liittyy useaan rinnakkaiseen hakemukseen. Erityisesti nåmå muut rinnakkaiset hakemukset kuvaavat uusia menetelmiå metallimatriisi-komposiittiai-neiden tuottamiseksi (niihin viitataan jålempånå eråisså tapauksissa nimellå "rinnakkais-metallimatriisihakemuk-30 set").
Uutta menetelmåå metallimatriisi-komposiittiaineen tuottamiseksi kuvataan US-hakemuksessamme 049,171, jonka ni-mityksenå on "Metallimatriisikomposiitteja", nyt US-pa-35 tentti 4,828,008. Mainitun keksinnon menetelmån mukaisesti metallimatriisikomposiitti tuotetaan tunkeuttamalla lå-påisevåån tåyteaineeseen (esim. keraamia tai keraamilla li 91610 9 påållystettyå ainetta) sulaa alumiinia, joka sisåltåå ainakin 1 painoprosentin magnesiumia ja edullisesti ainakin 3 painoprosenttia magnesiumia. Tunkeutuminen tapahtuu spontaanisti kåyttåmåttå ulkoista painetta tai tyhjoå.
5 Sulan metalliseoksen låhde saatetaan koskettamaan tåyte-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 10 kaasua, esim. argonia. Nåisså oloissa sula alumiiniseos tunkeutuu keraamimassaan normaalissa ilmakehån paineessa muodostaen alumiini- (tai alumiiniseos-) matriisikomposii-tin. Kun haluttu måårå tåyteainetta on sulan alumiiniseok-sen låpitunkemaa, lasketaan låmpotilaa seoksen kiinteyt-15 tåmiseksi, jolloin muodostuu kiinteå metallimatriisirakenne, joka sulkee sisåånså lujittavan tåyteaineen. Tavallisesti, ja edullisesti, syotetty sula seos riittåå aikaansaamaan tunkeutumisen etenemisen oleel-lisesti tåyteainemassan rajoille. US-patentin 4,828,008 20 mukaisesti tuotettujen alumiinimatriisikomposiittien tåyteaineen måårå voi olla erittåin suuri. Tåsså mielesså voidaan saavuttaa tåyteaineen ja seoksen tilavuussuhteita jotka ovat suurempia kuin 1:1.
25 Edellå mainitun US-patentin 4,828,008 mukaisissa proses-sioloissa alumiininitridiå voi muodostua epåjatkuvana faasina, joka on jakautunut koko alumiinimatriisiin. Nitridin måårå alumiinimatriisissa voi vaihdella sellais-ten tekijoiden, kuten låmpotilan, seoksen koostumuksen, 30 kaasun koostumuksen ja tåyteaineen mukaisesti. Siten 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 35 oleellisesti ei lainkaan alumiininitridiå.
10 91610
On havaittu, ettå korkeairanat låmpdtilat ediståvåt tunkeu-tumista, mutta johtavat siihen, ettå menetelmåsså herkemmin muodostuu nitridia. US-patentin 4,828,008 mukaisessa kek-sinnosså sallitaan tunkeutumiskinetiikan ja nitridin muo-5 dostumisen valisen tasapainon valitseminen.
Esimerkki sopivista estovålineistå kåytettåviksi metalli-matriisikomposiittien muodostamisen yhteydesså on selitet-ty US-patenttihakemuksessa 141,642, jonka nimityksena on 10 "Menetelma metallimatriisikomposiittien valmistamiseksi estoainetta kayttaen". Tamån keksinnon menetelman mukai-sesti estovalinettå (esim. hiukkasmaista titaanidiboridia tai grafiittiainetta, kuten joustavaa grafiittikalvo-tuotetta, jota Union Carbide myy tuotenimellå Grafoil (R)) 15 sijoitetaan tayteaineen maaråtyllå rajapinnalle ja mat-riisiseos tunkeutuu estovalineen maarittelemaan rajapin-taan saakka. Estovalinettå kåytetåån eståmåån, torjumaan tai lopettcimaan sulan seoksen tunkeutuminen, jolloin aikaansaadaan verkon, tai låhes verkon muotoja tuloksena 20 olevassa metallimatriisikomposiitissa. Vastaavasti muo- dostetuilla metallimatriisi-komposiittikappaleilla on ul-komuoto, joka oleellisesti vastaa estovalineen sisamuotoa.
US-patentin 4,828,008 mukaista menetelmåå parannettiin 25 rinnakkaisella US-patenttihakemuksella 168,284, jonka ni- mityksenå on "Metallimatriisikomposiitteja ja tekniikoita niiden valmistamiseksi". Mainitussa hakemuksessa esitet-tyjen menetelmien mukaisesti matriisimetalliseos on låsnå metallin ensimmåisenå låhteenå ja matriisimetallin varas-30 tolåhteenå, joka on yhteydesså sulan metallin ensimmåiseen låhteeseen, esimerkiksi painovoimaisen virtauksen vålityk-sellå. Erityisesti, mainitussa hakemuksessa esitetyisså oloissa, sulan matriisiseoksen låhde alkaa tunkeutua tåyteainemassaan normaalissa ilmakehån paineessa ja aloit-35 taa siten metallimatriisikomposiitin muodostuksen. Sulan matriisimetallin ensimmåinen låhde kulutetaan sen tunkeu-tuessa tåyteainemassaan, ja haluttaessa sitå voidaan
II
91610 11 lisåtå, edullisesti jatkuvalla tavalla, sulan matriisime-tallin varastolåhteestå spontaanin tunkeutumisen jatkues-sa. Kun toivottu måårå låpåisevåå tåyteainetta on sulan matrilsiseoksen låpitunkemaa, lasketaan lampotilaa seoksen 5 kiinteyttamiseksi, jolloin muodostuu klinteå metallimat-riisistruktuuri, joka ympåroi lujittavaa tayteainetta. On ymmårrettåvå, ettå metallivarastolåhteen kåyttåminen on ainoastaan mainitussa patenttihakemuksessa kuvatun keksinnon eras suoritusmuoto, eika varastolahteen suoritusmuodon 10 yhdiståminen jokaiseen siina esitettyyn keksinnon vaih-toehtoiseen suoritusmuotoon ole vålttåmåtontå, joista erååt voisivat myos olla hyodyllisiå kaytettynå esillå olevan keksinnon yhteydesså.
15 Metallin varastolåhdetta voi olla sellaisena maårana, ettå se aikaansaa riittåvån metallimåårån tunkeutumisen ennalta maåråtysså måårin låpåisevåån tåyteaineeseen. Vaihtoehtoi-sesti voi valinnainen estovaline olla kosketuksessa tåy-teaineen låpåisevåån massaan ainakin sen toisella puolella 20 rajapinnan måårittelemiseksi.
Lisåksi, vaikka syotetyn sulan matriisiseoksen måårån tulisi olla riittåvå sallimaan spontaanin tunkeutumisen eteneminen ainakin oleellisesti tåyteaineen låpåisevån 25 massan rajapintoihin (ts. estopintoihin) saakka, varasto-låhteesså olevan seoksen måårå voisi ylittåå sellaisen riittåvån måårån niin, ettå on olemassa riittåvå måårå seosta tunkeutumisen loppuun saattamiseksi, ja sen lisåksi ylimååråinen sula metalliseos voisi jåådå ja kiinnittyå 30 metallimatriisi-komposiittikappaleeseen. Kun siten låsnå on ylimåårå sulaa seosta, tuloksena oleva kappale on kompleksinen komposiittikappale (esim. makrokomposiitti), jossa metallimatriisin låpitunkema keraamikappale suoraan sitoutuu varastolåhteeseen jååvåån ylimååråiseen metal-35 liin.
91610 12
Jokainen edellå selitetyistå rinnakkais-metallimat-riisihakemuksista kuvaa menetelmiå metallimatriisikompo-siittikappaleiden tuottamiseksi sekå uusia metallimatrii-5 sikomposiittikappaleita, joita niillå tuotetaan.
Esillå olevan keksinndn mukaiselle menetelmålle metalli-matriisikomposiitin valmistamiseksi on tunnusomaista se, ettå matriisimetallin spontaani tunkeutuminen ainakin 10 osaan tåyteainetta aikaansaadaan tax sitå tehostetaan kåyttåmållå tunkeutumisatmosfååriå sekå lisåksi tunkeu-tumisen ediståjåå ja/tai sellaisen edeltåjåå.
Ensimmåisesså edullisessa suoritusmuodossa tunkeutumisen 15 ediståjån edeltåjå voidaan syottåå ainakin yhteen, tåyte-aineeseen tax esimuottiin, ja/tai matriisimetalliin ja/tai tunkeutumisatmosfååriin. Syotetty tunkeutumisen ediståjån edeltåjå vox sen jålkeen reagoida ainakin jon-kin nåistå, tåyteaineen tax esimuotin, ja/tai matriisime-20 tallin ja/tai tunkeutumisatmosfåårin, kanssa, tuottaen tunkeutumisen ediståjån ainakin osassa tåyteainetta tax esimuottia tax sen osan påållå. Lopuksi, ainakin spontaa-nin tunkeutumisen aikana, tunkeutumisen ediståjån tulisi olla kosketuksessa ainakin osaan tåyteainetta tax esi-25 muottia.
Keksinnån toisessa edullisessa suoritusmuodossa voidaan tunkeutumisen ediståjån edeltåjån sydttåmisen sijasta syottåå tunkeutumisen ediståjåå ainakin yhteen, tåyteai-30 neeseen tax esimuottiin, ja/tai matriisimetalliin ja/tai tunkeutumisatmosfååriin. Lopuksi, ainakin spontaanin tunkeutumisen aikana, tunkeutumisen ediståjån tulisi olla kosketuksessa ainakin osaan tåyteainetta tax esimuottia.
91610 13 Tåsså hakemuksessa kasitellåån erilaisia esimerkkejå mat-riisimetalleista, jotka metallimatriisikomposiitin muo-dostumisen jossakin vaiheessa ovat kosketuksessa tunkeu-tumisen ediståjån edeltåjåån tunkeutumisatmosfåårin 5 låsnåollessa. Siten viitataan mååråttyihin matriisimetal-li/tunkeutumisen ediståjån edeltåjå/tunkeutumisatmosfåå-ri- jår jestelmiin, joissa esiintyy spontaania tunkeutumis-ta. On kuitenkin ajateltavissa, ettå monet muut matriisimetalli/tunkeutumisen ediståjån edeltåjå/tunkeu-10 tumisatmosfååri-jårjestelmåt kuin nåmå tåsså hakemuksessa kåsitellyt, voisivat kåyttåytyå samantapaisesti kuin tåsså kåsitellyt jårjestelmåt. Erityisesti on havaittu spontaania tunkeutumiskåyttåytymistå alumiini/magnesium/typpi-jårjestelmåsså; alumiini/strontium/typpi-jårjestelmåsså; 15 alumiini/sinkki/happi-jårjestelmåsså; sekå alumiini/kal- sium/typpi-jårjestelmåsså. Vastaavasti, vaikka tåsså hakemuksessa kåsitellåån ainoastaan tåsså viitattuja jårjes-telmiå, on ymmårrettåvå, ettå muut matriisimetalli/ tunkeutumisen ediståjån edeltåjå/tunkeutumisatmosfååri-20 jårjestelmåt voivat kåyttåytyå samantapaisesti.
Edullisessa suoritusmuodossa spontaanin tunkeutumisen ai-kaansaamiseksi låpåisevåån tåyteainemassaan tai esimuot-tiin saatetaan esimuotti tai tåyteaine koskettamaan sulaa 25 matriisimetallia. Esimuotti tai tåyteaine voidaan sekoit-taa siihen ja/tai prosessin samassa vaiheessa se voidaan altistaa tunkeutumisen ediståjån edeltåjålle. Lisåksi, edullisessa suoritusmuodossa, sula matriisimetalli ja/tai esimuotti tai tåyteaine ovat yhteydesså tunkeutumisatmos-30 fååriin ainakin prosessin osan aikana. Toisessa edullisessa suoritusmuodossa matriisimetalli ja/tai esimuotti tai tåyteaine ovat yhteydesså tunkeutumisatmosfååriin oleel-lisesti koko prosessin suorittamisen ajan. Esimuottiin tai tåyteaineeseen tunkeutuu spontaanisti sulaa mat riis imetal-35 lia ja spontaanin tunkeutumisen ja metallimatriisin muo-dostumisen måårå tai nopeus muuttuu annetun prosessiolojen . jår jestelyn mukaisesti, johon sisåltyy es inter kiks i jårjes- • 4 14 91610 telmåån (esim. sulaan matriisiseokseen ja/tai tåyteainee-seen tai esimuottiin ja/tai tunkeutumisatmosfååriin) tuo-tetun tunkeutumisen ediståjån edeltåjån pitoisuus, tayte-aineen koko ja/tai koostumus, esimuotin hiukkasten koko 5 ja/tai koostumus, kåsillå oleva huokoisuus esimuottiin tai tåyteaineeseen tunkeutumista vårten, aika jona tunkeutumisen annetaan esiintyå, ja/tai lampotila, jossa tunkeu-tuminen esiintyy. Spontaania tunkeutumista esiintyy tyy-pillisesti niin suuressa måårin, ettå se riittåå oleellin 10 tåydellisesti ympåroimåån esimuotin tai tåyteaineen.
Lisåksi, muuttamalla matriisimetallin koostumusta ja/tai prosessiolosuhteita voidaan muodostettujen metallimatrii-si-komposiittikappaleiden fyysisiå ja mekaanisia ominai-15 suuksia sovittaa mååråttyyn sovellutukseen tai tarpeeseen. Lisåksi, johtamalla muodostettu metallimatriisi-kom-posiittikappale jålkikåsittelyprosessiin (esim. suuntau-tuneeseen kiinteytymiseen, låmpokåsittelyyn, jne), voidaan mekaanisia ja/tai fyysisiå ominaisuuksia edelleen sovittaa 20 mååråtyn sovellutuksen tai tarpeen vaatimuksiin. Edelleen, sååtåmållå kåsittelyolosuhteita metallimatriisikomposii-tin muodostuessa, voidaan muodostuneen metal 1 imatriisikom-posiitin typpipitoisuus sovittaa moniin teollisuussovel-lutuksiin.
25 Sååtåmållå tåyteaineen tai esimuotin muodostavan aineen koostumusta ja/tai kokoa (esim. hiukkasten halkaisijaa) ja/tai geometriaa, voidaan lisåksi muodostuneen metalli-matriisikomposiitin fyysisiå ja/tai mekaanisia ominaisuuk-30 sia sååtåå tai sovittaa tåyttåmåån mitkå tahansa teolli-suusvaatimukset. On esimerkiksi havaittu, ettå metallimatriisikomposiitin kulutuskeståvyyttå voidaan nostaa kasvattamalla tåyteaineen kokoa (esim. kasvattamal-la tåyteainehiukkasten keskimååråistå halkaisijaa), edel-35 lyttåen ettå tåyteaineen kulutuskeståvyys on suurempi kuin matriisimetallin. Lujuus ja/tai sitkeys voivat kuitenkin pyrkiå kasvamaan tåyteaineen kokoa pienennettåesså. Lisåk-
II
91610 15 si metallimatriisikomposiitin låmpolaajenemiskerroin pie-nenee tåyteainemåårån kasvaessa, edellyttåen ettå tåyte-aineen låmpolaajenemiskerroin on pienempi kuin matriisime-tallin låmpolaajenemiskerroin. Edelleen muodostetun 5 metallimatriisi-komposiittikappaleen mekaanisia ja/tai fyysisiå ominaisuuksia (esim. tiheys, kimmo- ja/tai omi-naismoduuli, lujuus ja/tai ominaislujuus, jne) voidaan sovittaa riippuen tåyteaineen måårastå esimuotissa tai irtonaisessa massassa. Jår jeståmållå esimerkiksi sellainen 10 irtonainen massa tai esimuotti, joka kåsittåå sekoituksen eri kokoisia ja/tai muotoisia tåytehiukkasia, ja jossa tåyteaineen tiheys on suurempi kuin matriisimetallin, voidaan saavuttaa suurempi tåyteaineen måårå, joka sitten johtaa metallimatriisi-komposiittikappaleeseen, jolla on 15 suurempi tiheys. Kåyttåen hyvåksi esillå olevan keksinnon oppia, voi sellaisen tåyteaineen tai esimuotin tilavuus-prosentti vaihdella laajalla alueella, johon tunkeutuminen tapahtuu. Tåyteaineen måårån alaraja, johon tunkeutuminen tapahtuu, mååråytyy ensi sijassa huokoisen tåyteaineen tai 20 esimuotin muodostamiskyvystå (esim. noin 10 tilavuus-prosenttia); toisaalta tåyteaineen måårån ylårajan, johon tunkeutuminen tapahtuu, mååråå ensi sijassa sellaisen tiiviin tåyteaineen tai esimuotin muodostamiskyky, jossa on ainakin jonkin verran yhteenliittyvåå huokoisuutta 25 (esim. noin 95 tilavuusprosenttia). Vastaavasti, sovelta-malla jotain edellå esitetyistå opeista, erikseen tai yhdesså, voidaan jårjeståå niin, ettå metallimatriisikom-posiitti sisåltåå halutun ominaisuuksien yhdistelmån.
30 Mååritelmiå "Alumiini" merkitsee ja sisåltåå tåsså kåytettynå oleel-lisesti puhtaan metallin (esim. suhteellisen puhtaan, kaupallisesti saatavan seostamattoman alumiinin) tai me-35 tallin ja metalliseosten muita laatuja, kuten kaupallisesti saatavat metallit, joissa on epåpuhtauksia ja/tai jotka sallivat siinå olevan sellaisia ainesosia, kuten rautaa, 16 91610 piitå, kuparia, magnesiuma, mangaania, kromia, sinkkiå, jne. Tåmån mååritelmån tarkoituksiin oleva alumiiniseos on seos tai metallien muodostama yhdiste, jossa alumiini on pååainesosana.
5 "Ei-hapettavan kaasun loppuosa" mer kit see tåsså kåytettyna sitå, ettå tunkeutumisatmosfåårin muodostavan primååri-kaasun lisånå oleva mikå tahansa kaasu on joko inerttiå kaasua tai pelkiståvaa kaasua, joka oleellisesti ei reagoi 10 matriisimetallin kanssa prosessin olosuhteissa. Kaikkien kaasussa (kaasuissa) epapuhtautena mahdollisesti låsnå olevien hapettavien kaasu jen måårån tulisi olla riittåmåton matriisimetallin hapettcuniseen missåån oleellisessa måårin prosessin olosuhteissa.
15 "Estoaine" tai "estovåline" merkitsee tåsså kåytettynå mitå tahansa soveltuvaa vålinettå, joka vuorovaikuttaa, eståå, torjuu tai lopettaa sulan matriisimetallin kulkeutumisen, siirtymisen tai vastaavan, tåyteainemassan tai esimuotin 20 rajapinnan taakse, jolloin mainittu estovåline måårittelee sellaisen rajapinnan. Sopivia estovålineitå voivat olla mitkå tahansa aineet, yhdisteet, alkuaineet, koostumukset tai vastaavat, jotka prosessin olosuhteissa yllåpitåvåt jonkinasteisen eheyden eivåtkå ole oleellisesti haihtuvia 25 (ts. estoaine ei haihdu niin paljon, ettå siitå tulisi estoaineena hyodyton).
Lisåksi sopivat "estovålineet" sisåltåvåt aineita, joita kulkeutuva sula matriisimetalli kåytetyn prosessin aikana 30 ei oleellisesti pysty kostuttamaan. Tåmån tyyppisellå estoaineella nåyttåå olevan oleellisen våhån tai ei lainkaan yhtymispyrkimystå sulaan matriisimetalliin, ja estovåline eståå tai torjuu siirtymisen tåyteainemassan tai esimuotin mååritellyn rajapinnan yli. Estoaine våhentåå 35 mahdollista loppukoneistusta tai hiomista, jota voidaan tarvita, ja måårittelee ainakin osan tuloksena olevan metallimatriisi-komposiittituotteen pinnasta. Estoaine
II
91610 17 vox mååråtyisså tapauksissa olla lapaisevåå tai huokoista, tai se voidaan saattaa lapaisevaksi esimerkiksi poraamalla reikia estoaineeseen tai låviståmållå se, niin ettå kaasu pååsee kosketukseen sulan matriisimetallin kanssa.
5 "Jaannokset" tai "matriisimetallin jaannokset" viittaa tasså kaytettynå alkuperaisen matriisimetallirungon mah-dolliseen osaan, joka jaa jaljelle ja joka ei ole kulunut metallimatriisi-komposiittikappaleen muodostuksen aikana, 10 ja tyypillisesti, jos sen annetaan jååhtyå, pysyy ainakin osittaisessa kosketuksessa muodostettuun metallimatriisi-komposiittikappaleeseen. Tulisi ymmårtåå, ettå jaannokset voivat myos sisåltåå toista tai vierasta ainetta.
15 "Tayteaine" on tasså kaytettynå tarkoitettu sisåltåmåån joko yksittåisiå aineksia tai ainesseoksia, jotka oleel-lisesti eivåt reagoi matriisimetallin kanssa ja/tai joilla on rajoitetu liukenevuus matriisimetalliin, ja jotka voivat olla yksi- tai useampifaasisia. Tåyteaineita voidaan 20 jårjeståå lukuisissa eri muodoissa, kuten jauheina, lius-koina, hiutaleina, mikropalloina, kuitukiteinå, kuplina, jne, ja ne voivat olla joko tiiviitå tai huokoisia. Tåyteaine voi myos sisåltåå keraamisia tåyteaineita, kuten alumiinioksidia tai piikarbidia kuituina, leikattuina 25 kuituina, hiukkasina, kuitukiteinå, kuplina, kuulina, kuitumattoina, tai vastaavina, ja påållystettyjå tåyteaineita, kuten hiilikuituja, jotka on påållystetty alu-miinioksidilla tai piikarbidilla hiilen suojaamiseksi esim. sulan perusmetalli-alumiinin syovyttåvåltå vaikutuk-30 selta. Tåyteaineet voivat myos kåsittåå metalleja.
r "Kuumapåållystys" viittaa tåsså kåytettynå aineen asetta- miseen ainakin osittain muodostuneen metallimatriisikom-posiitin toiseen pååhån ("påållystys”-påå), jolloin metal-35 limatriisikomposiitti låmpoå kehittåen reagoi ainakin matriisimetallin ja/tai tåyteaineen ja/tai påållystyspåå-hån syotetyn toisen aineen kanssa. Tåmån eksotermisen 18 91610 reaktion tulisi tuottaa niin pal jon låmpoå, ettå se riittåå pitåmåån påållystyspååsså olevan matriisimetallin sulana sinå aikana, kun komposiitin matriisimetallin loppuosa jååhtyy kiinteytymislåmpotilaan.
5 "Tunkeutumisatmosfååri" tåsså kåytettynå tarkoittaa sitå atmosfååriå, joka on låsnå ja joka vuorovaikuttaa matriisimetallin ja/tai esimuotin (tai tåyteaineen) ja/tai tunkeutumisen ediståjån edeltåjån ja/tai tunkeutumisen 10 ediståjån kanssa ja sallii tai ediståå matriisimetallin spontaanin tunkeutumisen esiintymisen.
"Tunkeutumisen ediståjå" merkitsee tåsså kåytettynå ainet-taf joka ediståå tai avustaa matriisimetallin spontaania 15 tunkeutumista tåyteaineeseen tai esimuottiin. Tunkeutumisen ediståjå voidaan muodostaa esimerkiksi tunkeutumisen ediståjån edeltåjån reaktiolla tunkeutumisatmosfåårin kanssa 1) kaasun ja/tai 2) tunkeutumisen ediståjån edeltåjån ja tunkeutumisatmosfåårin reaktiotuotteen ja/tai 3) 20 tunkeutumisen ediståjån edeltåjån ja tåyteaineen tai esimuotin reaktiotuotteen muodostamiseksi. Lisåksi tunkeutumisen ediståjåå voidaan syottåå suoraan ainakin yhteen seuraavista: esimuottiin, ja/tai matriisimetalliin, ja/tai tunkeutumisatmosfååriin; ja se voi toimia oleellisesti 25 samalla tavalla kuin tunkeutumisen ediståjå, joka on muodostunut tunkeutumisen ediståjån edeltåjån ja jonkin toisen aineen reaktiona. Lopuksi ainakin spontaanin tunkeutumisen aikana tunkeutumisen ediståjån tulisi sijaita ainakin osassa tåyteainetta tai esimuottia spontaanin 30 tunkeutumisen aikaansaamiseksi.
"Tunkeutumisen ediståjån edeltåjå" merkitsee tåsså kåytettynå ainetta, joka yhdesså matriisimetallin, esimuotin ja/tai tunkeutumisatmosfåårin kanssa kåytettynå muodostaa 35 tunkeutumisen ediståjån, joka aiheuttaa tai avustaa matriisimetallin spontaania tunkeutumista tåyteaineeseen tai esimuottiin. Haluamatta sitoutua mihinkåån mååråttyyn li 91610 19 teoriaan tai selitykseen, vaikuttaa siltå, ettå tunkeutu-misen ediståjån edeltajåa pitåisi pystyå asettamaan, sen pitåisi sijaita tai sitå pitåisi voida kuljettaa sellaiseen kohtaan, joka sallii tunkeutumisen ediståjån edeltåjån olla 5 vuorovaikutuksessa tunkeutumisatmosfåårin kanssa ja/tai esimuotin tai tåyteaineen ja/tai matriisixnetallin kanssa. Eråisså matriisimetalli/tunkeutumisen ediståjån edeltå-jå/tunkeutumisatmosfååri-jårjestelmisså on esimerkiksi toivottavaa, ettå tunkeutumisen ediståjån edeltåjå hoyrys-10 tyy siinå låmpotilassa jossa matriisimetalli sulaa, tåmån låmpotilan låhellå, tai eråisså tapauksissa jopa jonkin-verran tåmån låmpotilan ylåpuolella. Sellainen hoyrysty-minen saattaa johtaa: 1) tunkeutumisen ediståjån edeltåjån reaktioon tunkeutumisatmosfåårin kanssa sellaisen kaasun 15 muodostamiseksi, joka ediståå tåyteaineen tai esimuotin kostuttamista matriisimetallilla; ja/tai 2) tunkeutumisen ediståjån edeltåjån reaktioon tunkeutumisatmosfåårin kanssa sellaisen kiinteån aineen, nesteen tai kaasun muodossa olevan tunkeutumisen ediståjån muodostamiseksi ainakin 20 tåyteaineen tai esimuotin osassa, joka ediståå kostuttamista; ja/tai 3) sellaiseen tunkeutumisen ediståjån edeltåjån reaktioon tåyteaineessa tai esimuotissa, joka muo-dostaa kiinteån aineen, nesteen tai kaasun muodossa olevan tunkeutumisen ediståjån ainakin tåyteaineen tai esimuotin 25 osassa, joka ediståå kostuttamista.
"Matriisimetalli" tai "matriisimetalliseos" merkitsevåt tåsså kåytettynå sitå metallia, jota kåytetåån metallimat-riisikomposiitin muodostamiseksi (esim. ennen tunkeutumis-30 ta) ja/tai sitå metallia, joka sekoittuu tåyteaineeseen metallimatriisi-komposiittikappaleen muodostamiseksi (esim. tunkeutumisen jålkeen). Kun matriisimetalliksi nimetåån mååråtty metalli, on ymmårrettåvå, ettå sellainen matriisimetalli sisåltåå tåmån metallin oleellisesti puh-35 taana metallina, kaupallisesti saatavana metallina, jossa on epåpuhtauksia ja/tai seosaineita, metallien muodostaman 91610 20 yhdisteenå tai seoksena, jossa tåmå metalli on pååasial-lisena osana.
"Matriisimetalli/tunkeutumisen edistajån edeltåjå/tunkeu-5 tumisatmosfååri-jårjestelmå" eli "spontaani jårjestelmå" viittaa tåsså kaytettynå siihen aineiden yhdistelmåån, jolla esiintyy spontaania tunkeutumista esimuottiin ja tåyteaineeseen. On ymmårrettåvå, etta kun esimerkin matriisimetallin, tunkeutumisen edistajån edeltåjån ja tun-10 keutumisatmosfåårin vålisså esiintyy merkki "/", sitå kåytetåån merkitsemåån jår jestelmåå tai aineiden yhdistel-roåå, jolla mååråtyllå tavalla yhdisteltynå esiintyy spontaania tunkeutumista esimuottiin tai tåyteaineeseen.
15 "Metallimatriisikomposiitti" eli "MMC" merkitsee tåsså kåytetynå ainetta, joka kåsittåå kaksi- tai kolmiulottei-sesti liittyneen seoksen tai matriisimetallin, joka pitåå sisållåån esimuottia tai tåyteainetta. Matriisimetalli voi sisåltåå erilaisia seosalkuaineita, joilla aikaansaadaan 20 erityisesti toivotut mekaaniset ja fysikaaliset ominaisuu-det tuloksena olevassa komposiitissa.
Matriisimetallista "poikkeava" metalli merkitsee metallia, joka ei sisållå pååasiallisena ainesosana samaa metallia 25 kuin matriisimetalli (jos esimerkiksi matriisimetallin pååasiallisena osana on alumiini, niin "poikkeavan" metallin pååasiallisena osana voisi olla esimerkiksi nikkeli).
"Ei-reaktiivinen astia matriisimetallia vårten" merkitsee 30 mitå tahansa astiaa, joka voi sisåltåå tåyteainetta (tai esimuotin) ja/tai sulaa matriisimetallia prosessin olois-sa, ja joka ei reagoi matriisin ja/tai tunkeutumisatmos-fåårin ja/tai tunkeutumisen ediståjån edeltåjån ja/tai tåyteaineen tai esimuotin kanssa sellaisella tavalla, joka 35 oleellisesti huonontaisi spontaania tunkeutumismekanis- mia. Ei-reaktiivinen astia voi olla kertakåyttoinen ja 91610 21 poistettavissa, sen jalkeen kun sulan matriisimetallin tunkeutuminen on saatettu loppuun.
"Esimuotti" tai "låpåisevå esimuotti" merkitse tåsså 5 kåytettynå sellaista huokoista tåytemassaa tai tayte-ainemassaa, joka valmistetaan ainakin yhdella rajapinnal-la, joka oleellisesti maårittelee tunkeutuvalle mat-riisimetallille rajapinnan, kuten massaa, joka riittåvån hyvin pitåå ehjån muotonsa ja tuorelujuuden, niin ettå se 10 aikaansaa mittapysyvyyden ennen kuin matriisimetalli tun-keutuu siihen. Massan tulisi olla riittåvån huokoista, niin ettå se sallii matriisimetallin spontaanin tunkeutumisen siihen. Tyypillisesti esimuotti kåsittåå sidotun ryhmån tai tåyteaineen jårjestelyn, joko homogeenisen tai epåho-15 mogeenisen, ja se voi kåsittåå mitå tahansa soveltuvaa ainetta (esim. keraamisia ja/tai metallihiukkasia, jauhei-ta, kuituja, kuitukiteitå, jne, sekå mitå tahansa nåiden yhdistelmåå). Esimuotti voi olla joko erillisenå tai kokoonpanona.
20 "Varastolåhde" tai varasto merkitsee tåsså kåytettynå erillista matriisimetallin kappaletta, joka on sijoitettu tayteainemassan tai esimuotin suhteen niin, ettå kun metalli sulaa, se voi virrata korvaamaan, tai eråisså 25 tapauksissa alunperin aikaansaamaan ja sen jålkeen tåyden-tåmåån sitå matriisimetallin osaa, segmenttiå tai låhdettå, joka koskettaa tåyteainetta tai esimuottia.
"Spontaani tunkeutuminen" merkitsee tåsså kåytettynå mat-30 riisimetallin tunkeutumista låpåisevåån tåyteainemassan tai esimuottiin, joka tapahtuu vaatimatta paineen tai tyhjon kåyttåmistå (ei ulkoisesti kohdistettua eikå sisåi-sesti kehitettyå).
35 Seuraavat kuviot on jårjestetty keksinnon ymmårtåmisen tueksi, mutta niitå ei ole tarkoitettu rajoittamaan keksinnon suoja-alaa. Kaikissa kuvioissa on kåytetty 22 91610 mahdollisuuksien mukaan samoja viitenumeroita osoittamaan samanlaisia osia, jolloin:
Kuvio 1 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå 5 metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon- taanilla tunkeutumisella;
Kuvio 2 on mikrovalokuva esimerkin 1 mukaisesti tuotetusta metallimatriisikomposiitista; 10
Kuvio 3 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon-taanilla tunkeutumisella; 15 Kuvio 4 on mikrovalokuva esimerkin 2 mukaisesti tuotetusta metallimatriisikomposiitista;
Kuvio 5 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon- 20 taanilla tunkeutumisella;
Kuvio 6 on mikrovalokuva esimerkin 3 mukaisesti tuotetusta metallimatriisikomposiitista; 25 Kuvio 7 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon-taanilla tunkeutumisella;
Kuvio 8 on mikrovalokuva esimerkin 4 mukaisesti tuotetusta 30 metallimatriisikomposiitista.
Kuvio 9 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon-taanilla tunkeutumisella esimerkin 5 mukaisesti; 35
II
23 91610
Kuvio 10 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon-taanilla tunkeutumisella esimerkin 5 mukaisesti; 5 Kuvio 11 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelysta metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon-taanilla tunkeutumisella esimerkin 5 mukaisesti;
Kuvio 12 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelysta 10 metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon- taanilla tunkeutumisella esimerkin 5 mukaisesti;
Kuvio 13 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon-15 taanilla tunkeutumisella esimerkin 5 mukaisesti;
Kuvio 14 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon-taanilla tunkeutumisella esimerkin 5 mukaisesti; 20
Kuvio 15 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon-taanilla tunkeutumisella esimerkin 5 mukaisesti; 25 Kuvio 16 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon-taanilla tunkeutumisella esimerkin 5 mukaisesti;
Kuvio 17a on mikrovalokuva metallimatriisikomposiitista, 30 joka vastaa nåytettå A;
Kuvio 17b on mikrovalokuva metallimatriisikomposiitista, joka vastaa nåytettå B; 35 Kuvio 17c on mikrovalokuva metallimatriisikomposiitista, joka vastaa nåytettå C;
Kuvio 17d on mikrovalokuva metallimatriisikomposiitista, joka vastaa nåytettå D; 24 91610
Kuvio 17e on mikrovalokuva metallimatriisikomposiitista, 5 joka vastaa naytetta E;
Kuvio 17f on mikrovalokuva metallimatriisikomposiitista, joka vastaa naytetta F; 10 Kuvio 17g on mikrovalokuva metallimatriisikomposiitista, joka vastaa naytetta G;
Kuvio 17h on mikrovalokuva metallimatriisikomposiitista, joka vastaa naytetta H; 15
Kuvio 17i on mikrovalokuva metallimatriisikomposiitista, joka vastaa naytetta I;
Kuvio 18 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå 20 metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon- taanilla tunkeutumisella esimerkin 6 mukaisesti;
Kuvio 19 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon- 25 taanilla tunkeutumisella esimerkin 6 mukaisesti;
Kuvio 20 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon- taanilla tunkeutumisella esimerkin 6 mukaisesti; 30
Kuvio 21a on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytettå J;
Kuvio 21b on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap- 35 paleesta, joka vastaa nåytettå N;
II
Kuvio 21c on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap- paleesta, joka vastaa nåytettå 0; 25 91610
Kuvio 22a on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-5 paleesta, joka vastaa naytettå Q;
Kuvio 22b on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa naytettå R; 10 Kuvio 22c on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytettå S;
Kuvio 2 2d on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytettå T; 15
Kuvio 22e on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytettå U;
Kuvio 22f on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap- 20 paleesta, joka vastaa nåytettå V;
Kuvio 22g on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytettå W; 25 Kuvio 22h on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytettå X;
Kuvio 22i on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytettå Y; 30
Kuvio 22 j on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytettå AC;
Kuvio 22k on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap- 35 paleesta, joka vastaa nåytettå AD;
Kuvio 221 on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap- paleesta, joka vastaa nåytettå AE; 26 91610
Kuvio 22m on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-5 paleesta, joka vastaa nåytettå AF;
Kuvio 22n on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa naytetta AG; 10 Kuvio 22o on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa naytetta AH;
Kuvio 23a on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa naytetta AO; 15
Kuvio 23b on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytetta AP;
Kuvio 23c on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap- 20 paleesta, joka vastaa nåytetta AQ;
Kuvio 23d on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytettå AR; 25 Kuvio 23e on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytettå AS;
Kuvio 23f on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytettå AT; 30
Kuvio 23g on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytettå AU; li
Kuvio 23h on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap- 35 paleesta, joka vastaa nåytettå AV;
Kuvio 24a on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap- paleesta, joka vastaa nåytettå BT; 27 91610
Kuvio 24b on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-5 paleesta, joka vastaa nåytettå BU;
Kuvio 24c on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-paleesta, joka vastaa nåytettå BV; 10 Kuvio 25 on kaaviollinen poikkileikkaus jårjestelystå metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon-taanilla tunkeutumisella esimerkin 16 mukaisesti;
Kuvio 26a on mikrovalokuva metallimatriisi-komposiittikap-15 paleesta, joka vastaa esimerkkiå 16; ja
Kuvio 26b on mikrovalokuva esimerkkiå 16 vastaavan metal-limatriisi-komposiittikappaleen etsatusta metal-lista.
20
Esillå oleva keksinto liittyy metallimatriisikomposiitin muodostamiseen antamalla sulan matriisimetallin spon-taanisti tunkeutua tåyteaineeseen tai esimuottiin. Erityi-sesti tunkeutumisen ediståjå ja/tai tunkeutumisen edistå-25 jån edeltåjå ja/tai tunkeutuva atmosfååri ainakin prosessin jossakin vaiheessa on yhteydesså tåyteaineeseen tai esimuottiin, mikå sallii sulan matriisimetallin spontaanin tunkeutumisen tåyteaineeseen tai esimuottiin.
30 Kuvioon 1 viitaten havainnollistetaan yksinkertaista jår-jestelyå 10 metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi spon-taanilla tunkeutumisella. Tarkemmin ottaen sopivaa ainetta oleva, kuten alla selitetåån, tåyteaine tai esimuotti 1 sijoitetaan ei-reaktiiviseen astiaan 2 matriisimetallia 35 ja/tai tåyteainetta vårten. Matriisimetalli 3 sijoitetaan tåyteaineen tax esimuotin 1 påålle tai sen låhelle.
28 91610 Jårjestely sijoitetaan sen jålkeen uuniin spontaanin tunkeutumisen aloittamiseksi.
Haluamatta sitoutua mihinkåån mååråttyyn teoriaan tai 5 selitykseen, kun kåytetåån tunkeutumisen ediståjån edel-tåjåå yhdesså ainakin joko matriisimetallin ja/tai tåyte-aineen tai esimuotin ja/tai tunkeutumisatmosfåårin kanssa, niin tunkeutumisen edistajan edeltaja voi reagoida muodos-taen tunkeutumisen edistajan, joka ediståå sulan mat-10 riisimetallin spontaania tunkeutumista tåyteaineeseen tai esimuottiin. Lisåksi vaikuttaa siltå, etta tunkeutumisen edistajan edeltajåå pitåisi pystya asettamaan, sen pitåisi sijaita tai sitå pitåisi voida kuljettaa sellaiseen kohtaan, joka sallii tunkeutumisen edistajan edeltåjån olla 15 vuorovaikutuksessa joko tunkeutumisatmos£åårin kanssa ja/tai esimuotin tai tåyteaineen ja/tai sulan matriisimetallin kanssa. Eråisså matriisimetalli/tunkeutumisen edistajan edeltåjå/tunkeutumisatmosfååri-jårjestelmisså on esimerkiksi toivottavaa, etta tunkeutumisen edistajan 20 edeltaja hoyrystyy siinå låmpotilassa jossa matriisimetal- li sulaa, tåmån låmpotilan låhellå, tai eråisså tapauksissa jopa jonkinverran tåmån låmpotilan ylåpuolella. Sellainen hoyrystyminen saattaa johtaa: 1) tunkeutumisen edistajan edeltåjån reaktioon tunkeutumisatmosfåårin kanssa sellai-25 sen kaasun muodostamiseksi, joka ediståå tåyteaineen tai esimuotin kostuttamista matriisimetallilla; ja/tai 2) tunkeutumisen ediståjån edeltåjån reaktioon tunkeutumisat-mosfåårin kanssa sellaisen kiinteån aineen, nesteen tai kaasun muodossa olevan tunkeutumisen ediståjån muodosta-30 miseksi ainakin tåyteaineen tai esimuotin osassa, joka ediståå kostuttamista; ja/tai 3) sellaiseen tunkeutumisen ediståjån edeltåjån reaktioon tåyteaineessa tai esimuotis-sa, joka muodostaa kiinteån aineen, nesteen tai kaasun muodossa olevan tunkeutumisen ediståjån ainakin tåyteai-35 neen tai esimuotin osassa, joka ediståå kostuttamista.
II
91610 29
Jos siten esimerkiksi tunkeutumisen ediståjån edeltåjaå kaytettåisiin tai yhdistettåisiin, ainakin prosessin jos-sain vaiheessa, sulan matriisimetallin kanssa, on mahdol-lista ettå tunkeutumisen ediståjå voisi hoyrystyå sulasta 5 matriisimetallista ja reagoida ainakin joko tayteaineen tai esimuotin ja/tai tunkeutumisatmosfåårin kanssa. Sel-lainen reaktio voisi johtaa kiintean aineen muodostumiseen, mikali sellainen kiinteå aine olisi pysyvaå tunkeutumis-låmpotilassa, jolloin mainittu kiinteå aine voisi kerrostua 10 ainakin osalle tåyteainetta tai esimuottia esimerkiksi påållystykseksi.
Lisåksi on ajateltavissa ettå sellaisia kiinteitå aineita voisi olla låsnå havaittavissa olevana kiinteånå aineena 15 ainakin osassa esimuottia tai tåyteainetta. Mikåli sel-laista kiinteåtå ainetta muodostuisi, voisi sulalla mat-riisimetallilla olla taipumus reagoida (esim. sula mat-riisimetalli voi pelkiståå muodostuvaa kiinteåtå ainetta) niin, ettå tunkeutumisen ediståjån edeltåjå voi liittyå 20 (esim. liueta tai seostua) sulaan matriisimetalliin. Vastaavasti tålloin voi lisåå tunkeutumisen ediståjån edeltåjåå hoyrystyå ja reagoida toisen aineen kanssa (esim. tåyteaineen tai esimuotin ja/tai tunkeutumisatmosfåårin) kanssa ja muodostaa jålleen samantapaisia kiinteitå ainei-25 ta. On ajateltavissa, ettå tunkeutumisen ediståjån edel-• tåjån jatkuva muuttuminen tunkeutumisen ediståjåksi, jota seuraa tunkeutumisen ediståjån reaktio sulan matriisimetallin kanssa, josta edelleen muodostuu lisåå tunkeutumisen ediståjåå, ja niin edelleen, voisi esiintyå kunnes tulok-30 sena on aikaansaatu metallimatriisikomposiitti spontaanil-la tunkeutumisella.
Matriisimetallin spontaanin tunkeutumisen aikaansaamisek-si tåyteaineeseen tai esimuottiin, tulisi spontaaniin 35 jårjestelmåån jårjeståå tunkeutumisen ediståjå. Tunkeutumisen ediståjå voisi muodostua tunkeutumisen ediståjån edeltåjåstå, joka voitaisiin jårjeståå 1) matriisimetal- 30 91610 liin, ja/tai 2) tåyteaineeseen tai esimuottiin, ja/tai 3) tunkeutumisatmosfååristå, ja/tai 4) ulkoisesta låhteesta spontaaniin jårjestelmåan. Lisåksi, tunkeutumisen edistå-jån edeltajan sijasta voidaan tunkeutumisen edistajaa 5 syottåa suoraan ainakin joko tayteaineeseen tai esimuottiin, ja/tai matriisimetalliin, ja/tai tunkeutumisatmos-faariin. Lopuksi, ainakin spontaanin tunkeutumisen aikana, tunkeutumisen ediståjån tulisi sijaita ainakin osassa tåyteainetta tai esimuottia.
10
Keksinnon edullisessa suoritusmuodossa on mahdollista, etta tunkeutumisen ediståjån edeltajan voidaan ainakin osittain antaa reagoida tunkeutumisatmosfåårin kanssa, niin etta tunkeutumisen edistajå voidaan muodostaa ainakin 15 osassa tayteainetta tai esimuottia ennen kuin tai oleel-lisesti jatkuvasti kun tayteaine tai esimuotti koskettaa matriisimetallia (esim. jos tunkeutumisen edistajan edel-tajåna olisi magnesiumia ja tunkeutumisatmosfåarinå typ-pea, niin tunkeutmnisen edistajå voisi olla magnesiumnit-20 ridiå, joka voisi sijaita ainakin osassa esimuottia tai tayteainetta).
Esimerkkina matriisimetalli/tunkeutumisen edistajan edel-tåjå/tunkeutumisatmosfååri-jårjestelmåstå on alumii-25 ni/magnesium/typpi-jårjestelmå. Erityisesti voidaan alu- miinimatriisimetalli asettaa sopivassa tulenkeståvåsså astiassa olevaan tåyteaineeseen, joka astia prosessiolois-sa ei haitallisesti reagoi alumiinimatriisimetallin ja/tai tåyteaineen kanssa, kun alumiini sulatetaan. Tåyteaine tai 30 esimuotti voidaan sen jålkeen pååståå kosketukseen sulan alumiinimatriisimetallin kanssa ja antaa spontaanin tunkeutumisen tapahtua.
Lisåksi tunkeutumisen ediståjån edeltåjån syottåmisen 35 sijasta voidaan syottåå tunkeutumisen ediståjåå suoraan ainakin joko tåyteaineeseen tai esimuottiin ja/tai matriisimetalliin ja/tai tunkeutumisatmosfååriin. Lopuksi
II
91610 31 ainakin spontaanin tunkeutumisen aikana tunkeutumisen ediståjån tulisi sijaita ainakin osassa tåyteainetta tai esimuottia.
5 Niisså oloissa, joita kaytetåån esilla olevan keksinnon mukaisessa menetelmåsså, alumiini/magnesium/typpi-spon-taanissa tunkeutumis jar jestelmån tapauksessa esimuotin tai tåyteaineen tulisi olla riittavan låpåisevåå, jotta typpeå sisaltavå kaasu voisi tunkeutua tåyteaineeseen tai esi-10 muottiin prosessin jonkin vaiheen aikana ja/tai koskettaa sulaa matriisimetallia. Lisåksi låpåisevåsså tåyteaineessa tai esimuotissa voi tapahtua sulan matriisimetallin tun-keutumista, jolloin aiheutuu sulan matriisimetallin spon-taani tunkeutuminen typen låpåisemåån esimuottiin, niin 15 etta se muodostaa metallimatriisi-komposiittikappaleen ja/tai sattaa typen reagoimaan tunkeutumisen ediståjån edeltåjån kanssa tunkeutumisen ediståjån muodosteuniseksi tåyteaineeseen tai esimuottiin aiheuttaen nåin spontaanin tunkeutumisen. Spontaanin tunkeutumisen måårå ja metalli-20 matriisikomposiitin muodostuminen vaihtelee prosessiolo-jen annetun yhdistelman mukaisesti, joita ovat mm. mag-nesiumin måårå alumiiniseoksessa, magnesiumin måårå tåyteaineessa tai esimuotissa, magnesiumnitridin måårå esimuotissa tai tåyteaineessa, muiden seosalkuaineiden 25 (esim. pii, rauta, kupari, mangaani, kromi, sinkki, ja vastaavat) låsnåolo, esimuotin tai tåyteaineen muodostavan tåyteaineen keskimååråinen koko (esim. hiukkashalkaisija), tåyteaineen tai esimuotin pintatila ja tyyppi, tunkeutu-misatmosfåårin typpipitoisuus, tunkeutumiselle annettu 30 aika ja låmpotila, jossa tunkeutuminen tapahtuu. Annetta-essa esimerkiksi sulan alvuniinimatriisimetallin tunkeutumisen tapahtua spontaanisti, voidaan alumiini seostaa ainakin noin 1 painoprosentilla, ja edullisesti ainakin noin 3 painoprosentilla magnesiumia (joka toimii tunkeu-35 tumisen ediståjån edeltåjånå), seoksen painoon verrattuna. Muita lisåseosalkuaineita, kuten edellå on selitetty, voidaan myos sisåltåå matriisimetalliin sen erityisten 32 91610 ominaisuuksien rååtåloimiseksi. Lisåksi lisåseosalkuai-neet voivat vaikuttaa matriisin alumiinimetallissa tarvit-tavan magnesiumin mååråån, niin ettå se johtaa spontaaniin tunkeutumiseen tåyteaineeseen tax esimuottiin. Magnesiumin 5 håviåmistå spontaanista jårjestelmåstå, esimerkiksi hoy-rystymisen vuoksi, ei saisi tapahtua niin suuressa måårin, ettei magnesiumia ole lasnå muodostéunaan tunkeutumisen ediståjåå. Siten on toivottavaa, ettå aluksi kåytetåån riittåvåå seosalkuaineiden mååråå jotta spontaani tunkeu-10 tuminen voisi tapahtua hoyrystymisen sitå haittaamatta. Lisåksi magnesiumin låsnåolo sekå esimuotissa (tax tåyte-aineessa) ettå matriisimetallissa tax pelkåståån esimuotissa (tax tåyteaineessa) vox johtaa magnesiumin spon-taania tunkeutumista vårten vaadittavan måårån 15 pienenemiseen (jota selitetåån yksityiskohtaisemmin alem-pana).
Tunkeutumisatmosfåårisså olevan typen måårå vaikuttaa myos metallimatriisi-komposiittikappaleen muodostumisno 20 peuteen. Erityisesti jos atmosfåårisså on alle 10 tila-vuusprosenttia typpeå, niin spontaania tunkeutumista esiintyy hyvin hitaasti tax hyvin vahån. On havaittu, ettå on edullista kun atmosfåårisså on ainakin 50 tilavuus-prosenttia typpeå, jolloin aikaansaadaan lyhyempiå tunkeu-25 tumisaikoja paljon suuremmasta tunkeutumismååråstå joh-tuen. Tunkeutumisatmosfååri (esim. typpeå sisåltåvå kaasu) voidaan syottåå suoraan tåyteaineseen tax esimuottiin ja/tax matriisimetalliin, tax se voidaan tuottaa aineen hajoamisen tuloksena.
30
Sulan matriisimetallin tåyteaineseen tax esimuottiin tunkeutumisen aikaansaamiseksi vaadittavan magnesiumin våhim-måismåårå riippuu yhdestå tax useammasta tekijåstå, kuten prosessin låmpotilasta, ajasta, muiden lisåseosalkuainei-35 den kuten piin tax sinkin låsnåolosta, tåyteaineen luon-teesta, magnesiumin sisåltymisestå yhteen tax useampaan spontaanin jårjestelmån osaan, atmosfåårin typpisisållos-
II
33 91610 tå, ja typpiatmosfåårin virtausmååråstå. Voidaan kåyttåå alempia låmpotiloja tai lyhyempiå kuumennusaikoja tåydel-lisen tunkeutumisen aikaansaamiseksi, kun seoksen ja/tai esimuotin magnesiumpitoisuutta nostetaan. Samaten annetul-5 la magnesiumpitoisuudella mååråttyjen lisåseosalkuainei-den, kuten sinkin lisååminen mahdollistaa alempien låmpo-tilojen kåyttåmisen. Esimerkiksi matriisimetallin magnesiumpitoisuutta toimivan alueen alapååsså, esim vå-lillå noin 1-3 painoprosenttia, voidaan kåyttåå yhdesså 10 ainakin jonkin seuraavien kanssa: våhimmåisprosessilåmpo-tilan ylittåvå låmpotila, suuri typpipitoisuus, yksi tai useampia lisåseosalkuaineita. Ellei esimuottiin lisåtå lainkaan magnesiumia, pidetåån vålillå noin 3-5 painoprosenttia magnesiumia sisåltåviå seoksia edullisina, 15 johtuen niiden yleisestå kåytettåvyydestå laajoilla pro-sessiolojen alueilla, jolloin ainakin 5 painoprosenttia pidetåån edullisena kåytettåesså alempia låmpotiloja ja lyhyempiå aikoja. Alumiiniseoksessa voidaan kåyttåå 10 painoprosentin ylittåviå magnesiumpitoisuuksia tunkeutu-20 miseen vaadittavien låmpotilaolojen muuntelemiseksi. Magnesiumpitoisuutta voidaan pienentåå muiden seosalkuainei-den yhteydesså, mutta nåmå alkuaineet palvelevat ainoastaan lisåtoimintoja, ja niitå kåytetåån edellå mainitun mag-nesiumin minimimåårån tai sen ylittåvån måårån kanssa. 25 Esimerkiksi oleellisesti mitåån tunkeutumista ei esiinty-nyt nimellisesti puhtaalla alumiinilla, jota oli seostettu vain 10 % piillå, 1000°C låmpotilassa, alustaan 39 Crystolon (99 % puhdasta piikarbidia Norton Co:lta), jonka raekoko oli 500 mesh (mesh = seulan aukkojen lukumåårå tuumaa 30 kohti). Magnesiumin låsnåollessa on kuitenkin piin havaittu ediståvån tunkeutumisprosessia. Toisena esimerkkinå magnesiumin måårå muuttuu, jos sitå syotetåån yksinomaan esimuottiin tai tåyteaineeseen. On havaittu, ettå spontaani tunkeutuminen tapahtuu, kun spontaaniin jårjestelmåån 35 syotetåån pienempi painoprosentti magnesiumia, jos ainakin jokin måårå syotetyn magnesiumin kokonaismååråstå sijoi-tetaan esimuottiin tai tåyteaineeseen. Saattaa olla toi- 34 91610 vottavaa, ettå magnesiumia jarjestetåan pienempi måårå, jotta våltettåisiin ei-toivottujen metalliyhdisteiden syn-tyminen metallimatriisi-komposiittikappaleeseen. Esimuotin ollessa piikarbidia on havaittu, etta matriisime-5 talli tunkeutuu spontaanisti esimuottiin, kun esimuotti saatetaan kosketukseen alumiinimatriisimetallin kanssa, esimuotin sisåltåesså ainakin 1 painoprosenttia mag-nesiumia ja oleellisesti puhtaan typpiatmosfåårin låsnå-ollessa. Aluraiinioksidi-esimuotin tapauksessa hyvåksyttå-10 van spontaanin tunkeutumisen saavuttamiseksi vaadittu magnesiumin måara on hieman suurempi. Erityisesti on havaittu, etta kun samantapainen alumiinimatriisimetalli saatetaan koskettamaan alumiinioksidi-esimuottia, liki-main samassa låmpotilassa kuin alumiini joka tunkeutui 15 piikarbidi-esimuottiin, ja saman typpiatmosfåårin låsnå-ollessa, niin saatetaan tarvita ainakin noin 3 painoprosenttia magnesiumia samanlaisen spontaanin tunkeutumisen aikaansaamiseksi, kuin se joka saavutettiin juuri edellå kuvatun piikarbidi-esimuotin yhteydesså.
20
On myos havaittu, etta on mahdollista syottåå spontaaniin jårjestelmåån tunkeutumisen ediståjån edeltåjåå ja/tai tunkeutumisen ediståjåå seoksen pinnalle ja/tai esimuotin tai tåyteaineen pinnalle ja/tai esimuottiin tai tåyteai-25 neeseen ennen kuin matriisimetallin annetaan tunkeutua tåyteaineeseen tai esimuottiin (ts. saattaa olla, ettei syotettyå tunkeutumisen ediståjån edeltåjåå tai tunkeutumisen ediståjåå tarvitse seostaa matriisimetalliin, vaan etta sitå yksinkertaisesti syotetaån spontaaniin jårjes-30 telmåån). Jos esimerkiksi alumiini/magnesium/typpi-jår- jestelmåsså 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 35 sellaista magnesiumia voitaisiin sekoittaa ainakin esi muotin tai tåyteaineen osaan. Lisåksi on mahdollista, ettå pinnalle levittåmisen, seostamisen ja magnesiumin sijoit- li 91610 35 tamisen ainakin esimuotin osaan, joitakin yhdistelmiå voitaisiin kåyttåå. Sellaiset yhdistelmåt tunkeutumisen ediståjån (ediståjien) ja/tai tunkeutumisen ediståjan edeltåjån (edeltåjien) levittåmisesså saattaisivat johtaa 5 alumiinimatriisimetallin esimuottiin tunkeutumisen edis-tamiseen vaadittavan magnesiumin kokonaispainoprosentti-måårån pienenemiseen, samoinkuin alempien låmpotilojen saavuttamiseen, joissa tunkeutumista voi esiintyå. Lisåksi magnesiumin lasnaolosta johtuva metallien epåtoivottujen 10 keskinåisten yhdisteiden muodostuminen voitaisiin myos minimoida.
Yhden tai useamman lisåseosalkuaineen kayttåminen ja ympåroivån kaasun typpipitoisuus vaikuttavat myos mat-15 riisimetallin nitrautumiseen annetussa låmpotilassa. Esi-merkiksi voidaan seokseen sisallyttåå tai seoksen pinnalle levittåå sellaisia lisåseosalkuaineita kuin sinkkiå tai rautaa tunkeutumislåmpotilan alentamiseksi ja siten muo-dostuvan nitridin mååran pienentåmiseksi, kun taas kaasussa 20 olevan typen pitoisuuden lisååmista voitaisiin kåyttåa nitridin muodostumisen ediståmiseen.
Seoksessa olevan ja/tai seoksen pinnalle levitetyn ja/tai tåyteaineeseen tai esimuottiin yhdistetyn magnesiumin 25 pitoisuus pyrkii myos vaikuttamaan tunkeutumisen mååråån annetussa låmpotilassa. Vastaavasti eråisså tapauksissa, joissa pieni måårå tai ei lainkaan magnesiumia saa olla kosketuksessa suoraan esimuottiin tai tåyteaineeseen, saattaa olla edullista, ettå ainakin 3 painoprosenttia 30 magnesiumia sisållytetåån seokseen. Tåtå arvoa pienemmåt seosmååråt, kuten 1 painoprosentti magnesiumia, saattaa vaatia korkeammat prosessilåmpotilat tai lisåseosalkuaineita tunkeutumista vårten. Tåmån keksinnon spontaanin tunkeutumisprosessin toteuttamiseksi vaadittu låmpotila 35 voi olla alempi: 1) kun yksinomaan seoksen magnesiumpitoi-suutta nostetaan, esim. ainakin noin 5 painoprosenttiin; ja/tai 2) kun seostavia aineita sekoitetaan tåyteaineen 36 91610 låpåisevåån massaan tai esimuottiin; ja/tai 3) kun alu-miiniseoksessa on toista alkuainetta, kuten sinkkiå tai rautaa. Låmpotila voi myos vaihdella eri tåyteaineilla. Yleenså alumiini/magnesium/typpi-jårjestelmåsså esiintyy 5 spontaania ja etenevåå tunkeutumista prosessilåmpotilassa, joka on ainakin noin 675°C, edullisesti prosessilåmpotilassa, joka on ainakin noin 750 - 800°C. Yleenså yli 1200°C olevat låmpotilat eivåt nåytå ediståvån prosessia, ja erityisen kåyttokepoiseksi låmpotilaksi on havaittu alue 10 noin 675°C - noin 1000°C. Kuitenkin yleisenå sååntonå spontaanin tunkeutumisen låmpotila on sellainen låmpotila, joka on matriisimetallin sulamispisteen ylåpuolella mutta matriisimetallin hoyrystymislåmpotilan alapuolella. Li-såksi spontaanin tunkeutumisen låmpotilan tulisi olla 15 tåyteaineen sulamispisteen alapuolella. Edelleen, kun låmpotilaa nostetaan, kasvaa pyrkimys matriisimetallin ja tunkeutumisatmosfåårin vålisen reaktiotuotteen muodosta-miseen (esim. alumiinimatriisimetallin ja typpeå olevan tunkeutumisatmosfåårin tapauksessa saattaa muodostua alu-20 miininitridiå). Sellaiset reaktiotuotteet saattavat olla toivottavia tai ei-toivottuja, riippuen metallimatriisi-komposiittikappaleen aiotusta kåytostå. Lisåksi tyypilli-sesti kåytetåån såhkovastuskuumennusta tunkeutumislåmpo-tilojen saavuttamiseksi. Keksinnon yhteydesså 25 kåytettåvåksi hyvåksytåån kuitenkin mikå tahansa kuumen-nusvåline, joka voi saattaa matriisimetallin sulamaan ja joka ei vaikuta haitallisesti spontaaniin tunkeutumiseen.
Esillå olevassa menetelmåsså esimerkiksi låpåisevå tåyte-30 aine tai esimuotti saatetaan kosketukseen sulan alumiinin kanssa typpeå sisåltåvån kaasun ollessa låsnå ainakin jossakin prosessin vaiheessa. Typpeå sisåltåvåå kaasua voidaan syottåå yllåpitåmåån jatkuva kaasun virtaus kosketukseen ainakin joko tåyteaineeseen tai esimuottiin 35 ja/tai sulaan alumiinimatriisimetalliin. Vaikkei typpeå sisåltåvån kaasun virtausmåårå ole kriittinen, pidetåån edullisena ettå virtausmåårå on riittåvå kompensoimaan
II
91610 37 minkå tahansa nitridin muodostumisesta johtuva mahdollinen typen håviåminen atmosfaåristå, seka eståmåån tai tor jumaan ilman sisåån pååseminen, jolla voi olla hapettava vaikutus sulaan metalliin.
5
Metallimatriisikomposiitin muodostamismenetelmåå voidaan soveltaa tayteaineiden laajaan valikoimaan, ja tåyteainei-den valinta riippuu sellaisista tekijoista, kuten mat-riisiseoksesta, prosessin olosuhteista, sulan mat-10 riisiseoksen reaktiivisuudesta tayteaineen kanssa, seka lopulliselle komposiittituotteelle haetuista ominaisuuk-sista. Kun matriisimetallina on esimerkiksi alumiini, lukeutuvat sopiviksi tåyteaineiksi a) oksidit, esim. alumiinioksidi, magnesiumoksidi, zirkoniumoksidi, b) kar-15 bidit, esim. piikarbidi, c) boridit, esim. alumiinidode-kaboridi, titaniumdiboridi, ja d) nitridit, esim. alu-miininitridi, ja e) nåiden seokset. Mikåli tåyteaine pyrkii ragoimaan sulan alumiinimatriisimetallin kanssa, tama voidaan ottaa huomioon minimoimalla tunkeutumisaika ja 20 -lampotila tai jarjestamalla reagoimaton påållystys tåy-teaineelle. Tåyteaine voi kåsittåå alustan, kuten hiiltå tai ei-keracunista ainetta, jonka paållå on keraeuninen påållystys alustan suojaamiseksi syopymiseltå tai heik-kenemiseltå. Sopivia keraeunipåållysteitå ovat mm. oksidit, 25 karbidit, boridit ja nitridit. Esillå olevassa menetelmåsså kåytettåviksi edullisina pidettyjå keraameja ovat mm. alumiinioksidi ja piikarbidi hiukkasten, hiutaleiden, kuitukiteiden ja kuitujen muodossa. Kuidut voivat olla epåjatkuvia (leikatussa muodossa) tai jatkuvan såikeen 30 muodossa, kuten monisåikeiset langat. Lisåksi tåyteaine tai esimuotti voi olla homogeeninen tai epåhomogeeninen.
On myos havaittu, ettå mååråtyillå tåyteaineilla esiintyy suurempaa tunkeutumista suhteessa tåyteaineisiin, joilla 35 on samantapainen kemiallinen koostumus. Esimerkiksi US-pa-tentissa 4,713,360 (nimitys "Uusia keraamisia aineita ja menetelmiå niiden valmisteimiseksi" ) kuvatulla menetelmållå 91610 38 valmistetuilla murskatuilla alumiinioksidi-kappaleilla on edulliset tunkeutumisominaisuudet verrattuna kaupallisesti saatavilla oleviin alumiinioksidituotteisiin. Lisåksi rinnakkaisessa US-patenttihakemuksessa 819,397 (nimitys: 5 "Komposiittikeraamisia esineitå ja niiden valmistus-menetelmå" ) esitetyllå menetelmallå tehdyilla murskatuilla alumiinioksidikappaleilla on myos edulliset tunkeutu-misominaisuudet verrattuna kaupallisesti saatavilla oleviin alumiinioksidituotteisiin. Edellå mainitut patentti-10 julkaisut esitetåån tassa nimenomaisina viittauksina. Nåin olien on havaittu, ettå taydellinen tunkeutuminen keraa-mista ainetta olevaan lapåisevaan massaan voi tapahtua alemmissa tunkeutumislåmpotiloissa ja/tai lyhyemmillå tun-keutumisajoilla kåyttaen puristettuja tai murskattuja 15 kappaleita, jotka on valmistettu edellå mainittujen patentti julkaisujen mukaisella menetelmallå.
Tåyteaineen koko, muoto, kemiallinen koostumus ja tila-vuusprosentti voi olla mikå tahansa sellainen, joka 20 vaaditaan komposiitin toivottujen ominaisuuksien saavut-tamiseksi. Siten tåyteaine voi olla hiukkasten, kuituki-teiden, hiutaleiden tai kuitujen muodossa, koska tåyteaineen muoto ei rajoita tunkeutumista. Voidaan kåyttåå muitakin muotoja, kuten kuulia, pieniå putkia, pellettejå, 25 tulenkeståvåå kuitukangasta, ja vastaavia. Lisåksi tåyteaineen koko ei rajoita tunkeutumista, vaikka pienten hiukkasten massalla saatetaan tunkeutumisen loppuunviemi-seksi tarvita korkeampi låmpotila tai pidempi aika kuin suuremmilla hiukkasilla tai påinvastoin, riippuen kulloi-30 sistakin reaktio-olosuhteista. Keskimååråisiå hiukkashal-kaisijoita alueella yksi mikrometri ja alle 1100 mikromet-riå voidaan menestyksellå kåyttåå esillå olevassa keksinnosså, jolloin aluetta noin 2 mikrometriå - noin 1000 mikrometriå pidetåån edullisena kaupal listen sovellutusten 35 pååosalle. Lisåksi tåyteainemassan (tai esimuotin), johon tunkeutuminen suoritetaan, tulisi olla låpåisevåå (ts. sen tulisi sisåltåå ainakin jonkin verran yhteen liitynyttå 91610 39 huokoisuutta, niin ettå se olisi sulaa matriisimetallia ja tunkeutumisatmosfååriå låpåisevåå). Sååtåmållå tåyteai-neen tai esimuotin muodostavan aineen koostumusta ja/tai kokoa (esim. hiukkasten halkaisijaa) ja/tai geometriaa, 5 voidaan lisåksi muodostuneen metallimatriisikomposiitin fyysisiå ja/tai mekaanisia ominaisuuksia sååtåa tai sovit-taa tåyttåmåån mitkå tahansa teollisuusvaatimukset. Esi-merkiksi metallimatriisikomposiitin kulutuskeståvyyttå voidaan nostaa kasvattamalla tåyteaineen kokoa (esim. 10 kasvattamalla tåyteainehiukkasten keskimååråistå hal kaisijaa), edellyttåen ettå tåyteaineen kulutuskeståvyys on suurempi kuin matriisimetallin. Lujuus ja/tai sitkeys voivat kuitenkin pyrkiå kasvamaan tåyteaineen kokoa pie-nennettåesså. Lisaksi metallimatriisikomposiitin låmpo-15 laajenemiskerroin pienenee tåyteainemåårån kasvaessa, edellyttåen ettå tåyteaineen låmpolaajenemiskerroin on pienempi kuin matriisimetallin låmpolaajenemiskerroin. (Vastaavasti esillå oleva keksinto sallii metallimatriisikomposiitin sovittamisen niin, ettå aikaansaadaan toi-20 vottu sovitettujen ominaisuuksien yhdistelmå). Edelleen muodostetun metallimatriisi-komposiittikappaleen mekaanisia ja/tai fyysisiå ominaisuuksia (esim. tiheys, kimmo-ja/tai ominaismoduuli, lujuus ja/tai ominaislujuus, jne) voidaan sovittaa riippuen tåyteaineen mååråstå_esimuotissa 25 tai irtonaisessa massassa. Jårjeståmållå esimerkiksi sel- lainen irtonainen massa tai esimuotti, joka kåsittåå sekoituksen eri kokoisia ja/tai muotoisia tåytehiukkasia, ja jossa tåyteaineen tiheys on suurempi kuin matriisimetallin, voidaan saavuttaa suurempi tåyteaineen måårå, joka 30 sitten johtaa metallimatriisi-komposiittikappaleeseen, jolla on suurempi tiheys. Kåyttåen hyvåksi esillå olevan keksinnon oppia, voi tilavuusprosentti vaihdella laajalla alueella sellaisella tåyteaineella tai esimuotilla, johon tunkeutuminen tapahtuu. Tåyteaineen måårån, johon tunkeu-35 tuminen tapahtuu, alaraja mååråytyy ensi sijassa huokoisen tåyteaineen tai esimuotin muodostamiskyvystå (esim. noin 10 tilavuusprosenttia); toisaalta tåyteaineen måårån, 40 91610 johon tunkeutuminen tapahtuu, ylarajan mååråå ensi sijassa sellaisen tiiviin tåyteaineen tai esimuotin muodostamis-kyky, jossa on ainakin jonkin verran yhteenliittyvåa huokoisuutta (esim. noin 95 tilavuusprosenttia). Vastaa-5 vasti, soveltamalla jotain edellå esitetyistå opeista, erikseen tai yhdesså, voidaan jårjeståå niin, ettå metal-limatriisikomposiitti sisåltåå halutun ominaisuuksien yh-distelman.
10 Esillå olevan keksinnon mukainen menetelmå metallimatrii-si-komposiittikappaleiden muodostamiseksi sallii oleelli-sesti yhtenaisten metallimatriisikomposiittien valmista-misen, joilla on suuri tilavuusosa tåyteainetta ja pieni huokoisuus, koska ne eivat ole riippuvaisia paineen 15 kåyttåmisestå sulan matriisimetallin puristamiseksi esi-muottiin tai tåyteainemassaan. Suurempia tayteaineen ti-lavuusosuuksia voidaan aikaansaada kåyttåmållå alussa tayteainemassaa, jolla on pienempi huokoisuus. Suurempia tilavuusosuuksia voidaan myos aikaansaada silloin, jos 20 tåyteainemassa tiivistetaan tai tehdåån muulla tavalla tiiviimmaksi, edellyttåen ettei massaa muuteta joko taysin tiiviiksi suljetuin kennohuokosin tai taysin tiiviiksi rakenteeksi, mikå eståisi sulan seoksen tunkeutumisen. Erityisesti voidaan saavuttaa tilavuusosuuksia, jotka ovat 25 suuruusluokkaa 60 - 80 tilavuusprosenttia, menetelmillå kuten tårytiivistys, hiukkaskoon jakautumisen saataxninen, jne. Vaihteohtoisia menetelmia voidaan kuitenkin kayttaa vie lå suurempien tåyteaineosuuksien saavutteimiseksi. Suuruusluokkaa 40 - 50 % olevia tayteainemassan tilavuusosuuk-30 sia pidetaån esillå olevan keksinnon mukaisesti lampomuok-kausta ajatellen edullisina. Sellaisilla tilavuus-osuuksilla tunkeutumisella aikaansaatu komposiitti såilyt-tåå tai oleellisesti såilyttåå muotonsa, jolloin edistetåån sekundååristå kåsittelyå. Voitaisiin kuitenkin kåyttåå 35 suurempia tai pienempia hiukkasten mååriå tai tilavuusosuuksia, riippuen lopullisen komposiitin toivotusta painosisållostå låmpomuovauksen jålkeen. Lisåksi voidaan
II
91610 41 kåyttåå menetelmiå hiukkasten måårån våhentåmiseksi es il la olevan keksinnon mukaisten låmpomuovausprosessien yh-teydesså pienempien hiukkasmåårien aikaansaamiseksi.
5 On havaittu, ettå alumiinin tunkeutumista ja matriisin muodostumista vårten keraamisen tåyteaineen ympårille voi keraamisen tåyteaineen kostutus alumiinimatriisimetallil-la olla tårkeå osa tunkeutumismekanismista. Tåyteaineen kostuttaminen sulalla matriisimetallilla voi lisåksi sal-10 lia tåyteaineen tasaisen dispergoitumisen muodostuneeseen metallimatriisikomposiittiin ja parantaa tåyteaineen si-tuoutumista matriisimetalliin. Lisåksi alhaisissa proses-silåmpotiloissa esiintyy erittåin våhån tai håviåvån våhån metallin nitridiksi muuttumista, jonka takia saadaan 15 erittåin våhåinen epåjatkuva alumiininitridin faasi metal-limatriisiin jakautuneena. Kun låhestytåån låmpotila-alu-een ylåpååtå, tapahtuu kuitenkin todennåkoisemmin metallin nitridiksi muuttumista. Siten voidaan sååtåå nitridifaasin osuutta metallimatriisissa muuttamalla låmpotilaa, jossa 20 tunkeutuminen tapahtuu. Ne mååråtyt låmpotilat, joissa nitridin muodostuminen tulee merkittåvåmmåksi, muuttuvat myos sellaisista tekijoistå riippuen, kuten kåytetty matriisin aliimiiniseos ja sen måårå suhteessa tåyteaineen tai esimuotin mååråån, tåyteaineen måårå johon tunkeutu-25 misen on tapahduttava, sekå tunkeutumisatmosfåårin typpi-pitoisuus. Esimerkiksi alumiininitridin muodostumisen måå-rån uskotaan mååråtysså prosessilåmpotilassa kasvavan, kun seoksen kyky tåyteaineen kostuttamiseen pienenee ja kun atmosfåårin typpipitoisuus kasvaa.
30
Sen vuoksi on mahdollista rååtåloidå metallimatriisin rakennetta komposiitin muodostuksen aikana, niin ettå voidaan antaa tuloksena olevalle tuotteelle mååråtyt ominaisuudet. Annetulla jårjestelmållå voidaan prosessin 35 olosuhteet valita nitridin muodostuksen sååtåmiseksi. Alumiininitridiå sisåltåvållå komposiittituotteella on eråitå ominaisuuksia, jotka voivat olla edullisia tuotteen 42 91610 suorituskyvylle tai parantaa niitå. Lisåksi alumiiniseok-sen spontaanin tunkeutumisen edullinen låmpotila-alue vol vaihdella kåytetystå keraamisesta aineesta riippuen. Kun tåyteaineena on alumiinioksidia, ei tunkeutumisen låmpo-5 tilan tulisi ylittåå 1000°C, mikåli halutaan, ettei matriisin muovattavuus oleellisesti pienene merkittåvån nitridin muodostumisen johdosta. Låmpotilan 1000°C ylit-tåviå låmpotiloja voidan kuitenkin kåyttåå, mikåli halutaan tuottaa komposiitti, jonka matriisilla on heikompi muovat-10 tavuus ja suurempi jåykkyys. Piikarbidiin tunkeutumista vårten voidaan kåyttåå korkeampia, noin 1200°C låmpotiloja, koska piikarbidia tåyteaineena kåytettåesså alumiiniseok-sesta syntyy våhemmån nitridejå, kuin alumiinioksideja tåyteaineena kåytettåesså.
15
Lisåksi voidaan muuntaa metallimatriisikomposiitissa ole-van matriisimetallin koostumusta ja virheitå, esimerkiksi huokoisuutta, sååtåmållå metallimatriisikomposiitin jååh-tymisnopeutta. Esimerkiksi voidaan metallimatriisikom-20 posiitin antaa suuntautuneesti kiinteytyå eri menetelmil-lå, mukaanlukien seuraavat: asetetaan metallimatriisi- komposiittia sisåltåvå såilio jååhdytyslevyIle; ja/tai asetetaan selektiivisesti eriståviå aineita såilion mpå-rille. Lisåksi metallimatriisin koostumusta voidaan muun-25 nella metallimatriisikomposiitin muodostumisen jålkeen. Muodostuneen metallimatriisikomposiitin alistaminen låm-pokåsittelyyn voi esimerkiksi parantaa metallimatriisikomposiitin vetolujuutta. (Vetomurtolujuuden vakiotesti on ASTM-D3552-77 (hyvåksytty 1982)).
30
Matriisimetallina 520.0 alumiiniseosta sisåltåvån metallimatriisikomposiitin toivottava låmpokåsittely voi esimerkiksi sisåltåå metallimatriisikomposiitin kuumentami-sen korkeaan låmpotilaan, esimerkiksi noin 430°C låmpo-35 tilaan, joka yllåpidetåån pidemmån aikaa (esim. 18 - 20 tuntia). Metallimatriisi voidaan sitten åkkiå jååhdyttåå noin 100°C kiehuvassa vedesså noin 20 s ajan (ts. T-4 I! 91610 43 låmpokåsittely), joka voi pååståå metallin eli parantaa komposiitin kykyå keståå vetorasituksia.
Lisaksi on mahdollista kåyttåå matriisimetallin varasto-5 låhdettå tayteaineen tåydellisen tunkeutumisen varmista-miseksi ja/tai syottaå toista metallia, jolla on erilainen koosturnus kuin matriisimetallin ensimmåisellå låhteellå. Eråisså tapauksissa voi erityisesti olla toivottavaa kåyttåå varastolahteessa matriisimetallia, joka koostumuk-10 seltaan poikkeaa matriisimetallin ensimmåisestå låhteestå. Jos esimerkiksi alumiiniseosta kaytetåån ensimmaisena matriisimetallin låhteenå, niin varastolåhteen metallina voitaisiin kåyttåå nåennåisesti mitå tahansa toista metal-lia tai metalliseosta, joka on sulanut prosessilåmpotilas-15 sa. Sulat metallit ovat usein hyvin sekoittuvia toistensa kanssa, mikå johtaisi varastolåhdemetallin sekoittumiseen matriisimetallin ensimmåiseen låhteeseen niin kauan kuin annetaan riittåvåsti aikaa sekoittumista vårten. Kåytet-tåesså ensimmåisen matriisimetallin låhteestå poikkeavan 20 koostumuksen omaavaa varastolåhdemetallia, on siten mahdollista rååtåloidå metallimatriisin ominaisuuksia eri-laisten toimintavaatimusten tåyttåmiseksi ja siten rååtåloidå metallimatriisikomposiitin ominaisuuksia.
25 Estovålinettå voidaan myos kåyttåå esillå olevan keksinnon yhteydesså. Tåmån keksinnon yhteydesså kåytettåvå estovå-line voi erityisesti olla mikå tahansa soveltuva våline, joka vuorovaikuttaa, eståå ja lopettaa sulan matriisiseok-sen (esim. alumiiniseos) kulkeutumisen, siirtymisen tai 30 vastaavan tåyteaineen mååritellyn rajapinnan ohi. Sopivia estovålinéitå voivat olla mitkå tahansa aineet, yhdisteet, alkuaineet, koostumukset tai vastaavat, jotka prosessin olosuhteissa yllapitåvåt jonkinasteisen eheyden eivåtkå ole haihtuvia, ja jotka edullisesti ovat prosessissa 35 kåytettyå kaasua låpåiseviå, ja jotka seunoin pystyvåt paikallisesti eståmåån, pysåyttåmåån, vuorovaikuttamaan, torjumaan, jne, jatkuvan tunkeutumisen tai minkå tahansa 44 91610 muun liikkeen keraamisen tåyteaineen maåritellyn rajapin-nan ohi. Estovålineitå voidaan kåyttåå spontaanin tunkeu-tumisen aikana tai muoteissa tai muissa laitteissa, joita kaytetaån spontaanin tunkeutumisen metallimatriisikom-5 posiitin låmpomuovauksen yhteydesså, kuten alla yksityis-kohtaisemmin selitetaan.
Soveltuvat estovalineet sisåltåvåt aineita, joita kulkeu-tuva sula matriisimetalli kaytetyn prosessin aikana ei 10 oleellisesti pysty kostuttamaan. Tåmån tyyppisellå esto-aineella nayttaa olevan oleellisen våhån tai ei lainkaan yhtymispyrkimystå sulaan matriisimetalliin, ja estovåline estaa tai torjuu siirtymisen tayteainemassan tai esimuotin maåritellyn rajapinnan yli. Estoaine våhentåå mahdollista 15 loppukoneistusta tai hiomista, jota voidaan tarvita metal-limatriisikomposiittituotteella. Kuten edellå mainittiin, tulisi estoaineen edullisesti olla låpåisevåå tai huokois-ta, tai se voidaan saattaa låpåisevåksi esimerkiksi poraeunalla reikiå estoaineeseen tai låviståmållå se, niin 20 ettå kaasu pååsee kosketukseen sulan matriisimetallin kanssa.
Soveltuvia estoaineita, jotka ovat erityisen edullisia alumiinimatriisiseoksilla, ovat niitå, jotka sisåltavåt 25 hiiltå, erityisesti hiilen kiteiset allotrooppiset muodot, jotka tunnetaan grafiittina. Grafiittia ei oleellisesti voida kostuttaa kuvatuissa prosessiolosuhteissa sulalla alumiiniseoksella. Erityisen edullinen grafiitti on gra-fiittikalvotuote, jota myydåån tavaramerkillå Graf oil (R), 30 jonka haltija on Union Carbide. Tållå grafiittikalvolla on tiiviståviå ominaisuuksia, jotka eståvåt sulaa alu-miiniseosta kulkeutumasta tåyteaineen mååritellyn rajapinnan ohi. Tåmå grafiittikalvo on myos kuumuutta keståvå ja kemiallisesti inertti. Grafoil (R) -grafiittikalvo on 35 taipuisaa, keståvåå, mukautuvaa ja joustavaa. Sitå voidaan valmistaa useissa muodoissa sopimaan estoainesovellutuk-siin. Grafiittiestovålinettå voidaan kuitenkin kåyttåå
II
91610 45 lietteenå tai tahnana tai jopa maalikalvona tåyteaineen tai esimuotin rajapinnalla tai sen ympårillå. Grafoil (R) -tuotetta pidetåån erityisen edullisena, koska se on taipuisan grafiittiarkin muodossa. Kaytosså tåmå paperin 5 tapainen grafiitti yksinkertaisesti muovaillaan tåyteaineen tai esimuotin ympårille.
Muita edullisia estoaineita alumiinimetallimatriisiseok-sille typesså ovat siirtymåmetalliboridit (esim. ti-10 taanidiboridi (T1B2)), joita sulat alumiinimetalliseokset eivåt tåtå ainetta mååråtyisså prosessioloissa kåytettå-esså pysty kostuttamaan. Tåmån tyyppisellå estoaineella prosessilåmpotilan ei tulisi ylittåå noin 875°C, koska muutoin estoaineen vaikutus våhenee, ja itse asiassa 15 korkeammassa låmpotilassa esiintyy tunkeutumista estoai-neeseen. Estoaineen hiukkaskoko voi lisåksi vaikuttaa aineen kykyyn eståå spontaania tunkeutumista. Siirtymåmetalliboridit ovat tyypillisesti hiukkasmuodossa (1-30 mikrometriå). Estoaineet voidaan levittåå lietteenå tai 20 tahnana edullisesti esimuotiksi muotoillun låpåisevån keraamisen tåyteaineen massan rajapinnoille.
Alumiinimetallimatriisiseoksia vårten typesså muut kåyt-tokelpoiset estoaineet sisåltåvåt vaikeasti haihtuvia 25 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-keenså hiilinokikalvon. Orgaaninen yhdiste voidaan levit-30 tåå tavanomaisin keinoin, kuten maalaamalla, suihkuttamal-la, upottamalla, jne.
Lisåksi voivat hienoksi jauhetut hiukkasmaiset aineet toimia estoaineena, jos hiukkasmaiseen aineeseen tunkeu-35 tuminen esiintyy nopeudella, joka on hitaampi kuin tunkeu-tumisnopeus tåyteaineeseen.
46 91610
Siten voidaan estoainetta levittåå millå tahansa sopivalla tavalla, kuten peittåmållå mååritelty rajapinta estovåli-neen kerroksella. Sellainen estovalineen 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 estovålineen kerros, tai levittåmålla 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
Esimerkki 1
Kuvio 1 esittåå poikkileikkauksena jårjestelyn, jota kåytettiin metallimatriisi-komposiittikappaleen muodosta-25 miseksi spontaanilla tunkeutumisella esillå olevan keksinnon mukaisesti. Tarkemmin ottaen styreenivaahtomalja, jonka likimååråiset mitat olivat: korkeus 83 mm, sisåhal-kaisija laajassa pååsså noin 70 mm ja sisåhalkaisija kapeassa pååsså noin 40 mm; upotettiin suspensioon tai 30 lietteeseen, joka kåsitti oleellisesti yhtå suuret paino-mååråt kolloidista 20 prosenttista alumiinioksidia, jota toimittaa Remet Co., sekå 1000 grit (seulamitta, grit = noin 75 mikrometriå) piikarbidijauhetta, jota tomittaa Norton Co. ja jota myydåån tuotenimella 37 Crystolon. 35 Lietteellå påållystetty irrotettava valusydån polytettiin sen jålkeen kuivalla 90 grit piikarbidijauheella (37 Crystolon), joka kiinnittyi lietepåållystykseen. Peråkkåi-
II
47 91610 set upotus-polytysvaiheet toistettiin kolme kertaa, jonka jålkeen polytysjauhe vaihdettiin 24 grit piikarbidiksi (37 Crystolon). Perakkåiset upotus-polytysvaiheet toistettiin sitten toiset kolme kertaa. Kehittyvåå mallikuorta kuivat-5 tiin noin 65°C:ssa noin puolen tunnin ajan jokaisen upotus-polytysvaiheen jålkeen.
Viimeisen upotus-polytysvaiheen jålkeen mallikuori poltet-tiin ilmauunissa noin 850°C låmpotilassa noin 1 tunnin ajan 10 styreenimaljan poistamiseksi hoyryståmållå. Tuloksena ole-va mallikuori 4, jonka paksuus oli noin 4,8 mm, tåytettiin sen jålkeen likimain puoleenvåliin saakka tåyteaineen petillå 2, joka kåsitti 1000 grit tuoreen piikarbidin sekoitusta, jota myydåån tuotenimellå 39 Crystolon, ja jota 15 tuottaa Norton Co., sekå noin 2 painoprosenttia -350 mesh magnesiumjauheen sekoitusta, jota viimeksimainittua toi-mittaa Aesar, Johnson Mathey Co.:n divisioona. Tåmå sekoitus oli edeltå kåsin huolellisesti sekoitettu kuula-myllysså noin 24 tuntia. Tåyteaineen 2 peti tiivistettiin 20 sen jålkeen kevyesti (kåsin painamalla) tiiviimman kappa-leen muodostamiseksi tåyteaineesta mallikuoreen 4. Tainan puristusvaiheen jålkeen tåyteaineen 2 pedille asetettiin valanne 3, joka kåsitti paino-osuuksien mukaan noin 15 % piitå, 5 % magnesiumia, lopun ollessa alumiinia, ja jonka 25 mitat olivat likimain 38 mm x 38 mm x 25 mm. Ennen matriisiseosvalanteen 3 asettamista tåyteaineen pedille valanne ensin hiekkapuhallettiin kevyesti ja pestiin etanolilla mahdollisten låsnåolevien pinnan epåpuhtauksi-en, kuten leikkausoljyjen poistéuniseksi.
30
Matriisiseosvalanteen 3 ja tåyteainetta 2 sisåltåvå mallikuori 4 asetettiin tulenkeståvien hiukkasten pedille 5, niin ettå tulenkeståvien hiukkasten peti ulottui likimain mallikuoren 2 kyljen puoleenvåliin saakka. Tulenkeståvåt 35 hiukkaset, jotka olivat grafiittia olevassa veneen muotoi-sessa astiassa 1, koostui 24 grit alumiinioksidimateriaa- « 48 91610 lista, joka tunnetaan tuotenimellå 38 Alundum, ja jota tuottaa Norton Co.
Grafiittia olevasta tulenkeståvåstå astiasta ja sen sisål-5 losta koostuva jårjestely asetettiin sitten såådetysså atmosfåårissa huoneenlåmpotilassa olevaan såhkovastuksil-la kuumennettuun tyhjouuniin, johon muodostettiin suuri tyhjo (likimain 1 x 10-4 torr). Uuniin palautettiin typpeå noin 1 ilmakehån paineeseen, ja uuniin muodostettiin 10 jatkuva n. 1,5 1/minuutti typpikaasun virtaus. Uunin låmpotila nostettiin sitten noin 750°C låmpotilaan noin 3 tunnin kuluessa ja pidettiin noin 750°C:ssa noin 20 tunnin ajan. Tåmån 20 tunnin kuumennusajan jalkeen virta kytket-tiin paaltå ja jårjestelyn annettiin uunissa olien jååhtyå 15 luonnonmukaisesti noin 40°C låmpotilaan noin 12 tunnin kuluessa. Kun jårjestelyn lampotila oli 40°C, se poistet-tiin uunista ja purettiin. Jårjestelystå otettiin talteen metallimatriisi-komposiittikappale, joka kåsitti tåyteai-neen sekoitusta ympåroivån matriisimetallin.
20
Kuvio 2 on mikrovalokuva esimerkin 1 mukaisesti tuotetusta metallimatriisikomposiitista.
Siten tåmå esimerkki osoittaa, ettå on mahdollista aikaan-25 saada spontaani tunkeutuminen tåyteaineeseen alu-miiniseos/magnesium/typpi-jårjestelmåsså metallimatriisi-komposiitin muodostamiseksi.
Esimerkki 2 30
Kuvio 3 esittåå poikkileikkauksena jårjestelyn, jota kåytettiin metallimatriisi-komposiittikappaleen muodostamiseksi spontaanilla tunkeutumisella esillå olevan keksin-non mukaisesti. Tarkemmin ottaen 0,38 mm paksusta laatua 35 GTB olevasta grafiittikalvotuotteesta, jota tuottaa Union Carbide ja jota myydåån tavaramerkillå Grafoil (R), muodostettiin laatikko 2, jonka likimååråiset mitat olivat I! 49 91610 51 mm x 25 mm x 51 mm. Laatikko tehtiin jårjeståmållå sopivan kokoisa Graf oil (R) -kappaleita yhteen ja sulkemalla Grafoil (R)-laatikon saumat lietteellå, joka tehtiin sekoittamalla grafiittijauhetta (Grade KS-44, Lonza Inc.) 5 ja kolloidista piidioksidia (Ludox HS, DuPont). Grafiitin painosuhde kolloidiseen piidioksidiin oli noin 1:3. Grafoil (R)-laatikko asetettiin n. 13 mm paksun hiukkasmaista boorikarbidia (Atlantic Equipment Engineers) olevan ker-roksen 3 paaile, joka oli alumiinioksidia olevassa tulen-10 keståvåsså veneen muotoisessa astiassa 1. Grafoil (R)-laa-tikon pohjalle asetettiin matriisimetallivalanne 4, jonka mitat olivat likimååråisesti 51 mm x 25 mm x 13 mm, ja joka kåsitti noin 3 painoprosenttia kalsiumia, lopun ollessa alumiinia. Norton Co.:n tuottamaa tuotenimellå 38 Alundum 15 tunnettua 220 grit alumiinioksidimateriaalia 5 kaadettiin Grafoil (R)-laatikkoon 2 matriisimetallivalanteen 4 påål-le, kunnes valanne peittyi likimain 25 mm paksulla 38 Alundum-tayteaineen kerroksella 5. Sen jålkeen lisåttiin boorikarbidia 3 tulenkeståvåån alumiinioksidi-astiaan, 20 Grafoil (R)-laatikon 2 ulkopuolelle, kunnes boorikarbidi-pedin pinta oli hieman Grafoil (R)-laatikon 2 ylåreunan alapuolella.
Alumiinioksidia olevasta tulenkeståvåstå astiasta ja sen 25 sisallostå koostuva jårjestely asetettiin såhkovastuksin kuumennettavaan putkiuuniin huoneenlampotilassa. Uuniin muodostettiin noin 1 x 10_1 torr tyhjo, jonka jalkeen siihen huoneenlampotilassa palautettiin typpeå noin 1 ilmakehån paineeseen. Kun uuniin oli palautettu typpeå, siihen 30 muodostettiin jatkuva n. 0,8 1/minuutti typpikaasun vir-taus. Uunin låmpotila nostettiin sitten noin 900°C låmpo-tilaan noin 250°C/h nopeudella; pidettiin noin 900°C:ssa noin 5 tunnin ajan; ja laskettiin sitten huoneenlåmpotilaan noin 250°C/h nopeudella. Kun jårjestely saavutti huoneen-35 låmpotilan, se poistettiin uunista ja purettiin. Otettiin talteen metallimatriisi-komposiitti, joka kåsitti 38 Alundum -tåyteainetta ympåroivån matriisimetallin.
« 91610 50
Kuvio 4 on mikrovalokuva esimerkin 2 mukaisesti tuotetusta metallimatriisikomposiitista.
Siten tåmå esimerkki osoittaa, etta on mahdollista aikaan-5 saada spontaani tunkeutuminen tåyteainemassaan alumiini-seos/kalsium/typpi-jårjestelmåsså.
Esimerkki 3 10 Kuvio 5 esittaå poikkileikkauksena jårjestelyn, jota kåytettiin metallimatriisi-komposiittikappaleen muodosta-miseksi spontaanilla tunkeutumisella esillå olevan keksin-non mukaisesti. Esimuotin tekemiseksi sekoitettiin 100 % etanoliin likimain 94 painoprosenttia alumiininitridi-15 jauhetta (Herman Starck ”A" jauhe), 5 painoprosenttia piinitridijauhetta (Atlantic Equipment Engineers), ja likimain 1 painoprosentti PVPK 30 (polyvinyylipryoleeni, molekyylipaino 30, GAF Corp.), lietteen muodostamiseksi, joka kåsitti likimain 50 tilavuusprosenttia kiintoaineita 20 ja 50 tilavuusprosenttia etanolia. Liete kaadettiin sitten muottiin, jonka likimååråiset mitat olivat 76 mm x 76 mm x 25 mm, ja joka muodostui nelisivuisesta teråskehikosta ja kipsilevyå olevasta pohjapinnasta. Nelisivuinen terås-kehikko ei ollut kytkettynå kipsilevyyn, ja se voitiin 25 poistaa helposti, esimerkiksi nostamalla. Kipsilevyå kåytettiin kosteuden poistamiseksi lietteestå. Kuivuttuaan liete muodosti esimuotin, jonka mitat olivat likimain 76 mm x 76 mm x 25 mm. Noin 38 mm x 19 mm x 38 mm kokoinen esimuotti 5 leikattiin isommasta esimuotista. Kooltaan noin 30 39 mm x 51 mm x 25 mm valanne matriisimetallista 3, joka painon mukaisesti kåsitti noin 3 % strontiumia, 8 % piitå, 8 % nikkeliå ja loput alumiinia, påållystettiin yhdeltå pinnaltaan likimain 0,25 mm vahvalla kerroksella 4 sekoi-tusta, joka kåsitti 50 painoprosenttia rautajauhetta (Serac 35 Inc., Milwaukee, Wisconsin) ja 50 painoprosenttia alu-miininitridijauhetta (Exolon-ESK Company, Tornawanda, New York). Esimuotti 5 asetettiin sitten tåmån alumiininitri- 91610 51 di/rautajauhe-kerroksen 4 påålle, ja metallimatriisi/esi-muotti-kokoonpano sijoitettiin likimain 25 mm paksun hiukkasmaisen boorikarbidikerroksen 6 (Atlantic Equipment Engineers) påålle, joka oli laatikossa 2, joka laatikko 5 oli tehty 0,38 mm vahvasta luokkaa 6TB olevasta grafiit-tinauhatuotteesta, jota tuottaa Union Carbide ja jota myydåån tavaramerkillå Grafoil (R). Laatikko tehtiin jårjestamallå sopivan kokoisa Grafoil (R)-kappaleita yh-teen ja sulkemalla Grafoil (R)-laatikon saumat lietteellå, 10 joka tehtiin sekoittamalla grafiittijauhetta (Grade KS-44, Lonza Inc.) ja kolloidista piidioksidia (Ludox HS, DuPont) . Grafiitin painosuhde kolloidiseen piidioksidiin oli noin 1:3. Laatikko 2 oli niin iso, etta matriisimetalli/esi-muotti-kokoonpano mahtui siihen koskettamatta sitå. Gra-15 foil (R)-laatikko lepåsi tulenkeståvan alumiinioksidi-as-tian 1 pohjalla. Lisåttiin boorikarbidia 6 Grafoil (R) -laatikkoon 2, kunnes matriisimetalli/esimuotti-kokoonpa-no oli tåysin boorikarbidin 6 ympåroimånå ja upotettuna siihen. Noin 13 mm paksu boorikarbidikerros peitti esi-20 muotin ylapintaa.
Alumiinioksidia olevasta tulenkeståvastå astiasta ja sen sisallosta koostuva jarjestely asetettiin såhkovastuksin kuumennettavaan putkiuuniin huoneenlampotilassa. Uuniin 25 muodostettiin noin 1 x 10”1 torr tyhjo, jonka jalkeen siihen huoneenlampotilassa palautettiin typpea noin 1 ilmakehån paineeseen. Kun uuniin oli palautettu typpea, siihen muodostettiin jatkuva n. 0,6 1/minuutti typpikaasun vir-taus. Uunin låmpotila nostettiin sitten noin 1200°C 30 lampdtilaan noin 200°C/h nopeudella. Uunin lampotila pidettiin noin 1200°C:ssa noin 10 ajan, ja laskettiin sitten huoneenlåmpotilaan noin 250°C/h nopeudella. Kun jarjestely saavutti huoneenlampotilan, se poistettiin uunista ja purettiin. Saatiin metallimatriisi-komposiitti, joka kå-35 sitti esimuotin ymparoivån matriisimetallin.
52 91610
Kuvio 6 on mikrovalokuva esimerkin 3 mukaisesti tuotetusta metallimatriisikomposiitista.
Siten tåmå esimerkki osoittaa, ettå on mahdollista aikaan-5 saada matriisimetallin spontaani tunkeutuminen tåyte-ainemassaan alumiiniseos/strontium/typpi-jårjestelmåsså.
Esimerkki 4 10 Kuvio 7 esittåå poikkileikkauksena jårjestelyn, jota kåytettiin metallimatriisi-komposiittikappaleen muodosta-miseksi spontaanilla tunkeutumisella esillå olevan keksin-non mukaisesti. Esimuotin tekemiseksi sekoitettiin liet-teen muodostamiseksi noin 85 painoprosenttia A-17 15 kalsinoitua alumiinioksidia, Alcoa:lta, noin 15 paino-prosenttiin vettå, joka sisålsi våhåisen måårån Darvin-82lA:ta (jonka toimitti R.T.Vanderbilt and Co., Norwalk, Connecticut) dispergoivana aineena. Liete valettiin suo-rakulmaiseen kipsi- tai liitumuottiin, jonka mitat olivat 20 likimain 76 mmx 51 mmx 13 mm. Lietteen annettiin kuivua 8 tuntia muotissa, ennenkuin se poistettiin esimuottina 3. Esimuotin 3 annettiin sitten kuivua ilmassa 24 tuntia lisåå ennen sen kåyttoå esilla olevassa keksinnosså.
25 Matriisimetallivalanteiden 2 pino 3, joiden jokaisen koko oli noin 76 mm x 51 mm x 13 mm, ja jotka koostuivat kaupallisesti saatavilla olevasta 170.1 alumiiniseoksesta, joka kåsitti likimain 3 painoprosenttia sinkkiå alkuperåi-seen seokseen sisåltyvån mahdollisen sinkin lisaksi, 30 maalattiin ylimpana olevan valanteen ylåpinnalta noin 1,3 mm paksulla kerroksella 5 tulenkeståvåå ainetta, joka tunnetaan nimellå Leecote (R) LX-60 WPS (Acme Resin Corporation, Madison, Ohio). Esimuotti 3 sijoitettiin sitten tåmån Leecote-kerroksen 5 påålle ja matriisiseos-35 valanteet/esimuotti-jårjestely sijoitettiin noin 13 mm paksun Nyad SP karkea-grit wollastoniitti (NYCO Inc.) -hiukkaskerroksen 4 påålle, joka oli tulenkeståvåsså
II
91610 53 aluiniinioksidiastiassa 1. Matriisiseosvalanteet/esimuot-ti-jarjestely sijoitettiin wollastoniittikerroksen rin-nalle siten, ettå alin matriisiseosvalanne oli kosketuk-sessa kerrokseen. Sen jålkeen lisåttiin tulenkeståvåan 5 alumiiniastiaan 1 lisaa wollastoniittia 4, kunnes wollas-toniitin pinta oli likimain samassa tasossa esimuotin 3 ylåpinnan kanssa.
Alumiinioksidia olevasta tulenkeståvåsta astiasta ja sen 10 sisållostå koostuva jårjestely asetettiin såhkovastuksilla kuumennettuun uuniin, jonka atmosfååri oli normaalissa ilmanpaineessa. Uunin låmpotila nostettiin noin 1050°C låmpotilaan noin 10 tunnin kuluessa; sitå pidettiin noin 1050°C:ssa noin 60 tuntia; ja laskettiin sitten noin 40°C 15 låmpotilaan noin 10 tunnin kuluessa. Kun jårjestelyn låmpotila oli 40°C, se poistettiin uunista ja purettiin. Otettiin talteen metallimatriisi-komposiittikappale, joka kåsitti tåyteaineen sekoitusta ympåroivån matriisimetal-lin.
20
Kuvio 8 on mikrovalokuva esimerkin 4 mukaisesti tuotetusta metallimatriisikomposiitista.
Siten tåmå esimerkki osoittaa, ettå on mahdollista aikaan-25 saada spontaani tunkeutuminen tåyteaineeseen alumiini- seos/sinkki/happi-jårjestelmåsså.
Esimerkki 5 30 Tåmå esimerkki osoittaa, ettå menestyksellå voidaan kåyttåå monia tåyteaineen rakenteita metallimatriisi-komposiitti-kappaleiden muodostamiseksi spontaanilla tunkeutumis-menetelmållå. Taulukko I sisåltåå yhteenvedot koeolosuh-teista, joita on kåytetty muodostamaan useita metalli-35 matriisi-komposiittikappaleita, mukaanlukien erilaiset matriisimetallit, tåyteaineen rakenteet, kåsittelylåmpo-tilat ja kåsittelyajat.
54 91610
Navte A (011189-ΑΑΙΪ
Kuvio 9 esittåå kaaviollisen poikkileikkauksen jårjeste-lystå, jota kåytettiin metallimatriisikomposiittinåytteen 5 tuottamiseksi, kuten alla selitetåån. Tarkemmin ottaen valmistettiin piidioksidimuotti 10, jossa oli sisåinen ontelo, joka mitoiltaan oli 127 mm pitkå, 127 mm leveå ja 83 mm syvå, ja jossa oli viisi reikaa 11, halkaisijaltaan noin 19 mm ja noin 19 mm syvåt, piidioksidimuotin pohjalla.
10 Muotti muodostettiin sekoittamalla ensin liete, joka paino-osuuksin kåsitti noin 2,5-3 osaa piidioksidijauhet-ta (RANCO-SIL (TM) 4, Ransom&Randolph, Maunee, OH), noin 1 osa kolloidista piidioksidia (Nyacol (R) 830, Nyacol
Products, Inc., Ashland, MA), ja noin 1 - 1,5 osaa 15 piidioksidia ja hiekkaa (RANCO-SIL (TM) A, Ransom&Randolph, Maunee, OH). Lieteseos kaadettiin kumimuottiin, joka muodoltaan oli kåånteinen halutun piidioksidimuotin siså-ontelon suhteen, ja asetettiin pakastimeen yon yli (noin 14 tuntia). Piidioksidimuotti 10 erotettiin sen jålkeen 20 kumimuotista, poltettiin noin 800°C låmpotilassa ilma-at-mosfåariuunissa noin 1 tunnin ajan, ja jååhdytettiin huoneenlampotilaan.
Muodostetun piidioksidimuotin 10 pohjan pinta peitettiin 25 grafiittikalvon (Perma-Foil, TT America, Portland, OR) kappaleella 12, jonka mitat olivat pituus noin 127 mm, leveys noin 127 mm ja paksuus noin 0,25 mm. Noin 19 mm halkaisijaltaan olevat reiat 13 leikattiin grafiittikal-voon piidioksidimuotin 10 pohjassa olevien reikien 11 30 paikkoja vastaten. Piidioksidimuotin 10 pohjassa olevat reiat taytettiin matriisimetallisylintereilla 14, joiden halkaisija oli noin 19 mm ja paksuus noin 19 mm, ja joiden koostumus oli sama kuin alla selitetyn matriisimetallin. Noin 826 g tåyteaineseosta 15, joka painon mukaan kåsitti 35 noin 95% 220 grit alumiinioksidia (38 Alundum, Norton, Co., Worcester, MA) ja noin 5% -325 magnesiumjauhetta (jota myy Aesar (R), Johnson Matthey, Seabrook, NH), valmistettiin
II
91610 55 noin 4 litran muoviastiassa sekoittaen kåsin noin 15 minuutin ajan. Tåyteaineseos 15 kaadettiin sitten piidiok-sidimuotin 10 pohjalle noin 19 mm paksuuteen, ja sita kopautettiin kevyesti tayteaineseoksen pinnan tasoittami-5 seksi. Noin 1220 g matriisimetallia 16, joka painon mukaan kasitti likimåaraisesti alle 0,25% Si, alle 0,30% Fe, alle 0,25% Cu, alle 0,15% Μη, 9,5 - 10,6% Mg, alle 0,15% Zn, alle 0,25% Ti ja loppuosan alumiinia, asetettiin tayteaineseoksen 15 påålle piidioksidimuottiin 10. Piidioksi-10 dimuotti 10 sisåltoineen asetettiin sitten ruostumatonta teråstå olevaan såilioon 17, jonka mitat olivat pituus noin 254 mm, leveys noin 254 mm ja korkeus noin 203 mm. Titaanisieniainetta 18, painoltaan noin 15 g (Chemalloy Inc., Bryn Mawr, PA) ripoteltiin piidioksidimuotin 10 15 påålle ruostumatonta teråstå olevassa såiliosså 17. Kupa-rikalvo 19 asetettiin ruostumatonta teråstå olevan såilion 17 aukon påålle eristetyn kammion muodostamiseksi. Typpi-tyhjennysputki 20 jårjestettiin kuparikalvon 19 låpi, ja ruostumatonta teråstå oleva såilio 17 sisåltoineen asetet-20 tiin ilma-atmosfåårisså vastuksin kuumennettavaan laatik-kouuniin.
Uunin låmpotila nostettiin huoneenlåmpotilasta noin 600°C låmpotilaan nopeudella noin 400°C/h, typen virtausmåårån 25 ollessa noin 10 1/minuutti (huomaa, ettei eristetty kammio ole kaasutiivis, jolloin se pååståå jonkin verran typpeå), kuumennettiin sitten noin 600°C låmpotilasta noin 750°C låmpotilaan nopeudella noin 400°C/h, typen virtausmåårån ollessa noin 2 1/minuutti. Kun jårjestelmåå oli pidetty 30 noin 775°C:ssa noin 1,5 tuntia typen virtausmåårån ollessa . noin 2 1/minuutti, ruostumatonta teråstå oleva såilio 17 sisåltoineen poistettiin uunista. Piidioksidimuotti 10 poistettiin ruostumatonta teråstå olevasta såiliostå 17 ja osa jåljelle jåånyttå matriisimetallia kaadettiin pois 35 piidioksidimuotista 10. Huoneenlåmpotilassa oleva kupari-levy, jonka pituus oli noin 127 mm, leveys noin 127 mm ja . paksuus noin 25 mm, asetettiin piidioksidimuottiin 10, niin 91610 56 ettå se kosketti jåljelle jååneen matriisimetallin ylåosaa, muodostuneen metallimatriisikomposiitin suunnattua kiin-teyttåmistå vårten.
5 Navte B ί011889-ΑΧΪ
Kuvio 10 esittåå kaaviollisen poikkileikkauksen jårjeste-lystå, jota kåytettiin metallimatriisikomposiittinåytteen tuottamiseksi, kuten alla selitetåån. Tarkemmin ottaen 10 valmistettiin teråslaatikko 32 asettamalla teråsrunko 30, jossa oli sisåinen ontelo, joka mitoiltaan oli 127 mm pitkå, 127 mm leveå ja 70 mm syvå, ja jonka seinåmåpaksuus oli noin 7,9 mm, teråslevyn 31 påalle, joka mitoiltaan oli noin 178 mm levea, noin 178 mm pitka ja noin 6,4 mm paksu.
15 Teråslaatikko 32 vuorattiin grafiittikalvolaatikolla, joka mitoiltaan oli noin 127 mm pitka, 127 mm leveå ja 76 mm korkea. Grafiittikalvolaatikko 33 valmistettiin grafiit-tikalvokappaleesta (Perma-Foil, TT America, Portland, OR), joka oli noin 279 mm pitka, noin 279 mm leveå ja noin 0,25 20 mm paksu. Grafiittikalvoon tehtiin neljå samansuuntaista viiltoa noin 76 mm reunasta ja noin 76 mm pitkåt. Leikattu grafiittikalvo taitettiin sitten ja liitettiin grafiitti-kalvolaatikon 33 muodostamiseksi.
25 Noin 782 g tåyteaineseosta 34, joka painon mukaan kåsitti noin 95% alumiinioksidia (C-75 RG, Alcan Dhemicals, Montreal, Canada) ja noin 5% -325 magnesiumjauhetta (jota myy Aesar (R), Johnson Matthey, Seabrook, NH), valmistettiin yhdiståmållå aineet muoviastiaan ja sekoittaen kåsin 30 noin 15 minuutin ajan. Tåyteaineseos 34 kaadettiin sitten grafiittikalvolaatikkoon 33 noin 19 mm paksusti, ja sekoitusta kopautettiin kevyesti pinnan tasoittamiseksi. Tåyteaineseoksen 34 pinta påållystettiin noin 4 grammalla -50 mesh magnesiumjauhetta 35 (jota myy Alpha Products, 35 Morton Thiokol, Danvers, MA). Noin 1268 g matriisimetallia 36, joka painon mukaan kåsitti likimååråisesti alle 0,25% Si, alle 0,30% Fe, alle 0,25% Cu, alle 0,15% Mn, 9,5 - 91610 57 10,6% Mg, alle 0,15% Zn, alle 0,25% Ti ja loppuosan alumiinia, asetettiin magnesiumjauheella påållystetyn tåy-teaineseoksen 34 påålle.
5 Teråslaatikko 32 sisåltoineen asetettiin sitten ruostuma-tonta teråstå olevaan såilioon 37, jonka mitat olivat: pituus noin 254 mm, leveys noin 254 mm ja korkeus noin 203 rom. Ruostumatonta teråstå olevan såilion 37 pohja oli valmisteltu peittåmållå laatikon pohja grafiittikalvon 38 10 kappaleella jonka mitat olivat pituus noin 254 mm, leveys noin 254 mm ja paksuus noin 0,25 mm, ja tulenkeståvå tiili 39 oli asetettu grafiittikalvon 38 påålle teråslaatikon 32 tukemiseksi ruostumatonta teråstå olevassa såiliosså 37. Noin 20 g titaanisieniainetta 40 (Chemalloy Inc., Bryn 15 Mawr, PA) ruiskutettiin grafiittikalvon 38 påålle ruostu-matonta teråstå olevan såilion 37 pohjalla tulenkeståvån tiilen 39 ympårille, joka tuki teråslaatikkoa 32. Kupari-kalvo 41 asetettiin ruostumatonta teråstå olevan såilion 37 aukon påålle eristetyn kammion muodostamiseksi. Typpi-20 tyhjennysputki 20 jårjestettiin kuparikalvon 41 låpi. Ruostumatonta teråstå oleva såilio 37 sisåltoineen asetettiin ilma-atmosfåårisså vastuksin kuumennettavaan laatik-kouuniin.
25 Uuni kuumennettiin huoneenlåmpotilasta noin 600°C låmpo-tilaan nopeudella noin 400°C/h, typen virtausmåårån put-kessa 42 ollessa noin 10 1/minuutti, kuumennettiin sitten noin 600°C låmpotilasta noin 800°C låmpotilaan nopeudella noin 400°C/h, typen virtausmåårån ollessa noin 2 1/minuut-30 ti. Jårjestelmå pidettiin 800°C:ssa noin 2 tunnin ajan typen virtausmåårån ollessa noin 2 1/minuutti. Sen jålkeen ruostumatonta teråstå oleva såilio 37 sisåltoineen pois-tettiin uunista ja teråslaatikko 32 poistettiin ruostumatonta teråstå olevasta sailiostå 37 ja aetettiin huoneen-35 låmpotilassa olevan veden jååhdyttåmålle jååhdytyslevylle, jonka mitat olivat pituus noin 203 mm, leveys noin 203 mm 58 91610 ja paksuus noin 13 mm, metallimatriisikomposiitin suunnat-tua kiinteyttåmistå vårten.
Navte C (022189DAH11 5
Kuvio 11 esittaa kaaviollisen poikkileikkauksen jårjeste-lystå, jota kåytettiin metallimatriisikomposiittinåytteen tuottamiseksi, kuten alia selitetåån. Tarkemmin ottaen jårjestettiin veneen muotoinen grafiittiastia 50, jossa 10 oli sisainen ontelo, joka mitoiltaan oli noin 305 mm pitkå, noin 203 mm levea ja noin 13,3 mm korkea, ATJ -grafiitista, jota valmistaa Union Carbide. Kolme grafiittikalvolaatik-koa 52, mitoiltaan noin 203 mm pitkåt, noin 102 mm leveat ja noin 127 mm korkeat, sijoitettiin grafiittiastian 50 15 pohjalle. Grafiittikalvolaatikko 52 tehtiin grafiittikal-vokappaleesta (Grafoil (R) Union Carbidelta), mitoiltaan noin 356 mm pitkå, noin 318 mm levea ja noin 0,38 mm paksu. Grafiittikalvoon tehtiin nelja samansuuntaista viiltoa noin 127 mm sivusta ja noin 127 mm pitkåt. Leikattu 20 grafiittikalvo taitettiin sitten grafiittikalvolaatikoksi 52, joka liimattiin seoksella, joka kåsitti painon mukaan noin yhden osan grafiittijauhetta (KS-44, Lonza Inc., Fair Lawn, NJ) ja noin 3 osaa kolloidista piidioksidia (LUDOX (R) SM, E.I. du Pont de Nemours & Co., Inc. Wilmington, 25 DE), ja liitettiin laatikon koossa pitamiseksi. Grafiit-tikalvolaatikon 52 pohja påållystettiin tasaisesti kerrok-sella -50 mesh magnesiumjauhetta 53 (jota myy Alpha Products, Morton Thiokol, Danvers, MA). Magnesiumjauhe 53 kiinnitettiin grafiittikalvolaatikon 52 pohjaan seoksella, 30 joka tilavuuden suhteen kåsitti noin 25 - 50% grafiit-tisementtiå (RIGIDLOCK (TM), Polycarbon, Valencia, CA) ja loput etyylialkoholia.
Noin 1000 g tåyteaineseosta 54, joka kåsitti noin 98% -60 35 grit levymåistå alumiinioksidia (T-64, Alcoa Industrial Chemicals Division, Bauxite, AR) ja noin 2% -325 mesh magnesiumjahetta (jota myy Aesar (R), Johnson Matthey, ii 59 91610
Seabrook, NH), asetettiin muoviastiaan ja sekoitettiin kuulamyllysså ainakin 2 tuntia. Tåyteaineseos 54 kaadettiin sitten grafiittikalvolaatikon 52 pohjaile, joka vuorasi grafiittiastian, tiivistettiin kåsin ja påållystettiin 6 5 g kerroksella -50 mesh magnesiumjauhetta 56 (Alpha Products, Morton Thiokol, Danvers, MA). Noin 1239 g xnat-riisimetallia 55, joka painon mukaan kåsltti likimååråi-sesti alle 0,35% Si, alle 0,40% Fe, 1,6 - 2,6% Cu, alle 0,2% Mn, 2,6 - 3,4% Mg, 0,18 - 0,35% Cr, 6,8 - 8,0% Zn, 10 alle 0,20% Ti ja loput alumiinia, tåyteaineseoksen 54 påålle grafiittikalvolaatikkoon 52.
Grafiittiastia 50 sisaltdineen asetettiin huoneenlåmpoti-lassa vuorattuun vastuksin kuumennettavaan retorttiuuniin. 15 Retorttiovi suljettiin ja retorttiin muodostettiin tyhjo våhintåån 762 mm Hg. Kun tyhjo oli saavutettu, retortti-kammioon johdettiin typpea maåranå noin 3,5 1/minuutti. Vuorattu retorttiuuni kuumennettiin sitten noin 700°C låmpotilaan nopeudella noin 120°C/h ja pidettiin noin 10 20 h 700°C:ssa noin 2,5 1/minuutti virtaavassa typpiatmosfaa-risså. Retorttivuoratun uunin lampotila laskettiin sitten noin 700°C:sta noin 675°C:seen nopeudella noin 150°C/h. Noin 675°C lampotilassa grafiittiastia sisåltoineen pois-tettiin retortista ja suoritettiin suunnattu kiinteyttå-25 minen. Erityisesti, grafiittiastia sijoitettiin huoneen-låmpotilassa olevan grafiittilevyn påålle ja noin 500 ml ulkoista kuumapåållystysainetta (Feedol (R)-9, jota myy Foseco Inc., Brook Park, OH) kaadettiin grafiittikalvolaa-tikossa 52 olevan sulan matriisimetallin påålle, ja noin 30 51 mm paksu keraaminen kuitupeite (CERABLANKET (TM),
Manville Refractory Products) kåårittiin grafiittiastian 50 ympårille. Huoneenlåmpotilassa grafiittiastia puret-tiin, ja havaittiin ettå oli muodostunut metallimatriisi-komposiittikappale.
» · 35 60 91610
Navte D (060889DAE3)
Kuvio 12 esittåå kaaviollisen poikkileikkauksen jårjeste-lystå, jota kåytettiin metallimatriisikomposiittinåytteen 5 tuottamiseksi, kuten alla selitetåån. Tarkemmin ottaen jarjestettiin veneen muotoinen grafiittiastia 70, jossa oli sisåinen ontelo, joka mitoiltaan oli noin 203 mm pitkå, noin 102 mm leveå ja noin 63 mm syvå, ja joka oli tehty ATJ -grafiitista, jota valmistaa Union Carbide. Grafiit-10 tikalvolaatikko 71, mitoiltaan noin 203 mm pitkå, noin 38 mm leveå ja noin 76 korkea, sijoitettiin grafiittiastiaan 70. Grafiittkalvolaatikko 71 tehtiin grafiittikalvokappa-leesta (Grafoil (R) Union Carbidelta), mitoiltaan noin 356 mm pitkå, noin 191 mm leveå ja oin 0,38 mm paksu. 15 Grafiittikalvoon tehtiin neljå samansuuntaista viiltoa noin 76 mm sivusta ja noin 76 pitkåt. Graf iittikalvo taitettiin sitten grafiittikalvolaatikoksi 71, liimattiin grafiittisementillå (RIGIDLOCK (TM), Polycarbon, Valencia, CA) ja liitettiin yhteen. Riittåvåsti kuivuneena grafiit-20 tikalvolaatikko asetettiin grafiittiastiaan 70.
Noin 1000 g tåyteaineseosta 73, joka painon mukaan noin 96% halkaisijaltaan noin 10 mikrometrin ja noin 2 mikro-metriå paksuja alumiinioksidihiutaleita (kehitysvaiheessa 25 olevia laatu F alfa-Al2C>3 hiutaleita, jotka toimitti E.I. du Pont de Nemours & Co., Inc., Wilmington, DE), ja noin 4% -325 mesh magnesiumjauhetta (Aesar (R), Johnson Matthey, Seabrook, NH), asetettiin noin 4 litran muoviastiaan ja loppuosa muoviastian tilavuudesta tåytettiin etyylialko-30 holilla lieteseoksen muodostamiseksi. Muoviastia sisåltoi-neen sijoitettiin sitten kuulamyllylle ainakin 3 tunniksi. Lieteseokseen kohdistettiin tyhjosuodatus etyylialkoholin erottamiseksi tåyteaineseoksesta 73. Sen jålkeen kun etyylialkoholi oleellisesti oli erotettu, tåyteaineseos 73 35 asetettiin noin 110°C låmpotilaan asetettuun ilmauuniin ja kuivattiin yon yli. Tåyteaineseos 73 pakotettiin sen jålkeen 40 mesh seulan låpi valmistuksen loppuun viemisek-
II
91610 61 si. Tåtå nestedispersiomenetelmåå kutsutaan tåstå låhin LD-menetelmåksi.
Grafiittikalvolaatikon 71 pohja påållystettiin likimain 5 1,5 g kerroksella -50 mesh magnesiumjauhetta 74 (Alpha
Products, Morton Thiokol, Danvers, MA), ja se kiinnitettiin grafiittikalvolaatikon 71 pohjaan grafiittisementillå (RI-GIDLOCK (TM), jota myy Polycarbon, Valencia, CA). Tåyte-aineseos 73 kaadettiin sitten grafiittikalvolaatikon 71 10 pohjaile, tiivistettiin kåsin ja påållystettiin 1,5 g kerroksella -50 mesh magnesiumjauhetta 75 (Alpha Products, Morton Thiokol, Danvers, MA). Noin 644 g matriisimetallia 72, joka painon mukaan kåsitti alle 0,25% Si, alle 0,30% Fe, alle 0,25% Cu, alle 0,15% Mn, 9,5 - 10,6% Mg, alle 15 0,15% Zn, alle 0,25% Ti ja loppuosan alumiinia, asetettiin tåyteaineseoksen 73 påålle grafiittikalvolaatikkoon 71. Kaksi grafiittitukilevyå 76, noin 203 mm pitkåt, noin 76 mm leveåt ja noin 13 paksut, asetettiin grafiittikalvolaatikon 71 ulkosivuja pitkin, kuten kuviossa 12 esitetåån.
20 220 grit alumiinioksidiainetta 77, (38 Alundum, Norton Co.,
Worcester, MA) asetettiin grafiittiastiaan grafiittilevy-jen 76 ympåri.
Jårjestelmå, joka kåsitti grafiittiastian 70 sisåltoineen, 25 asetettiin huoneenlåmpotilassa retorttivuorattuun vastuk-sin kuumennettavaan uuniin. Retorttiovi suljettiin ja retorttiin muodostettiin tyhjo 508 mm HG. Vuorattu retort-tiuuni kuumennettiin sitten noin 775°C låmpotilaan no-peudella noin 100 typpivirtauksen ollessa noin 4 1/minuut-30 ti. Noin 10 tunnin kuluttua noin 775°C:ssa, typpivirtauksen ollessa noin 4 1/minuutti, grafiittiastia 70 sisåltoineen poistettiin retorttiuunista ja suoritettiin suunnattu kiinteyttåminen. Erityisesti, grafiittiastia 70 sijoitet-tiin huoneenlåmpotilassa olevan veden jååhdyttåmålle alu-35 miinioksidijååhdytyslevyIle ja noin 500 ml ulkoista kuu- mapåållystysainetta (Feedol (R)-9, jota myy Foseco Inc., . Brook Park, OH) kaadettiin grafiittikalvolaatikossa 70 a · 62 91610 olevan sulan matriisimetallin påålle, ja noin 51 mm paksu keraaminen kuitupeite (CERABLANKET (TM), Manville Refractory Products) kåårittiin grafiittiastian 70 ympårille. Huoneenlampotilassa grafiittiastia purettiin, ja havait-5 tiin ettå oli muodostunut metallimatriisi-komposiittikap-pale.
Muodostunut metallimatriisikomposiittia lampokasiteltiin sen jålkeen. Tarkemmin ottaen komposiitti asetettiin 10 ruostumatonta teråstå olevaan lankakoriin, joka sitten asetettiin vastuskuumennettuun ilma-atmosfååriuuniin. Uu-nin låmpotila nostettiin noin 435°C lampotilaan noin 40 minuutissa, pidettiin siina noin 18 h, jonka jålkeen komposiitti poistettiin uunista ja jååhdytettiin nopeasti 15 huoneenlampotilassa olevassa vesikylvysså.
Esimerkki E /072988TAM1
Kuvio 13 esittåå kaaviollisen poikkileikkauksen jårjeste-20 lystå, jota kåytettiin metallimatriisikomposiittinåytteen tuottamiseksi, kuten al la selitetåån. Tarkemmin ottaen valmistettiin ruostumatonta teråstå oleva teråslatikko 90, joka mitoiltaan oli noin 152 mm pitkå, noin 76 mm ja noin 127 mm korkea, hitsaamalla yhteen 300 -sar jan ruostumatonta 25 teråstå olevia levyjå. Ruostumatonta teråstå oleva laatikko 90 vuorattiin grafiittikalvolaatikolla 91, joka mitoiltaan oli noin 152 mm pitkå, noin 76 mm ja noin 127 mm korkea. Grafiittikalvolaatikko 91 tehtiin grafiittikalvokappa-leesta (Grafoil (R), Union Carbide:lta), joka mitoiltaan 30 oli noin 406 mm pitkå, noin 330 mm leveå ja noin 38 mm paksu. Grafiittikalvoon tehtiin neljå samansuuntaista viiltoa noin 127 mm sivulta ja noin 127 mm pitkåt. Grafiittikalvo taitettiin ja liitettiin grafiittikalvolaa-tikon 91 muodostamiseksi ja asetettiin sitten ruostumatonta 35 teråstå olevaan laatikkoon 90.
Il 91610 63 Tåyteaineseos 92 valmistettiin sekoittamalla neljån litran muoviastiassa noin 600 g sekoitusta, joka kasitti noin 73 painoprosenttia 1000 grit piikarbidia (39 Crystolon, Norton Co., Worcester, MA), noin 24 painoprosenttia piikarbidi-5 kuitukiteita (NIKKEI TECHNO-RESEARCH Co., LTD, Japan), ja noi 3 painoprosenttia -325 mesh magnesiumjauhetta (Aesar (R), Johnson Matthey, Seabrook, NH), ja asettamalla astia kuulamyllyyn noin tunnin ajaksi.
10 Noin 19 mm paksu kerros tåyteaineseosta 92 kaadettiin ruostumatonta teråstå olevassa laatikossa olevan grafiit-tikalvolaatikon 91 pohjalle. Matriisimetallivalanteita 93, jotka kasittivat painon mukaan noin 10% piitå, 5% kuparia ja loput alumiinia, ja joiden kokonaispaino oli noin 1216 15 g, asetettiin grafiittikalvolaatikossa 91 olevan tayte-aineseoksen 92 paalle. Ruostumatonta teråstå oleva laatikko 90 sisåltoineen asetettiin ulompaan ruostumatonta terastå olevaan såilioon 94, mitoiltaan noin 254 mm pitkå, noin 203 leveå ja noin 203 mm syvå. Noin 15 g titaanisieniainetta 20 95 (Chemalloy Company Inc., Bryn Mawr, PA) ja noin 15 g -50 mesh magnesiumjauhetta 96 (Alpha Products, Morton Thiokol, Danvers, MA), ruiskutettiin ulompaan ruostumatonta terastå olevaan såilioon 94 ruostumatonta terastå olevan laatikon 90 yrnpari. Kuparikalvoarkki 97 asetettiin ulomman 25 ruostumatonta teråstå olevan såilion 94 aukon paalle. Typpityhjennysputki 98 jårjestettiin kuparikalvon 97 låpi.
Ruostumatonta teråstå olevan såilion 94 ja sen sisållon muodostama jar jestelma asetetiin vastuksin kuumennettavaan 30 ilma-atmosfååriuuniin. Uuni kuumennettiin noin 800°C lam-potilaan nopeudella noin 550°C/h, typen virtausmåårån ruostumatonta teråstå olevaan såilioon 94 ollessa noin 2,5 1/minuutti. Noin 2,5 tunnin jålkeen noin 800°C:ssa typen virtauksen oltua noin 2,5 1/minuutti, ulompi ruostumatonta 35 teråstå oleva såilio 94 sisåltdineen poistettiin uunista. Grafiittikalvolla vuorattu ruostumatonta teråstå oleva . såilio 94 sisåltoineen asetettiin huoneenlåmpotilassa 64 91610 olevalle jååhdytyslevyIle, joka mitoiltaan oli noin 203 mm pitkå, noin 203 mm leveå ja noin 13 mm korkea, metallimat-riisikomposiitin suunnattua kiinteyttåmistå vårten. Huo-neenlåmpotilassa grafiittikalvolaatikko 91 purettiin, ja 5 havaittiin metallimatriisikomposiitin muodostuneen.
Navte F f090789DU)
Kuvio 14 esittåå kaaviollisen poikkileikkauksen jårjeste-10 lystå, jota kåytettiin metallimatriisikomposiittinåytteen tuottamiseksi, kuten alla selitetåån. Tarkemmin ottaen kåytettiin alumiinioksidiastiaa, jossa oli sisåinen ontβίο, joka mitoiltaan oli noin 95 mm pitkå, noin 45 mm leveå ja noin 20 mm syvå. Likimain 3,2 mm vahva kerros 15 tåyteainetta 111, joka kåsitti onttoja alumiinioksidikuu-lia (Aerospheres, jota myi Ceramic Fillers Inc., Atlanta, GA), asetettiin alumiinioksidiastian 110 pohjalle. Mat-riisimetallivalanteita 112, jotka kåsittivåt painon mukaan alle 0,25% Si, alle 0,30% Fe, alle 0,25% Cu, alle 0,15% 20 Μη, 9,5 - 10,6% Mg, alle 0,15% Zn, alle 0,25% Ti ja loppuosan alumiinia, asetettiin tåyteainekerroksen 111 påålle alu-miinioksidiastiaan 110.
Alumiinioksidiastia 110 sisåltoineen asetettiin huoneen-25 låmpotilassa vastuksin kuumennettavaan putkiuuniin. Put-kiuuni suljettiin oleellisesti tiiviisti, ja putkeen aikaansaatiin ainakin 762 mm Hg oleva tyhjo. Sen jålkeen putkeen syotettiin typpeå måårånå noin 0,5 1/minuutti, ja putkiuuni kuumennettiin noin 800°C låmpotilaan nopeudella 30 noin 300°C/h, typen virtausmåårån ollessa noin 0,5 1/minuutti. Sen jålkeen uunia jååhdytettiin huoneenlåmpotilaan nopeudella noin 300°C/minuutti. Huoneenlåmpotilassa alumiinioksidiastia 110 poistettiin putkiuunista, ja havaittiin ettå metallimatriisi-komposiittikappale oli muodos-35 tunut.
Il 91610 65
Navte G Π.23187-ΡΕ)
Kuvio 15 esittåå kaaviollisen poikkileikkauksen jårjeste-lystå, jota kaytettiin metallimatriisikomposiittinåytteen 5 tuottamiseksi, kuten alla selitetåån. Tarkemmin ottaen jarjestettiin veneen muotoinen grafiittlastia 130, joka mitoiltaan oli noin 102 mm pitkå, noin 102 mm leveå ja noin 76 mm korkea, ja tehty ATJ -grafiitista, jota valmistaa Union Carbide. 24 grit alumiinioksidiainetta 131 (38 10 Alundum, Norton Co., Worcester, MA) asetettiin grafiit-tiastian 130 pohjalle. Grafiittikalvolaatikko 132, mitoiltaan noin 51 pitkå, noin 51 mm leveå ja noin 76 mm korkea, asetettiin 24 grit alumiinioksidille 131, joka påållysti grafiittiastian 130 pohjaa, ja grafiittilaatikko ympåroi-15 tiin lisååmållå 24 alumiinioksidia 131. Grafiittikalvolaatikko 132 tehtiin grafiittikalvokappaleesta (Grafoil (R) Union Carbidelta), mitoiltaan noin 203 mm pitkå, noin 203 mm leveå ja noin 0,38 mm paksu. Grafiittikalvoon tehtiin neljå samansuuntaista viiltoa noin 51 mm sivusta ja noin 20 76 mm pitkåt. Leikattu grafiittikalvo taitettiin, liimat- tiin seoksella, joka kåsitti painon mukaan noin yhden osan grafiittijauhetta (KS-44, Lonza Inc., Fair Lawn, NJ) ja noin 3 osaa kolloidista piidioksidia (LUDOX (R) SM, E.I. du Pont de Nemours & Co., Inc. Wilmington, DE), ja 25 liitettiin grafiittikalvolaatikon 132 muodostamiseksi.
Alumiinioksidikuituesimuotti 133, mitoiltaan noin 51 mm pitkå, noin 51 leveå ja noin 20 paksu, tehtiin seoksesta, joka painon mukaan kåsitti noin 90 painoprosenttia kat-30 kaistuja, halkaisijaltaan noin 20 mikrometriå olevia alumiinioksidikuitu ja (Fiber FP (R), E.I. du Pont de Nemours & Co., Inc., Wilmington, DE), noin 10 painoprosenttia halkaisijaltaan noin 3 mikrometriå olevia alumiiniok-sidikuituja (nimeltåån Saffil (R), yhtioltå ICI Americas, 35 Wilmington, DE), ja joka sidottiin kolloidisella alu- miinioksidilla. Alumiinioksidikuituesimuotti 133, joka • kåsitti noin 12 tilavuusprosenttia keraamisia kuituja, 66 91610 asetettiin grafiittikalvolaatikon 132 pohjaile grafiit-tlastiaan 130. Kaksi matriisimetallivalannetta 134, jotka mltolltaan ollvat noin 51 mm pltkåt, noln 51 mm leveåt ja noln 25 mm korkeat, ja jotka painon mukaan kåsittivåt noln 5 10,5% Mg, 4% Zn, 0,5% Si, 0,5% Cu ja loput alumlinla, asetettiin grafiittikalvolaatikossa 132 olevan alumiiniok-sidikuituesimuotin 133 påålle. Matriisimetallivalanteiden 134 kehån ja grafiittikalvolaatikon 132 sivuseinien vålinen tila taytettiin tahnamaisella grafiittiseoksella 135, joka 10 painon mukaan kåsitti noin yhden osan grafiittijauhetta (KS-44, Lonza Inc., Fair Lawn, NJ) ja noin 3 osaa kolloidista piidioksidia (LUDOX (R) SM, E.I. du Pont de Nemours & Co., Inc. Wilmington, DE).
15 Grafiittiastia 130 sisåltoineen asetettiin huoneenlåmpo-tilassa uuniin såådetyllå atmosfåårillå. Uunin ovi suljet-tiin, ja uuniin aikaansaatiin ainakin 762 mm Hg oleva tyhjo. Uuni kuumennettiin sitten noin 200°C låmpotilaan noin 0,75 tunnissa. Ainakin noin 2 tunnin jålkeen noin 200°C:ssa, ja 20 ainakin noin 762 mm Hg tyhjolla, uuniin syotettiin typpea måårånå noin 2 1/minuutti, ja se kuumennettiin noin 675°C:seen noin 5 tunnissa. Noin 20 tunnin jålkeen noin 675°C:ssa, typen virtauksen ollessa noin 2 1/minuutti, uuni kytkettiin paaltå ja jååhdytettiin huoneenlampotilaan. 25 Huoneenlampotilassa grafiittikalvolaatikko 132 purettiin ja havaittiin ettå oli muodostunut metallimatriisi-kom-posiittikappale.
Navte Η {042088-ΡΝΪ 30
Kuvio 16 esittåå kaaviollisen poikkileikkauksen jårjeste-lystå, jota kåytettiin kuituvahvisteisen metallimatriisi-komposiittinaytteen tuottamiseksi, kuten alla selitetåån. Ruostumatonta terastå oleva såilio 150, noin 165 mm pitkå, 35 noin 165 mm levea ja noin 76 mm korkea, tehtiin hitsaamalla yhteen 300 -sarjan ruostumatonta teråstå olevia levyja. Ruostumatonta terastå oleva såilio 150 vuorattiin grafiit- li 91610 67 tikalvolaatikolla 151, joka mitoiltaan oli noin 152 mm pitkå, noin 152 mm leveå ja noin 76 mm korkea. Grafiitti-kalvolaatikko 151 tehtiin grafiittikalvokappaleesta (Gra-foil (R), Union Carbide:lta), joka mitoiltaan oli noin 229 5 mm pitkå, noin 229 mm leveå ja noin noin 38 mm paksu. Grafiittikalvoon tehtiin neljå samansuuntaista viiltoa noin 76 mm sivulta ja noin 76 mm pitkåt. Leikattu grafiittikalvo taitettiin, liimattiin seoksella, joka kåsitti painon mukaan noin yhden osan grafiittijauhetta 10 (KS-44, Lonza Inc., Fair Lawn, NJ) ja noin 3 osaa kolloidista piidioksidia (LUDOX (R) SM, E.I. du Pont de Nemours & Co., Inc. Wilmington, DE), ja liitettiin grafiittikalvolaatikon 151 muodostamiseksi. Sen jålkeen kun liima oli oleellisesti kuivunut, grafiittikalvolaatik-15 ko 151 asetettiin ruostumatonta teråstå olevan såilion 150 pohjalle. Noin 6,4 mm paksu kerros 90 grit ainetta SiC 152 (39 Crystolon, Norton Co., Worcester, MA), kaadettiin grafiittikalvolaatikon 151 pohjalle.
20 Jatkuvakuituinen esimuotti 153, mitoiltaan noin 152 pitkå, noin 152 leveå ja noin 13 paksu, joka olit tehty halkaisijaltaan noin 20 mikrometriå olevia (Fiber FP (R), E.I. du Pont de Nemours & Co., Inc., Wilmington, DE) alumiinioksidikuiduista, asetettiin ruostumatonta teråstå 25 olevaa såilotå 150 vuoraavassa grafiittikalvolaatikossa 151 olevan 90 grit SiC-kerroksen 152 påålle. Grafiittikal-voarkki 155 (Grafoil (R), Union Carbide:lta), mitoiltaan noin 152 mm x 152 mm x 0,38 mm, ja jossa oli halkaisi jaltaan noin 51 mm reikå 156 keskellå grafiittiarkkia, asetettiin 30 jatkuvakuituisen esimuottin 153 påålle. Matriisimetalli-valanteita 154, jokainen mitoiltaan noin 89 mm pitkåt, 89 mm leveåt ja noin 13 mm paksut, jotka painon mukaan kåsittivåt alle 0,25% Si, alle 0,30% Fe, alle 0,25% Cu, alle 0,15% Mn, 9,5 - 10,6% Mg, alle 0,15% Zn, alle 0,25% 35 Ti ja loppuosan alumiinia, asetettiin grafiittiarkille 155.
68 91610
Ruostumatonta teråstå oleva såilio 150 sisåltoineen ase-tettiin huoneenlampotilassa retorttivuorattuun vastuksin kuumennettavaan uuniin. Retorttiovi suljettiin ja retort-tiin muodostettiin tyhjo våhintaån 762 mm Hg. Vuorattu 5 retorttiuuni kuumennettiin sitten noin 200°C låmpotilaan 0,75 tunnissa. Noin 2 tunnin jålkeen noin 200:ssa, tyhjosså noin 762 mm Hg, tyhjoon saatettuun retorttiin syotettiin typpea nopeudella noin 2,5 1/minuutti. Vuorattu retorttiuuni kuumennettiin sitten noin 725°C låmpotilaan nopeudella 10 noin 150°C/h, typen virtauksen ollessa noin 2,5 1/minuutti. Jårjestelmå pidettiin noin 725°C:ssa noin 25 tunnin ajan, typen virtauksen ollessa noin 2,5 1/minuutti. Sitten ruostumatonta teråstå oleva såilio 150 poistettiin retor-tista. Sitten suoritettiin suunnattu kiinteyttåminen aset-15 tamalla ruostumatonta teråstå oleva såilio 150 grafiitti-levyjen påålle ja kaatamalla 90 grit alumiinioksidia (38 Alundum, jota myy Norton Co., Worcester, MA), joka oli esikuumennettu ainakin 700°C:seen, jåljelle jååneen sulan matriisimetallin påålle, ja ruostumatonta teråstå oleva 20 såilio sisåltoineen peitettiin keraamisella kuitupeitteel-lå (CERABLANKET (TM), Manville Refractory Products). Huoneenlåmpotilassa jårjestely purettiin ja havaittiin jatkuvilla kuiduilla vahvistetun metallimatriisikomposii-tin muodostuneen.
25
Navte I (083187-VG-7) Kåytettiin samanlaista jårjestelyå kuin nåytettå G vårten, joka esitettiin kuviossa 15, metallimatriisikom-30 posiittinåytteen tuottamiseksi, kuten alla selitetåån. Tarkemmin ottaen kåytettiin veneen muotoista grafiittias-tiaa, joka mitoiltaan oli noin 578 mm pitkå, noin 248 mm leveå ja noin 152 mm korkea, ja joka oli valmistettu ATJ -grafiitista, jota myy Union Carbide. Grafiittikalvolaa-35 tikko mitoiltaan noin 452 mm pitkå ja noin 25 mm leveå ja noin 25 mm korkea, tehtiin grafiittikalvokappaleesta
II
91610 69 (Grafoil (R), Union Carbide:lta), kuten selitettiin nayt-teen G osalta.
Grafiittikalvolaatikko asetettiin grafiittiastiaan ja se 5 ympåroitiin 24 grit alumiinioksidilla (38 Alundum, jota myy Norton Co., Worcester, MA). Grafiittikalvolaatikon pohjalle asetettii irtonaista CVD piikarbidipaållysteisiå grafiittikuituja (Thornel T 300 Grade 309 ST Carbon Pitch Fibers, Amoco Performance Products, Inc.). Samaa grafiit-10 tijauhe/kolloidista piidioksidi-seosta, jota kaytettiin grafiittikalvolaatikon kokoonliimaamiseksi, kaytettiin CVD piikarbidipåållystettyjen grafiittikuitujen paiden påållyståmiseksi. Matriisimetallivalanne, mitoiltaan noin 305 mm pitkå, noin 19 mm leveå ja noin 25 paksu, ja jonka 15 painosta oli noin 6% Mg, 5% Zn, 12% Si ja loput alumiinia, asetettiinirrallisten piikarbidipåållysteisten grafiitti-kuitujen paålle grafiittikalvolaatikkoon. Grafiittiastia sisaltoineen sijoitettiin huoneenlåmpotilassa saadetyn atmosfaarin uuniin. Uunin ovi suljettiin ja kammioon 20 muodostettiin ainakin 762 mm Hg tyhjo huoneenlåmpotilassa. Sen jålkeen uuni kuumennettiin noin 200°C låmpotilaan noin 0,75 tunnissa. Noin 2 tunnin jålkeen noin 200°C:ssa, ja ainakin noin 762 mm Hg tyhjollå, uuniin syotettiin typpeå måårånå noin 1,5 1/minuutti. Sen jålkeen uunin låmpotila 25 nostettiin noin 850°C:seen noin 5 tunnissa. Oltuaan noin 10 tuntia noin 850°C:ssa, typpiatmosfåårisså virtauksella noin 1,5 1/minuutti, uuni jååhdytettiin huoneenlåmpotilaan noin 3 tunnissa. Huoneenlåmpotilassa grafiittikalvolaatikko purettiin ja havaittiin ettå oli muodostunut metalli-30 matriisikomposiitti.
Sen jålkeen kun jokainen edellå kuvatuista nåytteistå A -I oli jååhtynyt huoneenlåmpotilaan, jokainen leikattiin poikki, jotta voitaisiin måårittåå oliko muodostunut 35 metallimatriisi-komposiittikappale. Kaikkien tåmån esi-merkin nåytteiden A - I havaittiin muodostavan metallimat-riisikomposiitteja. Erityisesti kuvio 17a on mikrovalokuva 70 91610 50-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå A; kuvio 17b on mikrovalokuva 1000-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå B; kuvio 17c on mikrovalokuva 400-kertai-sella suurennoksella vastaten nåytettå C; kuvio 17d on 5 mikrovalokuva 1000-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå D; kuvio 17e on mikrovalokuva komposiitin kuitu-kitein vahvistetulta alueelta 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå E; kuvio 17 f on mikrovalokuva noin 15-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå F; kuvio 10 17g on mikrovalokuva noin 50-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå G; kuvio 17 h on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå H; ja kuvio 17i on mikrovalokuva noin 1000-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå I. Jokaisessa edellå mainitussa 15 kuviossa matriisimetalli osoitetaan viitenumerolla 170 ja tåyteaine viitenumerolla 171.
20 25 30 35 71 91610 υ Μ αΓ
Η ι—I
•Η % c c “ 2 <s • Ο +J > 5 g :8^ § c 8^:
I 2 h.h‘J
3 5 5 ‘ S e n <** h
CO 5 « m O
° i» : 3 § ™ * >e ΛΛΟΌωΉΟ'Λ-Η O S P O m S3 i—^ r~- r~- i— t— r-~ r- r-r- C Γ VI ^ K C »—I H »H »H »—I Η H rH rH M * H «.
_ _ 6 ® c ° υ S g S 1 ~ υ g ^ æ % * ό . o ^ o •H O ° Q Ϊ ° +) moommommo ti »umV'*· I r~ o o i" r- o i" (Min 3 ** ® P>
rH r- co r- r- r-* oovo r^oo O _ J* ^ *« X
c « G o> ® a s s s *> I g» 3 +J U ^ i . i g* i * *
$ e ί * a B 51 o I
4-> +) m il * ·"· >p| » g φ Ή O φ a M in o mm ·£θ Ό ·* 9 I * ad -h * » o o ..omo P'fti ,. ? <n X <β Η N Η Η Π O « IN rH y J ^ m 3 rH < e ω ·η _ „ _ λ -o o o « h # c ® B h U £ B +) . w -Η Λ „ * '£* B -P B 3 ti O c <#> Λ ,® o Ό-Η. P fl Φ P £ o 9, " Η « ον μ · c i -.ι *· μ rH Λ d C W . Id . 3 0· Λ. * Γ* <N *· ,M (ϋ (d <ti*» CSHH ΐ o
“•i? ®l2 -H-n .X Bj O B ,Γ B p . H C η VI
3 9 t!-H dH „ P δ θ3θ.-<Ηυθ* μ *7 'H m 3 P BtJ . U .j B ti Hin ..
+J < nn ® 4J S®« η »«ΗιΗφ^®*·*· ti v( 3
«Β Λ d -Η -ϊ > m Μ B < ,2 4J · B * « U
5 r 9 * OB« 3? φ φ rt'BO-nBCJ*
Id P rH 3 B J2 4jH φΡ1Η·μ8θΗΡ 3Η3<*’ 3 -g * I .¾ -S -d s“b « 53o s c 3 3 5 8 H 5 S S υ « B C φ Λ 3 B 6 * -r->-r^ wS "S^i .* 52 sa#p| φ ·Η^ί„Λ^,ηΜ3Μ0.·Η 9*2 o h 5 S ® , P Φ =*fc B B O ·* O O -t> O H S 5 " ' ® ^ i ® N ι >. C O rH 3 N U 3 rr<N-H^U-H S m 2 9 iR '
ad -H NBHrHH-HHHSHHH 5‘iJ?UnZ!'i!j*OVO
EhB nJiridi/iiiUdXiiinj: »ιΗε·η o ·η η ·η φ vi «.
o o -π ι υ O X Β- Ο-ΠΕΒΒαυ-ΗΟΡ®
C ^ E 3 w i O H C -HOfc®rH
h B φ Η Η H i E H C h4 - S 0-CBBWtlB-H-HO#
N3 I +J O WOtig-HOodP+J
30 ir u o* y_,C(Mp2z®3emroo3 η >,H Im X OC® I O rH 3 . ^ Q4
I mw O'vm ZBCBO . B Η H o - O
Η I X O I 0-H3ZC» B VI O H
®H *h =tt= mi Ji ? “
•H rH + +WO+ „.rl+W
H rH 0% ΟΟΟΟΟΙΛΟΓΜ 2 2 J S S m ΪΓ 55. m V* ϊί
ti B + · H "HH · H m · H Hrn2m^m2P< _|WWH
4J4J OOOOI oi * O I C Q *H ID O «C m H
B Φ fNIINOINrH IdlNrHOlNrH 305rH>,H
• ZB mmr~m«C-nm<im«j 'j 2 9".r! Ρ^όο
• uj < m ^ H lii u O Φ HH ti oi ro CH
mcaS hiuo...
„ «ΟΙΙφΗΟνφ-ΗΒΧίΟΟΟ 0 πυΗΧΖηΐΐι,ΜΗνικνι
M
X
3 · 1 * 8 •u ad 3 o
Eh Z < tf) o Q U tu O BH ΒΗπη«ιη«ΜβοΐΗ+| 72 91610
Esimerkki 6
Tama esimerkki osoittaa, etta menestyksellå voidaan kåyttåa monia tayteaineen koostumuksia metallimatriisi-komposiit-5 tikappaleiden muodostamiseksi spontaanilla tunkeutumis- menetelmållå. Taulukko II sisaltaå yhteenvedot koeolosuh-teista, joita on kaytetty muodostamaan useita metalli-matriisi-komposiittikappaleita, mukaanlukien erilaiset matriisimetallit, tayteaineen rakenteet, kåsittelylåmpo-10 tilat ja kåsittelyajat.
Navtteet A - D
Naytteet A - D muodostettiin, kuten esimerkissa 5 selitet-15 tiin, kåyttåen sulatettua alumiinioksiditayteainetta ja
vastaavasti hiutaleista alumiinioksiditayteainetta. Jo-kainen nåytteistå A - D sisåltyy taulukkoon II
Navte J (030689-DAF 1 20
Tama nayte muodostettiin jarjestelylla, joka on oleelli-sesti scimanlainen kuin nåytteella C, kuten esitetåån kuviossa 11. Tarkemmin ottaen grafiittikalvolaatikko, noin 102 mm pitkå, noin 102 mm leveå ja noin 76 mm korkea (tehty 25 Grafoil (R):sta, Union Carbide Corporation:in tuote) asetettiiin grafiittiastiaan. Noin 300 g magnesiumoksidi-jauhetta (TECO MgO, Grade 12OS, C-E Minerals, Greenville, SC) aetettiin grafiittiastiaa vuoraavan grafiittikalvolaa-tikon pohjalle. Magnesiumoksidijauheen pinta peitettiin 30 oleellisesti -50 mesh magnesiumjauheella (Alpha Products
Inc., Morton Thiokol, Danvers, MA). Matriisimetallivalan-ne, joka kasitti painon mukaan alle 0,25% Si, alle 0,30% Fe, alle 0,25% Cu, alle 0,15% Μη, 9,5 - 10,6% Mg, alle 0,15% Zn, alle 0,25% Ti ja loppuosan alumiinia, ja joka 35 mitoiltaan oli noin 114 pitka, noin 38 mm leveå ja noin 38 mm korkea, asetettiin magnesiumoksidi jauheeseen ja -50 mesh magnesiumjauheeseen grafiittikalvolaatikkoon.
II
91610 73
Grafiittiastia sisaltoineen asetettiin vastuksin kuumen-nettuun vuorattuun retorttiuuniin. Retorttiovi suljettiin ja huoneenlåmpotilassa retorttiin muodostettiin tyhjo vahintaån 762 mm Hg. Kun tyhjo oli saavutettu, retortti-5 kammioon johdettiin typpeå måårånå noin 4 1/minuutti. Vuorattu retorttiuuni kuumennettiin sitten noin 750°C lampotilaan nopeudella noin 200°C/h typen virtauksen ollessa noin 4 1/minuutti. Noin 19 tunnin jålkeen noin 750°C:ssa typen virtauksen ollessa noin 4 1/minuutti 10 retorttiuuni jååhdytettiin noin 650°C:seen nopeudella noin 200°C/h. Noin 650°C:ssa retorttiovi avattiin, ja grafiittiastia sisaltoineen poistettiin ja saatettiin kosketuk-seen graf iittilevyyn metallimatriisikomposiitin ja jål jel-le jåaneen matriisimetallin suunnattua kiinteyttåmistå 15 vårten. Huoneenlampotilassa grafiittikalvolaatikko puret-tiin, ja havaittiin etta oli muodostunut magnesiumoksidi-tåyteainetta sisåltåvå metallimatriisikomposiitti.
Navte K (042089-AAI-l) 20
Kuvio 18 kaaviollisen poikkileikkauksen jårjestelystå, jota kåytettiin metallimatriisikomposiittinaytteen tuot-tciiniseksi, kuten alla selitetåan. Tarkemmin ottaen 1,9 mm paksusta hiiliteraksesta tehtiin teråsmuotti 190 puo-25 lisuunnikkaan muotoisella poikkileikkauksella suljetun paan mittojen ollessa: pituus noin 76 mm, leveys noin 76 mm ja korkeus noin 64 mm. Terasmuotin sisåpinta paallys-tettiin grafiittiseoksella 191, joka kåsitti noin 1,5 tilavuusosaa etanolia (Pharmco Products, Inc., Byon NJ) ja 30 noin yhden tilavuusosan DAG-154 kolloidista grafiittia (Acheson Colloid, Port Huron, MI). Ainakin kolme kerrosta grafiittiseosta levitettiin ilmasuihkulla såilion sisåpin-taan. Grafiittiseoksen jokaisen kerroksen annettiin kuivua ennen seuraavan kerroksen levittåmistå. Teråsmuotti ase-35 tettiin vastuskuumennettuun, ilma-atmosfååriuuniin, joka oli såådetty noin 330°C:seen, kolloidisen grafiittipåål- 74 91610 lystyksen 191 kuivaamiseksi ja sen kiinnittåmiseksi terås-muottiin 190.
Noin 1 kg osittain stabiloitua zirkoniumoksidia (HSY-3SD, 5 Zirconia Sales, Inc., Atlanta, GA) esipoltettiin alu-miinioksidiupokkaassa, joka oli noin 177,8 mm korkea, ylahalkaisijan ollessa noin 159 mm ja pohjan halkaisijan ollessa noin 95 mm, noin 1 tunnin ajan noin 1350°C:ssa. Tåyteaineseos 192 tehtiin sekoittamalla 4 litran muovias-10 tiassa noin 600 g sekoitusta, joka kåsitti noin 95 painoprosenttia esipoltettua ZrC>2 ja noin 5 painoprosenttia -325 mesh magnesiumjauhetta (Reede Manufacturing Company, Lake Hurst, NJ). Sekoitusta jauhettiin kuulamyllyssa noin tunnin ajan, ja sekoitettiin sitten kåsin vielå noin 10 15 minuuttia.
Tåyteaineen kerros 192 kaadettiin kolloidisella grafiitil-la påållystetyn muotin 190 pohjaile noin 19 mm korkeudelle. Tåyteaine peitettiin oleellisesti kokonaan -50 mesh Mg-20 jauhekerroksella 193 (Alpha Products, Morton Thiokol, Danvers, MA). Matriisimetallivalanteita, jotka kåsittivåt noin 99,7 painoprosenttia alumiinia ja loput merkkiaineita, kokonaispainoltaan noin 537 g, asetettiin kolloidisella grafiitilla påållystetysså teråsmuotissa 190 olevan tåy-25 teaineseoksen 192 ja magnesiumjauhekerroksen 193 påålle.
16,9 g toista matriisimetallia 195, joka kåsitti noin 15 painoprosenttia piitå ja loput alumiinia, lisåttiin alku-peråisen matriisimetallin 194 påålle. Muotti 194 sisåltoi-neen asetettiin sitten ulompaan hiiliteråssåilioon 196, 30 joka mitoiltaan oli noin 305 mm pitkå ja noin 254 mm leveå ja noin 254 mm korkea. Grafiittikalvokappale 197 (nimeltåån PF-25-H, jota myydåån tuotenimellå Perma-Foil, yhtiostå TT America, Portland, OR), mitoiltaan noin 305 mm pitkå ja noin 254 mm leveå sekå noin 0,25 mm paksu, peitti ulomman 35 hiiliteråssåilion 196 sisållå olevan ontelon pohjaa. Titaanisieniainetta 198, painoltaan noin 20 g (Chemalloy Inc., Bryn Mawr, PA), ja -50 mesh magnesiumjauhetta 193
II
91610 75 (Alpha Products, Morton Thiokol, Danvers, MA), painoltaan noin 0,8 g, sulhkutettiin ulompaan hiiliteråssåilioon 196 kolloldisella grafiitilla paållystetyn teråsmuotin 190 ympårille ja grafiittikalvolle 197. Kupariarkki 200 ase-5 tettiin ulomman teråssåilion 196 aukon påålle. Typpityh-jennysputki 201 jårjestettiin ulomman hiiliteråssåilion 196 sivuseinåån. Ulompi terassailio 196 sisaltoineen asetettiin vastuskuumennettuun yleiskayttoiseen uuniin. Uunin lampotilaa nostettiin huoneenlåmpotilasta noin 10 600°C:seen nopeudella noin 400 °C/h, typen virtausmaaran ollessa noin 10 1/minuutti, sitten noin 600°C:sta noin 800°C:seen nopeudella noin 400 °C/h, typen virtausmaaran ollessa noin 2 1/minuutti. Uuni pidettiin noin 800°C:ssa noin tunnin ajan typen virtausmaaran ollessa noin 2 15 1/minuutti. Ulompi hiiliteråssåilio 196 sisaltoineen pois-tettiin uunista, Kolloidisella grafiitilla paållystetty teråsmuotti 190 poistettiin ulommasta terassåiliostå ja saatettiin koskettamaan huoneenlampotilassa olevaa kupari jååhdy ty s levya, joka mitoiltaan oli noin 203 mm pitkå, 20 noin 203 leveå ja noin 13 mm korkea, muodostuneen metallimatriisikomposiitin suunattua kiinteyttåmistå vårten.
Navte L <042789-AX-l\ 25 Nåyte L tehtiin kåyttåen jarjestelya, joka oli samanlainen kuin kuviossa 18 nåytteen K osalta esitettiin. Puolisuun-nikkaan muotoisella poikkileikkauksella oleva muotti val-mistettiin samalla tavalla kuin nåytteellå K, paitsi ettå 30 muotti poltettiin 2 tunnin ajan kolloidisen grafiittipaål-. lystyksen asettamiseksi.
Likimain 1 kg Zr02:lla lujitettua AI2O3 (ZTA-85, Zirconia Sales, Inc., Atlanta, GA) valmistettiin samalla tavalla 35 kuin nMytteen K tayteaine. Kerros tayteaineseosta kaadet-tiin kolloidisella grafiitilla påållystettyyn terasmuot-tiin noin 19 mm korkeudelle. Tayteaine peitettiin oleel- 91610 76 lisesti kokonaan kerroksella -50 mesh magnesiumjauhetta (Alpha Products, Morton Thiokol, Danvers, MA). Matriisime-tallivalanteita, jotka kasittivåt noin 99,7 painoprosent-tia alumiinia ja loput merkkiaineita, ja jotka painoivat 5 noin 386 g, magnesiumjauhekerroksen peittåmån magnesium-jauhekerroksen påålle. Toinen matriisimetalli, jonka pai-nosta noin 15% oli piitå ja loput alumiinia, ja joka painoin noin 17,11 g, asetettiin ensimmåisen matriisimetallin palle. Kolloidisella grafiitilla påållystetty teråsmuotti 10 sisåltoineen asetettiin ulompaan hiiliterassailioon, mi-toiltaan noin 305 mm pitkå ja noin 254 rom leveå ja noin 254 mm korkea. Graf iittinauhatuotteen kappale PF-25-H, jota myydåån tuotenimellå Perma-Foil, yhtiostå TT America, Portland, OR), mitoiltaan noin 305 mm pitkå ja noin 254 mm 15 leveå sekå noin 0,25 mm paksu, peitti ulomman hiiliterås-såilion sisållå olevan ontelon pohjaa. Titaanisieniainet-ta, painoltaan noin 20 g (Chemalloy Inc., Bryn Mawr, PA), ja -50 mesh magnesiumjauhetta, painoltaan noin 2 g, suihkutettiin ulompaan hiiliteråssåilioon asetettujen, 20 kolloidisella grafiitilla påållystetyn teråsmuotin ympå-rille ja grafiittinauhatuotteelle. Kupariarkki asetettiin ulomman teråssåilion aukon påålle. Typpityhjennysputki jårjestettiin ulomman hiiliteråssåilion sivuseinåån.
25 Peitetty teråssåilio sisåltoineen asetettiin vastuskuumen-nettuun yleiskåyttoiseen uuniin. Uunin låmpotilaa nostet-tiin huoneenlåmpotilasta noin 600°C:seen nopeudella noin 400 °C/h, typen virtausmåårån ollessa noin 10 1/minuutti, sitten noin 600°C:sta noin 800°C:seen nopeudella noin 400 30 °C/h, typen virtausmåårån ollessa noin 2 1/minuutti. Uuni pidettiin noin 800°C:ssa noin tunnin ajan typen virtausmåårån ollessa noin 2 1/minuutti, ja jååhdytettiin sitten noin 580°C:seen. Ulompi hiiliteråssåilio sisåltoineen poistettiin sitten uunista, ja kolloidisella grafiitilla 35 påållystetty teråsmuotti poistettiin ulommasta teråssåi-liostå ja saatettiin koskettamaan huoneenlåmpotilassa olevaa kuparijååhdytyslevyå, joka mitoiltaan oli noin 203 91610 77 mm pitkå, noin 203 leveå ja noin 13 mm korkea, muodostuneen metallimatriisikomposiitin suunattua kiinteyttåmistå vårten.
5 Navte M
Kuvio 19 kaaviollisen poikkileikkauksen jårjestelystå, jota kåytettiin metallimatriisikomposiittinåytteen tuot-tamiseksi, kuten alla selitetaån. Tarkemmin ottaen jårjes-10 tettiln veneen muotoinen grafiittiastia 210, jossa olevan sisåtilan mitat olivat pituus noin 305 mm, leveys noin 229 mm ja korkeus noin 140 mm (ATJ-laatua Union Carbide:lta, valmistaja MGP, Inc., Womelsdorf, PA). Muodostettiin noin 203 mm pitkå, 102 mm levea ja 76 mm syva grafiittikalvo-15 laatikko (Grafoil (R), Union Carbide:lta), kuten selitetåan naytteellå C. Noin 1 g -50 mesh magnesiumjauhetta 211 (Alpha Products, Morton Thiokol, Danvers, MA) asetettiin laatikon 217 pohjalle. Ohut suihkepåållystys (ei esiteta kuviossa 19) grafiittisementtiå (RIGIDLOCK (TM), Polycarbon, Valen-20 cia, CA) jårjestettiin grafiittikalvolaatikon 217 pohjalle magnesiumjauheen kiinnittåmiseksi laatikon 217 pohjaan.
Tåyteaineseosta 212 valmistettiin sekoittamalla noin 763 g sekoitusta, joka kåsitti noin 98 painoprosenttia 1000 25 mesh piikarbidia (39 Crystolon, Norton Co., Worcester, MA) ja noin 2 painoprosenttia -325 mesh magnesiumjauhetta (Aesar (R), Johnson Matthey, Seabrook, NH) etanoliliet-teesseå (LD-menetelmållå, jota selitettiin esimerkin 5 D-nåytteellå). Tåmå tåyteaineen seos 212 asetettiin sitten 30 grafiittilaatikkoon 217 magnesiumjauheen 211 påålle.
Kerros grafiittikalvoa 213 (Grafoil (R), Union Carbi-deilta), joka mitoiltaan oli noin 203 mm pitkå, 102 mm leveå ja 0,38 mm paksu, ja jossa oli halkaisijaltaan noin 35 32 mm reikå 2214 grafiittikalvon keskellå, asetettiin grafiittiastiassa 210 olevan piikarbiditåyteaineen 212 pinnalle. Noin 1 g -50 mesh magnesiumjauhetta (Alpha 78 91610
Products, Morton Thiokol, Danvers, MA) asetettiin tayte-aineen 212 paljaalle pinnalle grafiittikalvossa 213 olevan reian 214 kohdalle.
5 Noln 1237 g painava matriisimetallivalanne, joka kåsltti 413.0-seosta (jonka nimellinen koostumus on likimain 11, 0 - 13,0% Si, alle 2,0% Fe, alle 1,0% Cu, alle 0,35% Mn, alle 1,0% Mg, alle 0,50% Ni alle 0,50% Zn, alle 0,15% Sn ja loput alumiinia), asetettiin grafiittikalvon 213 pin-10 nalle, niin ettå seos 216 peitti grafiittikalvossa 213 olevan reian 214.
Astian 210 sisåltoineen kåsittåvå reaktiojårjestelmå asetettiin vuorattuun vastuksin kuumennettavaan retortti-15 uuniin. Uuniin muodostettiin tyhjo våhintåan 508 mm Hg, jonka jalkeen siihen johdettiin typpikaasua virtausno-peudella noin 4,5 1/minuutti. Uunin låmpotilaa nostettiin huoneenlåmpotilasta noin 775°C:seen nopeudella noin 200°C/h. Jarjestelmå pidettiin noin 775°C:ssa noin 20 20 tunnin ajan, jonka jalkeen låmpotila laskettiin noin 760°C;seen nopeudella noin 150°C/h. Noin 760°C låmpotilassa jårjestelmå poistettiin uunista ja asetettiin vedellå jååhdytetyn nopean jååhdytyksen alumiinilevyn påålle. Noin 500 ml eksotermistå kuumapåållystysainetta (Feedol (R)-9, 25 jota myy Foseco Inc., Brook Park, OH) ruiskutettiin jårjestelyn påålle, ja keraaminen kuitupeite (CERABLANKET (TM), Manville Refractory Products) kåårittiin grafiit-tiastian ympårille. Feedal (R)-9 -ainetta kåytettiin muodostamaan låmpoå kehittåvå reaktio jårjestelyn påållå, 30 niin ettå pakotettiin metallimatriisikomposiitti kiintey-tymåån suunnatusti, kun se jååhtyi, eståen nåin kutistu-mishuokoisuuden syntymistå metallimatriisikomposiittiin.
Nåvte N (060889-DAE-4\ 35 Tåmå nåyte muodostettiin jårjestelyllå, joka oli oleelli-sesti samanlainen kuin se, jota selitettiin esimerkin 5 li 91610 79 D-nåytteen osalta, ja kuten esitetåån kuviossa 12. Tarkem-min ottaen kaksi ATJ-laatua olevaa grafiittilevyå, mitoil-taan noin 203 mm pitkåt, 76 mm leveat ja 0,3 mm paksut, astettiin noin 203 mm pitkan, 102 mm leveån ja 76 mm korkean 5 veneen muotoisen grafiittiastian sisåan ontelon muodosta-miseksi grafiittiastiaan, jonka ontelon mitat olivat pituus noin 203, leveys noin 50,8 mm ja korkeus noin 76 rom. Grafiittilevyjen ulkopuolella oleva osa grafiittiastiasta tåytettiin 220 grit alumiinioksidilla (38 Alundum, Norton 10 Company). Alumiinioksidilevyjen vierellå olevaan onkaloon asetettiin mitoiltaan noin 203 mm x 50,8 mm x 76 mm oleva grafiittikalvolaatikko (Grafoil (R), Union Carbide:lta), joka muodostettiin, kuten naytteen C osalta selitettiin. Grafiittikalvolaatikon sisålle asetettiin noin 1,5 g -50 15 mesh magnesiumjauhetta (Alpha Products, Morton Thiokol, Danvers, MA), kiinnitetynå grafiittikalvolaatikon pohjaan grafiittisementillå (RIGIDLOCK (TM), Polycarbon, Ltd., Valencia, CA).
20 Piikarbidihiutale-tåyteaineseos valmistettiin LD-menetel-mållå, jota selitettiin esimerkin 5 D-nåytteen kohdalla, jolloin noin 303 g sekoitusta, jossa oli halkaisijaltaan noin 50 mikrometriå ja paksuudeltaan noin 10 mikrometriå olevia piikarbidihiutaleita 96 painoprosenttia (C-Axis 25 Technology, Ltd., Jonguiere, Quebec, Kanada) ja noin 4 painoprosenttia -325 mesh magnesiumjauhetta (Aesar (R), Johnson Matthey, Seabrook, NH). Tåmå tåyteaineseos asetettiin grafiittiastiassa olevan magnesiumkerroksen påålle. Toinen noin 1,5 g kerros -50 mesh magnesiumjauhetta (Alpha 30 Products, Morton Thiokol, Danvers, MA) asetettiin piikar-biditåyteaineseoksen påålle. Valanne, joka painoi noin 644 g, kåsittåen 413.0 -seosta, ja jonka koostumus oli taulukon II alaosassa esitetty, asetettiin jårjestelmåån magnesium-kerroksen påålle.
35
Grafiittiastian sisåltoineen kåsittåvå jår jestelmå asetettiin vuorattuun vastuksin kuumennettavaan retorttiuuniin.
91610 80
Uuniin muodostettiin tyhjo våhintåan 508 mm Hg, jonka jalkeen siihen johdettiin typpikaasua virtausnopeudella noin 4,0 1/minuutti. Uunin låmpotilaa nostettiin huoneen-låmpotilasta noin 775°C:seen nopeudella noin 100°C/h.
5 Jårjestelmå pidettiin noin 775°C:ssa noin 10 tunnin ajan, jonka jalkeen lampotila laskettiin noin 760°C:seen nope udel la noin 200°C/h. Noin 760°C låmpotilassa jårjestelmå poistettiin uunista ja asetettiin vedella jååhdytetyn nopean jååhdytyksen alumiinilevyn påålle. Noin 500 ml 10 eksotermistakuumapåållystysainetta (Feedol (R)-9, jota myy Foseco Inc., Brook Park, OH) ruiskutettiin jårjestelyn påålle, jakeraaminen kuitupeite (CERABLANKET (TM), Manville Refractory Products) kåårittiin grafiittiastian ympå-rille. Feedal (R)-9 -ainetta kåytettiin muodostamaan låmpoå 15 kehittåvå reaktio jårjestelyn påållå, niin ettå pakotettiin metallimatriisikomposiitti kiinteytymåån suunnatusti, kun se jååhtyi, eståen nåin kutistumishuokoisuuden syntymistå metallimatriisikomposiittiin.
20 Nåvte 0 (050289DAE-3) Tåmå nåyte valmistettiin nåytteen M kaaviollisen jårjestelyn mukaisesti, kuten kuviossa 19 esitetåån. Tarkemmin ottan jår jestettiin veneen muotoinen grafiittiastia, jossa 25 olevan sisåtilan mitat olivat pituus 305 mm, leveys noin 229 mm ja korkeus noin 140 mm (ATJ-laatua Union Carbidetlta, valmistaja MGP, Inc., Womelsdorf, PA). Muodostettiin noin 203 mm pitkå, 102 mm leveå ja 76 mm syvå grafiittikalvo-laatikko (Grafoil (R), Union Carbide:lta), kuten selitetåån 30 nåytteellå C. Noin 1 g -50 mesh magnesiumjauhetta (Alpha Products, Morton Thiokol, Danvers, MA) asetettiin grafiit-tikalvolaatikon phjaile. Ohut suihkepåållystys grafiit-tisementtiå (RIGIDLOCK (TM), Polycarbon, Valencia, CA) jårjestettiin grafiittikalvolaatikon pohjalle magnesium-35 jauheen kiinnittåmiseksi laatikon pohjaan.
91610 81 Tåyteaineseosta valmistettiin sekoittamalla noin 94 pai-noprosenttia titaanidiboridikiutaleita, joiden halkaisija oli noin 10 mikrometriå ja paksuus noin 2,5 mikrometriå (HTC-30, Union Carbide:lta) ja noin 6 painoprosenttia -325 5 mesh magnesiumjauhetta (Aesar (R), Johnson Matthey, Seab-rook, NH) LD-menetelmållå, jota selitettiin esimerkin 5 D-nåytteellå. Tåmå tåyteaineen seos kaadettiin sitten grafiittikalvolaatikossa olevan magnesiumjauheen påålle.
10 Kerros grafiittikalvoa 213 (Grafoil (R), Union Carbi- de:lta), joka mitoiltaan oli noin 203 mm pitkå, 102 mm levea ja 0,38 mm paksu, ja jossa oli halkaisijaltaan noin 32 mm reikå grafiittikalvon keskella, asetettiin tayteaineen paalle. Noin 1 g -50 mesh magnesiumjauhetta (Alpha 15 Products, Morton Thiokol, Danvers, MA) asetettiin tayteaineen pinnalle grafiittikalvossa olevan reran kautta. Noin 1498 g painava matriisimetallivalanne, joka kåsitti 520 -seosta (joka kåsitti paino-osuuksin alle 0,25% Si, alle 0,35% Fe, alle 0,25% Cu, alle 0,15% Mn, 9,5 - 10,6% Mg, 20 alle 0,15% Zn, alle 0,25% Ti ja loppuosan alumiinia) astettiin grafiittikalvon paalle.
Astia sisåltoineen asetettiin huoneenlåmpotilassa vuorat-tuun vastuksin kuumennettavaan retorttiuuniin. Uunin ovi 25 suljettiin ja uuniin muodostettiin tyhjo våhintåån 508 mm Hg, jonka jålkeen siihen johdettiin typpeå virtausnopeudel-la noin 4,5 1/minuutti. Vuorattua retorttiuunia kuumennet-tiin sitten huoneenlåmpotilasta noin 775°C:s775°C:ssa een nopeudella noin 200°C/h. Noin 20 h jålkeen 775°C låmpoti-30 lassa uuni jååhdytettiin noin 760°C:seen nopeudella noin 150°C/h. Noin 760°C låmpotilassa retorttiovi avattiin ja grafiittiastia sisåltoineen poistettiin uunista ja asetettiin huoneenlåmpoisellå vedellå jååhdytetyn alumiinilevyn paalle, joka mitoiltaan oli noin 305 mm pitkå, noin 229 mm 35 leveå ja noin 51 mm paksu. Noin 500 ml eksotermista kuumapåållystysainetta (Feedol (R)-9, jota myy Foseco Inc., Brook Park, OH) ruiskutettiin jårjestelyn påålle, ja 91610 82 keraaminen kuitupeite (CERABLANKET (TM), Manville Refractory Products) kaarittiin grafiittiastian ympårille. Kuu-mapåållystysainetta kåytettiin muodostamaan låmpoå kehit-tavå reaktio jåånnosmatriisimetallin påållå ediståmåån 5 metallimatriisikomposiitin suunnattua kiinteytymistå sen jååhtyesså, estaen nåin kutistumishuokoisuuden syntymistå metallimatriisikomposiittiin.
Navte P (9071489-DAF-l) 10
Kuvio 20 esittaa kaaviollisen polkkileikkauksen jårjeste-lystå, jota kåytettiin metallimatriisi-komposiittikappa-leen muodostamiseksi, kuten alia selitetaan. Tarkemmin, ruostumatonta terastå oleva såilio 230, joka mitoiltaan 15 oli noin 152 mm pitkå, 152 mm leveå ja 191 mm syvå, vuorattiin grafiittikalvolaatikolla 231, joka mitoiltaan oli noin 152 mm pitkå, 152 mm leveå ja 191 mm syva, ja joka oli valmistettu edellå selitettyjen esimerkkien mukaises-ti. Noin 2 g -325 mesh magnesiumjauhetta 232 (Aesar (R), 20 Johnson Matthey, Seabrook, NH) kiinnitettiin grafiittilaa-tikon pohjalle grafiittisementilla (RIGIDLOCK (TM), Polycarbon, Valencia, CA). Noin 500 g seos, jossa oli noin 95 painoprosenttia alumiininitridijauhetta, jonka keskimaa-råinen hiukkashalkaisija oli noin 3-6 mikrometriå (A-200 25 AIN, Advanced Refractory Technology, Inc., Buffalo, NY) ja noin 5 painoprosenttia -325 mesh magnesiumjauhetta (Aesar (R), Johnson Matthey, Seabrook, NH), sekoitettiin mekaani-sesti neljån litran muoviastiassa ainakin noin 2 tunnin ajan tasaisen tayteaineseoksen 233 aikaansaamiseksi. Tama 30 tåyteaineseos 233 asetettiin grafiittikalvolaatikkoon 231. Pituudeltaan noin 25 mm ja sisåhalkaisijaltaan noin 51 mm oleva grafiittiputkiportti 234 asetettiin tåyteaineen 233 påalle. 220 grit irtoainealumiinioksidia 235 (E-38 Alundum, Norton Co.) oleva peti kaadettiin grafiittiputkiportin 234 35 ulkokehan ympårille, joka oli keskitetty tåyteaineen 233 påålle grafiittilaatikossa 230. Riittåvåsti 235 grit alumiinioksidia 235 lisåttiin, niin ettå se oleellisesti 91610 83 ympåroi graf iittiputkiportin 234. Noin 5 g -50 mesh magnesiumjauhetta 236 (Alpha Products, Morton Thiokol, Danvers, MA) asetettiln grafiittiputkiportin sisaosaan tåyteaineen 233 rajapinnan peittåmiseksi. Noin 1210 g 5 matriisixnetalliseosta 237, jolla oli nimellinen koos turnus 413.0, kåsittaen paino-osuuksin noin 11, 0 - 13,0% Si, alle 2,0% Fe, alle 1,0% Cu, alle 0,35% Mn, alle 0,10% Mg, alle 0,50% Ni, alle 0,50% Zn, alle 0,15% Sn ja loput alumiinia, asetettiin reaktion osatekijoiden påålle, kuten kuviossa 10 20 esitetåan.
Teråssåilion 230 sisåltoineen kåsittåvå jårjestelmå ase-tettin vuorattuun vastuksin kuumennettavaan retortti-uuniin, ja uuniin muodostettiin ainakin 508 mm Hg tyhjo, 15 jonka jålkeen siihen johdettiin typpikaasua, joka virtasi måårånå noin 4,0 1/minuutti. Uunin låmpotilaa nostettiin huoneenlampotilasta noin 200°C:seen nopeudella noin 200°C/h, pidettiin noin 200°C:ssa noin 49 tunnin ajan, nostettiin sitten noin 550°C:seen nopeudella noin 200°C/h, 20 pidettiin noin 550°C:ssa noin 1 tunnin, ja nostettiin sitten noin 775°C:seen nopeudella noin 150°C/h. Jårjestelmå pidettiin noin 775°C:ssa noin 10 tunnin ajan, ja annettiin sitten jååhtyå noin 760°C:seen nopeudella noin 150°C/h. Noin 760°C låmpotilassa jårjestelmå poistettiin uunista ja 25 saatettiin kuumapåållyståmållåkiinteytymåån suunnnatus-: ti. Tarkemmin sanoen jårjestelmå asetettiin vedellå jååh- dytetyn alumiinijååhdytyslevyn påålle, joka mitoiltaan oli noin 305 mm pitkå, noin 229 mm leveå ja noin 51 mm paksu. Noin 500 ml eksotermista kuumapåållystysainetta (Feedol 30 (R)-9, jota myy Foseco Inc., Brook Park, OH) ruiskutettiin jårjestelyn påålle. Keraaminen kuitupeite (CERABLANKET, Manville Refractory Products) kåårittiin ruostumatonta teråstå olevan såilion ympårille jårjestelmån eriståmisek-si. Kuumapåållystysainetta kåytettiin muodostamaan låmpoå 35 kehittåvå reaktio jåånnosmatriisimetallin påållå edistå-måån metallimatriisikomposiitin suunnattua kiinteytymistå 91610 84 sen jååhtyesså, eståen nåin kutistumishuokoisuuden synty-mistå metallimatriisikomposiittiin.
Eråiden tåmån eslmerkin mukaisesti muodostettujen metal-5 limatriisi-komposiittikappaleiden mekaaniset ominaisuudet on esltetty taulukossa II. Alla esitetåan selitys niistå menetelmistå, joita kåytettiln mekaanisten ominaisuuksien måårittåmiseksi.
10 Vetomurtolu ϊ uuden (U.T.S.\ mittaaminen
Eråiden metallimatriisikomposiittien vetomurtolujuus måå-ritettiin kåyttåen ASTM #B557-84 "Standard Methods of Tension Testing Wrought and Cast Aluminum and Magnesium 15 Products" (vakiomenetelmiå taottujen ja valettujen alumii-ni- ja magnesiumtuotteiden vetolujuuden koestamiseksi). Kåytettiin suorakaiteen muotoisia vetolujuustestikappa-leita, jotka mitoiltaan olivat noin 154 mm pitkåt, 13 mm leveåt ja 2,5 mm paksut. Vetolujuustestikappaleiden mit-20 tausala oli mitoiltaan noin 10 mm leveå ja noin 19 mm pitkå, ja såteet pååtyleikkauksesta mittausleikkaukseen olivat noin 76 mm. Neljå alumiinia olevaa tartuntaliuskaa, mitoiltaan noin 51 pitkåt, noin 13 mm leveåt ja noin 7,6 mm paksut, kiinnitettiin jokaisen suorakaiteen muotoisen 25 vetolujuuden testikappaleen pååtyleikkauksiin epoksilla (nimeltåån Epoxy-patch (TM), Dexter Corporation of High Sol Aerospace and Industrial Products, Seabrook, HH). Suorakaiteen muotoisten vetolujuuden testikappaleiden ve-nymå mitattiin venymåliuskoilla (350 ohm sillat) merkkiå 30 CEA-06-375UW-350, yhtiostå Micromeasurements, Raleigh, NC.
Suorakaiteen muotoiset vetolujuuden testikappaleet, mukaan lukien tartuntaliuskat, asetettiin Syntec 2269 kg kuormi-tuskennon (Universal Testing Machine, Model No. CITS 2000/6, jota valmistaa System Integration Technology Inc., 35 Straton, MA) leukoihin. Tietokonekåyttoinen tiedonkeruu- jårjestelmå liitettiin mittausyksikkodn, ja venymåliuskat tallettivat testivasteet. Suorakaiteen muotoisten testi- li 85 91610 kappaleiden muotoa muutettiin vakionopeudella 1 mm/minuut-ti murtumiseen saakka. Suurin jånnitys, suurin venymå ja murtovenymå laskettiin naytteen geometrian talletettujen vasteiden perusteella ja tietokoneeseen talletetuilla 5 ohjelmilla.
Kimmomoduulin mittaaminen resonanssimenetelmållå
Metallimatriisikomposiittien kimmomoduuli mååritettiin 10 ååniresonanssimenetelmållå, joka on oleellisesti sauna kuin ASTM-menetelmå C848-88. Tarkemmin sanoen komposiittinåyte, joka mitoiltaan oli noin 45 - 55 mm pitka, noin 6 rom leveå ja noin 4,8 mm paksu, aetettiin kahden muuntimen valiin, jotka oli eristetty huoneen våråhtelyistå graniittikiveå 15 kannattavalla ilmapoydållå. Toista muunninta kåytettiin taajuuksien aikaansaamiseen komposiittinåytteeseen, ja toista kåytettiin metallimatriisikomposiitin taajuusvas-teen valvomiseen. Pyyhkimållå taajuuksien lapi, valvomalla ja tallettamalla vastetasot jokaisella taajuudella, seka 20 merkitsemållå muistiin resonanssitaajuus, mååritettiin kimmomoduuli.
Metallimatriisiaineen murtolujuuden mittaus kåyttåen lo-vettua nåytettå 25
Munz, Shannon, Bubsey:n menetelmåå kåytettiin metallimat-riisiaineiden murtolujuuden måårittåmiseksi. Murtolujuus laskettiin lovetun naytteen maksimikuormasta nelipiste-kuormituksella. Tarkemmin sanoen lovetun naytteen mitat 30 olivat: pituus noin 45 - 55 mm, leveys noin 4,8 mm ja korkeus noin 6 mm. Lovi leikattiin timanttisahalla, niin ettå saataisiin halkeama etenemåån naytteen låpi. Lovetut nåytteet, joiden lovien kårki osoitti alaspåin, asetettiin kiinnityksiin Universal-koestuskoneeseen« Lovetun nåyt-35 teen lovi asetettiin kahden 40 mm toisistaan olevan tapin valiin ja likimain 20 mm kummastakin tapista. Lovetun naytteen ylåpuolta vastaan asetettiin kaksi 20 mm etåisyy- 9 86 91610 dellå toisistaan olevaa tappia noin 10 mm lovesta. Maksimikuorman mittaukset tehtiin laitteella Sintec Model CITS-2000/6 Universal Testing Machine, jota valmistaa System Integration Technology Inc., Straton, MA. Kiinni-5 tyspåån nopeutena kåytettiin 0,58 mm/s. Universal koestus-koneen kuormituskenno liitettiin tietokonekåyttoiseen tie-donkeruujårjestelmåån. Lovetun nåytteen geometriaa ja suurinta kuormaa kåytettiin aineen murtolujuuden laskemi-seksi. Kåytettiin useita nåytteitå annetun aineen keski-10 mååråisen murtolujuuden måårittåmiseksi.
Kvantitatiivinen kuva-analwsi (PIA) Tåyteaineen tilavuusosuus, matriisimetallin tilavuus-15 osuus, ja huokoisuuden tilavuusosuus mååritettiin kvanti-tatiivisella kuva-analyysillå. Edustava nåyte komposiit-tiainetta kiinnitettiin ja kiillotettiin. Kiillotettu nåyte asetettiin objektipoydålle optiseen Nikon Micropho-to-FX mikroskooppiin, jossa ylåaukkoon oli kiinnitetty 20 DAGE-MTI Series 68 videokamera, valmistettu Michigan Cityjsså, IN. Videokameran signaali johdettiin jårjestelmåån Model DV-4400 Scientific Optical Analysis System, jonka oli valmistanut Lamont Scientific, State College, PA. Sopivalla suurennoksella optisella mikroskoopilla 25 saatiin mikrostruktuurista kymmenen videokuvaa, jotka talletettiin Lamont Scientific Optical Analysis System-jårjestelmåån. Videokuvat, jotka saatiin 50 - 100 -kertai-sella, eråisså tapauksissa 200-kertaisella suurennuksella, kåsiteltiin digitaalisesti valaistuksen tasoittamiseksi. 30 Tasaisella valaistuksella varustetuissa videokuvissa måå-råtyt vårin ja harmaatason intensiteettialueet liitettiin mååråttyihin mikrorakenteen ominaisuuksiin, mååråttyihin tåyteaineisiin, matriisimetalliin tai huokoisuuteen, jne. Vårin ja intensiteetin oikean måårityksen varmistamiseksi 35 tehtiin vertailu ominaisuustiedoin varustetun videokuvan ja alkuperåisen videokuvan vålillå. Jos poikkeavuuksia havaittiin, niin ominaisuustiedoin varustettuihin video-
II
87 91610 kuviin tehtiin korjaukset manuaalisella digitointikynållå ja digitointipoydalla. Edustavat videokuvat ominaisuustie-doin analysoitiin automaattisesti tietokoneen ohjelmistol-la, joka sisåltyi Lamont Scientific Optical Analysis 5 System-jårjestelmåån, niin ettå saatiin tayteaineen alan osuus, matriisimetallin alan osuus ja huokoisuuden alan osuus, jotka oleellisesti vastaavat tilavuusprosentteja.
Sen jålkeen kun edellå kåsitellyt nåytteet olivat jååhty-10 neet huoneenlåmpotilaan, leikattiin jokainen halki jotta voitaisiin måårittåå, oliko metallimatriisi-komposiitti-kappale muodostunut. Kaikissa nåytteisså A - C ja J - P tåssa esimerkisså havaittiin muodostuvan alumiinimetalli-matriisikomposiitteja. Tåsmållisemmin on kuvio 17a mikro-15 valokuva 50-kertaisella suurennoksella vastaten naytettå A; kuvio 17b on mikrovalokuva 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytetta B; kuvio 17c on mikrovalokuva 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytetta C; kuvio 21a on mikrovalokuva 100-kertaisella suurennoksella vas-20 taten nåytetta J; kuvio 21b on mikrovalokuva 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå N; kuvio 21c on mikrovalokuva 1000-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå 0.
25 Jokaisessa edellå mainitussa kuviossa matriisimetalli osoitetaan viitenumerolla 170 ja tåyteaine viitenumerolla 171. Taulukossa II on lisåksi lueteltu nåytteiden mekaani-sia ominaisuuksia.
30 35
88 9 1 61 O
i o C ua •H 3 <d 3 tt) > * p cd c >, .-h ~ n
Λ -ri # rH VØ U7 f- I I W rH C
Η P ^ <» m r~ ·>* il q (rf ttP «λ o
rT' j· P * UP
” C 3 00 m
O Q< . H
g p O 1 o O) r-t o η X «ο C »o vi 13 ·» -H » · 03<β Ol g -Η Ό » P -nfc - <-H fH c æ 3 2 i i ro o i i -H n >H'- I I --H (N II ϊ «I h in U op P - cn o dl · .. <*> m Ό ϋ om
S -ri C VI «*> O
3 I rH Η 'VI
«03·— «.o
-<- g 3 Λ iø oo ' C
I E Ό h I ir-mil · nI-H
c ή o o ii-irHii o z ··- « g ~ U dP oo
E in ή dP
0 I att m rH * o 0 6 n· rH »om P P >h νοττ » o »
1 l) C ^ rH VØ PVI'O
I 3 IMP I I »»II 3 O' VI
•Η Z > ~ I IOOII 0 -S
C g O' « i) s # oa
« z ·* Z
X ,_. dP »
01 iø J β) lø ro dP
S — g 73 - O
1 CN ^ O I H
0— Ή w -P -H
EM Ή J* C g ^ O
g ·η Λ «Η ·£ O ^ I * V) •h * a i i i co i i & Ui n a Ih ~ i i I rH II S ^ in * 3 a Φ * * c •Q »o ή c a » *H s Λ -p . -H * *> w -Ή · c *? Z o ro . — oo 0. H tt) O Ol W m (N » S » ^ ' *?.
H P< io ro 5 η Λ ϋ 5 1-1 w •a I I m in II * 8 P i « J· O'- I I cn ^ || _y-H'5°'3
- H J, ffl tt VI 3 O
«η M ^ -j Η Η n I rH r» 5 5 <d 3 t! ' <*
>i -H U m o o m oo ™Τ2_ίΡ!ί4'3<*’ ° J
1— i p o r~ o o r~- in o J J d 9 5 U Ό * ® d> i -— t~~ oo r~ r~ i~~ oo ® £ ^ -Η ζ ' - ’Ti ti D Η O ® Ή <3 ·Η · <*> CN VI ·Η li p u 0) a O m tt)
.pj (Η O ^ n C (N I ** C
at X ~· mo * _Γ 2 9. f 1-1 ‘ £ ’5 Λ -η λ » »o ο σι * 'ί i? A « ° 10 ^ 3
* « ~ - " - - -- 1 ® -Η < ® ^ η dr X
^ 0 U ·Η I * *-Η * Ο rH
103 id UP 6 «(Μ « . - Λ i ϊ, η Μ -Η Β 3Ponh ΙΗΙΝ ·Γ-> -h-3-p $ « ^ 3<0 Φ m 2 a * 111 Η s # +2 Φ “ 3 -S"*, Xnm „ 2 Ί* Μ > C h 3 Ε ° 2 3 ·Η Ο.
ρφ Ήι ρ μ ο 10 ο ο ρ·"· ri rH 5 >ι C OpHn3Nn300< 2nS5Ju'5r5* ^ sd -Η O II ll rl Ρ Η Η Η 0) μ ϋίΙ25^νι,5Ηί_.«< glid mpJKHCpiraNH ' rH 2 +2 rH -rH VI o rH Λ e tt| X tt ta »»»»iq; -o I 3 α «1 ·. -rH -H -ri ro
-<H 73 > 3 H O »WWEHrHprH
β-rH H-CO-rleOO 3 <
H rH + ++ 3tfH ^aifldPdPdP I CU
|_| -H ri % O O rH rH P CO in U0 O 0 dP
._, M o) + + >-h . t. ttuittHO icinNOHr· π p p o o o o oo Γ' ίο Λ o !“ »»»» _ φφ CN CN O CN CN Γ-~ 00ΙΙφω(0ΟΟΟ<-Η«>9' 0 ag m m r~ m m η ποη«ΕηΚ vi vi vi η ·ηα
X
3 rH ® ** 3 P g
pJ S- O
<0 Λ 3 rH CN +
Eh Z «< ffl U Q KHnndHH+% ua + li 89 91 61 0 i α> C «η •H 3 «) 3 Φ > P Λ ►i H ^ * ad -H dP I vo oo I ι-l c
Et P ^ I 'i ·» I < Vi
op — -~ P dP
^ i— ®v 3 m
fH te-" te— Π. rH
E m n O te
tete I—I O
on X o o vi P I 3 +1 ¥ dl O 3 « r~ o-ι -H -
•OP -1-1¾ ·- « EhC
3)3« I (N Ov I N
3 > rH te, I -H o-t I dP
o tn dP
•ot (N O
<c ·. in C O te
•Η ·Η VI O
E I 0-1 VI
a O 3 -te å3 d vo vo in C '
d Ct I ro tt m I cs) -H
«•HOV i o-t 0-1 o-ι i Z
« z e te- ø
*oH in dP
C I ad o-t o KOS cm ό m· «-in tc P >i σνο-ιιη o».
Λ M C — ro <-l |te VI O
<t 3 ® dP I te te te i VI
a£ >- i o o o i te c O' » » s o> -
-te O o vo dP
-te VO 0-1 te O
I VO — — “OH
O -te 00 OV JJoHte fed td ov oh ή Ϊ o
-1-1¾ Ή+ΙΓ0 „ 3 I VI
H (d a I CM CM Ί1 I .2® « H te- I VO CO oH i -Ό in te s5 i-* -te — S' -KCtedp vo vo oh H c m te^te-^- . Φ - Sro • O CM VO rf»PUtefc
w -te 5 3 3 U ® ® ® dP O
• « « -Η Ή ?! m 2 10 ^ H Pi tnvooH ' υ Φ 'il 1-1 •SE I vo in vo i 5nS 5Γ - *
Dte- i ^ ^ i 5°3 , 3 -te H >« C .# >i ·η o o in in in in tinirf ·? 3 ° o-l P o o p- pte ^ η- C 0 Φ go > Φ I — cd [te t~- r~ tte υ ‘S £ 72
P oH - 3 ti dP VI
x) · C CT m oldj U 0 C oH (N te 2i<-te e P O M te Φ . ad -Η Λ o o o o Ηη^ g ° h ««te- ^ CM - CM - eO^ PV.^ 3 φ Ό Φ « te o iftS « « oH te p -a H e te
J. % « p p « e J -Η Ή n, M
£.H H -H -H W Ο Λ Φ ^ VI
ψ+ »tf tø φ ffl . π H R # 3 λ 3 « o b« o * Φ 1-1 3 5 Λ «r- ^ O U ·Η
p φ tvip .X P in pH n 5. n r® * W
™ >i C OPU3CJ3CQ3Z 8 ^ 2 S S ® ad -H p φ -ι-l -Η -Η Ή -Η -Η Η P rH G 9 5 W £! _i 3 Eh« ΝΡΜΛΜΛΗΛι* .HUo’c>te°< ^ i n n t s d -η n •Η -H -r-ι t*l H <E W o-t p CO β -H W -Η -H »» 3 ri h m w oi-»- <* m^eOtedPiOt
i_i -ot o-ι o-tcMCMOOcoo-iHcnom O
LJ M« + i *H o-t . . i o x i o η o o-t " PP o r-ι i i o η < o < o n * - _ «Φ CM < o-t o-l CM o-ι Η Η I Η I O o-t « O SE in 4 m < m «· n ι υ S «! vi o-ι -n 3 S.
(ΰ ad en «t in vo ite E-l Z JSZOfco4oHoHo-loH+U4
Esimerkki 7 90 91610 Tåmå esimerkki osoittaa, ettå menestyksellå voidaan kåyttåå monia piikarbidia olevia tayteaineita metal limat ri is i-kom-5 posiittikappaleiden muodostamiseksi spontaanilla tunkeu-t umismene t elmål lå. Voidaan lisåksi aikaansaada vaihtelevia tåyteaineen osuuksia, riippuen tåyteaineen koosta ja/tai kåytetyistå prosessiolosuhteista. Taulukko III sisåltåå yhteenvedot koeolosuhteista, joita on kåytetty muodosta-10 maan tåmån esimerkin metallimatriisi-komposiittikappalei-ta, mukaanlukien erilaiset matriisimetallit, tåyteaineen rakenteet, kåsittelylåmpotilat ja kåsittelyajat.
Nåvtteet O - AH 15 Nåmå nåytteet muodostettiin tavalla, joka oleellisesti on samanlainen kuin esimerkisså 5 nåytteen C osalta, ja kuten esitetåån kaaviollisessa poikkileikkauksessa kuviossa 11, paitsi ettei magnesiumjauhetta asetettu grafiittikalvolaa-20 tikon pohjaile ennen tåyteaineen lisååmistå.
Esimerkki AI - AJ
Nåmå nåytteet muodostettiin tavalla, joka oleellisesti on 25 samanlainen kuin esimerkisså 5 nåytteen K osalta, ja kuten esitetåån kaaviollisessa poikkileikkauksessa kuviossa 18.
Sen jålkeen kun edellå kåsitellyt nåytteet olivat jååhty-neet huoneenlåmpotilaan, leikattiin jokainen halki jotta 30 voitaisiin måårittåå, oliko metallimatriisi-komposiitti-kappale muodostunut. Kaikissa nåytteisså Q - AJ tåsså esimerkisså havaittiin muodostuvan alumiinimetallimatrii-sikomposiitteja. Kuvio 22a on mikrovalokuva noin 400-ker-taisella suurennoksella vastaten nåytettå Q; kuvio 22b on 35 mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå R; kuvio 22c on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå S; kuvio 22d on mikrova- 91 91610 lokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåy-tettå T; kuvio 22e on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten naytetta U; kuvio 22f on mikrova-lokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåy-5 tettå V; kuvio 22g on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten naytetta W; kuvio 22h on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten naytetta X; kuvio 22i on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten naytetta Y; kuvio 22j on mikrova-10 lokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten naytetta AC; kuvio 22k on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten naytetta AD; kuvio 221 on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten naytetta AE; kuvio 22m on mikrovalokuva noin 400-kertai-15 sella suurennoksella vastaten naytetta AF; kuvio 22n on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten naytetta AG; kuvio 22o mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten naytetta AH. Jokaisessa edella mainitussa kuviossa matriisimetalli osoitetaan viitenume-20 rolla 170 ja tåyteaine viitenumerolla 171.
Nåytteiden mekaaniset ominaisuudet mitattiin vakiokoestus-menetelmin, kuten aikaisemmin selitettiin, ja nåytteiden mekaaniset ominaisuudet on esitetty taulukossa III.
25 30 35 i 92 91 61 0 φ ·Η c α> Η •η ρ
Λ ρ dP
Φ > m μ Λ (Ν >, rH <#> Η « m m νί σι is·*» ιη I - ad -Η m m ιο ιη ιο in ιη ιο in ι _ ο Η μ * « η ν ·μ C C Η — S Ν
Φ η Κ ^ C
►,βΓ'^σΐι-ιΐΝι-ιιηΡΟ^σι ρρ ο ω ® υ cooo οο σι σι σι σι σι σ\ oo »mm £ \ ' · - - - ' > -iHO'mmmmmmmmmm ρ* *· ο m Η ~ % » * ” rT' Ο > C ^ ^ — Λ ·Η Ν " — — J Ζ ρρ »
Βιηιηιθι-ισιοοιοιοιοιη °C
I ο χ - ~ — — — — — — ~ — rH » r-t Ν 0 3 r^vD ro or- <ν ο η cm 0) © * +J 3 π ΓΟΟΙ Ο rovo ^ Ο Ν VO rH Ε * © ^Ρ Κ·η J *> - * -.....- * ^ * ο 3D·? ο Ch *Η COCO CO CD σ\ 00 Ο Ό Lft *Η * - ^ - « 1 <; 0-
J ® Χ VI
+J 't φ m dP
Φ ο ο m ν» ν* ιο ν* ο m Ρ m.H
Ό W Ο ”· -- - - in - - r~ oo - Φ ''"Z
3 Η ο X (Ν<Η ή ο-ο ο -.-ι Ε 2*' 5 CJ S, w fH rH Η Η d\ fH Η 9t 0> ιΗ Ο S © 4Ρ a Ρ . ο -ι- «-· ρρ ιη « Ή _ m * C -Η Ω 5 ' 1/1 °
•η I ι—Ι * -< * VI
Ε Ο 3 ~ *» id ° 0 Ε 3 Ρ Ν * I * Ε Ό Ρ< τΐ·ιη m com m ο οι r~ vr I« · θ' Ρ ·Η 0 Ο νο ιο οο σι οο σι σι ιη σι r~ η g r~ C s iH*H «Η rH *H H *H CN rH »H Q g * OG pJJ O tjfi •p- i ad fr)»H ro o d in m ® oo ®s· ή D i © C O Ej ro vo ro .η σ\ ro in h σ» οο Φ ^ * ° »h 1 +) >1^ rH Ή Ή rH O fH O O O fH O C « * « M C dP -- - -- - -- - - O C £ - o
Λ 3 Φ “ O O o O O O O O O O S ® ® VI
® £ > Ό <*> VI
S ti id -h in - . ~ ^ ^ ~ ^ „ „ „ >-h Φ m - c
l/l —v ic ic m vf in m — id m m Ή P - P S
• td — — — — — — 10 — — — ® P ° U
H 0< mm o mm ιο —οο σι ni „ <#" • £ ry ao io m v* r- ιο η ιο oo P 5 JJ in 3 —^ 1—1 ι-l —Η i—I i—I i—I 00 i—I i—I i—ι μ C — o ro . *H 3 i — a Η Φ fi o m © 1 h ^ Z ή ® vi >1 *H O O O O O O O O O O O '[? PP 1 i-ι P o mm m mm m mm m m Λ * F5 ^ - ΦΙ — p-r- r- r~r- r- r- r- r- r> S ϋ +i ‘ ° 3 ΦΟΡτΗ-υ
Tj P o oj ^ -η id ® o P i pp ta M ^ ®me-o ad -Η x: mm m mm m mm m m P.?iin ? “
^ w Η H sø iH \ø rH rH \ø «Η sø rH iH «ø rH sø rH Η ’ ·τ ^ W H
u U O O O O ·£ o Jj ° m *
•Η Η Ή «Η ·ιΗ -H r O μ PP
-W-W - W - W - « - M N S * ° « =ifc ^ 'Vi 5<fe ·—· =ffe —*o ^ —vo Γ urt ·! r® -j’ r® OO^sO^OO^O^UO^O^fcO ‘2®^ M ^ •wiNomo-iHnioiNO-rWnioiNO·^ θ"Ρ— . _ wmomowmomot/iniomom w ^ ρ # 1 dp
<n CO CO GO 00 GO oo _ Ή ·Η CN O
Ί-* Φ % dP dP % dP dP dP dP S d g ,w _T
>iC oindpindpoindpindpoindpindpo H55« ^ Vi ad -H mr^moommr-moommr^moomcN +i?ovi o vi Εν Λ m—m —i-iiN —in —i-ifN —m —i-im 3 _ _ O O id - - - Z > η -H id ή id -P id
M m w -H W H W H
- « -H C C C C -H 3 dP *H dP Ή dP Ή O' Οι Οι 0 X ·Η O ·Η O -Η O -Η Z Z ϊ «Η Φ 3 . Ε * Ε * Ε I mm m ΟΦΦσ)3οο3(*)3 •Η III Vli HrIHrIHrl ® τΐ τΐ ·η ·η φ ρ φ id id
Η ·Η Η Μ 01 01 « * * «Kmui >ι*01 I I
ι_ι -rHiHmmmooo mm mo Ιι Η μ μ μ μ M Φ Η Η ι-l ·· · ·· · · 0·φΟ3Ο3©3 π μμ ιι I ιοιο ιο οο ο m HE - 0<-0ι-0ι _ ΦΦ rH rH «-ι ηπ co σι σι σι ή σι 3 η ο Ό Ο η ο
0 £ Ε < < 4 η η η mm m 'Τ moZHHHHHH
λ; jv: 3 . φ 1 ti. i <Ό ad 3 Η 2 O« (/) fD > 2 X X N K Φ ϋ T3 * ^ uj i 93 91 61 0 Φ 09 G 3
•P p -P
« > H
Φ K) ^•Γ'Γ^Γ'ΐηΐΠίΝΗ Ρ ιΗ Λ I I in ιλ in vovovor'p' #> S-H # i i in ad P «- . 09 Η ~ ί ‘
09 ro S 0J O
>igoo\voinc4vooin ·* vi Φ U σι oo οι οι ο ο οι οι ι ι - ® χ; ν « « « « *..«11 PC * •Η Οι γη γη γη η η m γη γη Φ Φ C « Η — -Ρ X ν c — Ο |Α <Ν φ « 0Ρ ^ ϋ >; m 0 Β~ιηιηιηιοιοιοιο Ο Ρ *·η X ΟΟ — — —- -— —- — — I I ϊ J Ο * 109 «" <-η η .η οο ιο οο η ι ι Ε νι 0
03«< σι ^ ιο in m r-' --η in - Ο VI
+* 3 2 οι ' - - - *** · Λ Ρ ·η Β * Ο ΟΙ Ο Ο 00 Ο Γ- Ο ιη ·Ρ *
ρ 3 σι f—I rH |Η ι—I Ο 2 C
„ -Ρ „ Ν _ C Φ 0Ρ «. ο i ο «*> 4« I ·Ρ <0 * ο (ο ο γη οο η# σι γ-« mm Ρ’0ΓΟιη •c W Ο 1-1 ·.»>.·. ·.««!" ο < 3 Η ο X ή ο m *—ι rH οο«ιι 2 I ο PU^'— rH ·—I »—I rH »—I f—li-ICOII * vi o * p o •H C Φ * *
10 0 +9 CN .H
C <P Φ 2 •H O E ·* * E -P ** o σι <#> C I «—I 00 +9 S o O 3 >i rP m P g 3 Φ P -P _ <#· gi g T) Pi in σι o r~ vd o o oo O Q c m o
oo -P Q U r* o ιο n r— o> h od i i *> * VI
•r· K g ^ rH (N >H rH rH H fl| H | | <9l Ρ Ή c n γη 2 * ι » ι o» c * H g s Μ υ Q 3 «-
fl] *H "5 * dP
S i ad ω H 3 o o 0 Ε σιοοιηιηηΡ'ΐβσι _ ® 'p i-i +> S ~ d γη vo m ιο » οι n nfc ό * * PC# Ή ΓΗ H H rH OOO O O £ C o 3 φ «r « « «« « «««II o S ®> S vi X > o o o o o o o o ι ι in ό β ·ρ # *
. - — - ^ ^ # ri in C
w — in in in ιο io « in in o i-h P m S
• φ --' sr «τ' «τ --- «τ «τ' «τ rH φ Ρ «
Eh X cd ο η η γη γη οο m Ο J *ι # • X r- m οο η η κ η ι ι Λ μ "2 m 3> >— rH ΓΜ ΓΗ ΓΗ ΓΗ rH rH rH I | ‘ΓΗ Ρ E *· Γ0 . -r| 3 * <β < « β C U o
1 H «-* s Op ® VI
>1 -P O o o oo o ooooo *P '[? ^ h +>o in in in in in in in in ο o ^ ra * o in * φΙ^τ r·' r- r« r- r- ο» ι« co oo Ρ _ P> -P - 3
p rH ® =fc Ο P rH CJ
ρ Ρ ο ο Λ -rj φ 00 00 Ο Ρ I 0 oo m m ® ή in oo © • Μ ·Ρ X in in in in m in in in * * Η τ* . S 10 -
^ id Hip Ηψ rH »—I i# »—I HHrHrHtH Η ίΡ I Η ^ H
O O U» 2 ° « •ρ -ρ -ρ o * 2 ti «« « W « W » -H 03 to oo oo eo N ® ‘ *· ^ ~ ^ Γ« % ''H Old n rH rH rH ' .^ ® ® ο%ο%ϋο*ο^β 09 03 09 n · ϋ 3 .1 h oiooNO-HotorM'fcOOOOO n « d }i Λ ^ I ΓΗΟΓΗΟΟΟΟΝΟΓΗΟ φ Q) φ φ φ UWrH+JdP # φ ΟΟ 00 00 Ο 00 09 09 Ο 09 ^ °
Jj φ Μ Μ 4kdP dPCOIIIII C li Η Ο ^ >η C ιη#ιη#οιη#ιη U Ο Ο U Ο ® 2 s S « ad-Ρ οο in ih in η ω in ι-- # ή Ή ή Ή Ή f σι > ο νι νι Ηβ «rrH«rCMfN«r>H«rinWWWWW Κτ»Λ- Ο ## Ο Λ * « 2 ο > η ·ρ id -ρ <d ^ (Μ Ρ α> η -ρ η ·ρ
. . - « ·ρ c C
3 C - -Ρ 3 #Ρ ·Ρ #Ρ -Η Κ C33DI Ο Ο rH Ο ·Η Ο ·Ρ .Ζι ν υ υ X rH «η οο 3 · ε · β „ I ininmcN οΐίΦοηΡηΡ
” ·Ρ II I I Ρ X rH rH rH rH
00 ·Ρ -Η ·Ρ ·Ρ -Ρ ·Ρ ·Η ο % 4J « « η ·*η «ρ μ «η w w u η» « η ο) >, ·«» · ο ι ι |_| -Ρ lp Ο Ο (NON ΓΗ rj γη ο γη in in ρ in η ρ #9 ρ ιι ΡΦ · · Η Η 1-η" rH..rHrH Ο · φ Ο 3 Ο 3 m ppm η ιι ι imioii # h i . ο, . α id φ rH rH Η H rH Η Η Γ) rl Η Ol in * μ Η Ο Η Ο 0 ΧΕ 'd* Φ1 < < < 4 d η < < ηιηιιΖΗΗΗΗ Μ
X
Η ® • 3 £, e ·: ” 3 J S S3 5 sssn L%,. «
Esimerkki 8 94 91610
Tama esimerkki osoittaa, ettå metallimatriisi-komposiit-tikappaleita voidaan muodostaa monilla eri kåsittely-5 ajoilla. Tåsmållisemmin sanoen voidaan halutusta tulokses-ta riippuen muunnella sit a. aikaa, jolloin matriisimetalli spontaanisti tunkeutuu tayteaineeseen tunkeutumisatmos-faarin ja tunkeutumisen ediståjån tai tunkeutumisen edis-tåjån edeltajan lasnaollessa. Taulukko IV sisåltåå yhteen-10 vedot koeolosuhteista, joita on kåytetty muodostamaan taman esimerkin metallimatriisi-komposiittikappaleita erilai-silla kåsittelyajoilla, mukaanlukien erilaiset matriisime-tallit, tåyteaineet ja kåsittelyolosuhteet.
15 Navtteet AL - AN
Narna naytteet muodostettiin tavalla, joka oleellisesti on samanlainen kuin esimerkissa 5 naytteen C osalta, ja kuten esitetåan kaaviollisessa poikkileikkauksessa kuviossa 11, 20 paitsi ettå grafiittiastia påållystettiin kolloidisella grafiitilla (DAG-154, yhtioltå Acheson Colloid, Port Huron, MI) sen sijaan ettå se olisi vuorattu grafiittikalvolaa-tikolla. Jårjestelmå kuumennettiin huoneenlampotilasta noin 350°C:seen nopeudella noin 200°C/h, pidettiin noin 25 350°C:ssa noin 7 tunnin ajan, kuumennettiin sitten noin 550°C:seen nopeudella noin 200°C/h, pidettiin noin 550:ssa noin tunnin ajan, kuumennettiin sitten noin 750°C:seen nopeudella noin 150°C/h, pidettiin noin 750°C:ssa taulukon IV osoittamat ajat. Lisåksi, kun reaktiojårjestelma pois-30 tettiin uunista, muodostettu komposiitti asetettiin vesi-jååhdytteiselle nopean jååhdytyksen alumiinilevylle kom-posiitin suunnattua kiinteyttåmistå vårten.
35
II
95 9 1 6 1 0 Η <
P
3 α o Η w Ή Η
dP
in
<N
V
O
VI
« c
N
dP
m
H
O
VI
* 0>
X
dP
c « o «Ε i~ rt 5 - iH 5 Ol •H 10 P m in in *{·.
I r~ r- r~ P d ^ f~ r- r- -H a S-ι ® Λ Ο o +j — d vi p < •H fll * m X _J fl Λ M 'do t< «3 CM 'f CO Ό m <* 5 ^ •5 ^ 0 „ d °
C VI
•H
*H % m m r> g m m m m Sr ο ο o .3
<N <N <N \J
rl Η H * tfp < < < - ® ® sn P ® in in in ® * ; >l C CM CM CM 5 ° an -H co co co d « H rt III ®
I a -rM
•H 3 W
a -Η ·η
•H H rH dP
S ·Η H in r_j Μ <d + + + ^·γμ m +) +j ο ο ο νο* Λ βΰ φ <Ν <Ν ΓΜ ΙΟ Ο S Ε ιηιηιη Η νι Λί 3 _I φ ·· 3 ft ι £ S 3 3 3 §η +
Esimerkki 9 96 91610
Tama esimerkki osoittaa, etta metallimatriisi-komposiit-tikappaleiden mekaanlsla ominaisuuksla voidaan muuttaa 5 suunnatulla kiinteyttåmisellå ja/tai jålkilåmpokåsitte-lyllå. Taulukko V sisåltåå yhteenvedot koeolosuhteista, joita on kåytetty muodostamaan uselta metallimatriisi-kom-posiittikappaleita ja muodostunellla metallimatriisi-kom-posiittikappaleilla saatuja mekaanlsia ominaisuuksia.
10
Nåytteet C. AO - AS
Nåmå nåytteet muodostettiin samalla tavalla kuin selitet-tiin esimerkin 5 naytteen C osalta, ja kuvlon 11 mukaisella 15 kaaviolllsella poikkileikkauksella. Nåytteet AQ - AS kåsiteltiin T-6 låmpdkåsittelyllå, kuten alia selitetåån.
T-6 låmpokåsittelv 20 Komposiitit asetettiin ruostumatonta teråstå olevaan lan-kakoriin, joka sitten asetettiin vastuksin kuumennettuun ilma-atmosfååriuuniin, joka oli såådetty noin 500°C lam-potilaan. Komposiitteja kuumennettiin noin tunnin ajan noin 500°C:ssa, jonka jålkeen ne poistettiin uunista ja jååh-25 dytettiin nopeasti huoneenlampotilassa olevassa vesikyl-vysså. Jotta erkautuminen voisi tapahtua, komposiitit vanhennettiin joko keinotekoisesti 160°C lampotilassa 10 tunnin ajan tai luonnollisesti huoneenlampotilassa noin viikon ajan.
30
Navtteet AT - AY
Nåmå nåytteet muodostettiin tavalla, joka on oleellisesti samanlainen kuin nåytteellå C, esimerkisså 5 naytteen C 35 osalta, paitsi etta 1) magnesiumia ei asetettu kåytetyn grafiittikalvolaatikon pohjalle, ja 2) rektiojårjestelmåå pidettiin noin 750°C:ssa noin 15 tuntia. Nåytteet AW - AY
II
97
9 I 6 i O
kåsiteltiin T4-låmpokåsittelyllå, kuten selitettiin simer-kin 5 nåytteen E kohdalla.
Sen jalkeen kun edellå kåsitellyt nåytteet olivat jååhty-5 neet huoneenlåmpotilaan, leikattiin jokainen halki muodos-tuneen metallimatriisi-komposiittikappaleen esittåmisek-si. Tåsmålliseiranin kuvio 17c on mikrovalokuva 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå C; Kuvio 23a on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella 10 vastaten nåytetta AO; kuvio 23b on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytetta AP; kuvio 23c on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå AQ; kuvio 2 3d on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå AR; kuvio 15 23e on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå AS; kuvio 23f on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå AT; kuvio 23g on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå AU; kuvio 23h on mikrovalokuva noin 20 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytettå AV. Jo-kaisessa edellå mainitussa kuviossa matriisimetalli osoi-tetaan viitenumerolla 170 ja tåyteaine viitenumerolla 171.
25 30 35 98
91 61 O
φ C α -Η a <d
Λ 3 X
Φ > σι
Ρ <d Γ'ίηνοσισιίοιοΓ' ι ι ι C C
>ι>-ι « ininmuinioininin ι ι ι <d ν Λ ·Η " Οί (—ι Η Ρ ~ < £ «η * Ο 6 & ρ *· φ ϋ ^,Γ'θ\Γ'ΐη»ΗΠ(>ι^,ο^ σ' 3® Λ ^ nnnn^rmrHo^ftNrji-i Ρ η.
HD' Φ Ο1 Η — rorororonnronronron ε ,_η Ο co ^ 5 ·Η ® ~ε ^ Η ~ — —--— ~ — φ #> Ρ ι ο X ^^ΐ'ΐββνβνο^^^'σσ1 Ε ιη Ο Ο 3 H—F «MF W V W» W N»F «Μ» «MF W <W V1 id P 3 <d ominninoorHconiooirH "O » <#> Ρ ·η pj -»»*.»-»»»«.. < ο*Λ 33S ηηΜΝΝΛΝΐιοσι'ΐοο VI® S Η ^ Η Η Η Η Η H rH Η Η Η Η H ^
U * O
Φ c
_ «* ro io m o r- -P to I
vo Φ o ι ιιΐιΗι-ιηττ^η-ιιι g <*> co Η Π O |||t-4fH*Hi—l«HiH||| 0 IlS*™* Η O ι—I -P rH - υ ^ x h »o 'f λ e ° ° -5 VI · *i O' η ^ ϋ 'a 1 rH <N “0 cr> 0 3 I 5 S Φ 1 3 <0 η S « B Ό & ic « σι Μ o n> in o oo σι oo Q 3 dip « •HQO r·» r- «» ι·» σι l r- t~~ <» γη r— τί * φ η ^ Ε ^ ΗΗΗΗΗ ΙΗΗΗΟΙΗΗ Η 3 Τ' «
Φ Η fc ο I Ό _ rH
Ο C - ΙΟ s Φ A 1 - σ w cs « ^ ιη I Μ rH Φ Ο * - Ο £ Ί'Γ'ησιοο σι η t' ιη ιο η η p P ο. c Ρ Ρη ιο t' ic ιο ic ιο ο m oo m r— Φ τ’ “ * Ρ G Η Η (IJ Η Η Η Μ IC Η μ ιο Φ .rH -Ρ - 3 II # ~ - I...... ρ W -Ρ c # S > — οοοοο ιοοοοοο -Ρ c 'Γ ϊ ο •Η Ν 10 S σρ rH # ‘ιη °
« 5 fH VI
^ 3 Ο % . Τ3Ό Ό ϋ }| ° ‘ Ρ · σ) ιη m m ιο ιο m μ m μ η ιη χ υ Φ Η Οι w ^ w -r ° Ρ Ό · £ ιοοοοοο (Ν in m ιο οο ο “* ® - 3 # 3 D — ιηοοοηο ivoohoohio . ® 2 Ο » 3 m m η μ η ι ch m «τ cn ® «ί i-ptj * η ι ι _ ,, ·* <*> «ν •hop ° ^ g m , <0 α ·Η >, ^ ® ·* <ν ι c ε ο rH £ ο - •Η α Μ) φ ·Η ·Η ·Η Ό Ό ΙΟ Η ·Η Η σ σ σ «Φ Φ ·Η ο ΙΟ Εη5ΛΡ WWWHEhHWWWHHH ^ ti 5 ^ - Γ *Η -Ρ ·Η i—i ^ m ro ro ro nm % η <*ί Λλ μ η<λ π Πη ih rt __i λ c * jJ m O O m O Om O O *n O O S 8 § £ m r-4
<E O <N fN O N N Λ N N O IN N ^ ® 3 (Μ Φ H
OS <Nt/)W <n W W <n W W <nWW ^ ° 'j to < .Η 2ΗΗ2ΗΗ„ΗΗ3«;< p « * S . « ! i. »S»*SS*8S*SS 5 3 12-s & M >ifi OOCNOOfMOOCslOOrS 5 H 5 ? *“ 9 01 ad -Η \οΗηΦΗΓ0\οΗη\ΰΗη τί R ’ϋ! ** ® ^
X ΗΛ I I I I I I I I I I I I J VI
æ 3 Jc . « *.
I φ « Φ -Η ·Η -H
•Η X 3 W W Eh
β -Η Ρ -H
•HH *=*%*%%+ + + + + + -OH#«#
•HH HrHrHrHrHrHOOOOOO UP in in O
>P Φ O O O O O O...... · 3) H1 m (3 IN
Ρ ρ oooooooooooo η E «
Id φ ΟΟΟΟΟΟΓΗΓΗΓΗΓΗΓΗΓΗ «3ΙΟΟΟ
O X ε t-'r-'r-r-r-'r-Lnininininm U 2 Eh vi VI VI
X X 3 r-| Φ ·· 3 £ g • S al 3>
Eh a o<34:3*<<»<<c«i< κοόπρ5*:
II
Esimerkki 10 99 91610
Tama esimerkki osoittaa, etta voidaan muunnella typen pitoisuutta metallimatriisi-komposiittikappaleessa, joka 5 on muodostettu spontaanilla tunkeutumisella. Tarkemmin sanoen, riippuen matriisimetallin, tåyteaineen, tunkeutu-misatmosfaårin ja tunkeutumisen ediståjan tai tunkeutumi-sen ediståjan edeltåjån yhdistelmåstå, ja prosessiolosuh-teista, voidaan muodostuneen metallimatriisi-komposiitti-10 kappaleen typpipitoisuutta rååtåloidå. Taulukko VI sisål-tåå yhteenvedon koeolosuhteista, joita on kåytetty muodos-tamaan tåmån esimerkin metallimatriisi-komposiittikappa-leita, mukaanlukien matriisimetallit, tåyteaineet, kåsittelylåmpotilat ja kåsittelyajat, skå kunkin muodos-15 tetun metallimatriisi-komposiittikappaleen typpipitoisuu-den.
Navtteet AZ - BB
20 Nåma nåytteet muodostettiin tavalla, joka oleellisesti on scunanlainen kuin esimerkisså 5 nåytteen C osalta, ja kuten esitetåån kaaviollisessa poikkileikkauksessa kuviossa 14.
Nåvte BC 25 Tåma nåyte muodostettiin tavalla, joka oleellisesti on samanlainen kuin esimerkisså 5 nåytteen C osalta, ja kuten esitetåån kaaviollisessa poikkileikkauksessa kuviossa 10.
30 Nåvte BD
Tåma nåyte muodostettiin tavalla, joka oleellisesti on samanlainen kuin esimerkisså 6 nåytteen K osalta, ja kuten esitetåån kaaviollisessa poikkileikkauksessa kuviossa 18, 35 paitsi ettå teråsmuotin sisåosa påållystettiin suihkutta-malla grafiittiainetta (Dyion grade AE, DyIon Industries, Inc., Berea, OH) ja poltettiin noin 260°C:ssa noin tunnin 100 91610 ajan, sen sijasta ettå teråsmuotti olisi vuorattu grafiit-tikalvolaatikolla.
Navte BE 5
Taxnå nåyte oli tarkistusnåyte, jota kåytettiin måårittåmåån alumiiniseoksen typpipitoisuutta alumiiniseoksessa, joka ei sisållå tåyteainetta. Tarkemmin sanoen sisåosat terås-muotissa, joka oli oleellisesti samanlainen kuin nåytteellå 10 BD kåytetty, påallystettiin grafiittiaineella (Dyion grade AE, Dyion Industries, Inc., Berea, OH). Alumiiniseosta 520.0 asetettiin sitten teråsmuottiin, ja reaktiojårjes-telmå kuumennettiin taulukon IV esittåmållå tavalla.
15 Sen jålkeen kun edellå kasitellyt nåytteet olivat jåahty-neet huoneenlåmpotilaan, mååritettiin komposiittikappa-leiden typpipitoisuus. Tarkemmin sanoen metallimatriisi-komposiittien typpipitoisuus mitattiin ASTM-menetelmållå E 1019-87A "Determination of Carbon, Sulphur, Nitrogen, 20 Oxygen and Hydrogen in Steels and in Iron, Nickel and Cobalt Alloys". Tåsså menetelmasså kåytetåån inertti kaasu-sula-mis-lammonjohtavuutta typpipitoisuuden mittaamiseksi. Tåsmållisemmin, nåyte asetettiin pieneen grafiittiupokkaa-seen ja sen annettiin yhtyå joko kupariin tai nikkeliin 25 virtaavassa helium-atmosfåårisså våhintåån 1900°C:ssa. Nåytteessa oleva typpi erkani molekyylimuodossa ja erotet-tiin muista molekyyliaineista (esim. vedystå ja hiili-monoksidista), ja typpi-helimnkaasuseoksen lammonjohta-vuus mitattiin. Tåmå testi suoritettiin kaupallisella Leco 30 TC436 happi-typpi-analyysilaitteistolla, joka on suunni- teltu automaattiseen kåyttoon ja kalibroitu tunnetun typpipitoisuuden mittausstandardeilla (NIST vakio vertai-luaine 736, jonka N2-pitoisuus on 0,037% ja AIN, jonka N2-pitoisuus on 32,6%).
35 91610
»H
<
•P
3 α o
H
•H
E-*
4P
m
CN
o
VI
V
c tg <*> in
H
*
O
VI
w
tP
X
dP
M SO
I *"" 0 mm r* rH o H C Λ ft ro h fO O Ή Λ ·γ4 h OO μ m o
gtd ...... I
Q. .H O O O rH O
“ ·-( in ._ σι υ o - <d
IH S dP
•Η O * 1/1 +j o o o o o o 3 t-< i o o o o o o * *» H r-ι σ\ od oo oo oo y o ® vi
Μ -P
® m «.
.. +J « 3 AT ~ ® p u ® Λ Sii 4J W p o # •P M S m •H <0 £ ™ n .* m * * * ad -rH » · o
K « ^ ^ (l| Η Η ^ ° VI
O
-· ^-^„ιβ t) C ® <o " <n 0 £ S S S 2 S g ® ^ =tfc ^ y z m -P ® %=*=*: o* g -
>1 C OOOOO Z
: ad -Η o (N cn o o -H g« E-ι <0 in μ N h in w Ev p
i O' 3 O -rT
•Η S Ό -P tt m -H ld ->H C α
Η H O' O' ' W + + 3 >1 4P
μ-ρ·”· S S o in © o H ti ιλ
tJ ti « N li h h . . < U (M
·* +J -P I I I I o o _ <d« Η Η ιΗ H IN (N οοσιο OSE <<><<< in in ro m vi λ; Λ! % ® 3 & % • ti ad tocauou 3 * E-* S <ί CQ ffl OQ m β S H io +
Esimerkki 11 102
91 61 O
Tama esimerkki osoittaa, ettå muodostuneen metallimatrii-si-komposiittikappaleen kulutuskeståvyytta voidaan muun-5 nella, riippuen kåytetystå alumiinioksiditayteaineesta.
Kaytettiin tarkemmin ottaen erilaisia alumiinioksiditayte-aineita yhdistelmånå matriisimetallin, tunkeutumisatmos-faarin ja tunkeutumisen edistajan tai tunkeutumisen edis-tåjån edeltåjån kanssa esilla olevan esimerkin 10 metallimatriisi-komposiittikappaleiden muodostamiseksi spontaanilla tunkeutumisella. Taulukko VII sisåltåå yh-teenvedon matriisimetallin, tåyteaineen, prosessiolosuh-teiden ja tåsså esimerkissa muodostettujen metallimatrii-si-komposiittikappaleiden kulumisnopeuden osalta, samoin 15 kuin kasittelemåttomån metallin (nåyte BL) kulumisnopeuden osalta.
Navtteet A. BF. BG
20 Nåmå nåytteet muodostettiin oleellisesti samalla tavalla kuin selitettiin esimerkin 5 nåytteen A osalta, ja kuten esitetåån kuviossa 9.
Nåvtteet BH - BK. B 25 Nåmå nåytteet muodostettiin oleellisesti samalla tavalla kuin selitettiin esimerkin 5 nåytteen B osalta, ja kuten esitetåån kuviossa 10.
30 Nåvte BL
Tåmå nåyte oli vertaileva tarkistusnåyte, jossa 520.0 alumiiniseosta kåytettiin kulutustestisså, kuten alla selitetåån.
Lueteltujen nåytteiden kulutustestaus toteutettiin mene-telmållå Sliding Abrasion Test (liukuva hankaustesti), joka 35 91610 103 on muunnos testistå ASTM G75-82 "Slurry Abrasively by Miller Number Test", ja joka sisåltyy ASTM Standard Volume 3.02:een. Tållå muunnetulla testillå mååritetåån va-kiolietteellå koeaineiden kulumisen nopeus. Taman tyyppi-5 nen liukuvan lietteen hankaustesti on suosittu lietepump-pujen valmistajien keskuudessa, ja sitå kåytetåån ehdolla olevien aineiden arvioimiseksi, joita harkitaan lietepump-pujen sovellutuksiin.
10 fai Testilaitteisto
Testilaitteisto kåsittåå neljå mekaanista vartta, joihin jokaiseen on asennettu kulutuskappaleet. Mekaaniset varret on vapaasti nivelletty ristipååhån, joka on kytketty 15 kampeen, jota puolestaan pyoritetåån 48 kierrosta minuu-tissa sopivasti liittyvållå tangolla ja moottorilla. Tållå mekanismilla aikaansaadaan kulutusvarsille vaakasuora, edestakainen noin 203 mm harmoninen liike. Jokaista mekaanista vartta kuormitetaan noin 2,3 kg painolla 20 vålittomåsti kulutuskappaleen kohdalla. Nokka on jårestet-ty hetkellisesti nostamaan jokaista mekaanista vartta ja siten kulutuskappaletta irti kumilaikalta joka jakson lopussa. Muovikaukaloita, mitoiltaan noin 381 mm pitkåt, noin 76 leveåt ja noin 51 mm korkeat, kåytetåån hiomis-25 lietteen såilyttåmiseksi, ja jokaisella mekaanisella var-rella on erillinen kaukalo. Noin 3,2 mm paksu neopreeniku-mia oleva laikka on asennettu jokaisen kaukalon pohjalle. Muokattua elastomeeria kåytetåån pitåmåån kumilaikkaa paikallaan kaukalon pohjalla ja muodostamaan V-muotoisen 30 kaukalon pitkin kulutuskappaleen liikematkaa. Jakson nok-kalopussa oleva 45° kallistus aiheuttaa lietteen aallon eli paluuvirtaaman nostetun kulutuskappaleen alle. Kulutuskappaleen pidikkeet, mitoiltaan noin 52 mm pitkåt, 51 mm leveåt ja noin 13 mm paksut, koneistettiin muovista niin 35 ettå niisså oli aukko kulutuskappaletta vårten sekå rako, jolla kulutuskappale voitiin kiinnittåå kiristyspultilla pidikkeen låpi. Kulutuskappaleen pidike asennetaan me- 91610 104 kaaniseen vårten siten, ettå se sallii kulutuskappaleen såatåmisen pystysuunnassa ja samansuuntaisesti kumilaikan kanssa. Testilaitteisto voi toimia oleellisesti ilman valvontaa aårettoman kauan.
5 (b1 Testiolosuhteet
Testiolosuhteiden mahdolliset aluevaihtelut ovat: 10 1. Hiukkastyyppi: mikå tahansa (piidioksidi, alumiini, jne) II. Hiukkaskoko: 500 - 5000 mikrometriå III. Hiukkaspitoisuus: 0 - 100 painoprosenttia kiinto- aineita 15 IV. Lietetilavuus: 0 - 200 ml V. Lietteen lampotila: 30°C (huoneenlampotila) VI. Lietteen pH: 1-14 (muunnelmin) VII. Kulutuskappaleen kuormitus: 0 - 2,3 kg VIII. Aika: ååreton, tyypillisesti nelja tuntia.
20 (cl Naytekappale
Kulutuskappaleet leikattiin pyorivållå timanttiterållå suuremmasta kappaleesta ja tarkkuushiottiin pintahioma-25 laitteella lopullisiin mittoihin: pituus 25 mm, leveys 13 mm ja korkeus 5-9 mm.
(dl Testimenetelma 30 Kulutuskappaleet puhdistettiin ultraaanella metanolissa viidentoista minuutin ajan, kuivattiin ainakin viidentois-ta minuutin ajan tyhjouunissa, joka oli såådetty 150°C:seen, annettiin tasoittua huoneenlåmpotilaan kui-vauslaitteessa noin viidentoista minuutin ajan, ja punnit-35 tiin sitten 0,1 mg tarkkuudella. Kulutuskappaleet asennet-tiin sitten kulutuskappalepidikkeisiin, ja niiden oikea pysty- ja vaakasuuntainen suuntaus tarkistettiin. Sopiva
II
105
9 Ί 6 ϊ O
måårå hiontahiukkasia ja vettå punnittiin 0,1 g tarkkuu-della, sekoitettiin ja kaadettiin sitten muovisiin liete-kaukaloihin* Mekaaniset varret laskettiin paikalleen, jolloin kulutuskappaleet laskettiin hiovaan lietteeseen, 5 ja edestakainen liike kåynnistettiin kåynnistamalla sah-komoottori.
Kulutuskappaleiden annettiin liikkua edestakaisin hiovan lietteen låpi ennalta mååråtyllå taajuudella ennalta 10 mååråtyn jakson ajan (tyypillisesti nelja tuntia). Ennalta mååråtyn jakson jålkeen mekaaniset varret nostettiin ja kulutuskappaleet poistettiin. Sen jålkeen kulutuskappaleet puhdistettiin, kuivattiin ja punnittiin jålleen oleelli-sesti saman menetelmån mukaisesti kuin mi tå kåytettiin 15 testin alussa. Kulutuskappaleiden painon menetystå ja tiheyttå kåytettiin tilavuusmenetyksen, ja viime kådesså kulumisnopeuden laskemiseksi kuutiosenttimetreinå tunnis-sa (cm3/h). Lietteen pH ja låmpotila mitattiin testin alussa ja lopussa.
20 25 30 35 106 91 61 0
rH
< Ρ 3 ft
O
rH
in *
I -H
O H
I H
tn X ~ <*> 3 o £ tn
P 3 ^ CN
3 φ m MinH^oiAiSrigi ^ •Hftg "»omcHr-iminoco o 30ϋ ΝΜΜΓ'ίηΜΠσίΝ vi »θ'—· η (V (N ίΊ Ν Η (Μ %
C
Ν Φ C η <*> •η 3 tn «3 Ή φ > Ρ «ο ο
>1 rH — VI
Λ -ri # HlONOinOlhliO - HP'-' 'f’iV'f'i'inn S*.
* Cn . * m * _ p 'Ί a m 5 o ►. ε ® ^ ΦΟνθ(ΝΓ''»>-<<Λ^» ®
Λ — Or-tco<noo\tno\r~ HI
•ri O' ....... - - 0 H - COrOtNtNmtNCNCNCN «> m •ρ .η -η η -σ» Ό Ό fl Λ * •Η Ή ·Η Ρ M Pi '
to ID 01 Φ JS υ C
Μ Μ M P 3 - S3
•rH O 0 0 * S
Ρ -rl -rH ·Η m to 10 to 5 O <#> ρ Ό Ό b » a a a , r ^ O -rH-H-HMlH M u 3 υ « .1 3 -rH .rH .rH φ φ φ φ | *< ° * S ftftftPPop+Ji ' Z o <a O λ- Ί vi H 00 jH « ' •Η —K I ® Φ ·Η * >1 +J o inminoomoo t! *5 3
«πιο r^r^r^oor^ooi 5 t* *ί U
Φ H ^ r-r-r-cooor^cocoi ® g ® ij o O Λ 4p £ M x o 5 •h cd m O *2 <n <n M minmmorM©© ^ *
Sø -H £ *** *****| ® ,fj O
^ HHHHNMfNM I ** nJ ^
9> · CO E
** * OOP *.
ft® ft O Ή Η φ «η cn Oh m *n o c η p O O <Ί m O O 04 em®^1 <N ΓΊ rH Λ N N H 52 —
Η H 4j n Η H 4| O ^ 3 ØP
< < rH < «* CM ΡϋΦΟ Φ Hfe < Hfc 0 nr-5n ΡΦ =*fc =*fc O HfeHfeO« 55'rtrs*· >. C oooHfcoootn 2 ® S °
M -rH CNOO^tNOOt^-rH O 5 VI
H a niDHIHINIOHUH ' 'J ® B Λ! X «·
I 3 to H
•rH U » 3 to
(0 -rH C O -rH
H -HH 3 ti ri # I—I -ri rH Λ rH in >ptd + + + + + + + + +. >< m t' tv P P OOOOOOOOO,.] !" ιώ „ _ Φ φ ΓΗ<ΝΓΗΓΗ(ΝΓΗΓΗίΝΓΗ_] 00 I I Ο Ο X ε inminmintninintn^J η υ Μ vi Μ " Μ ι Φ S Ρ Β Φ id ·η ·· 3 Ρ ε η Ε Ζ >ι >- ·Η Ο « 3β h O S Η b m iJ-rl 3 σι Εη s 4aaaacoacoan s η « h +
II
91610 107
Esimerkki 12
Tama esimerkki osoittaa, etta muodostuneen metallimatrii-si-komposiittikappaleen kulutuskeståvyyttå voidaan muun-5 nella, riippuen tåyteaineena kaytetystå piidioksidista. Kaytettiin tarkemmin ottaen erilaisia piidioksiditayteai-neita yhdistelmånå matriisimetallin, tunkeutumisatmosfaa-rln ja tunkeutumisen ediståjan tai tunkeutumisen edistajan edeltåjan kanssa esilla olevan esimerkln metallimatriisi-10 komposiittikappaleiden muodostamiseksi spontaanilla tun-keutumisella. Taulukko VIII sisåltåå yhteenvedon matriisimetallin, tayteaineen, prosessiolosuhteiden ja tåsså esimerkissa muodostettujen metallimatriisi-komposiitti-kappaleiden kulumisnopeuden osalta, seunoinkuin kasittele-15 mattoman metallin (nåyte BL) kulumisnopeuden osalta.
Navtteet BM. BN
Nåmå nåytteet muodostettiin oleellisesti samalla tavalla kuin selitettiin esimerkln 5 nåytteen A osalta, ja kuten 20 esitetåån kuviossa 9.
Nåvtteet BO - BO
Nåmå nåytteet muodostettiin oleellisesti samalla tavalla kuin selitettiin esimerkin 5 nåytteen B osalta, ja kuten 25 esitetåån kuviossa 10.
Nåvte BR
Tåmå nåyte muodostettiin oleellisesti samalla tavalla kuin selitettiin esimerkin 6 nåytteen K osalta, ja kuten 30 esitettiin kuviossa 18.
Nåvte BS
Tåmå nåyte oli vertaileva tarkistusnåyte, johon kohdistet-tiin esimerkin 12 testimenetelmå.
35 ice 91610 $ fe Μ Φ μ η φ ? δ ° ti I Ή 2 « χ ^ £ 3 » Λ μ 3 ¢1 3 ®η ininr'OOinnæ * i-iOig ιη ro η (Μ in r8 in ο 3 0 0 ιη ο «ο ο m m σι w WC — rOrHCMCN c
O
μ Φ Μ c ω Ο •Η 3 * (0 3 Φ > ' μ Λ σι ο η οι ο ιη - >Ί -Η — Ο O’ CN Ρ~ 00 O’ t- Η Λ ·Η # -3 Η μ -- η Ν η (Μ Μ Ν Ν ο m >,
U
Ο ηη >1 Β ^ Φ Ο -C '
••η θ’ σ» νο ι— ι— (ν I V
Η— ΤΓ ^ Ιο ·3 (0 ο ·α * •γΗ --ι ® η η ® Μ Μ 10 •Η Ο Ο „
μ ·η -Η m m η η 2J
μ Ό Ό ad ad ad ad 9 ο —ι —ι μ μ μ μ ^ 3 ·Η ·Η φ φ φ φ I „ X Οι Οι μ μ μ μ I "
Id .
•η ϊ! υ >ι μ U ιηιηοοοο -Η I ο t-r-ooooi ,-w Φ Η - Γ— I— 00 00 00 00 I « 4J Φ Tfe η μ ο Η Φ «2 β Μ — mm ® ^ ad ·Η Δ ν » ι ϋ «Φ— m π (Ν Μ π η ι
S rH
ιβ ιο i« <β υ “ υ ο* υ ·η * « •η ·η υ ·η «ι ° ^ ω w -η w υ w μ φ ’(fe ’(fe ’(fe ο-ι 5 tb >T G oo^oou 0® ad -H on o ij (N o -Η --I μ σι Η Λ « in Μ Ν Η Μ Μ g ^ X ο ΓΊ C » 33333 3 ΟΟ υυυυυ υ η·η I in in m ιη ιη ιη 0(0 ·Η I I I I I ι μ Η β ·Η ·Η -Η -—I ·—I Ή Ή ·—( (H i(fe Η Η Η (0(0(0(0(0(0(0 >ι ·σ Ι_ι -Η ·—ι οοοοοοΝΟ μιη
Kw μφ ΗΗΗΗΗΗΗ ι υ μμ I I I I I I I "J » Φ φ rlrlHHr|p-IHi O’ Φ 0 X Ε ΓΟΐη λ μ Μ I φ 3 μ 6 _ι φ Φ ·Η ·· g μ Ε Φ Β 3 >Τ — μ ο <β ad SSOPiOiPilO'H 3 oo Ε-ι x macacommmu so-h ll 109 91610
Esimerkki 13
Tama esimerkki osoittaa, ettå muodostuneen metallimatrii-si-komposiittikappaleen kulutuskestavyytta voidaan muun-5 nella, riippuen tayteaineen koosta. Taulukko IX sisåltåå yhteenvedon matriisimetallin, tayteaineen, proses-siolosuhteiden ja tasså esimerkissa spontaanilla tunkeu-tumisella muodostettujen metallimatriisi-komposiittikap-paleiden ominaisuuksista.
10
Navtteet BT. BU. O. BV
Naina naytteet muodostettiin oleellisesti samalla tavalla kuin selitettiin esimerkin 5 nåytteen C osalta, seka kuvion 15 11 poikkileikkauksen mukaisella jarjestelylla, paitsi ettei magnesiumjauhetta jårjestetty grafiittikalvolaati-kon pohjalle ennen tayteaineen lisaamista.
Tåssa esimerkissa muodostetut metallimatriisi-komposiit-20 tikappaleet leikattiin ja otettiin valokuvat mikroraken-teesta. Erityisesti kuvio 24a on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytetta BT; kuvio 24b on mikrovalokuva noin 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytetta BU; kuvio 24c on mikrovalokuva noin 25 400-kertaisella suurennoksella vastaten nåytetta BV. Jo-kaisessa edellå mainitussa kuviossa matriisimetalli osoi-tetaan viitenumerolla 170 ja tåyteaine viitenumerolla 171.
30 • · 35 91610
1 1 O
i Φ
Cm H 3 g Λ 3 *
φ > CQ
P Λ ^ C
>ι Ή <H> S
ad -P —* oorOrHvo K
Η P in in tn tn m *n ** * 6 >> ® U r~ <n ί· O'
Λ ^ r- o co co P
P O’ * * - * S
E-ι —' CN ft (Ί (Ί E
o CM Λ s ^ G h X g
i m Λ E
O O « « P 3 2 5 P T-t 5 < P 3 * ΪΗ X -- μ ^ tf m λ h I ^ W V go Φ
O O — Ti Ti— P
U U ^ ΓΊ ·. · GN Φ
ho x * o o - E
OS« Λ Η H CO O C
p ao
•Pi H P
fl ^ 3 >C Q ™ s _ s S H ^3 a i »H <n *
-H O 3 — I S
4 g 3 4 CNi-tCNVO H ”! C E T3 ftt · ^ ^ · Q _, Η -Η o ϋ N ft PI H p E«E- ^ ^ ^ ^ ί 5 Ό ·Ρ P O ®
Φ η η ^ t n S -P
« o p a p
•H n H H H (d .H
C I ao H «
(β O E tf ft ft tf HP
<c P >i pm ti m r~ Φ _
•EMC— HHHH Φ P
Φ 3 Φ dtf - · - - P Φ 5 S > ^ oooo P [? i 3 s (0
' V P
p cj m . „ „ ^ „ φ o Φ W — in in tf in t! S ^ . o ^ ^ ^ ^ m o
H CM ft ft in tf Φ 10 P
• 2 or in τι Γ- H . 5 O ^ HHHH P I > O o
Sop ΓΜ P
« < u υ ή 2 2 u u ·ρ -p S d n p p w ω υ h o « w <n ^ — 'd p Φ =#= =tfc S d >lC ^^feoo P 5 ae -P Ti o ΓΝ o P t*
Eh« in m pi in ” _ _ O O Λ S > m P m
t O *P
C P 3 O’ O’ O’ O’ Ο Μ Η S a S S h m 3 I pi pi pi η o Φ m
-P i i i i p M
m ·ρ ·ρ ·ρ ·ρ ·ρ m ρ •PH CO U) tt CO >ι·0
V -PH PI PI (N (N PUP
ΓΧ p O HHHH <J · Φ
M P P I I I I HE
(0 φ HHHH O’ · 3 0 X £ K < < < ft O 2 λ: · g fc % P ae H D _ > 3
Ep Z « tt © PQ K ’O O Ό I!
Esimerkki 14 111 91610
Tama esimerkki osoittaa, etta spontaanilla tunkeutumisella muodostuneen taytealneena piikarbidia sisåltavån metalli-5 matriisi-komposiittikappaleen lampolaajenemiskerrointa voidaan muuttaa tayteaineen hiukkaskoosta riippuen. Tau-lukko X esittaa eritylsesti matriisimetallin, tayteaineen, prosessiolosuhteet ja lampolaajenemiskertoimen tåssa esi-merkissa muodostetuilla naytteilla.
10
Navtteet BW - CS
Nåmå nåytteet muodostettiin oleellisesti samalla tavalla kuin esimerkin 6 nåytteen N osalta, kaaviollisella poik-15 kileikkauksella, kuten kuviossa 19 esitetåån. Taulukossa X luetellaan reaktiokomponentit ja prosessiolosuhteet jokaiselle nåytteelle. Nåytteellå CF asetettiin, grafiit-tiastiassa olevan grafiittikalvolaatikon kåyttåmisen si-jasta, grafiittipåållystettå (DAG-154, Acheson Colloid, 20 Port Huron, MI) grafiittiastian sisållå olevaan onteloon. Sen jålkeen asetettiin tåyteainetta grafiittiastiaan, oleellisesti samalla tavalla kuin kuviossa 19 esitetåån.
Mekaaniset ominaisuudet saatiin edellå kuvatuilla mekaani-25 silla testausmenetelmillå.
30 35 1 1 2 91610 Η < +j 3 Οι Ο ιΗ <d •η
C
W
ΟΡ ιη Η w Ο
VI
c Μ ΟΡ ο ιη * ο
VI
___ « Ή ο Ή <*> X ο ο ^ m
Wu ν© m ο ιη ο ο ιη οο .η η * Ηο νο η ·<* r- r- r- η »h γο ^ ο ο
U Ν ·> *ι ^ ^ *· *· ·. ·* ^ % h VI
f'* Λ ΟΝ <Λ (Λ Γ"· GO Ο ΟΝ ΟΝ 00 ~ ti ι <* a φ — c η <*> •η 3 ο cd 3 η Φ > -Ρ Λ Ο
>ι <-l VI
Λ ·Η 10 Η <Ν 10 CO I or Η <Τ\ ι I
f P iø ιο ιο ιη ιη ι iø \ø ιη ι ι ·.
C
~ a υ
Ο dP
— ιη ΓΟ <β J *· Η S Ο
•Η a VI
+J ιλ ο in in in in in in ιη ιη ιη I r^inr-r-r-r- r~ r~ r— r— r- .* - I Η r~ r-> r-· r- r- r-' r- r~ t~· r- h o 3 >i °
H P O
φ O O dP
p φ iH O
p O » •η λ ^ i r*
o o VI
ad a o * S m m ιη ^ ™ J· •H o m in in in h h h ' * h
(0 CN Η Η Η H NO SO Ό Ό NO O
voioio®.,»« U O U U (do Or-ldP
υ V (J y V O -W -H -H -H TO -H H j ° •Η -Η -Η ·£ -P -H W W W W W g d *
»>c03C0WwM01 =tfc O W <N
— 000-H-H=lfc=fe=lt^=lfe%OOOO%tNO ^ _ dP •Η·Η·Η«ω^^'τί*?00<Ν0ΓΗ0^·«Ν0 Og* Φ ^ WWW Nininmai®nin(soo(N in zr'd ΡΦ % »tfc „ h dP « >iC dPdPdPdPdPindP ' * ^ ad -H ^•TrotNoooo — OdPooooinnjo g -h <#> E-ι Λ fNinoifNinr'ror'^'r-'or'ror'roio h O * ° • . ro φ r-i m - .1 Λ * (d ea -r—, O Φ ro O -H ro « ro ro ^ ••HH U W Ul Ul U W LU LU LU LU LU >1*1
•HH O O O O O O o O O O O IhH
su P d ...... . . . . . 0*0 P P ro ro ro ro ro ro ro ro ro ro ro E-t
_ id φ HHHHHH Η Η H i—l H Ol * H
O a g v v v v v v o? u ir d· or ro u h rH ® 3 £ i *5 2SX!MN«ieOQWInO 3 EH Z IB O CQ ffl O U U U U U U SiOUui
II
1 1 3 91610
W
O
iH
u ^ in in r* \o σ\ σ\
Wy « η o η (N n in r-> *h ro cs <n £h O ^ v w w w «» ·» ^ ^ ^ *.
U ^ r— co co co σ\ r-* co σ> oo oo oo i Φ C co
•H O
: ?
P A >i H
rt -H m i n « pi h oo o to ·π ph l
Eh P tø i to in in to to tø in tø to l
CJ
o <0
H
•H
-P in in m m in m m m m in in in I r-» f-- p- r-*· f-'- r- r-* r*· r·» γη r- r* r* r* r- r* r*· r* r* r* r* i >1
rH
Φ -C
P ~ J
P _ in in in 9 H to inmintor-i^tCr-iinte ** 00 .S* rH to r-lvo iH CJ CJ .H tj ad -H ininintnin CJ O -Η -Η ·Η ,*·
K ti rH tH fH rH fH >H Ή CQV « Ό 09« CO J U
to CO to CO to CJ CJ CJ CJ ® ° υ cj cj >lt ·ρ ·η -h -η % ^ ρ ο Η % Η % ·Η Ο (Λ (0 (0 Ο CO οο ® ® totoCO^COOCOOD Ο (Ν ο ® ^ to to to Ο Ο in σι .η Hfc tfc in Hfc n in « .
— CJ CJ CJ -H -H =#; =* OOO O % « OP H-rl-rlMWtf||ptri»0#«lMPI#CH Tj· dP tX> £ _ Φ'·' co (A co «NoinooiOtHrtjfMom m in o * ~ ΡΦ % =tfc η m m η n h ^ >1 C imOO#«# OP 0Ρ0Ρ0Ρ op op * _, ad -H ti τρ o cn o o Tt o «Jo Rjooo (do in <0 « * j™ £h <d <N in ot <n in r- p» -r-ι t~ -r-ι r~ m r~ ·η P~ to ·η m o>h
U H •H
C rH
o ae p >
303333 33 3 33,.3 P
u υ υ u u u cj cj cj cj cj r. cj oo i—I t—l I—l i—I rH i—t i—I f-H t—( rH rH . rH 2 ^
I I I I I I I I I I I m I P
, -Η -Η -Η -Η -Η -Η -Η -Η -Η -Η ·Η *H *. (d
(N ZZZZZZZZZZZafcZ C-H
. in in in in in in in m in in in J in ο X
π i-HQ
r I <N PH PH PH ΓΗ PH PH PH PH PH PH on PH ΟΦ
> -H I I I I I I I I I I I I P M
*rl 03 -Η -H -Η -Η -Η -Η -Η Ή -Η *H ·Η -Η M *H tt (0 -H>-H CO CO CO CO to CO CO CO CO CO (0 n (0 >1 ·
Η Η ΓΗΡΗΓΗΡΗΓΗΓΗ PH PH PH PH PH in PH PH
Cl Φ Ή ι-Η I—l fH t-H f-H H rH *H rH rH r-H CJ t
^PPIIIIIIIIIIII EH
ΦΦ H rl H rl rl rl rH rH rH fH rH rH (Λ » 0 XZ<<<<<<<<<<<< n u M M 3 I—I ® ·· -- a p e .. ti ad S Η Ο K ιΗ Z Ο Οι 0> 05 CO 3 E-· z cj cj cj cj cj cj cj cj cj cj cj cj ® to cj 114 91610
Esimerkki 15
Tama esimerkki osoittaa, ettå kuituvahvisteisia metalli-matriisi-komposiittikappaleita voidaan muodostaa spon-5 taanilla tunkeutumisella. Taulukko XI esittåå eritylsestl matriisimetallin, tåyteaineen, ja reaktio-olosuhteet, joi-ta kåytettiin lueteltujen nåytteiden metallimatriisi-kom-posiittikappaleiden muodostamiseksi. lisåksi taulukossa XI esitetåån kulloisenkin komposlittikappaleen jaåhdytys-10 menetelmå, sellaista kåytettåesså.
Nåytteet CT - CY
Narna nåytteet muodostettiln oleellisesti samalla tavalla 15 kuin esimerkin 5 nåytteellå G, ja kuten kuviossa 15 esitetåån.
Navtteet CZ - DA
20 Nåmå nåytteet muodostettiin oleellisesti samalla tavalla kuin esimerkin 5 nåytteellå C, ja kuten kuviossa 11 esitetåån, paitsi ettå: 1) magnesiumjauhetta ei kåytetty; 2) såilio tehtiin ruostumatonta teråstå olevasta aineesta, eikå grafiitista; ja 3) kuumennuksen ajaksi såilion ympåri 25 asetettiin keraaminen kuitupeite.
Nåvtteet DB - DP
Nåmå nåytteet muodostettiin oleellisesti samalla tavalla 30 kuin esimerkin 5 nåytteellå G, kuten kuviossa 15 esitetåån, paitsi ettå grafiittikalvolaatikon alle asetettiin terås-levy, ja ettå keskeltå noin 51 mm halkaisijaisella reiållå varustettu grafiittikalvon arkki asetettiin tåyteaineen ja matriisimetallin våliin.
35 91610 115
Nåytteet DE - DG
Nåmå nåytteet muodostettiin oleellisesti samalla tavalla kuin eslmerkin 5 nåytteellå H, ja kuten kuviossa 16 5 esitetåån, paitsi ettå noin 13 mm piikarbidikerros asetet-tiin ruostumatonta teråstå olevan såilion pohjaile, eikå grafiittikalvolaatikkoon, ja grafiittikalvon aukko mat-riisimetallin ja tåyteaineen vålillå kåsitti noin 13 leveån ja noin 127 pitkån raon, jonka keskellå oli noin 51 mm 10 halkaisijaltaan oleva reikå.
Navtteet PH - DI
Nåmå nåytteet muodostettiin oleellisesti samalla tavalla 15 kuin nåytteet DE - DG, paitsi ettei jår jestelmåån sovitettu piikarbidikerrosta.
Metallimatriisi-komposiittikappaleiden mekaaniset ominai-suudet saatiin edellå kuvatulla mekaanisella testauksella, 20 ja ne esitetåån taulukossa XI. Nåiden komposiittikappalei-den mekaaniset ominaisuudet mitattiin menetelmållå, joka oli oleellisesti samanlainen kuin ASTM Standard D-3552.
25 30 35 116 91610 c •Η η μ μ •Η Λ σι σι
•ri CN rH
Ο Η Η ft
C
* « μ - — c α η a
X X 3 ι—I
ιπ 4 4 η dj • rHmiørHggmioa co-' cn η cn μ —· ·—· μ +ι s rr μ • « « +ι ή s Ha H b p»vo οιοίΝΟβομι*)»*
• S mm^coiommCr^C-Hoico O
θ'- «Η ιΗ σι CN Ή -t CN Φ CN Φ ft CN CN ' rH
C C C
•Η -Η O
m cn m η to n 3 ^ 9 ^ η a S' Eh >.><>ι>ι>ι>ιμμμμ >i >i 5 μ μ μ μ μ μ μ >, μ >, μ μ ’2 <*> >1 >1 >1 >1 >1 >< 4 Φ 4 « >ι>ι m ® ιτ)ΐ·αι·οιτ)ΐ·οι·ααμ3μ ι·σι·ο 'd γν μ ·Η Δ ·Η Λ ·<Η Λ -Η Λ -Η Λ -Η Λ C C C C -Η Λ -Η Λ 3 C:®CadCadaadCadGad3-H3-fH C ad C Λ * o
3 3ad3ad3ad3ad3ad3ad3-rl3-.H 3 ad 3 ad VI
S 0·πΒ·ηΒ·ηΒ·π3·η3·ηΒ^ΜΛ D -r-ι ΰ -ι-ι
g C
* s "
ι-l dP
0) * in I μ ‘ -i «μ ri ri -
Q.-H ° g O
En o« Q vi w ad u· ·η -H 't -H ·σ -Η -σ ·η -η 18 J X EhWWHWHWEh WW _ '
» S DI
μ o x 3 μ * i ej Φ H _ id * S o I -Η ^ Φ -H ^ >ι μ O mininmooinm mm Ό S i πιο cocor^r'OocNCN cn t" .
Φ H ir οοοοίΰιοΓ'Γ'Γ'Γ' m i» c m .
μ g !“ m •h « o 10 X —' *H * id -ri i oooooooomm o o 3 li g ft Φ ^ i-IrtCNCNCNCNiHi-l ΓΟ CO # Ϊ § ΦΦΦίβφΦΦ® η -n -r-ι ·η -η ·η ·ι-ι -r-ι · H _!
333 3,3333 MU
μμμμμμμμ Id Φ Ho ®σι®σι®σι*5σ\®σι®σι®σι®σι *Η ' ui •Η Ή ·Η ·η ·Η ·γΗ ·Η ·Η > > Λ * ” Φ« a) « a) « ® «j id« ® *j Φ e id <j 3 3 *ri id
Jill ^1-1 χ·π Xfl ,*1-1 ,*·Γ-ι ,*·η JdJ τ-ι ,* X 3 ·Γ1 «
μ_ μ_ μ_ -μ -μ» +Jm μ„ μ_ μ_ μ s S
«°Λ Φ®„ Φ® s °0«. Φ“Λ Φ°Λ Φ® Φ®Λ φ®„ φ®„ μ μ υ . X * X * X * X * X * Λ * X * X * ·η * -η * 3 ·Η dp I *π ή π π ·π ·π *π *m *π *π 5 2^ φ n3(n3n3m3pi3p>3nSn3 m 3 m 3 μ® ομομομομομο-μο-μομ ομομ ·_5 ^ >ι C ν ·Η « ·Η « Ή Ν ·Η η Ή ν Ί «Ή ν ·Η η Ή η -Η — 'S1 ' ad ·Η Η3Η3Η3Η3Η3Η3-Η3Η3 Η 3 Η 3 ^ ° Η Φ <Αί«<Χ<Χιΐ<Χ<<Χ4:Α<ι<Χ4:Χ < X dj X “ « * AC CO ΟΧ - » NN « 9 ® >1 ο ο 5 -d μ -Η ·Η -Η ·Η Η -η Η -Η Η ·Η ^ 5 Φ WWWWWWWU COCO e d1* I >ι S d ° 3 Η 3 I η μ »-ι Η 3 ^ •Η ad C C Φ rH o N d 3 3 Ν Ν Φ vi * o, u u n· u· —
CN CN I I a W
I I I O' O' ~r « -Η •μ o'O'aa ft~-co m -H a a m m ft Ή rH ·>Η r~ -H r~ ». «, + + + + + + rH dp i_i -H rH coicoio o o o o o o o μ-Hm
sr< μ Φ m c m c h rH · · · · · · φ μ CN
Λ μμ IMINI ι o o o o o o μ μ >.
_ Φ φ Η m ri m ri rH CN CN IN CN CN IN -r| ® O
O ag <i<i<4j utj m m m m mm ft co vi X! x: rH Φ g ft i ·“ ad EHS>SXXNi< «O 3
Eh S OUUOUUCJQ QQ S oo σι + 117 91610 c •Η
It
P
P
•H
.* CO rH 00 I Γ- rH
•η σι r~ m i ro >h
0 rH rH »—4 (N
ft c
It
It
P
c 3
3 rH
a < • to W ~ a w if β 3 λ 3 H Ps poo rH r~ n if o ° ft • S -Η sf in C in C o r- r-> 0
3) -- w IN <N φ Ο φ Γ7 (N CM ' rH
c c g •Η -H ° -
» 3 Pi 3 Pi n 05 05 ? tH
>ipppp >, >1 >, 5 p p >, p >, p p p g 0 >1 n) Φ It Φ >1 >1 >1 irj id IOC3PCPIOIOIO 'g cn P -Η Λ C C C C -Η Λ ·Η Λ ·<Η Λ '2 3 CadS-HS-HCadCadCad ·* Ο
3 3ad3-rl3-H3ad3ad3ad VI
S D ·ο (0 X W Λ! D ·ο D ·ο D το - S « >1 Η Ν Ή „ # Φ * ΙΠ
IP ’ rH
β Ρ ° * ο, Η υ w ο
Jm j, Q νι Λ -Η -Η -ri Tf -ri -Η ** .* UUUfrlUH _ * ® g σ> 3 2 * i S* s
Φ -H
cd 55 B o
rH _ 'g rH
I *H ^ Φ ·Η >iPu in m m in o o O!S| rH I O «ΝΠΙΊΠνΟΙΟ Φ ι-H >— 000000 p in jj C e «, P P ί o\ •ri Cd * y 0) .* r^ Τ’ *
ad -Η Λ o oo oo oo o o 3 j C
m -—- rOMCNCNCNCV ~ S S
• < * w o cd id id id cd cd h ' •H -H -ri -ri -Η -Η τ u| >>>>>> cd* 333333 -o id „ .* .« X .* .* X 3 ro -
Λ» 1d“ «“ rt“ «®Λ *®λ il P U
i £·-*£ S 'g *> φ n 3 i»> 3 m3 m3 m3 m3 3 1 ^ ΡΦ o+jO+jOPOPOPOP i " ru >1 C IS -ri IS -ri IS -ri IS -ri Is -H IS -ri ^ 3 * ad Η H3rH3rH3rH3rH3rH3 "2 3 ° H cd S m w
M Q
OM* n "d O ® $ -H C ^ n "c g *
I >i S "e S
CM 3 H jj E n P rH IS IS d R * ri -H ad O O Λ ^ ®
p 3 ad -Η -H -H -ri -Η -H ** VI
> κ cu «»UH»» rr •«U K ^
m I ^ Pt *H
to -Η (ki s 01 09 -ri is * -H rH + + + + + + I-H dp L_1 -H rH OOOOOO (c -Η ΙΠ s^ M<d ······ Φ4-ΐ(Ν +J+J OOOOOO .Q <Η «Α
_ idffi <NCN<NCSCN<N *H «3 O
O S g m m m in in in is cn vi 3 rH Φ af ε
,, ^ Q
Id ad QHis(935H 3 H 2 O Q O O Q O E oo σι + 91610 118
Esimerkki 16
Tama esimerkki osoittaa, ettå spontaani tunkeutuminen voidaan aikaansaada esimuotteihin, joilla on suuri tila-5 vuusosa tåyteainetta, metallimatriisi-komposiittikappa-leiden muodostamiseksi. Kuvio 25 esittåå kaaviollisen poikkileikkauksen jårjestelystå, jota kåytettiin tåmån esimerkin metallimatriisikomposiitin tuottamiseksi, kuten alia selitetaan. Lahemmin tarkasteltuna valmistettiin 10 teråsmuotti 250, jossa oli sisainen ontelo, joka mitoiltaan oli noin 152 mm pitka, noin 152 mm levea ja noin 152 mm syvå. Terasmuotin 250 pohjapinta peitettiin grafiittikal-von kappaleella 251 (Grafoil (R), Union Carbide:lta), joka mitoiltaan oli noin 76 mm pitka, noin 76 mm levea ja noin 15 0,38 mm paksu. Piikarbidiesimuotti 252 (joka saatiin yhtioltå I Squared R Element, Inc., Akron, NY), jonka ulkohalkaisija oli noin 45 mm ja sisåhalkaisija noin 19 mm, ja joka oli katkaistu noin 76 mm pituiseksi, kaarittiin grafiittikalvon kappaleeseen 253 ja asetettiin terås-20 muotissa 250 olevalle grafiittikalvolle 251. 90 grit alumiinioksidiainetta 254 (38 Alundum, Norton Co., Worcester, MA) kaadettiin piikarbidiesimuotin 252 ja terasmuotin 250 våliseen tilaan. Piikarbidiesimuotin sisåtila tåytet-tiin oleellisesti kokonaan grafiittijauheella 255 (KS-44 25 yhtiosta Lonza, Inc., Fair Lawn, NJ). Grafiittikalvolaa-tikko 256, joka mitoiltaan oli noin 146 mm pitka, noin 146 mm levea ja noin 76 mm syva, tehtiin esimerkin 5 nåytteen C yhteydessa kuvatu11a menetelmalla. Halkaisijaltaan noin 43 mm oleva reika 257, joka vastasi piikarbidiesimuotin 30 252 ulkohalkaisijaa, leikattiin grafiittikalvolaatikon 256 pohjaan, ja grafiittikalvolaatikko 256 asetettiin piikarbidiesimuotin 252 ylåpåån ympari terasmuotissa 250. -100 mesh magnesiumjauhetta 258 (yhtiosta Hart Corporation, Tamaqua, PA) asetettiin piikarbidiesimuotin 252 ylapinnal-35 le, joka ulottui grafiittikalvolaatikkoon 256. Matriisime-talli, jonka painosta oli 12% piita, 6% magnesiumia ja 91610 119 loput alumiinia, asetettiin teråsmuotissa 250 olevaan grafiittikalvolaatikkoon 256.
Teråsmuotti 250 sisåltoineen asetettiin huoneenlampotilas-5 sa vastuskuumennettuun vuorattuun retorttiuuniin. Retortin ovi suljettiin ja retorttiin muodostettiin tyhjo ainakin 762 mm Hg. Kun tyhjo oli saavutettu, retorttikammioon tuotiin typpeå virtausnopeudella noin 3 1/minuutti. Vuo-rattu retorttiuuni kuumennettiin sitten noin 800°C:seen 10 nopeudella noin 200°C/h ja pidettiin noin 10 tuntia noin 800°C:ssa noin 3 1/minuutti virtaavassa typpiatmosfååris-så. Retorttiuuni jaahdytettiin sitten noin 800°C:sta noin 675°Csseen nopeudella noin 200°C/h. Noin 675°C:ssa teråsmuotti 250 sisaltoineen poistettiin ja asetettiin huoneen-15 låmpotilassa olevalle grafiittilevylle metallimatriisi-komposiitin ja jåånnosmatriisimetallin suunnattua kiinteyttåmistå vårten. Huoneenlåmpotilassa jårjestely purettiin, ja havaittiin ettå matriisimetalli oli spon-taanisti tunkeutunut esimuottiin.
20
Sen jålkeen muodostunut metallimatriisikomposiitti leikat-tiin, kiinnitettiin, kiillotettiin ja saatettiin kvanti-tatiiviseen kuva-analyysiin. Kuvio 26a esittåå mikrovalo-kuvan komposiitin mikrorakenteesta 50-kertaisella 25 suurennoksella, ja kuvio 26b esittåå 1000-kertaisella suurennoksella mikrovalokuvan jårjestelmåsså olevasta et-satusta matriisimetallista. Kvantitatiivisen kuva-analyy-sin tulokset osoittivat, ettå piikarbidilla vahvistetun komposiitin pitoisuus oli noin 78 tilavuusprosenttiaf mikå 30 osoittaa ettå metallimatriisikomposiitteja voidaan muodos-taa spontaanilla tunkeutumisella sellaiseen esimuottiin, jossa on suuria tåyteaineen tilavuusosuuksia.
35

Claims (26)

1. Menetelmå metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi, jossa menetelmåsså sula matriisimetalli saatetaan spontaanisti tunkeutumaan ainakin osaan oleellisesti ei-reaktiivista tåyte-5 ainetta, tunnettu siitå, ettå matriisimetallin spontaani tun-keutuminen ainakin osaan tåyteainetta aikaansaadaan tai sitå tehostetaan kåyttåmållå tunkeutumisatmosfååriå sekå lisåksi tunkeutumisen ediståjåå ja/tai sellaisen edeltåjåå.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå tunkeutumisatmosfååri on yhteydesså tåyteaineeseen ja/tai matriisimetalliin ainakin tunkeutumisen jossakin vaiheessa.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, 15 ettå tunkeutumisen ediståjåå ja/tai tunkeutumisen ediståjån edeltåjåå lisåtåån matriisimetalliin, tåyteaineeseen ja/tai tunkeutumisatmosfååriin.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, 20 ettå tunkeutumisen ediståjå muodostuu saattamalla tunkeutumisen ediståjån edeltåjå reagoimaan ainakin yhteen aineeseen, joka on valittu ryhmåstå, joka kåsittåå tunkeutumisatmosfåå-rin, tåyteaineen ja matriisimetallin.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå tunkeutumisen ediståjån edeltåjå haihtuu tunkeutumisen aikana.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, 30 ettå haihtunut tunkeutumisen ediståjån edeltåjå reagoi muodos- taen reaktiotuotteen ainakin tåyteaineen osaan.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå mainittu sula matriisimetalli ainakin osaksi voi pelkis- 35 tåå mainitun reaktiotuotteen. li 91610
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmå, tiarmet tu siitå, ettå mainittu reaktiotuote muodostuu påållystyksenå ainakin mainitun tåyteaineen osalle.
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå tåyteaine kåsittåå esimuotin.
9 '\ 61 O
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå se lisåksi kåsittåå vaiheen, jossa mååritellåån tåyteai- 10 neen rajapinta estoaineella, jolloin matriisimetalli spon-taanisti tunkeutuu estoaineeseen saakka.
11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå tåyteaine kåsittåå ainakin yhden aineen, joka on valittu 15 ryhmåstå, joka kåsittåå jauheet, hiutaleet, mikrokuulat, kui-tukiteet, kuplat, kuidut, hiukkasaineet, kuitumatot, leikatut kuidut, kuulat, pelletit, pienet putket ja tulenkeståvån kan-kaan.
12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå tunkeutumisen ediståjån edeltåjåå on seostettu mainittuun matriisimetalliin.
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmå, tunnettu sii-25 tå, ettå matriisimetalli kåsittåå alumiinia, ettå tunkeutumi- ^ sen ediståjån edeltåjå kåsittåå strontiumia ja/tai magnesiu- mia, ja ettå tunkeutumisatmosfåårin muodostaa typpiatmosfååri, joka on yhteydesså tåyteaineeseen ja/tai matriisimetalliin ainakin tunkeutumisjakson osan aikana. 30
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå sula matriisimetalli on ainakin 1100°C låmpotilassa.
15. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, 35 ettå ainakin joko tunkeutumisen ediståjåå ja/tai tunkeutumisen ediståjån edeltåjåå on jårjestetty sekå mainittuun matriisimetalliin ettå mainittuun tåyteaineeseen. 9Ί 6; O
16. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmå, tunnet tu siitå, ettå ainakin joko tunkeutumisen ediståjåå ja/tai tunkeutumisen ediståjån edeltåjåå on jårjestetty useampaan kuin yhteen seu-raavista aineista: mainittu matriisimetalli, mainittu tåyteai- 5 ne ja mainittu tunkeutumisatmosfååri.
17. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnet tu siitå, ettå låmpotila spontaanin tunkeutumisen aikana on korkeampi kuin matriisimetallin sulamispiste, mutta alempi kuin mat- 10 riisimetallin hoyrystymislåmpdtila ja tåyteaineen sulamispiste .
18. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå tunkeutumisen ediståjån edeltåjå kåsittåå ainetta, joka 15 on valittu ryhmåstå, johon kuuluu magnesium, strontium ja kal-sium.
19. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå mainittu matriisimetalli kåsittåå alumiinia, ja ettå mai- 20 nittu spontaani tunkeutuminen tapahtuu låmpdtilassa noin 675 - 1000°C.
20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå mainittu låmpotila on noin 750 - 800°C. 25
21. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå mainittu tåyteaine kåsittåå ainakin yhtå ainetta, joka on valittu ryhmåstå, joka kåsittåå sulatettua alumiinioksidihiuk-kasta, kalsinoitua alumiinioksidihiukkasta, alumiinioksidin 30 katkaistuja kuituja, alumiinioksidin jatkuvia kuituja, piikar-bidihiukkasia, piikarbidikuitukiteitå, hiilikuituja, jotka on påållystetty piikarbidilla, zirkoniumhiukkasia, titaanidibori-dihiutaleita, alumiininitridihiukkasia sekå nåiden sekoituk-set. 35
22. Metallimatriisikomposiitti, tunnettu siitå, ettå se kåsittåå oleellisesti reagoimattoman tåyteaineen, joka on ympå- 91610 roity matriisimetallilla, jolloin mainittu ympåroiminen tapah-tuu spontaanisti.
23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen metallimatriisikomposiit-5 ti, tunnettu siitå, ettå mainittu tåyteaine kåsittåå ainakin yhtå ainetta, joka on valittu ryhmåstå, joka kåsittåå oksidit, karbidit, boridit ja nitridit.
24. Patenttivaatimuksen 22 mukainen metallimatriisikomposiit-10 ti, tunnettu siitå, ettå mainittu tåyteaine kåsittåå ainakin yhtå ainetta, joka on valittu ryhmåstå, joka kåsittåå jauheet, hiutaleet, mikrokuulat, kuitukiteet, kuplat, kuidut, hiukkas-aineet, kuitumatot, leikatut kuidut, kuulat, pelletit, pienet putket ja tulenkeståvån kankaan. 15
25. Patenttivaatimuksen 22 mukainen metallimatriisikomposiit-ti, tunnettu siitå, ettå matriisimetalli kåsittåå alumiinia.
26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen metallimatriisikomposiit-20 ti, tunnettu siitå, ettå se lisåksi kåsittåå ainakin jotakin alumiininitridiå.
FI894943A 1988-11-10 1989-10-17 Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi spontaanin tunkeutumisprosessin avulla FI91610C (fi)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US26931188A 1988-11-10 1988-11-10
US26931188 1988-11-10
US34959089A 1989-05-09 1989-05-09
US34959089 1989-05-09
US41632789A 1989-10-06 1989-10-06
US41632789 1989-10-06

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI894943A0 FI894943A0 (fi) 1989-10-17
FI91610B FI91610B (fi) 1994-04-15
FI91610C true FI91610C (fi) 1994-07-25

Family

ID=27402162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI894943A FI91610C (fi) 1988-11-10 1989-10-17 Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi spontaanin tunkeutumisprosessin avulla

Country Status (22)

Country Link
EP (1) EP0375588B1 (fi)
JP (1) JP2801302B2 (fi)
KR (1) KR0121463B1 (fi)
CN (1) CN1082555C (fi)
AT (1) ATE134390T1 (fi)
AU (1) AU634497B2 (fi)
BG (1) BG90288A (fi)
BR (1) BR8905762A (fi)
CA (1) CA2002284C (fi)
CZ (1) CZ282100B6 (fi)
DD (1) DD301878A9 (fi)
DE (1) DE68925720T2 (fi)
DK (1) DK558689A (fi)
FI (1) FI91610C (fi)
HU (1) HUT57279A (fi)
IE (1) IE74680B1 (fi)
IL (1) IL92254A (fi)
NO (1) NO176926C (fi)
PT (1) PT92251B (fi)
RO (1) RO104859B1 (fi)
TR (1) TR27189A (fi)
YU (1) YU47095B (fi)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL95930A0 (en) * 1989-10-30 1991-07-18 Lanxide Technology Co Ltd Anti-ballistic materials and methods of making the same
US5186234A (en) * 1990-08-16 1993-02-16 Alcan International Ltd. Cast compsoite material with high silicon aluminum matrix alloy and its applications
JPH06503523A (ja) * 1990-12-05 1994-04-21 ランキサイド　テクノロジー　カンパニー，リミティド　パートナーシップ 成形のための成形用具の材料
EP0566688B1 (en) * 1991-01-11 1994-12-28 Lanxide Technology Company, Lp Removing metal from composite bodies, and resulting products
WO1994002654A1 (en) * 1992-07-15 1994-02-03 Lanxide Technology Company, Lp Filler material for metal matrix composites
US5350003A (en) * 1993-07-09 1994-09-27 Lanxide Technology Company, Lp Removing metal from composite bodies and resulting products
GB2294474B (en) * 1994-10-26 1998-04-29 Honda Motor Co Ltd Method for forming an aluminium or aluminium alloy composite material.
AT405798B (de) * 1995-06-21 1999-11-25 Electrovac Verfahren zur herstellung von mmc-bauteilen
JP4224445B2 (ja) * 2004-02-06 2009-02-12 日信工業株式会社 カーボンブラック複合材料の製造方法
JP4420400B2 (ja) * 2005-01-14 2010-02-24 本田技研工業株式会社 アルミニウム基複合材料およびアルミニウム基複合材料の製造方法
CN103209788A (zh) * 2010-08-25 2013-07-17 陶克斯集团有限公司 复合材料及其制造方法和设备
DE102011008554A1 (de) 2011-01-13 2012-07-19 Sören Grießbach Verfahren zur Herstellung von anorganisch, nichtmetallischen (keramischen) gefüllten Metallverbundwerkstoffen
CN102717052A (zh) * 2011-03-31 2012-10-10 比亚迪股份有限公司 一种陶瓷金属复合制品及其制备方法
WO2015103670A1 (en) * 2014-01-09 2015-07-16 Bradken Uk Limited Wear member incorporating wear resistant particles and method of making same
CN104018022B (zh) * 2014-05-28 2016-07-20 成都西顿硬质合金有限公司 碳化硼基微观结构复合材料的制备方法
CN106353869B (zh) * 2016-10-27 2019-01-18 苏州菲镭泰克激光技术有限公司 一种动态轴镜架
CN107266099B (zh) * 2017-06-16 2023-07-18 中国人民解放军第五七一九工厂 一种航空发动机陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片近净成型用夹具
CN108385040B (zh) * 2018-02-22 2019-05-14 威海市和谐硅业有限公司 一种短切碳纤维增强镁铝基复合材料及其制备方法
CN108794017B (zh) * 2018-06-21 2020-10-23 湖北秦鸿新材料股份有限公司 一种耐磨陶瓷复合管的制备方法
CN109137078B (zh) * 2018-08-31 2019-11-12 江苏贝肯新材料有限公司 一种金属氮化物晶须的生长方法
CN110078529A (zh) * 2019-05-30 2019-08-02 西安创正新材料有限公司 一种碳化硅晶须增强铝基复合材料及其制备方法
CN112317748B (zh) * 2020-11-05 2021-08-31 佛山市飞成金属制品有限公司 一种节能型的泡沫铝合金制备工艺和泡沫铝合金
CN114058919A (zh) * 2021-11-15 2022-02-18 郑州大学 金刚石锯片烧结用金属陶瓷模具材料及其制备方法
CN114959346B (zh) * 2022-05-25 2023-04-18 武汉材料保护研究所有限公司 一种利用泡沫铝制备铝碳复合材料的方法
CN118389847B (zh) * 2024-06-27 2024-09-10 湖南中伟新能源科技有限公司 用于红土镍矿还原硫化熔炼的复合材料及其制造方法和应用

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR608800A (fr) * 1924-12-31 1926-08-02 Thomson Houston Comp Francaise Perfectionnements aux compositions métalliques et à leurs procédés de fabrication
FR1037894A (fr) * 1951-05-30 1953-09-23 Metallurg Des Poudres Perfectionnement à la métallurgie des poudres
US3138837A (en) * 1960-10-21 1964-06-30 John W Weeton Method of making fiber reinforced metallic composites
DE2166925C3 (de) * 1971-09-01 1985-01-31 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum Herstellen von Zweischichten-Kontaktstücken als Formteil
GB1595280A (en) * 1978-05-26 1981-08-12 Hepworth & Grandage Ltd Composite materials and methods for their production
US4456577A (en) * 1981-09-25 1984-06-26 Osaka Diamond Industrial Company, Ltd. Methods for producing composite rotary dresser
US4491558A (en) * 1981-11-05 1985-01-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Austenitic manganese steel-containing composite article
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
US4710223A (en) * 1986-03-21 1987-12-01 Rockwell International Corporation Infiltrated sintered articles
US4718941A (en) * 1986-06-17 1988-01-12 The Regents Of The University Of California Infiltration processing of boron carbide-, boron-, and boride-reactive metal cermets
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

Also Published As

Publication number Publication date
IL92254A (en) 1994-02-27
CS635989A3 (en) 1992-05-13
TR27189A (tr) 1994-11-30
IE74680B1 (en) 1997-07-30
DK558689A (da) 1990-05-11
HU895650D0 (en) 1990-01-28
NO176926B (no) 1995-03-13
NO894144L (no) 1990-05-11
PT92251A (pt) 1990-05-31
AU4384789A (en) 1990-05-17
CN1045237A (zh) 1990-09-12
DE68925720D1 (de) 1996-03-28
JP2801302B2 (ja) 1998-09-21
CZ282100B6 (cs) 1997-05-14
ATE134390T1 (de) 1996-03-15
NO894144D0 (no) 1989-10-18
BG90288A (bg) 1993-12-24
DE68925720T2 (de) 1996-06-13
JPH02236244A (ja) 1990-09-19
RO104859B1 (en) 1994-06-27
NO176926C (no) 1995-06-21
DD301878A9 (de) 1994-06-09
KR0121463B1 (en) 1997-12-03
EP0375588A1 (en) 1990-06-27
HUT57279A (en) 1991-11-28
IE893319L (en) 1990-05-10
CA2002284A1 (en) 1990-05-10
IL92254A0 (en) 1990-07-26
FI894943A0 (fi) 1989-10-17
YU214589A (en) 1990-12-31
PT92251B (pt) 1995-12-29
YU47095B (sh) 1994-12-28
AU634497B2 (en) 1993-02-25
FI91610B (fi) 1994-04-15
DK558689D0 (da) 1989-11-09
CN1082555C (zh) 2002-04-10
CA2002284C (en) 2001-05-15
BR8905762A (pt) 1990-06-05
EP0375588B1 (en) 1996-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI91610C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi spontaanin tunkeutumisprosessin avulla
FI91831C (fi) Menetelmä kolmiulotteisesti yhteenliittyneen rinnakkaismatriisin sisältävän metallimatriisikomposiittikappaleen valmistamiseksi
FI89015C (fi) Foerfarande foer framstaellning av en metallmatriskomposit
FI91723C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi suunnatulla kiinteytyksellä
FI91496C (fi) Menetelmä makrokomposiittikappaleiden muodostamiseksi sekä sillä muodostettuja makrokomposiittikappaleita
FI89014B (fi) Foerfarande foer framstaellning av en metallmatriskomposit
FI91608B (fi) Menetelmä ainakin kahden kappaleen yhteenliittämiseksi
FI91492C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
FI91494C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi sekä menetelmän mukaisesti valmistettu komposiitti
HUT56620A (en) Method for producing bullet-proof material and bullet-proof material
FI91724B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi negatiivista seosmuottia käyttäen
JPH05507030A (ja) 金属マトリックス複合材製造用ゲート手段
FI91609C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
FI91490B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin muodostamiseksi
FI91722C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
FI91495C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi sulasta matriisimetallista ja oleellisesti ei-reaktiivisesta täyteaineesta
FI91491C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiittikappaleen valmistamiseksi uppovalumenetelmää käyttäen
FI91833B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi sekä menetelmällä aikaansaatava metallimatriisikomposiittikappale
FI91832C (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
FI91493B (fi) Menetelmä metallimatriisikomposiitin valmistamiseksi
JPH05507317A (ja) マクロ複合体及び製法
Shirey Understanding How Tape Casting Titanium Diboride Shifts its Processing-Microstructure-Properties Paradigm Toward New Applications
WO1999032676A2 (en) METHOD FOR MAKING A METAL MATRIX COMPOSITE BODY COMPRISING A REINFORCEMENT PHASE PRODUCED $i(IN SITU)
NZ231335A (en) Formation of metal matrix composite bodies by spontaneous infiltration of

Legal Events

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

Owner name: LANXIDE TECHNOLOGY COMPANY, LP