HU202167B - Self-carrying ceramic body of composite structure and process for producing same - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás összetett szerkezetű önhordó kerámiatest előállítására, amikoris fém alapanyagból kerámiatestet állítunk elő. Ugyancsak tárgya a találmánynak a különösen a javasolt eljárás szerint készített összetet szerkezetű kerámiatest, amelynek fém alapanyagból készült, inverz reprodukálásra alkalmas pozitív alakzatot és nem reprodukálásra szánt részt tartalmazó alaptest pozitív alakzatának megfelelő alakú negatív alakzata van.

Az elmúlt években egyre növekszik az érdeklődés olyan kerámia alapú szerkezeti elemek iránt, amelyeket előzőleg mindenkor fémből készítettek az ipari alkalmazásokhoz. A növekvő érdeklődést az magyarázza, hogy a kerámia anyagok több jellemzője, mint például a korróziós hatásokkal szembeni ellenállásuk, keménységük, rugalmassági modulusuk, valamint magas hőmérséklettel szembeni ellenállásuk a fémekével összehasonlítva számos esetben sokkal jobb.

Az elmúlt időszak erőfeszítései arra irányultak, hogy a nagyobb szilárdságú, nagyobb megbízhatóságú és keményebb kerámia anyagokat vagy a monolitikus kerámiák előállítási módszereinek javításával, vagy pedig újszerű kompozíciók létrehozásával, mégpedig kerámia mátrix alapú összetett termékek kialakításával biztosítsák. Az összetett szerkezeteket az jellemzi, hogy anyaguk heterogén, a szerkezetet hordozó testet két vagy több anyagból alakítják ki, amelyeket megfelelő módon kombinálnak abból a célból, hogy a termék kívánt tulajdonságát elérjék. így például két különböző anyag igen jó kombinációja érhető el akkor, ha az egyiket a másik mátrixába be lehet illeszteni. A tipikus példák az összetett szerkezetű, kerámia mátrix alapú termékekre egy vagy több töltőanyagot, mint szemcséket, szálakat, vékony rudakat és hasonlókat tartalmaznak

A kerámia anyagok előállításának hagyományos módszerei a következő általános lépéseket tartalmazzák:

(1) A kerámia anyag alapanyagait porszerű formában előkészítjük;

(2) A porszerű anyagokat őröljük, hogy megfelelő finomságú alapanyagot állítsunk elő;

(3) A finom szemcsézettségű alapanyagot kívánt alakú testté formáljuk (figyelembe véve azt a tényt, hogy a megmunkálás során összehúzódik), például egytengelyes összenyomással, izosztatikus nyomással, fröccsöntéssel, mintába öntéssel, vagy bármely más alkalmas technikával;

(4) Az előkészített testet megemelt hőmérsékleten kiégetjük, és ezzel biztosítjuk, hogy az egyedi porrészecskék koherens struktúrává tapadnak öszsze, ennek során általában nincs szükség nyomás alkalmazására, mint például a nyomásmentes szinterelés során, de több esetben kiegészítő erőt is használunk, például egytengelyes vagy izosztatikus nyomással hatunk a testre;

(5) Az elkészült kerámia anyagot szükség szerint csiszoljuk vagy más módon kikészítjük

A technikai fejlesztő munkák jelentős része arra irányul, hogy a por alakú alapanyagok előkészítési technológiáját tovább javítsák. Itt két irányzatot különböztethetünk meg, mégpedig (1) egyenletes és rendkívül finom szemcsézettsé2 gű anyagok előállítása szórásos, plazmás és lézeres technológiák segítségével;

(2) a kiégetés és össze tömöri tés módszereinek tökéletesítése, mégpedig a szín terelés az egy irányú és az izosztatikus összenyomás technológiájának javítása.

Az említett fejlesztő munkák célja az, hogy sűrű, finom szemcsézettségű, repedésektől és idegen strukturális elemektől mentes mikrostruktúrákat állítsanak elő. Megállapítható, hogy a kerámia ipar teljesítő képessége ezekben a vonatkozásokban számos területen jelentősét javult. A javulást azonban az előállítási költségek túlságosan is nagy növekedése kíséri, és ez az oka annak, hogy a legkiválóbb tulajdonságokkal jellemzett kerámiák széleskörű alkalmazása egyelőre nem figyelhető meg.

A kerámia anyagok előállítása során további problémát jelent az, hogy a méretek nem növelhetők, különösen az ismert technológiák alkalmazása során. A hagyományos eljárások segítségével gyakorlatilag kizárt olyan termékek előállítása, amelyek egy darabból állnak, és méreteik viszonylag nagyok. A termékek méreteinek növekedése számos problémához vezet, így pl. a kiégetési idő növekszik, nagyobb térfogatú anyagmennyiséggel szemben kell az egyenletességi követelmények betartására ügyelni, gyakrabban fordul elő az alkatrészek összetörése vagy károsodása az egyenetlen tömörítés és a hő hatására keletkező feszültségek miatt, a színtereléssel nem mindig lehet a kívánt minőségű terméket előállítani, az esetleges tömörítés javításához igen nagy erőkre volna szükség, valamint az izosztatikus és egytengelyes összenyomás esetén a szerszámok méretei növekszenek.

Ha a hagyományos módszereket kerámia mátrix alapú összetett szerkezetek előállítására alkalmazzuk, további nehézségekkel kell számolni. Különösen vonatkozik ez a tömörítés (kiégetés) műveletére. A szokásos módszer, vagyis a nyomásmentes szin terelés igen nehézzé, vagy esetleg lehetetlenné válik, ha olyan szemcsézett anyagot használunk, amely mellett a szerkezet a tömörítés előtt nem túlságosan kompatibilis. A normál szinterelési folyamat szinte kivitelezhetetlenné válik a szálas töltőanyaggal kialakított összetett szerkezeteknél, mivel ebben az esetben a mátrix részecskéinek összeolvadását a szálak késleltetik, továbbá a tömörítési folyamat során nem teszik lehetővé a szemcsék szükséges átrendeződését. Ezeket a nehézségeket egyes esetekben részben ki lehet küszöbölni, ha a tömörítési folyamatot nagy hőmérsékleten nyomás alkalmazásával egészítjük ki. A folyamat azonban ebben az esetben nehezen megvalósítható, a nyomás hatásának kitett szálak eltörhetnek, megsérülhetnek, a komplex bonyolult alakú termékek előállítása nehézkes, különösen ha egytengelyes nyomást kell alkalmazni, a termelékenység alacsony marad, és ezzel együtt a költségek is növekednek, míg az elkészült termékek kikészítése általában jelentős munkát igényel.

További nehézségekkel kell számolni a szálszerű töltőanyagokkal kialakított kerámia anyagok előkészítése során, mivel a porszerű alapanyagok és a szálak keverése nehézkes és ezért számos problémát okoz az a tény, hogy a mátrixban a szálas anyagot nem lehet megfelelő módon egyenletesen eloszlatni.

-2HU 202167Β

A keverés során lejátszódó fizikai folyamatok hatására a por alakú és a szálas anyagokból álló testben sok az inhomogenitás, a nem kívánatos anyagorientáció, és ennek következményeként az előállítás során nem mindig alakul ki a kívánt tulajdonságú test.

A találmány feladata olyan eljárás kidolgozása, amelynek révén a hagyományos előállítási technológiák hátrányai nagyrészt kiküszöbölhetők. A feladat az, hogy olyan kerámia anyagú termékeket lehessen előállítani, amelyek komplex alakja visszaadja egy előzetesen kialakított test alakját. Feladata továbbá önmaguktól kötő töltőanyagok alkalmazása nélküli olyan kerámia termékek létrehozása, amelyek a kívánt komplex struktúrát veszik fel. A komplex struktúrán olyan alakzatokat és visszaadandó formákat értünk, amelyek bonyolult térbeli vonalak mentén alakulnak ki, vékony réseket vagy üregeket tartalmaznak, esetleg olyan üregeket, amelyek nyílása sokkal kisebb, mint a belső átmérőjük, vagyis a feladat olyan kerámia termékek előállítása, amelyeket a hagyományos öntési technológiákkal sem lehetne előállítani. Ez utóbbiak esetében ugyanis a kis átmérőjű nyílásokkal létrehozott üregekből a bennmaradt anyagot általában nem lehet eltávolítani.

A találmány alapja az a felismerés, hogy fém alapanyag megfelelő feltételek mellett végzett oxidálása révén lehetséges bonyolult szerkezetű, összetett kerámia termékek létrehozása. A felismerésre alapuló módszerrel előállított kerámiatestek bonyolult alakzatúak lehetnek, szilárdságuk nagy, törékenységük kicsi, a méreteket pedig az ismert eljárásoknál tapasztalt korlátok nem befolyásolják.

A találmány szerint előállított termékek kedvező tulajdonságai mellett a technológia alkalmas az előállítás termelékenységének és a nem megfelelő minőségű termékek részarányának kedvező javítására.

A kitűzött feladat megoldására egyrészt összetett szerkezetű önhordó kerámiateste előállítására alkalmas eljárást dolgoztunk ki, amelynek során fém alapanyagból kerámiatestet hozunk létre és a találmány szerint a fém alapanyagból pozitív mintát állítunk elő, az összetett szerkezetű kerámiatestet fém alapanyag polikristályos anyaggá való oxidálásával előállított kerámia mátrixból és a kerámia mátrixba ágyazott töltőanyagból álló testként hozzuk létre, ahol a kerámia mátrixot lényegében (i) a fém alapanyag oxidációs termékéből és szükség szerint (ii) egy vagy több fémes összetevőből alakítjuk ki, továbbá

a) a fém alapanyagból inverz reprodukálásra alkalmas pozitív alakzatot és nem reprodukálásra szánt részt formázunk,

b) legalább a fém alapanyagból formázott pozitív alakzatot szoros illeszkedésbe hozzuk alakítható töltőanyagból készült ággyal és az oxidációs termék növekedését a pozitív alakzat tartományában elősegítő körülményeket, a nem reprodukálásra szánt rész tartományában a növekedést gátló feltételeket biztosítunk,

c) oxidálószer jelenlétében a fém alapanyagot olvadáspontját meghaladó és az oxidációs tennék olvadáspontja alatti hőmérsékletre melegítjük és a kerámia test kialakulásáig ezt a hőmérsékletet fenntartjuk, ahol (i) a hőmérséklet alkalmazásakor a megolvasztott fém alapanyaggal kapcsolatba kerülő, az oxidálószert átengedő és (ii) az oxidációs termék növekedésével szemben áteresztő, a növekedő oxidációs terméket befogadó alakítható töltőanyagot használunk, míg melegítés és a hőmérséklet fenntartása közben (1) az olvasztott fém alapanyagot az oxidálószerrel hozzuk kapcsolatba és így oxidációs reakcióterméket hozunk létre, (2) az oxidációs reakcióterméknek legalább egy részét az olvasztott fém alapanyag és az oxidálószer között az olvasztott fém alapanyaggal érintkezésben tartjuk, fokozatosan, az olvasztott fém és az oxidációs termék közötti érintkezést biztosítva az olvasztott fémet a töltőanyaggal készült ágyban átjáratjuk, ezzel a töltőanyag ágyában a pozitívnak megfelelő negatív alakzatot létrehozzuk, ahogy az oxidációs termék és az előzőleg már kialakított oxidációs termék közötti átmeneti felület továbbhalad, és (3) a reakciót folytatjuk, míg az oxidációs tennék legalább egy része beágyazódik a töltőanyagba és növekedése eredményeként az összetett szerkezetű kerámiatest a pozitív mintaként alakul és

d) az eredményül kapott összetett kerámiatestet a töltőanyag feleslegétől és a reakcióban részt nem vett fém alapanyagtól elválasztjuk.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során célszerűen az inverz reprodukálásra alkalmas pozitív alakzatot az alakítható töltőanyaggal szoros kapcsolatba hozzuk, míg a nem reprodukálásra szánt részt a töltőanyagtól szabadon tartjuk. A nem reprodukálásra szánt részt célszerűen az oxidációs termékek kijutását akadályozó bevonattal is elláthatjuk. Ez a bevonat előnyösen lehet a gáz vagy gőzfázisú oxidációs anyagot átengedő réteg. Célszerű lehet olyan réteg felvitele is, amely az oxidációs termékek átnövését késlelteti.

Melegítéskor és a hőmérséklet fenntartása alatt előnyös külső dópolószer alkalmazása.

A fém alapanyagot formázás után a töltőanyagba ágyazzuk be, míg a nem reprodukálásra szánt résztől előnyösen a töltőanyagot távol tartjuk. Mivel az oxidációs termékek az odixáció folyamán növekvő térfogatot mutatnak, ezért célszerű olyan töltőanyag alkalmazása, amely a térfogat növekedésekor létrejövő nyomásnövekedést ellenállásának növekedésével kíséri.

Az oxidálószer célszerűen gőz fázisú anyag, vagy levegő, míg a töltőanyagnak legalább a pozitív alakzatot beágyazó részébe legaláb egy folyékony és/vagy szilárd halmazállapotú oxidáló hatású anyagot keverünk. Az oxidálószer oxigén és/vagy nitrogéntartalmú, például levegő.

A találmány szerinti feladat megoldását legcélszerűbben olyan eljárás foganatosításával érhetjük el, amikoris a fém alapanyagot alumíniumból, vagy túlnyomóan alumíniumból álló keverékként hozzuk létre. Ebben az esetben az oxidálószer jelenlétében a töltőanyagban elrendezett pozitív alakzatot 850 ... 1450 °C tartományba eső hőmérsékletre melegítjük, míg az oxidációs termékeket túlnyomórészt

-3HU 202167Β alumínium-trioxid tartalommal hozzuk létre. Az alumíniumhoz célszerűen egy vagy több dópoló anyagot adagolunk, de a dópoló anyag adagolható a töltőanyaghoz is.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjában az oxidáció révén előállított polikristályos anyagban spinellszerkezettel jellemzett iníciáló réteget alakítunk ki a fém alapanyaggal, legalább egy dópoló anyaggal és az oxidálószerrel lefolytatott oxidációs reakció segítségével.

A találmány feladatának megoldása céljából összetett szerkezetű önhordó kerámiatestet is kidolgoztunk, amelynek fém alapanyagból készült, inverz reprodukálásra alkalmas pozitív alakzatot és nem reprodukálásra szánt részt tartalmazó alaptest pozí tív alakzatának megfelelő alakú negatív alakzata van, és a találmány szerint az összetett szerkezetű kerámiatest alakítható töltőanyaggal létrehozott ágyból átvitt alakítható töltőanyagot befogadó polikristályos mátrixszal van kialakítva, ahol a fém alapanyag pozitív alakzatával az őt körbevevő alakítható töltőanyaggal szoros érintkezésben van meghatározott kezdeti helyzetben elrendezve: a negatív alakzat inverz reprodukálással van a fém alapanyagból álló pozitív alakzatból kiindulva, a fém alapanyagnak a kezdeti helyzetéből való elvándorol tatásával előállítva, ahol a fém alapanyag megolvadt állapotban a pozitív alakzatból kiinduló fém alapanyagot hasznosító oxidációs reakcióban vesz részt; továbbá, hogy a polikristályos mátrix a fém alapanyag és oxidálószer oxidációs termékét és szükség szerint egy vagy több további fémes összetevőt tartalmaz.

A találmány szerinti összetett szerkezetű önhordó kerámia test egy előnyös kiviteli alakjában a polikristályos mátrix a fém alapanyag, előnyösen alumínium és gőzfázisú oxidálószer oxidációs termékeként van kialakítva, ahol a töltőanyagból készült ágy a gőzfázisú oxidálószert átengedő szerkezettel van kialakítva. A polikristályos mátrixban a fémes összetevők részaránya legalább a test térfogatának 1%-a.

A fém alapanyag alumínium mellett lehet célszerűen titán és szilícium, de további fémekből is kialakítható a javasolt kerámia test. Az oxidációs termék oxid, nitrid vagy karbid. Adott esetben további elemek is alkalmasak az oxidációs termékek kialakítására.

A találmány szerinti összetett szerkezetű önhordó kerámia test anyagai a test keresztmetszetében az eddigieknél sokkal jobb homogenitással, egyenletességgel oszlanak meg, az elérhető vastagság jelentősen túllépheti azt, amire az ismert eljárások lehetőséget nyújtottak. Az ezeket az anyagokat eredményező folyamat kis költségszinten biztosítja a szükséges tulajdonságú kerámia testeket, bármilyen ismert módszerrel is hasonlítjuk össze. A találmány szerinti eljárás és a vele készült termékek kereskedelmi forgalomban is megállhatják helyüket, de alkalmasak ipari alkalmazásra, bonyolult szerkezetű berendezések létrehozására minden olyan alkalmazási körben, ahol a kerámia anyag által nyújtott elektromos, szilárdsági, termikus vagy más strukturális jellemzőkkel szemben nagy követelmények állnak fenn. Az eljárás előnye a hulladékanya4 gok, a melléktermékek kis mennyisége, vagyis elkerülhető az öntéses technológiák számos hátránya.

A továbbiakban a leírásban és az igénypontokban alkalmazott kifejezések értelmezése a következő:

A „kerámia test” vagy „kerámia anyag” fogalma a jelen találmány értelmezésében egyáltalán nem korlátozható a klasszikus értelemben vett kerámia anyagokra, amelyek lényegében teljes térfogatukban nemfémes és más szervetlen összetevőkből állnak. A találmány szerint előállított és alkalmazott kerámia anyag, illetve test olyan szerkezetű, hogy legfontosabb, domináns jellemzőit, és/vagy összetételét tekintve lényegében a kerámia testre emlékeztet, de kisebb vagy akár nagyobb mennyiségekben tartalmazhat egy vagy több fémes összetevőt, valamint összekötött járatokat alkotó vagy elszigetelt porozitást, amely a fém alapanyag, oxidálószer vagy dópolóanyag jelenlétének következtében alakul ki és a térfogatban részaránya 1... 40t%, de lehet nagyobb is.

Az „oxidációs reakciótermék” fogalma a találmány értelmében egy vagy több oxidált állapotú fémet jelöl, ahol a fémet más elemnek vagy vegyületnek, illetve azok valamüyen kombinációjának elektront leadó vagy azzal elektront megosztó öszszetevőnek tekintjük. Ennek megfelelően a definíciónak megfelelő oxidációs reakciótermék egy vagy több fém és valamilyen, a leírásban kifejtett feltételeket teljesítő oxidáló hatású anyag között kialakult reakció eredménye.

Az „oxidálószer” fogalma elektron befogadására, Uletve elektron megosztás útján történő befogására alkalmas egy vagy több összetevőt takar, amely a reakció feltételei között lehet szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú (ez utóbbi esetben gőz alakú is lehet), de ezek keveréke (így folyadék és gáz keveréke) szintén használható.

A „fém alapanyag” olyan viszonylag tiszta fémes tulajdonságú anyag, amely kereskedelmi forgalomban beszerezhető fémes összetevőket tartalmaz a szokásos szennyezésekkel, adott esetben őtvözőanyagokkal ötvöző vegyületekkel és intermetallikus vegyületekkel. Ha a leírás egy meghatározott fémet említ, akkora találmány a fenti tisztasági feltételeknek megfelelő fémre vonatkozik, hacsak a leírás ezzel kapcsolatban más feltételeket nem említ.

A „negatív alakzat” az összetett szerkezetű kerámia test esetébe nannak a testnek a külső alakját (azaz geometriáját) jelenti, amelyet pozitív alakzatból (azaz geometriából) kiindulva a fém alapanyagból álló test inverz reprodukálásával állítunk elő.

A „pozitív alakzat” a fém alapanyagból álló testnek azt a külső alakját (azaz geometriáját) jelenti, amelyet a kerámia test negatív alakzatának előállítása céljából inverz módon reprodukálunk. Ezzel kapcsolatban fontos megjegyezni, hogy a „negatív” és „pozitív” fogalmát ebben a szövegkörnyezetben egymáshoz viszonyítottan kell értelmezni és a fogalmak alkalmazásának célja, hogy az alakzatok kongruens voltát határozzuk meg. A találmány szerinti a „negatív alakzat” és a „pozitív alakzat” fogalmát alak önmagában való pontosabb meghatározására nem használjuk, azok viszonylagosak

Az „inverz reprodukálás” fogalma azt takarja,

-4HU 202167Β

Ί hogy az összetett szerkezetű kerámia anyagú test negatív alakzatát a fém alapanyagból készült alaptest pozitív alakzatának felületével kongruens felületekkel hozzuk létre.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok és foganatosítási módok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra fém alapanyagból készült alaptest perspektivikus nézete, ahol az egyik oldalon pozitív alakzat, a másik oldalon nem reprodukálásra szánt rész van kialakítva, az

A. ábra az 1. ábra szerinti fém alapanyagból álló alaptest perspektivikus nézete az 1. ábrán bemutatott helyzethez viszonyítva hossztengely körüli 180’-os elforgatással, a

2. ábra az 1. és 1A. ábrán bemutatott fém alapanyagú alaptest elrendezése tűzálló edényben alakítható töltőanyag és szemcsés semleges anyag egymásra rétegezett környezetében, vázlatos keresztmetszetben és jelentős mértékben kicsinyített ábrázolásban, a

3. ábra durva felületek lecsiszolását követően kapott összetett szerkezetű kerámia test perspektivikus nézete, ahol a 2. ábra szerinti elrendezésben kialakított testet a töltőanyag és a záróanyag X-X síkja mentén ábrázoljuk, a

4. ábra a találmány szerinti eljárással a 2. ábra szerinti elrendezésben előállított összetett szerkezetű kerámia test perspektivikus nézete részbeni keresztmetszettel a 2. ábra szerinti Y-Y sík mentén, ahol a durva felületeket lecsiszolás nélküli állapotban mutatjuk be, az

5. ábra az 1. és 1 A. ábrákon bemutatott fém alapanyagú test keresztmetszete a külső dópoló réteg bemutatásával a pozitív alakzat felületein, a

6. ábra fém alapanyagból készült alaptestből és gátló anyag rétegéből, valamint töltőanyagból álló együttes elrendezésének vázlatos keresztmetszeti nézete, ahol az együttes tűzálló edényben van elrendezve, a fém alapanyag pozitív alakzata szoros kapcsolatban van az alakítható töltőanyaggal, a

7. ábra a 6. ábrán bemutatott együttes felhasználásával készült összetett szerkezetű kerámia test perspektivikus nézete a találmány szerinti eljárás alkalmazásával történő előállítás után, a

8. ábra a fém alapanyagból készült alaptest egy előnyös kiviteli alakjának perspektivikus nézete, ahol a külső felületek pozitív alakzatot képeznek, a rajtuk áthaladó hengeres rész pedig nem inverz reprodukálásra szánt felülettel van kialakítva, a

8A. ábra a 8. ábrán bemutatott fém alapanyagú test perspektivikus nézete a 8. ábrán bemutatott helyzethez viszonyítva hossztengely körüli 180 ’Cos elforgatás után, a

8B. ábra a 8. és 8A. ábrán bemutatott fém alapanyagú test oldalnézete, ahol hengeres gátló test van a test hengeres nyílásába helyezve és célszerűen a felületekből kiálló módon van bemutatva, a

9. ábra a 8B. ábrán bemutatott elrendezés behelyezése tűzálló anyagú edénybe, amely alakítható töltőanyagot és gátló eszközt tartalmaz, az együttes vázlatos kereszmetszeti ábrázolásában, a

10. ábra az 1. és 1 A. ábrához hasonlóan vagy azokkal azonosan kialakított fém alapanyagú test perspektivikus nézete kitöréses ábrázolásban gátló testbe helyezve, míg a

11. ábra az alakos fém alapanyagot és a 10. ábra szerinti gátló testet tartalmazó együttes vázlatos keresztmetszete tűzálló edényben alakítható töltőanyag és gátló test környezetében való elrendezés után.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során a fém alapanyagból olyan alakos terméket hozunk létre, amelynek legalább egy része pozitív alakzatot képez. A pozitív alakzatot a későbbiekben geometriai alakja szerint inverz reprodukálással negatív alakzattá visszük át és a negatív alakzatot kerámia termék hordozza, amelyben az alakos termék nem reprodukálásra szánt részeinek megfelelő felületek is vannak. A jelen találmány szerinti eljárásban követett gyakorlat értelmében a komplex kialakítású testek negatív alakzatát inverz módon reprodukálni lehet a kerámia anyag előállításával vagy növekedtetésével történő kialakításával, ehhez nem feltétlenül van szükség alakformáló vagy gépi megmunkáló eljárásokra. A fém alapanyagot ismert eljárásokkal tetszőleges alakra hozzuk. Az annak kialakítására szolgáló kiindulási anyag lehet fémdarab, mint rúd, csőszerű termék vagy öntvény, amelyet megfelelő módon öntéssel, olvasztással, extrudálással, gépi megmunkálással vagy más ismert technológiai eljárással készítünk el és hozunk a szükséges alakra. A fém alapanyagból készült kiindulási testben, valamint annak felületén lehetnek árkok, bemélyedések, nyílások, rések, furatok, gallérok, csavarmenetek és ehhez hasonló felületi elemek, adott esetben célszerű lehet különböző kiegészítő elemeket a felülettel egyesíteni, hogy a kívánt pozitív alakzatnak megfelelő forma alakuljon ki. Ilyen egyesítő elemek lehetnek szintén rúdszerű tagok, lemezek stb. A fém alapanyagból készült test egy vagy több alkalmasan kiképzett fémdarabból is állhat, amikoris a pozitív alakzatú testet megfelelő töltőanyag rétegébe helyezzük, amikoris a nem reprodukálásra szánt részek kiállnak a töltőanyag rétegéből, a pozitív alakzat a fém alapanyagban a töltőanyag rétegével szorosan illeszkedő test felületét határozza meg. Amikor a fém alapanyagot megolvasztjuk és az oxidációs reakciótermék elkezd áthatolni a töltőanyag rétegébe, a negatív alakzatú test kifejlődik és végeredményben a szükséges alakú összetett szerkezetű kerámia test jön létre. A jelen találmány szerinti eljárás tehát lehetővé teszi, hogy az anyagmegmunkálás ismert technológiái szerint előállított fémes alakzatokat kerámia testként hozzuk létre, ehhez nincs szükség kerámia anyag őrlésére vagy felületi megmunkálásra, tehát igen költséges eljárásokra, amelyek ezen túlmenően bonyolultak is.

Amikor a találmány szerinti eljárást foganatosítjuk, a fém alapanyagot pozitív alakzatú részével szoros kapcsolatba hozzuk alakítható töltőanyag rétegével, létrehozzuk a szükséges növekedési feltételeket, és ezek révén biztosítjuk, hogy az oxidációs reakciótermék a pozitív alakzatú részből kifelé nőjön, átjárja a töltőanyag rétegét és a nem reprodukáló résznek megfelelő helyeknél ne alakuljon ki oxidációs reakciótermék, vagy annak mennyisége minimális legyen. A növekedés szabályozásának feltételeit úgy állítjuk be, hogy a pozitív alakzat fel5

-5HU 202167Β ületi részeinél az oxidációs reakció kinetikája a kívánt legyen, míg a nem reprodukálásra szánt részek környezetében ez a reakció ne induljon meg, illetve maradjon alacsony szinten. Az oxidációs reakciótermékek szabályozott növekedésének, illetve fejlődésének eredményeként a pozitív alakzatú fém alapanyag behatol az alakítható töltőanyag rétegébe, míg maga az anyag nem növekszik, vagy csak kis mértékű növekedést mutat a nem reprodukálásra szánt részek környezetében és ennek hatására a fém alapanyag növekedése az adott helyeken elősegíthető vagy lefékezhető. A dópolóanyagot a fém alapanyagból készült alaptest pozitív alakzatú részének felületére kívülről lehet felvinni, de emellett, vagy ettől függetlenül lehetséges a pozitív alakzattal szembeni töltőanyagrétegbe való bevitele, amikoris a dópoló anyag a pozitív alakzat felületével szomszédosán, vagy azzal érintkezőén van elrendezve. A töltőanyagból készült ágy tartalmazhat az előzőeken túlmenően szilárd és/vagy folyékony halmazállapotú oxidálószert (erről a későbbiekben még szó lesz), és ezt az oxidálószert célszerűen a pozitív alakzat szomszédságában visszük be a töltőanyagba. Ebben az esetben az oxidálószer irányába történik a test kialakulása, illetve ebben az irányban az könynyebbé válik.

Gátló anyag, vagy növekedésfékező eszköz segítségével a polikristályos oxidációs tennék növekedése befolyásolható. Hatékony gátló anyagnek bizonyultak azok, amelyeket a transzport folyamatban résztvevő folyékony fém az adott feltételek között nem tud nedvesíteni, vagyis nem alakulhat ki szoros kapcsolat a gátló anyag és az olvadt fém között, ami a növekedési folyamatokat fékezi vagy leállítja. Olyan gátló eszközöket is lehet használni, amelyek hajlamosak a megolvadt fém alapanyaggal reakcióba lépni és ezzel a további növekedést lassítani. Különösen hasznos gátló anyagnak bizonyult a kalcium-szulfát, a kalcium-szilikát, a portlandcement, néhány fémötvözet, mint rozsdamentes acél, a sűrű vagy laza szövetű kerámia jellegű anyagok, mint alumínium-oxid, amelynek különös előnye, hogy alumíniumból álló fém alapanyaga mellett is használható. A gátló anyag összetevői között szerepelhet alkalmas éghető vagy illó anyag, amelyet a melegítési folyamat eltávolít az összetevők közül, vagy olyan anyagot is választhatunk gátlásra, amely melegítés során felbomlik és ezzel a gátló anyagot permeábilissá teszi, esetleg javítja annak porozitását, valamint permeabilitását. A fém alapanyag nem reprodukálásra szánt felületeit is célszerűen a gátló anyaggal borítjuk be, vagy hozzuk kapcsolatba. Ennek során a gátló anyagot célszerűen a nem reprodukálásra szánt rész felületével vagy alakjával konform módon hozzuk létre, ami a nemkívánatos növekedés megelőzését biztosítja. A különböző lehetőségek kombinációja ugyancsak elfogadható megoldás, vagyis a gátló anyag rétegét a fém alapanyagból készült kiindulási test nem reprodukálásra szánt részére helyezzük, vagy azzal kapcsolatba hozzuk, míg külső dópoló anyagot használunk a pozitív alakzattal jellemzett résszel szembeni töltőrétegnél vagy a pozitív alakzatnál. A fém alapanyagból készült kiindulási test nem reprodukálásra szánt része a töltőanyag rétegéből kiállhat és ekkor nem feltét10 lenül szükséges a gátló anyag vagy más hasonló megoldás alkalmazása, tehát ez a rész a légkör hatásának kitehető akkor is, amikor az oxidációs reakciótermékek légköri növekedésének feltételei rosszak, a növekvés késleltetett vagy kizárt, kivéve a fém alapanyagból készült kiindulási testnek azokat a felületeit, amelyeket külső dópoló szerrel vagy szilárd, illetve folyékony halmazállapotú oxidálószerrel hozzuk kapcsolatba.

Bár a találmány szerinti eljárást és szerkezetet a továbbiakban alumíniumra való hivatkozással ismertetjük részletesen, ahol az alumínium az egyik legjobban alkalmazható kiindulási fém, a találmányi gondolat korlátozása nélkül más fémek is hasz15 nálhatók az eljárás foganatosítására. Néhány további alkalmas fém a szilícium, a titán, az ón, a cirkónium és a hafnium, de ez a lista nem meríti ki a leheőségeket.

Mint már az előzőekben említettük, a reakciót szilárd, folyékony, vagy gőzfázisú oxidálószerekkel, valamint ezek keverékével lehet lefolytatni. így például a tipikus oxidálószerek között szerepel az oxigén, a nitrogén, a halogéngáz, a kén, a foszfor, az arzén, a szén, a bór, a szelén, a tellur, ezek vegyületet és kombinációi. A vegyületek példájaként említhetjük a metánt, etánt, propánt, acetilént, etilént és a propilént (ezek szén forrásaiként működnek), a szilícium-dioxidot, mint oxigénforrást és a keverékeket, mint a levegőt, H₂ és H₂O, valamint CO és CO₂ tar30 talmú keverékeket, ahol a két utóbbi arra alkalmas, hogy a környezetben az oxigén aktivitását korlátozza.

Az oxidálószer megválasztása a találmányi gondolat szempontjából kevésbé lényeges. A további35 akban gőzfázisú oxidálószer alkalmazását feltételezve írjuk le a találmányt. Gáz vagy gőzfázisú oxidálószer alkalmazása esetén a töltőanyag a gőzfázisú oxidálószerrel szemben — ebbe a fogalomba a gázfázisú oxidálószer is beletartozik — áteresztő, vagyis az oxidálószer jelenlétének hatására a töltőanyagból álló ágy az oxidálószerrel telítődik és így az az ágyban elrendezett olvasztott fém alapanyaggal kapcsolatba kerülhet. A „gőzfázisú oxidálószer” fogalmán olyan gőzfázisú vagy normál össze45 tételű gáz halmazállapotú anyagot értünk, amely oxidáló atmoszféra létrehozására alkalmas. A gőzfázisú oxidálószerek között kell említeni az oxigént és az oxigént tartalmazó keverékeket (közöttük a levegőt), különösen ha a fém alapanyag alumínium. A levegő alkalmazása mellett a nyilvánvaló gazdasági szempontok szólnak. Ha az oxidálószert olyan anyagból hozzuk létre, amely gázt vagy gőzt tartalmaz, ez annyit jelent, hogy az oxidálószer az alkalmazott fém alapanyag egyedüli, domináns vagy leg55 alábbis fontos oxidálószerét tartalmazza olyan feltételek között, hogy a folyamat során az oxidálószer gáz halmazállapotú legyen. Habár a levegő túlnyomó részét nitrogén alkotja, az oxigén a levegőben a fém alapanyag egyedüli vagy leglényegesebb oxidá60 lószere, mivel az oxigén sokkal erősebb oxidálószer, mint a nitrogén. Ez annyit jelent, hogy a levegő az „oxigéntartalmú gázok” között szerepel, mint oxidálószer, de a „nitrogéntartalmú gázként” az oxidálószerek között a levegő nem szerepel. Ha oxidáló65 szerként „nitrogéntartalmú gázt” említünk, akkor

-6HU202167Β az akár oxidáló anyagként, akár „formázó gázként” olyan gáz, amelyben 96 tf% nitrogén és 4 tf% hidrogén van.

A szilárd oxidálószerek alkalmazása esetén célszerű annak anyagát a töltőanyag ágyának egészében egyenletesen eloszlatni, de ugyancsak célszerű megoldás lehet, különösen gáz halmazállapotú oxidálószer egyidejű alkalmazása mellett, ha a szilárd részecskék csak a fém alapanyag környezetében vannak eloszlatva. Az oxidálószert szemcsékként lehet a töltőanyaghoz keverni, de ugyancsak hatásos megoldás, ha a szilárd oxidálószert a töltőanyag részecskéinek bevonataként hozzuk létre. A szilárd oxidálószerek példája lehet a bór, a szén, a redukálható vegyületek, mint szilicium-dioxid (ez hatásos oxigénforrás), vagy egyes boridok, mégpedig azok, amelyek termodinamikai stabilitása rosszabb, mint a fém alapanyag borral alkotott vegyületeié. Ha a szilárd oxidálószert gőzfázisúval együtt használjuk, célszerű olyan párosítást alkalmazni, hogy hatásukat egymást erősítve fejtsék ki a találmány szerinti eljárás foganatosítása során.

A folyékony oxidálószer alkalmazása során a töltőanyagot tartalmazó egész ágyat vagy annak az olvadt fémet tartalmazó részét a folyékony oxidálószerrel telítjük, ez lehetséges ráterítés, bemerítés, diszpergálás vagy más eljárás segítségével, amikoris az oxidálószer a töltőanyag részecskéit impregnálja. A folyékony halmazállapot az adott esetben az oxidációs reakció feltételei között fennmaradó folyadékot jelenti, vagyis előfordulhat, hogy a folyékony oxidálószert szüárd alapanyagként, például sóként visszük be, amely az oxidációs reakció feltételei között folyékonnyá válik. Természetesen folyékony oxidálószerként olyan anyag is választható, amely kiinduláskor folyékony halmazállapotú, például olyan anyag oldata, amely alkalmas a töltőanyag egészének vagy egy részének bevonására, esetleg impregnálására, és amely az oxidációs reakció feltételei között megolvadva vagy felbomolva biztosítja a szükséges oxidáló hatást. A folyékony oxidálószerek példái között lehet az alacsony olvadáspontú üvegeket megemlíteni. Ha a folyékony oxidálószert gőzfázisú oxidálószerrel együtt használjuk, a folyékony oxidálószert úgy kell használni, hogy a gáz halmazállapotú oxidálószernek szabad hozzáférése legyen a megolvadt alapfémhez.

Vannak olyan esetek is, amikor a szilárd és/vagy a folyékony oxidálószert a gőzfázisú oxidálószerrel együtt kell használni. Az oxidálószereknek ezek a kombinációi különösen hasznosak lehetnek abban az esetben, amikor a fém alapanyag oxidációját a töltőanyag ágyában kell különösen a pozitív alakzat környezetében az oxidációs reakciótennék gyorsabb előállítása érdekében hatékonyabbá tenni, mégpedig különösen a pozitív alakzat szomszédságában. Ez annyit jelent, hogy a töltőanyag ágyában alkalmazott kiegészítő oxidálószerek a pozitív alakzattal jellemzett rész közelében olyan környezetet hozhatnak létre, amely az ágynak ezen zónán vagy részén kívül eső környezete. A környezetnek ez a kialakítása azért előnyös, mert az oxidációs reakciótermékekből álló mátrix növekedését az ágyon belül annak széle irányában javítja, ezzel korlátozva vagy minimalizálva a túlnövés lehetőségét, tehát azt, hogy a növekedés a töltőanyag ágyának szélén túl folytatódjon.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során számos töltőanyagot kipróbáltunk és igen sok alkalmasat találtunk. Itt és a továbbiakban a töltőanyagot alakíthatónak nevezzük, ami annyit jelent, hogy a töltőanyag alkalmas egy test körbefogására, befedésére vagy alátámasztására, felveszi a fém alapanyag alakzatát vagy alakját azokon a helyeken, ahol azzal kapcsolatba kerül. így például ha a töltőanyagban felaprózott részecskék vannak, mint például tűzálló fémoxid finom szemcséi, a fém kiindulási anyagból készült kiindulási test pozitív alakzata szoros kapcsolatban van a töltőanyaggal, tehát a pozitív alakzat a töltőanyagban kongruens alakzatot hoz létre. A találmány értelmében azonban nem feltétlenül szükséges finom szemcsékből létrehozott alakítható töltőanyag. így például a töltőanyagban jól használhatók forgácsok, szálak, huzalok vagy fémgyapot. Az alakítható töltőanyagban heterogén vagy homogén kombinációban kettő vagy több öszszetevő lehet, amelyek geometriai alakzataikban is eltérhetnek. Ennek példája lehet az apró szemcsékből és forgácsokból felépített töltőanyag. Az egyetlen fontos betartandó feltétel ebben a vonatkozásban az, hogy az alakítható töltőanyag fizikai konfigurációja tegye lehetővé a fém alapanyag pozitív alakzatának elrendezését a töltőanyag egy adott részével fenntartott szoros kapcsolatban, amikoris a töltőanyag a pozitív alakzatot szorosan követi és így az összetett kerámia test negatív alakzata úgy alakul ki, hogy az teljes mértékben megfelel a fém alapanyag pozitív alakzatának. A fém alapanyag ennek megfelelően kezdetben az alakítható töltőanyag ágyának egy megfelelően kialakított szegmensét képezi.

A találmány szerinti eljárás foganatosításakor, illetve az alakos összetett szerkezetű kerámia test előállításakor alkalmazott alakítható töltőanyagnak az oxidálási reakció során a gőzfázisú oxidálószerrel szemben áteresztőnek kell lennie. Ugyanúgy fontos, hogy az oxidációs reakciótermék képes legyen rajta átnőni, rétegét átjárni. Az oxidációs reakció során kitűnik, hogy a megolvadt fém alapanyag a saját oxidációs reakciótermékén áthalad és íly módon eredeti helyét elhagyja. Az oxidációs reakciótermék egyébként általában nem engedi át a környező levegőt és így az előállítási helyét jelentő kemence légtere sem képes az anyagot átjárni. Az a tény, hogy a növekedő oxidációs reakcióterméken a kemencét kitöltő levegő nem tud átjárni, ahhoz vezet, hogy nyomáskülönbségi problémák alakulhatnak ki, amikor az oxidációs reakciótermékben a megolvadt fém alapanyag migrációja következtében üreg alakul ki. Ezt a problémát úgy lehet megoldani, hogy önmaga megkötésére alkalmas töltőanyagot alkalmazunk, amely a fém alapanyag olvadáspontja fölötti, de az oxidációs reakció hőmérsékletét meg nem haladó hőmérsékleten szinterelődik vagy bármilyen más módon összetömörödik, megszilárdul és az oxidációs reakciótermék növekvő rétegéhez úgy kapcsolódik, hogy ezzel a szükséges szerkezeti szilárdságot biztosítja. A növekvő üreg külső oldalán az olvadék mozgását a töltőanyag úgy befolyásolja, hogy a mechanikai szilárdság

-7HU 202167Β szükséges értéke fennmarad, amíg a szerkezet elegendően vastag lesz ahhoz, hogy a növekvő oxidációs rekaciótermék és az alakuló üreg közötti nyomáskülönbséget erősítés nélkül kibírja. Lényeges feltétel azonban, hogy a töltőanyag ne legyen képes öszszetömörödésre, megkötésre vagy színterelésre amíg a hőmérséklet a kívánt értéket el nem éri, mivel ha ez bekövetkezne, a hőtágulás és a fém alapanyag megolvadását kísérő térfogatváltozás miatt összetörne. Más szavakkal, az önmaga megkötésére alkalmas töltőanyagot úgy kell választani, hogy az alkalmazkodni tudjon a közötte és a fém alapanyag között az utóbbi hevítése során kialakuló térfogatváltozásokhoz és ezt követően már biztosítsa a keletkezett üregben, az oxidációs reakció folyamatában a szükséges szilárdságot. A jelen találmány szerinti eljárás során azonban a nyomáskülönbségből adódó problémák lényegtelenek minden olyan esetben, amikor a fém alapanyagból készült kiindulási testnek vannak nem reprodukálásra szánt részei is, ahol az oxidációs reakciótennék növekedését el kell kerülni, vagyis a találmány szerinti eljárást sok esetben úgy foganatosítjuk, hogy ennek során nem jön létre olyan üreg, amelyet a növekvő oxidációs tennék teljesen le tudna zárni. Más problémát vet fel az a tény, hogy a környező légtér számára áthatolhatatlan anyagú gátló eszközök alkalmazására is sor kerül, és ezek elrendezése adott esetben olyan lehet, hogy kizárják a környező atmoszféra gázainak áthatolását a keletkező üregbe, vagyis jelenlétükkel a növekvő oxidációs reakciótennék falai mentén nyomáskülönbséget okoznak. Ezekben az esetekben az önmaga megkötésére képes töltőanyag alkalmazása képes biztosítani legalább a növekedés kezdeti szakaszában, mint ezt a fentiekben leírtuk, a szükséges mechanikai szilárdságot.

Mint az előbbiekben már ismertettük, olyan töltőanyag alkalmazása bizonyult számos esetben a legcélszerűbbnek, amelyre az „önmagát megkötő” kifejezés alkalmazható. Ez olyan töltőanyagot jelent, amelyet a fém alapanyag pozitív alakzatával szoros kapcsolatba hozva a térfogatváltozás képessége jellemez, vagyis követi a fém alapanyag megolvasztása során bekövetkező térfogatváltozásokat, a különböző mértékű hőtágulást a fém alapanyag és a töltőanyag között, mégpedig legalább a pozitív alakzat szomszédságában. További fontos jellemzője ennek a töltőanyagnak, hogy részecskéinek összetapadása a fém alapanyag olvadáspontja feletti, de az oxidációs reakció hőmérséklete alatti, ahhoz szükség szerint közel álló hőmérsékleten következik be. A töltőanyagnak ez az önmagát megkötő képessége biztosítja, hogy elegendő kohéziós erő alakul ki az inverz reprodukálással létrehozott negatív alakzatnak a nyomáskülönbséggel szembeni megvédésére, amire akkor van szükség, amikor a fém alapanyag a töltőanyagba vándorol át.

Általában célszerű mindig önmagát megkötő töltőanyagot alkalmazni, de ez mint az előzőekből is látszik, nem feltétlenül szükséges minden esetben.

Általában a töltőanyagnak teljes térfogatában nem feltétlenül kell alakíthatónak, vagy önmagát megkötőnek lennie, bár a találmány szerinti eljárás foganatosításakor ez tűnik a legcélszerűbbnek. Szükségszerű azonban, hogy a töltőanyag alakítha8 tósága és/vagy önmagát megkötő képessége a fém alapanyag pozitív alakzatának környezetében elrendezett töltőanyagnál érvényesüljön. Más szavakkal ez annyit jelent, hogy a töltőanyagnak olyan mélységig kell a pozitív alakzat környezetében alakíthatónak és/vagy önmagát megkötőnek lennie, amennyire szükség van a fém alapanyag alakváltozásainak követésére, továbbá szükség esetén a kívánt mechanikai szilárdság biztosítására. Megállapítható, hogy általában a töltőanyagnak csak kisebb részére áll fenn az alakíthatóság, illetve önmagát megkötő képesség követelménye.

A töltőanyaggal szembeni további követelmény, hogy az az oxidációs reakciótermék behatolásának kizárására képes zárt tömeget ne alkosson, akár szín terelés, akár olvadás, akár kémiai reakció révén, valamint rétege mindenkor engedje át a gőzfázisú oxidálószert. A töltőanyagnak elegendő mértékben kell alakíthatónak lennie ahhoz, hogy a fém alapanyag és a töltőanyag között a hevítés folyamatában kialakuló alakváltozásokat kövesse, felvegye az olvadó fém változó térfogatából adódó alakzatot és biztosítsa a pozitív alakzattal a szoros kapcsolatot a fém alapanyag hevítése során.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során a fém alapanyagból, a töltőanyagot tartalmazó ágyból és szükség szerint a gátló eszközből kialakított együttest a fém alapanyag olvadáspontja fölötti, de az oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatti hőmérsékletre kell hevíteni, ezzel oxidáló környezetben a fémet olvadt állapotba kell hozni. Amikor az olvadt fém alapanyag az oxidálószerrel kapcsolatba kerül, a reakció eredményeként az oxidációs reakciótermékből határfelületén réteg alakul ki. Ha az oxidáló környezetet fenntartjuk és a hőmérséklet szükséges értékét biztosítjuk, a növekvő oxidációs reakcióterméket az olvadt fém egyre inkább át járja, az oxidálószer irányába mozog és ott további oxidációs reakcióterméket hoz létre a határfelületen. Ez annyit jelent, hogy az oxidációs reakcióterméknek legalább egy része a megolvadt fém alapanyag és az oxidálószer között, mindkettővel érintkezésben van, aminek következtében polikristályos oxidációs reakciótermék járja át a töltőanyag ágyát, a töltőanyag részecskéit a polikristályos oxidációs reakciótermék fogadja be. A polikristályos anyagú mátrix addig növekszik, amíg az oxidációs reakció feltételei fennállnak

A folyamatot addig folytatjuk, amíg az oxidációs reakciótermék a töltőanyag kívánt mennyiségét át nem járja és be nem fogadja. A kapott összetett szerkezetű kerámia anyagú test ennek megfelelően kerámia mátrixba ágyazva tartalmazza a töltőanyagot, egy vagy több nem oxidált vagy fémes összetevőt. A kerámia testben a töltőanyag részecskéit polikristályos oxidációs termékből álló mátrix fogadja be, míg a fémes részecskék a fém alapanyagtól vagy más fémektől származnak. A szerkezeti vizsgálatok szerint az oxidációs reakcióterméket alkotó krísztallitok a polikristályos kerámia mátrixban két, általában három dimenziós szerkezetben kapcsolódnak össze, míg a fém zárványok vagy esetleges hiányok egymással csak részben kapcsolódnak. Ha a folyamatot csak addig folytatjuk, amíg a fém alapanyag olvadt tömege el nem fogy, a keletkező össze-8HU 202167Β tett szerkezetű kerámia anyagú test sűrű, benne folyamatosan hiányok, zárványok nem észlelhetők. Ha viszont a folyamatot tovább folytatjuk, vagyis minél több fémet próbálunk oxidálni az adott eljárási feltételek fenntartása mellett, a testben viszonylag sok pórus alakul ki. A létrejövő összetett szerkezetű kerámia test végülis a fém alapanyagból készült kiindulási test pozitív alakzatának eredeti méreteit, geometriai konfigurációjának negatívját mutatja, figyelembe véve a megmunkálás során az olvadáspontot túlhaladó hőmérsékleten bekövetkező térfogatváltozásokat.

A találmány szerinti eljárással előállított alakos termékeket az ábrák mutatják, az ábrákon általában kicsinyített méretekben mutatjuk be a részelemeket. így például a 9., 10. és 11. ábrán olyan alkatrészek látszanak, amelyek vastagsága a papírét alig haladja meg. Itt a vonal vastagságát azért növeljük meg, hogy az elrendezésben ez az elem is jól látható legyen. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során pozitív alakzatra hozott 2 fém alapanyagot hozunk létre (1. ábra), amelyben például négyszögletes keresztmetszetű 4 árok és hengeres keresztmetszetű 6 üreg van. Ez utóbbi lehet kis méretű furat, vagy más alkalmas módon elkészített lyuk, amely 8 felületből kiindulva van kialakítva, továbbá a 8 felületből 9 merőleges kiemelkedés áll ki (1. ábra). A 4 árok, a 6 üreg és a 9 merőleges kiemelkedés a 8 felület alkotórészeit képezik és a 2 fém alapanyag ezek révén adja azt a pozitív alakzatot, amelyet a 3. ábrára való hivatkozással az inverz reprodukálással előállított negatív alakzatba viszünk át. A 2 fém alapanyagból álló testben 11 felső gallér is ki van alakítva, amely 7a oldalfelületből nyúlik ki, és a 11 felső gallér egyik oldala a 8 felülettel összeolvad, annak meghosszabbítását képezi. A 2 fém alapanyag további részei 10 felületet határoznak meg (1 A. ábra), amely a 8 felülettel szemben helyezkedik el és ugyanúgy 7a, 7b (1. ábra), 7c és 7d (1 A. és 2. ábra) oldalfelületekkel is szemben van. Ez utóbbiakból négy-négy van. A 10 felület, a 7a, 7b oldalfelületek és a 11 gallérnak a 8 felületbe nem eső része alkotja a 2 fém alapanyagnak nem reprodukálásra szánt részét, amikor semleges anyagból álló lőágyés 14 töltőanyag között X-X síkban van az érintkezési felület kialakítva (2. ábra), amint erre a továbbiakban még visszatérünk. Itt és a továbbiakban a semleges anyag olyan anyagot jelöl, amely a fém alapanyaggal gyakorlatilag nem lép reakcióba, azt a megolvadt fém alapanyag nem nedvesíti, vagyis olyan anyagot, amely az olvadt fémet az oxidációs reakció feltételei között nem befolyásolja.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása céljából a 2. ábra szerinti elrendezésben a 2 fém alapanyagot 12 tűzálló edénybe helyezzük, amelynek falát például alumíniumoxid alkotja. Ebben szemcsés anyagból két réteget hozunk létre, vagyis a 12 tűzálló edény alsó részében alakítható 14 töltőanyagot rétegezünk, míg a 12 tűzálló edény felső részében (általában azX-X sík feletti részben) alakítható semleges anyagból készült 16 ágyat hozunk létre. A 2 fém alapanyagnak nem reprodukálásra szánt részét a 16 ágyba merítjük, vagyis aza 14 töltőanyaggal nem érintkezik. A 2 fém alapanyag általában alumínium, de célszerű lehet más fémes anyagok al16 kalmazása is. A 4 árok, a 6 üreg, a 8 felület és a 9 merőleges kiemelkedés szorosan érintkezik a töltőanyagból álló ággyal, vagyis az alakítható 14 töltőanyag kitölti mind a 4 árkot, mind a 6 üreget, fedi a 8 felületet és a 9 merőleges kiemelkedés felületeit, követi a pozitív alakzatot. A 6 üreg ebben az esetben hengeres keresztmetszetű. A 14 töltőanyag ennek megfelelően a X-X síkon csak a 4 árkon és a 6 üregen belül nyúlik túl. A 2 fém alapanyag nem reprodukálásra szánt részeit, mint említettük aló ágy veszi körül, amely semleges anyagból van kialakítva. A 4 árok egymással szembeni nyitott végein a 14 töltőanyag nem nyúlik túl, vagyis a 4 árok egymással szembeni végeinél átmeneti réteg van az alakítható 14 töltőanyag és a semleges anyagból álló 16 ágy között. Ha erre szükség van, a 4 árok két szemközti végénél megfelelő elválasztó eszköz, mint papír, karton, műanyag réteg, fémlemez (célszerűen perforált fémlemez) vagy ernyő helyezhető el, aminek segítségével a 14 töltőanyag kicsorgása a 4 árokból, illetve összekeveredése a 16 ágy semleges anyagával az együttes összeállítása közben elkerülhető.

Amikor a 2. ábra szerinti összeállítást olyan hőmérsékletre hevítjük, amikor a fém alapanyag olvadáspontját túllépi, de a kiválasztott oxidálószerrel alkotott oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt van, olyan gőzfázisú oxidálószert vezetünk be, amely a gátló anyagból készült ágyon áthatol, majd a töltőanyagon átáramolva kapcsolatba kerül a megolvadt fémmel. Ennek következményeként a megolvadt fém oxidálódik, az oxidációs reakciótermék keletkezését követően az alakítható 14 töltőanyagból készült ágyba hatol át. Az oxidációs reakciótennék növekedése során azonban nem képes a 16 ágyba, annak semleges anyagába nagyobb mértékben áthatolni, ezért aló ágy alkalmas arra, hogy a megolvasztott fémből az oxidációs reakciótermékek ebbe az irányba történő migrációját megakadályozza. így például a fém alapanyagot alumíniumból előkészítve és oxidálószerként levegőt használva az oxidációs reakciónak 850 és 1450 °C közötti hőmérsékletet választunk, célszerűen 900... 1350 °C tartományba eső hőmérsékletet alkalmazunk. Ilyenkor tipilöisan alfa-alumíniumoxid keletkezik, de egyéb szerkezetű alumíníumoxidok is létrejönnek. Az oxidációs reakciótermék kezdetben vékony réteget alkot a megolvadt fém határán, amelyen keresztül a megolvadt fém képes áthatolni. így a 2 fém alapanyag által elfoglalt térfogatból a semleges anyagból álló 16 ágyon belül a reakció folyamatában a 2 fém alapanyag fokozatosan kiáramlik, az oxidációs reakcióterméken keresztül annak külső felülete felé vándorol és ott kapcsolatba kerül a gőzfázisú oxidálószerrel. A14 töltőanyag rétegében az oxidálószer hatására a fém a határfelületen, vagyis az oxidációs reakciótermék felületén az oxidálószerrel reakcióba lép és anyaga az oxidációs reakciótermék tömegét növeli. A16 ágy semleges anyagú részecskéinek a 2 fém alapanyag vándorlása következtében kiürült térbe való elmozdulása elfogadható, vagyis ez az anyag kitöltheti a 2 fém alapanyag által eredetüeg elfoglalt helyet, ha ez károsan nem befolyásolja a kerámia test növekedési folyamatát. Természetesen szükség esetén, ha ezt a pozitív alakzat geometriai viszonyai indokolják, célszerű lehet aló ágy anya9

-9HU 202167Β gának mozgását megfelelő merev eszközzel megakadályozni. Ilyen merev eszköz helyezhető el például a 2 fém alapanyag 10 felületén, aminek eredményeként aló ágy semleges anyaga nem képes a 2 fém alapanyag helyét elfoglalni, amikor az a 14 töltőanyag felé az oxidációs reakcióterméken keresztül vándorol.

A reakció befejeződéseként kapott oxidációs reakciótermék olyan polikristályos kerámia anyagot képez, amelynek térfogatában a fém alapanyag tiszta, oxidálatlan részecskéi jelen lehetnek. Miután a növekedési folyamatot lezártuk, az összeállítást hagyjuk kihűlni, majd a kapott kerámia testet, amelynek méreteit a 2. ábrán 18 szaggatott vonal jelöli ki, a 16 ágy semleges anyagától, az alakítható 14 töltőanyag feleslegétől és a reakcióból kimaradt 2 fém alapanyagtól — ha Uyen maradt a 12 tűzálló edényen belül — elválasztjuk. A kerámia anyagú testtől viszonylag könnyen el lehet választani a reakcióban részt nem vett fém alapanyagot, valamint aló ágy és a termék határfelületén keletkezett vékony oxidréteget. Az összetett szerkezetű kerámia anyagú test inverz módon reprodukálja a pozitív alakzatot, majd a kerámia testet a kívánt alakra lehet hozni gépi megmunkálással, csiszolással vagy más alkalmas módon. Amint azt a 3. ábrán bemutatjuk, a folyamat eredményeként 20 összetett szerkezeti kerámia testet kapunk, amelynek reprodukált felülete, vagyis negatív alakzata van és ez tulajdonképpen a 4 árokkal, a hengeres keresztmetszetű 6 üreggel, a 8 felülettel és a 9 merőleges kiemelkedéssel meghatározott pozitív alakzat negatív lenyomata. A 20 összetett szerkezetű kerámia test reprodukált negatív alakzatában így 21 rés van, amely a 9 merőleges kiemelkedéssel kongruens, rajta 22 kiemelkedés a 6 üreg alakját követi. Ugyanígy 24 merőleges kiemelkedés alakul ki, amely a 4 árok negatív lenyomatának felel meg. A 20 összetett szerkezetű kerámia test 26 felülete a 2 fém alapanyagból álló kiindulási test 26 felülete a 2 fém alapanyagból álló kiindulási test 8 felületének lenyomata. A 20 összetett szerkezetű kerámia test további alkotóelemei, vagyis a 28a és 28b oldalfelületek, valamint két további, a 3. ábrán nem látható oldalfelület a 28a és 28b oldalfelületekkel szemben elhelyezkedő két oldalfelülettel együtt, továbbá a 26 felülettel szembeni, a 3. ábrán nem látható felület úgy alakul ki, hogy azX-X sík alatt a kerámia test növekedésével kialakult alakzatot gépi megmunkálással, csiszolással vagy más módon a kívánt alakra hozzuk. Ezt az alakot a 2. ábrán a 18 szaggatott vonal jelöli. Miután a 11 felső gallér a semleges anyagú 16 ágyba van merítve (feltételezve, hogy a semleges anyagból álló 16 ágy és az alakítható 14 töltőanyag között a határfelületet a X-X sík jelöli ki), all felső gallérnak csak az a része kerül inverz reprodukálásra, amely a 14 töltőanyaggal kapcsolatba került 8 felület meghosszabbításában fekszik. A 11 felső gallér tehát csak részben reprodukálódik. Jelenlétének az a hatása, hogy a 20 összetett szerkezetű kerámia test hossztengely menti mérete megnövekszik, mivel a 11 felső gallér szélességével a 2 fém alapanyagnak a 14 töltőanyaggal érintkező része megnövekszik. így a 20 összetett szerkezetű kerámia testet a 28 felület, a 28a, 28b és a többi oldalfelület kialakítása céljából szükséges műveleteknek alávetve a 20 összetett szerkezetű kerámia test hossza a 24 merőleges kiemelkedés és a 28a oldalfelület között a 3. ábra szerinti L’, amely lényegében azonos az 1. ábrán látható L hosszal. Ha a 11 felső gallért a 2 fém alapanyagnál nem alakítjuk ki, a L’ hossz a 20 összetett szerkezetű kerámia testnél (3. ábra) lényegében az 1. ábra szerinti s hossznak felel meg.

Ha a töltőanyagot megfelelő módon választjuk és rendezzük el, az oxidációs reakció feltételeit annyi ideig tartjuk fenn, amennyi elegendő a fém alapanyag lényegében teljes eltávolítására a 16 ágyból, végeredményben olyan testet kapunk, amely a 2 fém alapanyagon kiképzett alakzatoknak megfelelően 26 felülettel, 24 merőleges kiemelkedéssel, 22 kiemelkedéssel és 21 réssel van ellátva. Ha a 20 összetett szerkezetű kerámia testben a fém alapanyag egy része kimarad a reakcióból, azt a kialakuló kerámia testből az inverz reprodukálásra szolgáló feltételek biztosításával el lehet távolítani. A bemutatott ábrákon a 2 fém alapanyag felszíne viszonylag nem bonyolult, így a reprodukálással kapott 21 rés, 22 kiemelkedés, 26 felület és 24 merőleges kiemelkedés sem jelent túlságosan bonyolult alakzatot. A tapasztalat azt mutatja, hogy a 2 fém alapanyagból sokkal bonyolultabb alakzatokat is lehet az inverz reprodukálás módszerével feldolgozni, a jelen találmány szerinti eljárással igen bonyolult felületi formájú 20 összetett szerkezetű kerámia testek negatív alakzata készíthető el.

Egy további kiviteli alak szerint a 2 fém alapanyagot alakítható 14 töltőanyagból álló ágyba mélyebben is be lehet meríteni, vagy a 14 töltőanyag ágyának magasságát emelhetjük a 2. ábra szerinti Y-Y síkig. Természetesen azX-X és az Y-Y síkok között más síkok is választhatók. A 14 töltőanyag ágya az Y-Y sík szintje fölé is emelhető, amikoris a 10 felület egy részét lefedi, de Uyenkor feltétel, hogy a 14 töltőanyag a 2 fém alapanyagot ne vegye teljesen körül, ugyanis ez oda vezetne, hogy az oxidációs reakciótermékek kialakulása során üreget vennének körül. A14 töltőanyag ágyának magasságát növelve a pozitív alakzat felülete növekszik, a 2 fém alapanyagon a 7a, 7b, 7c és 7d oldalfelületek is a 14 töltőanyag ágyába kerülnek. Az oxidációs reakciótermékek növekedése ebben az esetben nemcsak a 8 felületen, a 4 árok oldalfelületein, a 6 üregen és a 9 felső galléron keresztül következik be, hanem a 7a, 7b, 7c és 7d oldalfelületeknek azokon a részem is, amelyeket az alakítható 14 töltőanyag vesz körül. Ebben az esetben a 2 fém alapanyag nem reprodukálásra szánt részei csak a 14 töltőanyaggal nem érintkező felületek, mint például a 2 fém alapanyag 10 felülete, ha az alakítható 14 töltőanyag a Y-Y síkig ér el.

A találmány szerinti eljárás foganatosításával kapott testet mutat a 4. ábra. Ezen 30 kerámia test látható, amelyet a 2. ábra szerinti elrendezésben készítettünk, ahol a 14 töltőanyag és a semleges anyagból készült 16 ágy között az Y-Y sík jelenti a határfelületet, tehát a 14 töltőanyag a 2 fém alapanyagnak minden felületével, kivéve a 10 felületet, szoros kapcsolatban van. Ebben az elrendezésben a 10 felület tartalmazza a 2 fém alapanyagnak mindazon nem reprodukálásra szánt részeit, amelyek po-10HU 202167Β zitív alakzatát a B felület, a 7a, 7b, 7c és 7d oldalfelületek tartalmazzák, tehát a 4 árokkal, a 6 üreggel és a 9 merőleges kiemelkedéssel együtt 11 felső gallért fogad be. Ha a találmány szerinti eljárást most az Y-Y síkig terjedő rétegben elrendezett 14 töltőanyaggal valósítjuk meg, az oxidációs termékek növekedési folyamata révén olyan kerámia anyagú összetett szerkezetű testet kapunk, amelyet a 2. ábra 19 szaggatott vonala jelöl ki. A14 töltőanyag feleslegét és a semleges anyagból álló 16 ágy maradékát eltávolítva a 30 kerámia test a 4. ábrán bemutatott alakot veszi fel. Ez 28a és 28b oldalfelületek mentén, valamint a 3. ábra szerinti 20 összetett szerkezetű kerámia test szomszédos oldal- és alsó felületei mentén (ezek a 3. ábrán nem láthatók) csiszolással vagy más megmunkálással alakítható tovább. A 4. ábrán a 30 kerámia testet olyan állapotban mutatjuk be, hogy az a 12 tűzálló edényből kikerül, és ennek 32 oldalfelülete, 34 alsó felülete (4. ábra) és 36a, 36b, valamint 36c belső falfelületei vannak, amelyek a 2 fém alapanyag 7a, 7b és 7c oldalfelületeit inverz módon reprodukáló negatív alakzatot alkotnak. (A 2 fém alapanyag 7d oldalfelületét inverz módon reprodukáló belső falfelületet a 4. ábra metszeti képéből kihagytuk, ezt a metszeti ábrázolás indokolja.) A 14 töltőanyagnak a 2. ábra szerinti 7a, 7b, 7c és 7d oldalfelületekkel szoros kapcsolatban levő részén át az oxidációs reakciótermék oly módon növekszik, hogy egymással szemben elhelyezkedő 36a, 36b, 36c és az ábrán nem bemutatott további negyedik (a 7d oldalfelület inverz reprodukálásával kialakult) belső falfelületek jönnek létre, aminek eredményeként 38 négyszögletes keresztmetszetű rés alakul ki. Ezt az előbb említett belső falfelületek és 26’ felület határolja. A 26’ felület a 2 fém alapanyag 8 felületét inverz módon reprodukáló negatív alakzatot tartalmaz és ez a 3. ábra szerinti kialakításban a 26 felületnek felel meg. Ez annyit jelent, hogy a 26’ felületben 21’ rés, 22’ kiemelkedés és 24’ merőleges kiemelkedés van, amelyek megfelelnek a 3. ábra szerinti kiviteli alakban megjelenő 21 résnek, 22 kiemelkedésnek és 24 merőleges kiemelkedésnek. A 36 belső falfelületet alsó részénél a 30 kerámia testben 40 rés vagy csatorna is van, amely a 2 fém alapanyag 11 felső gallérját inverz módon reprodukáló negatív alakzatot jelent. A 30 kerámia test megmunkálását megfelelő módon úgy végezzük, hogy végülis a kívánt nagyságú test jöjjön létre, például a 4. ábrán számozatlanul feltüntetett szaggatott vonallal meghatározott síkok mentén.

Az előzőekben elmondottakból nyilvánvaló, hogy a 2 fém alapanyagot az alakítható 14 töltőanyag és a semleges anyagból készült 16 ágy közötti határfelülethez viszonyítva különböző helyzetekben helyezhetjük el. A 2 fém alapanyag részecskéi megolvadást követően az oxidációs reakcióterméknek a 14 töltőanyagba való átnövése során vándorolnak, mégpedig a 2 fém alapanyagnak azokon a felületi elemein keresztül, amelyek az oxidációs termékkel érintkező határfelületeken vannak. Ha feltételezzük, hogy a 2 fém alapanyagnak mindazon a felületein, ahol nem helyezünk el gátló elemeket, az oxidációs reakciótermék növekedését elősegítő feltételeket alakítunk ki és a szükséges anyagokat biztosítjuk, a megolvadt fém alapanyag az eredetileg elfoglalt térbeli helyzetét elhagyja, az oxidációs folyamatban részt vesz és a 14 töltőanyagba növekedik át, aminek eredményeként inverz módon reprodukálja a kívánt pozitív alakzatot. Ezzel olyan öszszetett szerkezetű kerámia test jön létre, amely követi a 2 fém alapanyag és a 14 töltőanyag közötti határfelületet, ha ezek szoros érintkezésben vannak elrendezve. Ha a 14 töltőanyag és a semleges anyagú 16 ágy közötti átmenetet a X-X és Y-Y síkok között valahol átmeneti helyen jelöljük ki, a 36a, 36b, 36c és a 7d oldalfelületnek megfelelő belső falfelületek magassága és ennek következtében a 38 rés mélysége megfelelő mértékben csökken. Ha a 14 töltőanyag és a semleges anyagú 16 ágy közötti átmenetet Z-Z sík jelöli ki (2. ábra), az előbb említett belső falfelületek magassága kisebb lesz, mint a 22’ kiemelkedés vagy a 24’ merőleges kiemelkedés magassága.

A fentiek alapján az is nyilvánvaló, hogy a töltőanyaggal szembeni követelmények, mint az áteresztőképesség és az alaki thatóság az anyag egészére vonatkozó megkötéseket jelentenek, ami nem zárja ki azt, hogy a töltőanyagnak olyan alkotórészei is legyenek, amelyek ezeknek a követelményeknek egyáltalában nem vagy csak részben tesznek eleget, így célszerű megoldás lehet, amikor a töltőanyag homogén módon csak egy összetevőt tartalmaz, de ugyancsak kedvező eredmények érhetők el ugyanazon anyag különböző szemcsézettségű részecskéinek összekeverésével vagy két vagy több anyag azonos vagy eltérő szemcsézettségű keverékeivel. Ez utóbbi esetben a töltőanyagnak akár több komponense is lehet olyan, amelynek alakíthatósága és/vagy áteresztőképessége kicsi, de ilyenkor a többi összetevővel kell biztosítani, hogy a töltőanyag egésze a kívánt jellemzőket mutassa. A tapasztalat szerint számos olyan anyag van, amelyből jól használható töltőanyag képezhető és ezek a töltőanyagok alkalmasak az összetett szerkezetű kerámia test kívánt jellemzőinek biztosítására, mint erről még a továbbiakban szó lesz.

A töltőanyag összetevőivel kapcsolatban többféle követelmény áll fenn. Egyik osztályukba olyan vegyületek tartoznak, amelyek a találmány szerinti eljárásban megkövetelt oxidációs reakció hőmérsékletén és feltételei között nem illékonyak, termodinamikailag stabüak és a megolvadt fém alapanyaggal sem reakcióba nem lépnek, sem pedig abban nem oldódnak. Ezeket a feltételeket a szakember számos anyag alkalmazásával képes kielégíteni. Ha a fém alapanyag alumínium, az oxidálószer pedig levegő, tehát oxigén tartalmú gáz vagy éppen tiszta oxigén, a töltőanyag a következő fémek oxidja lehet: alumínium (AI2O3), cérium (CeO2), hafnium (HfO2). lantén (La2Ü3), neodimium (Nd2O3), prazeodimium (különböző oxidok), szamárium (Sm2O3), szkandium (SC2O3). tórium (ThO2), urán (UÖ2). ittrium (Y2O3) és cirkónium (ZrO2O). Természetesen további oxidok is választhatók A töltőanyag alkalmasan hozható létre a fémes vegyületek további osztályaiból is, ide értve a binér, temér és magasabb rendű vegyületeket, mint például a magnézium-aluminát-spinellt (MgOAl2O3), de használhatók más tűzálló anyagok is.

A töltőanyag megválasztásában alkalmazható

-11HU 202167Β anyagok egy további osztályát azok jelentik, amelyeket a találmány szerinti eljárás megvalósítása során szükséges oxidációs feltételek között nem jellemez teljes stabilitás, de bomlásuk viszonylag lassú, ezért a növekvő kerámia termékbe kerülő töltő- 5 anyag alkotórészeként elfogadható. Ezeknek az anyagoknak az egyik példája a szüícium-karbid. Ez az anyag az oxidációs reakció feltételei között képes az alumínium oxidációját oxigénnel vagy levegővel megengedni, ennek során szüícium-oxidot képez, 10 amely a további szilícium-karbid részecskéket bevonja és ezzel azok további oxidációját lassítja vagy megakadályozza. A szilícium-oxidos védőréteg jelenléte miatt a szilícium-karbid részecskék képesek szinterelődni vagy más módon egymáshoz, illetve a 15 töltőanyag más részecskéihez kapcsolódni. Ez a megállapítás az alumínium, mint fém alapanyag és a levegő vagy tiszta oxigén, mint oxidálószer alkalmazása esetén érvényes.

A töltőanyagban alkalmazható anyagok harma- 20 dik osztályát a termodinamikailag vagy kinatikailag nem stabil összetevők jelentik, mint például a karbonszálak, amelyek nagy valószínűséggel nem képesek az oxidációs reakció magas hőmérsékletén megmaradni, vagy amelyeket a megolvadt alumínium 25 képes megtámadni. Ezek az anyagok akkor használhatók, ha az oxidálószert kevéssé oxidáló hatású anyagok közül választjuk, például CO/CO2 keverékként, vagy az anyag részecskéin olyan bevonat, például alumínium-oxid réteg van, amely az anya- 30 got az oxidáló környezetben, vagy a megolvadt fém alapanyaggal való érintkezés során a károsodástól megóvja.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során kedvező hatást fejthetnek ki olyan dópoló anyagok, 35 amelyek az oxidációs reakció lefutását változtatják.

A dópoló anyagok szerepe, feladata az adott el járástól függően választható. Alkalmazásukat befolyásolja a fém alapanyag, a kívánt végtermék, az esetleges kombinációs hatás, különösen ha kettő vagy 40 több dópoló anyagot használunk, a dópoló anyagok felhasználásának módja, koncentrációja, az oxidáló környezet minősége és az eljárás feltételrendszere.

A dópoló anyag(ok) alkalmazása során a követ- 45 kezők tűnnek különösen fontosnak: (1) A dópoló anyag a fém alapanyag ötvözetképző összetevője lehet, (2) a fém alapanyag felületének legalább egy részére felvihető, (3) a dópoló anyag a töltőanyag része vagy a töltőanyag egy résztartományában elosz- 50 látott anyag lehet. Az utóbbi esetben a töltőanyagba a dópoló anyagot olyan mélységig kell bevinni, hogy a fém alapanyagnak a találmány szerinti eljárással történő átalakítása során hatását kifejthesse. Az említett lehetőségek egyszerre is felhasználhatók, 55 például az ötvöző anyag mellett kívülről bevitt dópoló anyag alkalmazása is célszerű lehet. Amikor a dópoló anyagot vagy anyagokat a töltőanyaghoz adagoljuk, abban ismert eljárásokkal lehet azt eloszlatni, például a töltőanyag teljes tömegét vagy 60 csak egy részét a dópoló anyaggal kikeverjük, vagy a dópoló anyagot bevonatként visszük fel a töltőanyag részecskéire, esetleg olyan szemcséket alakítunk ki, amelyek a fém alapanyaggal szomszédos rétegbe kerülnek. Amikor a töltőanyaggal együtt 65 használjuk a dópoló anyagot, akkor a töltőanyag ágyán és ágyában egy vagy több réteg is kialakítható a dópoló anyagokból, ezeket belső nyílásokban, érintkezési vonalak, síkok mentén összekötött vonalakban stb. lehet elhelyezni, biztosítva az áteresztőképességet. A dópoló anyagok alkalmazásának egyik leghatékonyabb módszere az, hogy a töltőanyag teljes ágyát egyszerűen a dópoló anyagot tartalmazó folyadékba, például oldatba merítjük. A dópoló anyag forrása úgy is kialakítható, hogy a fém alapanyag felületét és a töltőanyag ágyát egymástól kis térfogatú, a dópoló anyagból készült merev testtel a felület egy helyén elválasztjuk. Amikor alumínium a fém alapanyag, annak felülete mentén célszerű lehet szilícium tartalmú üvegből álló vékony réteget elhelyezni a fém alapanyag felülete mentén. Amikor az esetleg magnéziummal belsőleg dópolt fém alapanyagot a szÜícium tartalmú anyaggal körbevonva oxidáló környezetben felhevítjük, vagyis levegő alkalmazása esetén 850... 1450 ’C, célszerűen kb. 900... 1350 ’C tartományba eső hőmérsékletre hevítjük, a polikristályos kerámia anyag az áteresztő anyagú ágyban növekszik. Ha a dópoló anyagot a fém alapanyag felületének legalább egy részénél kívülről visszük be, a polikristályos oxidációs termék struktúrája a töltőanyagba lényegében a dópoló réteg mögött, vagyis a dópoló réteg mélységét követően kezd növekedni. A fém alapanyag felületénél és/vagy az áteresztő anyagú ágyban egy vagy több dópoló anyag kívülről bármikor felhasználható. A fém alapanyaggal együtt ötvözetként is felhasználhatók a dópoló anyagok, azok szemcsés rétegként szintén felvihetők a fém alapanyag f elületére és/vagy a töltőanyag ágyába. Ez annyit is jelent, hogy a folyamat során a dópoló anyagot, ha koncentrációja nem megfelelő, pótolni lehet és így a töltőanyagban koncentrációja változtatható.

Alumínium fém alapanyag alkalmazása esetén, különösen ha az oxidációt oxigén alkalmazásával biztosítjuk, a legkedvezőbb dópoló anyagoknak a fémes alumínium és cink mutatkozott együttesen vagy külön vagy a következőkben ismertetendő anyagokkal együtt. Az alumínium fém alapanyag ezekkel a fémekkel vagy ezek valamely alkalmas forrásával jól ötvözhető, benne ezeknek a fémeknek a részaránya 0,1 ... 10 t%. A tapasztalat szerint az ebbe a koncentrációtartományba eső mennyiségű ötvöző anyag hatására a kerámia anyag növekedése gyorsabban megindul, a fém transzportja könnyebbé válik és a létrej övő oxidációs reakciótermék morfológiája a növekedés során kedvezően változik. A dópoló anyagok koncentrációja természetesen számos tényezőtói függ, az mindenkor az adott folyamat feltételeinek megfelelően változik. A polikristályos oxidációs tennék növekedésének elősegítésében alumínium alkalmazása esetén hatékonynak bizonyultak más dópoló anyagok is, mint például a szüícium, a germánium, az ón és az ólom, különösen, ha ezeket magnéziummal és/vagy cinkkel együtt használjuk. A dópoló anyagok közül egyet vagy többet, illetve ezek valamilyen fonását ötvözetként is be lehet vinni az alumíniumba, koncentrációjuk 0,5 és 151% között változhat. A növekedés kinetikáját és a létrejött termék morfológiáját tekintve a legelőnyösebbnek azok a megoldások bízo-12HU 202167Β nyúltak, amikoris a dópoló anyag koncentrációja a teljes ötvözethez viszonyítva 1... 101% volt. Az ólmot az alumínium bázisú fém alapanyaghoz általában legalább 1000 ’C hőmérséldeten szokás adagolni, mivel ekkor ki lehet használni azt a tényt, hogy az alumíniumban az ólom rosszul oldódik. Vannak olyan fémek, mint az ón, amelyek hatására az ólom oldékonysága javul és ez lehetővé teszi a dópoló anyaggal való ötvözést alacsonyabb hőmérsékleteken is.

A feltételektől függően egy vagy több dópolóanyag használható. Ha a fém alapanyag alumínium, az oxidálószer pedig oxigén vagy levegő, a dópoló anyagok különösen előnyös kombinációi a magnézium és szilícium vagy a magnézium, cink és szilícium. A tapasztalat szerint a magnézium részaránya célszerűen 0,1... 31%, a cink részaránya 1... 61%, míg a szilíciumé 1... 101%.

Az alumíniumot belső szerkezetében magnéziummal ötvözve és oxidálószerként levegőt vagy oxigént használva az volt megfigyelhető, hogy 820 ... 950 ’C hőmérséklettartományban a magnézium legalábbis részben oxidként távozik az ötvözetből. A magnéziummal dópolt rendszereknél tehát ilyen esetben a magnézium a megolvadt alumínium felületén magnézium-oxidból és/vagy magnéziumaluminát-spinellből álló határréteget alkot, az oxidációs reakciótermék növekedési folyamatában a magnéziumot tartalmazó vegyületek lényegében az oxid kezdő felületén maradnak, vagyis a növekvő kerámia struktúrában a fém alapanyagnak a kezdeti zárófelületén helyezkednek el. Ez annyit jelent, hogy magnézium alkalmazása esetén a kezdő felületen viszonylag vékony magnézium-aluminát-spinell rétegtől eltekintve a végtermék alapvetően alumínium-oxid bázisú. Ha a körülmények ezt indokolják, ezt a kezdőfelületet a végtermékről viszonylag könynyen el lehet távolítani, például csiszolással, koptatással, homokfúvással stb. A magnézium alapú dópoló anyag alkalmazása esetén a végtermék külső felületén igen vékony, általában 2 pm alatti vastagságú magnézium-oxid réteg is kialakul, amit szintén könnyen el lehet távolítani, ha jelenlétenem kívánatos.

A fém alapanyagot alumíniumként választva a dópoló anyagok további hasznos példái a nátrium, lítium, kalcium, bór, foszfor és ittrium, amelyek egyenként vagy keverékben is használhatók az adott oxidálószertől és reakció feltételektől függően. A nátrium és lítium esetében célszerű a kis részarányok alkalmazása, általában 100... 300 milliomodrészt használunk. Ezeket célszerűen külön vagy együttesen, esetlegesen más dópoló anyagokkal kombinációban használjuk. A dópolószerek között említhetjük a ritkaföldfémek közül a cériumot, a lantánt, a prazeodímiumot, a neodímiumot és a szamáriumot, amelyek különösen más dópoló anyagok előnyös hatásainak fokozására alkalmasak.

Mint már említettük, a dópoló anyagokat nem feltétlenül kell ötvözetként bevinni a fém alapanyagba. így például a fém alapanyag felületét részben vagy tel jesen a dópoló anyagból álló vékony réteggel bevonva a kerámia szerkezet növekedése során a dópoló anyag a töltőanyagba átnövő oxidációs reakciótermékkel együtt mozog, ez annyit jelent, hogy a dópoló anyagot a fém alapanyag felületén való megfelelő módon lokalizálva a polikristályos kerámia anyagnak az áteresztő anyagú ágyba való átnövését kívánt módon lehet szabályozni. Ha a dópoló anyagot bevonatként vagy fedőrétegként visszük fel, annak a fém alapanyaghoz képest vékonynak kell lennie, Uyenkor az oxidációs reakciótermék az áteresztő anyagú ágyba a dópoló réteg mögött kezd átnőni, vagyis rajta az alkalmazott dópoló anyagokból álló réteg jön létre. A dópoló anyagnak ez a rétege kialakítható festéssel, porlasztással, felszórással stb. A dópoló anyag lehet folyékony vagy paszta halmazállapotú, de elegendő megoldás az is, ha a dópoló anyagot szilárd részecskék rétegeként vagy vékony filmrétegben, anyagrétegbe visszük fel a fém alapanyag felületére. A dópoló anyagok felvihetők szerves vagy szervetlen kötőanyaggal, vivőanyaggal, oldószerrel is. A dópoló anyagokat porozással szintén fel lehet vinni a fém alapanyag felületére, illetve por halmazállapotban jól diszpergálhatók a töltőanyagban. A dópoló anyagok alkalmazásának egyik legcélszerűbb módja a folyékony szuszpenzió létrehozása, amikoris a dópoló anyagot vízben vagy szerves kötőanyagban esetleg oldószerben eloszlatjuk, majd a fém alapanyag felületére szórjuk és így ahhoz tapadó réteget hozunk létre, amivel megelőzhető, hogy a gyártási műveletek előkészítése során a dópoló anyag elvesszen.

Amikor a dópoló anyagokat kívülről alkalmazzuk, azt általában a fém alapanyag felületének egy részén kialakított egyenletes vastagságú rétegként rendezzük el. A dópoló anyag mennyisége széles értéktartományban változhat a fém alapanyag mennyiségéhez viszonyítva. Alumínium esetében a kísérletek nem hoztak olyan eredményt, aminek alapján a dópoló anyag mennyiségére vonatkozóan alsó vagy felső határérték kijelölhető lenne. A fém alapanyagot alumíniumként, az oxidálószert levegőként vagy oxigénként megválasztva a szilíciumdioxid formájában használt szilícium dópoló anyag megvizsgált legkisebb mennyiségei 0,00003 g szilícium/g fém alapanyag, illetve 0,0001 g szilícium/g f ém alapanyag volt. Ezek a mennyiségek már kedvezően befolyásolták a polikristályos szerkezet növekedésének folyamatát. Egy vagy több dópoló anyag is felhasználható oly módon, hogy a szilíciumot, magnéziumot és/vagy cinket tartalmazó forrásból ez utóbbiakkal együtt adagoljuk. Kitűnt az is, hogy ha MgO vagy MgaAl₂O4 összetételű vegyületként alkalmazzuk a magnéziumot, mint dópoló anyagot, az alumínium alapú kiindulási fémből levegő vagy oxigén mint oxidálószer alkalmazásával előállított szerkezet kedvező tulajdonságai akkor is biztosíthatók, ha a magnézium mennyisége a fém alapanyag külső felületére vonatkoztatva 0,003 g/cm², ami az adott esetben a fém alapanyag minden g-jára vonatkozóan 0,0008 g magnéziumot jelent.

Az oxidációs reakciótennék növekedését jól lehet szabályozni azzal, ha a dópoló anyagot az előzőekben ismertetett technikáknak megfelelően a fém alapanyag felületének legalább egy részén helyezzük el, vagy hozzá adagoljuk a töltőanyag ágyához, esetleg annak egy részéhez. Az anyagokat és a feltételeket ezeknél a megoldásoknál úgy kell megválasztani, hogy az oxidációs reakciótermék nagyobb

-13HU202167Β mértékű növekedése ne következhessen be a fém alapanyagoknak azoknak a területein, ahol nincs a felülethez illesztett dópoló anyag, a fém alapanyag nincs megfelelő dópoló anyaggal ötvözve az oxidációs reakció megkönnyítése céljából. Ha a külső dó- 5 póló anyagot a fém alapanyag pozitív alakzatával összekapcsol tan használjuk, a nem reprodukálásra szánt részekből a gátló eszközöket el lehet távolítani, illetve azokra ott nincs szükség. Nyilvánvaló azonban, hogy a dópoló szert a gátló eszközökkel 10 együtt lehet kívülről alkalmazni. A külső dópoló anyag alkalmazására az 5. ábra szerinti elrendezés mutat példát, amikoris a 2 fém alapanyagot, amelyet a kívánt alakra hoztunk, alakítható 14 töltőanyagból kiképzett ágyba helyezzük, a 14 töltő- 15 anyaggal minden felületét körbevesszük, a nem reprodukálásra szánt részekkel együtt és szoros kapcsolatba hozzuk a 14 töltőanyaggal. A beágyazásnak ez a módja a 2. ábra szerinti elrendezésben is megvalósítható, amikoris a 12 tűzálló edényben 20 nem kerül sor a semleges anyagból álló 16 ágy kialakítására, hanem annak helyére is az alakítható 14 töltőanyagot visszük be. Az 5. ábra szerinti kialakításnál a dópoló anyag külső alkalmazása ugyanazt az eredményt adja, mintha a 2. ábra szerinti kialakí- 25 tásban a 14 töltőanyag és a semleges anyagból készült 16 ágy közötti határfelületet az X-Xsíkban választjuk meg. Ennek a hatásnak az elérésére a dópoló anyagból 40 réteget hozunk létre, amely a pozitív alakzat teljes felületét fedi és ez a pozitív alakzat az 30 adott esetben, mint azt 1., 2., 3. és 4. ábra kapcsán leírtuk 4 árkot, 6 üreget, 9 merőleges kiemelkedést tartalmaz és hozzájuk 11 felső gallér tartozik. A test felülete, 7a, 7c, 7b és 7d oldalfelületei, valamint a felső gallér megfelelő felületeit nem fedjük be a 35 40 réteggel, itt vannak a nem reprodukálásra szánt felületelemek, amelyeket szintén a 2 fém alapanyag határoz meg (az 5. ábrán a 7b oldalfelület nem látszik). Az 5. ábra szerinti kiviteli alaknál alkalmazott oxidációs reakciófeltételeket úy választjuk meg, 40 hogy a dópoló anyag 40 rétege segítse elő az oxidációs reakciótermék kialakulását, míg a dópoló anyag rétegével nem fedett felületeken az oxidációs reakciótennék növekedése kizárt vagy jelentős mértékben késleltetett legyen, tehát ezeken a helyeken, 45 ahol a nem reprodukálásra szánt felületrészek vannak, a 2 fém alapanyag felületeiről ne indulhasson ki az oxidációs reakció termék nagyobb mértékű növekedése. Ebben az esetben a 2 fém alapanyagot úgy alakítjuk ki, hogy abban az oxidációs reakciótermék 50 növekedését a reakció feltételei között elősegítő ötvöző dópoló anyag ne legyen, vagy annak mennyisége kicsi legyen. A fém alapanyag összetétele, az oxidálószer összetétele és mennyisége, valamint a folyamat hőmérséklete meghatározzák, vajon az 55 adott fém alapanyag esetében szükség van-e olyan dópoló anyag alkalmazására, amely az adott körülmények között az oxidációs reakciótermék keletkezését meggyorsítja. Az 5. ábra szerinti elrendezésben, amikor a dópoló anyag 40 rétege az oxidációs 60 reakció sebességének jelentős növelésére szolgál, a nem reprodukálásra szánt felületrészeken az oxidációs reakciótermékek növekedése alig vagy egyáltalán nem következik be, még akkor is, ha a fém szoros kapcsolatban van olyan alakítható 14 töltőanyagból 65 álló ággyal, amelynek anyagát az oxidációs reakciótcrmckek képesek átnőni és átjárni. A dópoló anyag 40 rétege helyett vagy ezt kiegészítőleg olyan dópoló anyagot is lehet használni a 14 töltőanyagnak ezeken a területein, amely a 2 fém alapanyagon vagy annak szoros közelségében elhelyezve a pozitív alakzatnál a kívánt hatást fejti ki. A14 töltőanyagban célszerű lehet olyan szilárd vagy folyékony oxidálószer felhasználása, amely a pozitív alakzat környezetében a növekedés kinetikáját kedvezően befolyásolja. Az 5. ábrán bemutatott összeállítás alapján kapott termék lényegében ugyanolyan vagy nagyon hasonló a 3. ábrán bemutatott összetett szerkezetű kerámia testhez.

A 6. ábra a találmány szerinti eljárás egy további foganatosítási módjának lehetőségét illusztrálja, amikoris 2’ fém alapanyag alakítható 14 töltőanyagból álló ágyban van elrendezve, ahol a töltőanyag egy nagyjából négyszögletes 42 zárt térben helyezkedik el és ezt hálószerű gátló anyag határozza meg. A 42 zárt tér lényegében az alakítható 14 töltőanyaggal van kitöltve, amely a 2’ fém alapanyagot fogja körül. A 42 zárt teret határoló 42a és 42 alsó és felső felületeken (6. ábra) kör alakú nyüás van kialakítva, továbbá 44a és 44b hengereskeresztmetszetű csövek vannak elrendezve, amelyek a nyílásokon keresztül haladnak a 2’ fém alapanyag egymással szemben fekvő megfelelő 46 és 48 felületéig érnek. A 46a és 48b hengeres keresztmetszetű csöveket semleges anyag tölti ki, ez 16 ágyat alkot és maguk a csövek olyan perforált gátló szerkezetet vagy ernyőt alkotnak, amely felépítésében a 42 zárt teret határoló felületre hasonlít. A 2’ fém alapanyagot ebben az esetben 50 gallérral hozzuk létre, amely a 48 felületből áll ki. A 6. ábra 52a, 52c oldalfelületeket és 52d homlokfelületet mutat a 2’ fém alapanyagon, ahol az oldalfelület és a homlokfelület kifejezések a 6. ábra szerinti elrendezésre utalnak. A 2’ fém alapanyag hátsó (a 6. ábrán nem mutatott) felülete az 52d homlokfelülettel szemben helyezkedik el. Nyilvánvaló, hogy a 2’ fém alapanyag itt ismertetett minden felülete szoros kapcsolatban van a 42 zárt térben elhelyezkedő 14 töltőanyaggal, kivéve a 46 és 48 felületek egymással szembeni körkörös részeit, amelyeket a semleges anyag fed be, az a semleges anyag, amely a 44a és 44b hengeres keresztmetszetű csövekben 16 ágyat képez. A 2’ fém alapanyag teljes felülete ennek megfelelően pozitív alakzatot képez, kivéve a semleges anyaggal meghatározott két kör alakú részt, ahol a kör alakú részek a 2’ fém alapanyag nem reprodukálásra szánt területeit jelölik ki. A 42 zárt tér korlátozza az oxidációs reakciótermék növekedését, a 12 tűzálló edényben levő és szemcsés részecskékből álló 15 ágy nem feltétlenül kell, hogy az alakítható töltőanyagból vagy a semleges anyagból legyen kialakítva. A 42 zárt térrel és a 44a, 44b hengeres keresztmetszetű csövekkel meghatározott együttest a 12 tűzálló edényben bármilyen alkalmas módon alá lehet támasztani. A legcélszerűbbnek a szemcsés anyagból álló 15 ágy alkalmazása bizonyult, amely jó alátámasztást ad az együttesnek és nem feltétlenül kell semleges anyagból állnia. Ha a 42 zár t tér önmagában nem jelent gátló tényezőt az oxidációs reakciótermékek növekedésével szemben, akkor a 15 ágynak, vagy

-14HU 202167Β legalábbis abban egy résznek a 42 zárt tér közelében semleges anyagból kell készülnie.

Amikor a 6. ábrán bemutatott elrendezést a fém alapanyag megolvasztásához elegendő hőmérsékletre hevítjük és a fém alapanyagot folyékony, szilárd és/vagy gőz halmazállapotú oxidálószerrel kapcsolatba hozzuk, a megolvadt fém oxidációja megkezdődik és a 2’ fém alapanyag pozitív alakzattal jellemzett részétől az oxidációs reakciótermék növekedése megindul. Ha a reakciót addig folytatjuk, amíg a kerámia test kívánt növekedése zajlik (esetleg a 2’ fém alapanyag által kezdetben elfoglalt térfogatban elhelyezkedő fém alapanyag kimerüléséig), az oxidációs reakciótennék átnövi azt a határfelületet, amit a 42 zárt tér belső felülete határoz meg. A 42 zárt tér térfogata a 2’ fém alapanyag térfogatához viszonyítva olyan legyen, hogy a létrejövő oxidációs reakciótermék térfogatával kitöltse a 42 zárt téren belül elhelyezkedő 14 töltőanyag szemcséi közötti teret.

A 6. ábra elrendezésében megvalósított 54 összetett szerkezetű kerámia testet mutat a 7. ábra. Az 54 összetett szerkezetű kerámia testnek lényegében sima 56 felső felülete és ugyancsak sima 58 és 60 oldalfelületei vannak (7. ábra). Ezek a felületek konformak a 42 zárt tér megfelelő belső felületeivel. Az 56 felső felületből 62a hengeres keresztmetszetű nyílás indul, amely a 42 zárt térben elhelyezkedő 44a hengeres keresztmetszetű csőnek felel meg. Az alsó felületig (ez az ábrán jelöletlen) 62b hengeres keresztmetszetű nyílás hatol le, amely az 54 összetett szerkezetű kerámia testben a 42 zárt térben létrehozott 44b hengeres keresztmetszetű csőnek felel meg. A 2’ fém alapanyag által kiinduláskor elfoglalt térfogatot a fém alapanyag oxidációja kiüríti és ezért lényegében négyszögletes keresztmetszetű 64 üreg jön létre, aemlyet az 54 összetett szerkezetű kerámia test határoz meg és amelyet a 7. ábrán szaggatott vonal mutat be. A 64 üreg alsó felülete (mint ez a 7. ábrán látszik) 66 árkot tartalmaz, amely a 2’ fém alapanyag 50 gallérjának inverz reprodukálásával jön létre. A 44a és 44b hengeres keresztmetszetű csöveket a 6. ábra szerinti elrendezésben semleges anyag tölti ki. Mivel ez az anyag áteresztő, a 44a és 44b hengeres keresztmetszetű csöveken keresztül kapcsolat jön létre a környező atmoszféra és a 64 üreg között, vagyis az oxidációs reakció során kialakuló 64 üreg soha nincs a környező atmoszférától a növekvő oxidációs reakciótermék jelenléte miatt hermetikusan elzárva. Ezzel elkerülhető a növekvő, belülről üres test és a környezet közötti nyomáskülönbség problémája, ami az oxidációs reakciók során akkor jöhet létre, ha az oxidációs reakciótermék a levegőn vagy más gázok számára átjárhatatlan és zárt belső teret vesz körül.

Mint a 8., 8A. és 8B. ábrán is látszik, 68 fém alapanyagból kiindulva más kialakítási lehetőségek is lehetségesek. A fém alapanyag ebben az esetben is célszerűen alumínium, azt 70 és 74 felületekkel valamint 72a, 72b, 72c és 72d oldalfelületekkel meghatározott, lényegében téglalap keresztmetszetű testként hozzuk létre. A 68 fém alapanyagból 76 merőleges kiemelkedés áll ki, amely a 74 felülettől válik el. A 76 merőleges kiemelkedés lényegében a 72a és 72d oldalfelületekkel párhuzamos felületek28 kel meghatározott rúdszerű rész. A 70 felülettől a 74 felületig a 68 fém alapanyagban 78 hengeres nyílás van kialakítva.

A 9. ábra szerinti elrendezésben a 68 fém alapanyagot 80 tűzálló edényben helyezzük el. Az elhelyezést biztosítja az, hogy a 80 tűzálló edény belsejét alakítható 84 töltőanyag és semleges anyagból készült 86 ágy tölti ki. A 80 tűzálló edényen belül 82 gátló elem is elhelyezkedik, amely a növekedést fékezi vagy megakadályozza és ennek méretei, valamint kialakítása olyan, hogy becsúsztatható a 78 hengeres nyílásba és annak teljes felületével érintkezik. A 8B. és a 9. ábra szerint a hengeres alakú 82 gátló elem hosszabb, mint a 78 hengeres nyílás, vagyis egy része a 68 fém alapanyagból mindkét irányban kiáll. A 9. ábrán bemutatott keresztmetszet mutatja, hogy a 82 gátló elem, legalábbis az itt látható kiviteli alakban, 82b központi magot tartalmaz, amely például gipszből készülhet és azt 82a kartonpapír vagy hasonló anyag anyag veszi körül, amivel a gátló elem kezdeti konfigurációja létrehozható. Amikor az együttest hevítjük, a gátló elem éghető összetevői megsemmisülnek vagy elpárolognak és a továbbiakban a kerámia anyag létrehozásának folyamatában nem vesznek részt. A 9. ábrán látható, hogy négyszögletes alakú 88 gátló elemet is felhasználunk amely felső és alsó végén nyitott, négy falból áll, amelyek a 72a, 72b, 72c és 72d oldalfalak mentén a 68 fém alapanyaggal párhuzamosan, attól kis távolságra vannak elrendezve. A 88 gátló elemnek négyszögletes keresztmetszete csőszerű kialakításra emlékeztet. A 88 gátló elemnek csak 88a és 88c oldalfala, 88b fala látszik a 9. ábrán, ahol a 88a és 88c oldalfal belső felületén 88a’ és 88c’ rétegek vannak kialakítva gipszből. A 88 gátló elemben 88a” és 88c” papírréteg is el van rendezve.

A 68 fém alapanyag a 82 gátló elemmel együtt, amely 78 hengeres nyílásba van illesztve, az alakítható 84 töltőanyag ágyában van elrendezve, mégpedig a négyszögletes alakú 88 gátló elemen belül. A 88 gátló elem és tartalma semleges anyagból álló 86 ágyba merül, amelytől a 88 gátló elem választja el. Ebben a kiviteli alakban a 68 fém alapanyag nem reprodukálásra szánt része a 78 hengeres nyílás hengeres alakú felülete, és ez a felülete a 82 gátló elem hengeres külső felületével kongruens. A 68 fém alapanyag további felületei a pozitív alakzatot alkotják és amikor a 68 fém alapanyag oxidációs reakciója lezajlik, a fentiekben is ismertetett kedvező reakció feltételek között ezektől a felületektől kiindulva az oxidációs reakciótermék az alakítható 84 töltőanyag ágyát átnövi. Az oxidációs reakcíótermék növekedési folyamata akkor áll meg, amikor a növekvő oxidációs reakciótermék kapcsolatba kerül a 82 és 88 gátló elemmel, valammt a 86 ágy semleges anyagával. A 9. ábrában bemutatott elrendezés végülis olyan kerámia testet hoz létre, amely lényegében azonos vagy nagyon hasonló a 7. ábrán bemutatott testtel, melyet mint ismertettünk, a 6. ábra szerinti elrendezésben lehet előállítani. Mivel a két test alakja egymásnak megfelel, a részletes ismertetésre nincs szükség.

A10. és 11. ábrára hivatkozással még további foganatosítási módjait is bemutatjuk a találmány szerinti eljárásnak. Ez a 3. ábrán bemutatott eljárással

-15HU 202167Β analóg, amikoris összetett szerkezetű kerámia test előállítására alkalmas gátló elemet használunk, amely képes az oxidációs reakciótermék növekedésének befolyásolására és így olyan terméket állítunk elő, amelynél nincs szükség a 4. ábra szerinti (tehát a 2. ábrával kapcsolatban ismertetett eljárással előállított) kerámia test szabálytalan alakú részeinek megmunkálására, amit, mint említettük, csiszolással vagy más módszerrel kell végrehaj tani. A10. ábra szerinti elrendezésben az 1., 1 A. és 2. ábrákon bemutatott fém alapanyaghoz hasonló vagy azzal hasonló alakú 2’ fém alapanyagot alkalmazunk, amelylyel ennek megfelelően sima 10’ felület, ezzel szemben elhelyezkedő 8’ felület van és ez utóbbiból 9’ merőleges kiemelkedés áll ki, benne 4’ árok van és hengeres keresztmetszetű 6’ üreg vagy átmenő nyílás van kialakítva. A 2’ fém alapanyag egyik oldalán 11 ’ felső gallér van kialakítva, amely a 2’ fém alapanyaggal együtt négyszögletes alakú 90 gátló elemben van elrendezve. Ez utóbbiban ugyancsak négyszögletes alakú kemény papírból vagy kartonból készült dobozván, melynek két szemközti vége nyitott. A 90 gátló elemben gipszből készült réteg van, ugyanúgy, mint a 9. ábra szerinti kiviteli alakban bemutatott 88 gátló elemnél is. A négyszögletes alakú 90 gátló elemnek 90a, 90b, 90c és 90d oldalfalai vannak, míg a 10. ábra szerint a 90d fal nagy részét kitörten mutatjuk, hogy a test alakja jobban lássék. A 90a, 90b, 90c és 90d falak mindegyikét belülről gipszréteg borítja, amit a 90c fallal kapcsolatban mutatunk be: itt 90c’ papír fal van kívülről elrendezve és ezen belül 90c gipszréteg van. All. ábra tanúsága szerint a 90a fal áll 90a’ kartonrétegből és ezen elrendezett 90a gipszrétegből. A 2’ fém alapanyag 10’ felületén gipszből készült 92 bevonat van.

Ennek megfelelően a 2’ fém alapanyag hat meghatározott felülete közül ötöt ennek megfelelően gátló elem borít, például gipszréteg. A gátló elem felvitelekor fontos, hogy kemény papírból vagy karton papírból álló réteget alkalmazzunk, amely alkalmas a nedves vagy képlékeny állapotú anyag megfogására amíg az meg nem szárad és meg nem keményedik. Apapír alkalmas arra is, hogy agipszréteget törés vagy repedés ellen a gátló elem felrakása és alkalmazása közben, a fém alapanyag mozgatásakor megvédje. Természetesen gátló elemként és annak megfogására nem feltétlenül szükséges papír vagy karton papír alkalmazása, illetve a gipsz is más alkalmas anyaggal helyettesíthető.

Amikor a gátló elemeket alkalmazzuk, a 2’ fém alapanyag pozitív alakzatát a 8’ felület, a 4’ árok, a 6’ üreg és a 9’ merőleges kiemelkedés alkotja, míg a többi felület a 2 fém alapanyag nem reprodukálásra szánt részeit jelentik.

All. ábra a 2’ fém alapanyag elrendezését mutatja a 90 gátló elemmel együtt szemcsés szerkezetű 94 semleges szerkezetű anyagban, ahol a 2 fém alapanyag „szabad” belső terét 96 alakítható töltőanyag tölti ki. A 90 gátló elem felső része (ez a 10. és a 11. ábrán látszik) négyszögletes alakzatával a 2’ fém alapanyag 8’ felszíne fölé emelkedik és így alkalmas arra, hogy a 96 alakítható töltőanyag ágyát elválassza a 94 semleges szerkezetű anyagtól. Amikor a 98 tűzálló edényben elrendezett együttest hevtjük, és az a kívánt hőmérsékletet eléri, ezt a hőmérsékle16 tét elegendő ideig kell fenntartani ahhoz, hogy az előzőekben ismertetett eljárás foganatosítása révén a

3. ábrán bemutatotthoz hasonló összetett szerkezetű kerámia testet kapjunk. Erre vonatkozóan a következő példák is útmutatást adnak.

A találmány szerinti eljárás foganatosításával kapott összetett szerkezetű kerámia testek általában tömör szerkezetűek, koherens anyagösszetételt mutatnak, ahol a térfogat 5 ... 98%-át olyan összetett szerkezet foglalja el, amely polikristályos kerámia mátrixból és ebbe beleépült töltőanyagból áll. A polikristályos kerámia mátrix összetételére vonatkozóan alumínium esetében tudunk példát mondani, ha az oxidálószer levegő vagy oxigén. Ilyenkor a mátrix 60... 99 t%-át (a teljes polikristályos szerkezetre vonatkoztatva) alfa-módosulatú alumíniumoxid alkotja, míg a többi, tehát 1... 40 t%-nyi részt a nem oxidált fémes összetevők, azaz az adott esetben elsősorban alumínium foglalja le.

A találmány tárgyának jobb megértése céljából, az oltalmi igényt nem korlátozóan példákat mutatunk be.

1. Példa

Fém alapanyagból olyan kiindulási alaptestet hoztunk létre, amely az 1„ 1A. és 10. ábra szerinti alakú. A létrehozáshoz a fémmegmunkálás jól ismert eszközei használhatók, a fémes alapanyag

380.1 jelű alumínium ötvözet öntvényből készült, amelynek gyártója a Belmont Metals Inc. cég. A fém alapanyag összetételét a gyártómű úgy adja meg, hogy abban 8 ... 8,51% szilícium, 2... 3 t% cink, 0,1 t% magnézium, összesen 3,51% réz, vas mangán és nikkel van, bár a helyi elemzés szerint a magnéziumtartalom 0,17... 0,181% értéket is elért. Ezt követően a fém alapanyagot a 10. ábra szerinti elrendezésben 90 és 92 gátló elemekkel láttuk el. A 90 gátló elemet a 10. ábra szerinti elrendezésben kartonpapírból és gipszrétegből készítettük el, ahol a Bondex Co. gipszét használtuk és ezt 1... 2 mm vastag rétegben vittük el. A 92 gátló elemet (10. ábra) ugyanebből a gipszből hoztuk létre szintén 1... 2 mm-es vastagságban. A fém alapanyag 10,7a, 7b, 7c és 7d oldalfelületeit a gátló elemekkel bevontuk és ezek alkották a fém alapanyag nem reprodukálásra szánt részeit. A 8 felületet, a 4 árkot, a 6 üreget és a 9 merőleges kiemelkedést nem láttuk el gátló bevonattal és ezek alkották a fém alapanyag pozitív alakzatát. All. ábrán bemutatott 90 gátló elem a fém alapanyag 8 felülete fölé mintegy 15 mm-re emelkedett ki. A 96 alakítható töltőanyag alumínium-oxid alapú keverék volt, amelyet a Northon Co. 38 Alundum jelű termékéből hoztunk létre. A keverék 70 t%-ban 220 szemcsenagyságú és 30 t%-ban 500 szemcsenagyságú részecskéket tartalmazott, majd a két szemcsenagyságú alumínium-oxid részecskék öszszekeverése után 7%-nyi porított szilíciumot kevertünk a töltőanyaghoz és az így kapott keveréket helyeztük el a 90 gátló elem által meghatározott belső térbe. A 96 alakítható töltőanyagot és a fém alapanyagot tartalmazó együttest összeállítás után semleges anyagú ágyba helyeztük el, amely 90 mesh szemcsézettségű alumínium-oxidból állt (a Northon Co. El Alundum jelű terméke) és így hoztuk létre a

11. ábra szerinti elrendezést. A 94 semleges anyag

-16HU 202167Β ágya lényegében a 90 gátló elem felső szintjéig ért el (11. ábra).

Az így kapott elrendezést kemencébe helyeztük és levegő jelenlétében 28 órán keresztül 1000 °C hőmérsékleten tartottuk. Ezt követően lehűtöttük és a kiindulási fém alapanyagból létrejött összetett szerkezetű kerámia testet eltávolítottuk a tűzálló edényből, megtisztítottuk a töltőanyag és a gátló anyag feleslegétől. Ehhez kis intenzitással homokot fúvattunk a termékre. Ezzel az eljárással lényegében a 3. ábra szerinti alakú termék jött létre, amely a kiindulási terméket jelentő fém alapanyag pozitív alakzatát nagy hűséggel inverz módon reprodukáló felületeket tartalmazott.

2. Példa

Az 1. példában alkalmazottal azonos összetételű alumínium ötvözetből olyan kiindulási alaptestet hoztunk létre, amelynek a fémmegmunkálás ismert módszereivel történő megmunkálása után a 8. és 8A. ábra szerinti alaptest jött létre. Az alaptest hosszúsága 63,5 mm, szélessége 31,7 mm, vastagsága 17,5 mm volt. A benne létrehozott hengeres keresztmetszetű nyílás átmérője 19 mm volt (ez a 8. és 8A. ábra szerinti 78 hengeres nyílás). A felületből

1,6 mm magasságú és 6,4 mm szélességű merőleges kiemelkedés állt ki. A hengeres nyílásba Bondex Co. által gyártott gipszből készült réteggel bevont testet helyeztünk, ahol a test a hengeres nyílás felületével érintkező, azzal kongruens papírból készült és hosszúsága akkora volt, hogy a hengeres nyílás mindkét végén nagyjából 6 mm-nyire állt ki a felületből. Ugyancsak a Bondex Co. által gyártott gipszből készült réteget helyeztünk el kemény papír védelme mellett négyszögletes doboz kialakítására, amely két szemközti végén nyitott volt és a doboz hossza 76 mm, szélessége 36 mm, míg magassága 32 mm volt. A gipsszel borított doboz lényegében a 9. ábrán bemutatott 88 gátló elemnek felel meg.

Tűzálló anyagból készült edénybe ezt követően 90 mesh szemcsézettségű semleges anyagból készült ágyat vittünk be, amelynek alapanyagát a Norton Co. El Alundum jelű terméke adta. A négyszögletes gátló elem egyik nyitott végét a semleges anyag rétegére helyeztük és a fém alapanyagot a nyílásába helyezett hengeres gátló elemmel együtt a 84 töltőanyag rétegébe ágyaztuk. Ezt a 9. ábra szerinti négyszögletes gátló elem vette körül. A töltőanyagot az 1. példához hasonlóan alakítottuk ki. A töltőanyaggal nagyjából azonos magasságig a tűzálló edényt az 1. példánál alkalmazottal azonos összetételű semleges anyaggal töltöttük fel és így a 9. ábrán bemutatott együttes jött létre. Ezt kemencébe helyeztük és levegő jelenlétében 28 órán keresztül 1000 °C hőmérsékleten tartottuk. A hevítést követően az együttest hagytük lehűlni, majd a 80 tűzálló edényből eltávolítottuk az összetett szerkezetű kerámia testet, amiről leválasztottuk a töltőanyag és a gátló anyag feleslegét, amelyeket egyszerű homokos lefóvással el lehetett távolítani. A végeredmény a 7. ábra szerinti alakú kerámia test, amely a kiindulási fém alapanyag pozitív alakzatát nagy hűséggel inverz módon reprodukálja.

Mind az 1„ mind a 2. példában az alakítható töl32 tőanyagot a fém alapanyagból készült kiindulási test pozitív alakzatával szoros kapcsolatban rendeztük el, méghozzá úgy, hogy a kialakuló oxidációs reakcíótennékre ható mindenféle nyomáskülönbséget a töltőanyag önmagát megkötő jellemzői egyensúlyozták. Ha tehát az oxidációs reakciótermék alakuló héjánál a fém alapanyag vándorlása és az oxidációs reakciótermék növekedése miatt nyomáskülönbség alakul ki, mivel a vándorló fém alapanyag helyén üreg marad, a töltőanyag tulajdonságainál fogva biztosítja azt a szükséges mechanikai szüárdságot, amire szükség van ahhoz, hogy a nyomáskülönbség miatt a létrejövő héjszerű oxidációs reakciótennék ne omoljon össze. Agipszréteg, amelyet a gátló elemekben használunk, elegendő mértékben képes a levegőt átengedni, ezért az adott esetben a gátló elem jelenléte biztosította, hogy a fém alapanyag távozása miatt kialakuló üregben a nyomás a környezetitől ne térjen el.

Bár a fentiekben a találmányt csak néhány példakénti kiviteli alak és foganatosítási mód részletes bemutatásával ismertettük, az eddigiekben foglalt útmutatás is elegendő ahhoz, hogy szakember ennek alapján számos további nyilvánvaló megvalósítási lehetőséget tárjon fel és hajtson végre.

Claims (39)

1. Eljárás összetett szerkezetű önhordó kerámia test előállítására, amikoris fém alapanyagból kerámia testet állítunk elő, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyagból pozitív mintát állítunk elő, az összetett szerkezetű kerámia testet fém alapanyag polikristályos anyaggá való oxidálásával előállított kerámia mátrixból és a kerámia mátrixba ágyazott töltőanyagból álló testként hozzuk létre, ahol a kerámia mátrixot lényegében a fém alapanyag oxidációs termékéből és szükség szerint egy vagy több fémes összetevőből alakítjuk ki, továbbá a fém alapanyagból inverz reprodukálásra alkalmas pozitív alakzatot és nem reprodukálásra szánt részt formázunk, legalább a fém alapanyagból formázott pozitív alakzatot szoros illeszkedésbe hozzuk alakítható töltőanyagból készült ággyal és az oxidációs termék növekedését a pozitív alakzat tartományában elősegítő körülményeket, a nem reprodukálásra szánt rész tartományában a növekedést gátló feltételeket biztosítunk, oxidálószer jelenlétében a fém alapanyagot olvadáspontját meghaladó és az oxidációs termék olvadáspontja alatti hőmérsékletre melegítjük és a kerámia test kialakulásáig ezt a hőmérsékletet fenntartjuk,

Ahol a hőmérséklet alkalmazásakor a megolvasztott fém alapanyaggal kapcsolatba kerülő, az oxidálószert átengedő és az oxidációs termék növekedésével szemben áteresztő, a növekedő oxidációs terméket befogadó alakítható töltőanyagot használunk, míg melegítés és a hőmérséklet fenntartása közben az olvasztott fém alapanyagot az oxidálószerrel hozzuk kapcsolatba és így oxidációs reakcióterméket hozunk létre,

-17HU 202167Β az oxidációs reakcióterméknek legalább egy részét az olvasztott fém alapanyag és az oxidálószer között az olvasztott fém alapanyaggal érintkezésben tartjuk, fokozatosan, az olvasztott fém és az oxidációs termékek közötti érintkezést biztosítva az olvasztott fémet a töltőanyaggal készült ágyban átjáratjuk, ezzel a töltőanyag ágyában a pozitívnak megfelelő negatív alakzatot létrehozzuk, ahogy az oxidációs termék és az előzőleg már kialakított oxidációs termék közötti átmeneti felület továbbhalad, és a reakciót folytatjuk, amíg az oxidációs termék legalább egy része beágyazódik a töltőanyagba és növekedése eredményeként az összetett szerkezetű kerámia test a pozitív mintaként kialakul és az eredményül kapott összetett kerámia testet a töltőanyag feleslegétől és a reakcióban részt nem vett fém alapanyagtól elválasztjuk.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyagból az inverz reprodukálásra alkalmas pozitív alakzatot az alakítható töltőanyaggal szoros kapcsolatba hozzuk, míg a nem reprodukálásra szánt részt a töltőanyagtól szabadon tartjuk.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyagból formázott és nem reprodukálásra szánt rész felületének legalább egy részét a nem reprodukálásra szánt részből az oxidációs termékek kijutását akadályozó bevonattal látjuk el.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidálószerben gőz fázisú oxidáló anyagot alkalmazunk és a fém alapanyagnak nem reprodukálásra szánt részét az oxidációs termékek kijutását akadályozó, a gőz fázis oxidálóanyagot átengedő, vagy vele szemben a melegítés és a hőmérséklet fenntartása alatt permeábilis bevonattal látjuk el.

5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy gőz fázisú oxidálószert használunk és a nem reprodukálásra szánt részt kálciumkarbonátot tartalmazó réteggel vonjuk be.

6. Az 1 -5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyagnak a nem reprodukálásra szánt részét legalább részben semleges anyag rétegével vonjuk be.

7. Az 1 -6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyagnak a nem reprodukálásra szánt részét az oxidációs termékeknek rajta való átnövését késleltető anyaggal vagy eszközzel hozzuk kapcsolatba.

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy melegítéskor és a hőmérséklet fenntartása alatt a pozitív alakzatot külső dópolószerrel hozzuk kapcsolatba.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyag formázása után a pozitív alakzatot a töltőanyagba ágyazzuk be, míg a nem reprodukálásra szánt résztől a töltőanyagot távol tartjuk.

10. A 8. vagy 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyagnak a nem reprodukálásra szánt részét az oxidációs termékeknek a rajta való átnövését késleltető anyaggal vagy eszközzel hozzuk kapcsolatba.

11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidációs termék növekedésekor az oxidációs terméken keresztül létrejövő nyomáskülönbséggel szemben megkövetelt ellenállást tömörödése révén biztosító töltőanyagot alkalmazunk.

12. Azl-3.és6-ll. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidálószerben gőzfázisú oxidáló anyagot használunk.

13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyagot alumíniumból alakítjuk ki.

14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alakítható töltőanyagnak legalább a pozitív alakzatot beágyazó részébe legalább egy folyékony és/vagy szilárd halmazállapotú oxidáló hatású anyagot keverünk

15. Az 1 -14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy fém alapanyagként alumínium alapú fémes anyagot használunk

16. A12-15. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidálószerben gőzfázisú oxidáló anyagként oxigén tartalmú gázt használunk

17. Az 1-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxidálószerként nitrogén tartalmú gázt alkalmazunk

18. Az 1-17. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxidálószerként levegőt alkalmazunk

19. Az 1-18. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy gáz halmazállapotú, szükség szerint formázó gázzal kiegészített oxidálószert alkalmazunk

20. Az 1-12. és 14-19. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyagot szükség szerint alumíniumot tartalmazó szilíciumból, titánból, ónból, cirkóniumból, hafniumból, vagy az említett fémek keverékéből alakítjuk ki.

21. Az 1 -20. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidálószer következő anyagok közül legalább egyet tartalmazó tiszta anyagként vagy keverékként alakítjuk ki: oxigéntartalmú gáz, nitrogéntartalmú gáz, halogén elem, halogénvegyület, kén, kénvegyület, foszfor, foszforvegyület, bór, bórvegyület, tellúr, tellúrvegyület, arzén, arzénvegyület, szén, szénvegyület, szelén, szelénvegyület, hidrogén-víz keverék, metán, etán, szilícium-dioxid, propán, acetilén, etilén, propilén, valamint szén-monoxid-szén-dioxid keverék.

22. Az 1 -22. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyagot üreges testekből, szemcsés anyagból, porszerű anyagból, szálas anyagból, vékonyszálas anyagból, teli és üreges gömbszerű szemcsékből, fémgyapotból, lemezekből, tömörített anyagból, rudakból, szálakból, lemezkékből, huzalokból, pelletből, csövekből, tűzálló szálasanyagból, csőszerű elemekből, vagy az említettek keverékéből alakítjuk ki.

23. Az 1 -22. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyagot alumínium-trioxiddal, szilícium-dioxiddal, szilíciumkar biddal, szüícium-alumínium-oxinitriddel, cirkónium-dioxiddal, bárium-titanáttal, bór-nitrid-18HU 202167Β dél, szilícium-nitriddel, magnézium-alumináttal, legalább egy vasötvözettel, legalább egy vas-krómalumínium ötvözettel, szénnel, alumíniummal, illetve az említett anyagok keverékével alakítjuk ki.

24. Eljárás összetett szerkezetű önhordó kerámia test előállítására, amikoris fém alapanyagból kerámia testet állítunk elő, azzal jellemezve, hogy alumíniumot tartalmazó fém alapanyagból pozitív mintát állítunk elő, az összetett szerkezetű kerámia testet az alumíniumot tartalmazó fém alapanyagnak polikristályos anyaggá való oxidálásával előállított kerámia mátrixból és a kerámia mátrixba ágyazott töltőanyagból kialakított testként valósítjuk meg, ahol a kerámia mátrixot lényegében a fém alapanyag levegő jelenlétében létrejövő alumínium-trioxid tartalmú oxidációs termékéből és szükség szerint egy vagy több fémes összetevőből hozzuk létre, továbbá az alumíniumot tartalmazó fém alapanyagból inverz reprodukálásra alkalmas pozitív alakzatot és nem reprodukálásra szánt részt formázunk, legalább a fém alapanyagból formázott pozitív alakzatot szoros illeszkedésbe hozzuk alakítható töltőanyagból készült ággyal és az oxidációs reakciótermék növekedését a pozitív alakzat tartományában elősegítő körülményeket, a nem reprodukálásra szánt rész tartományában a növekedést gátló feltételeket biztosítunk, oxidálószer jelenlétében a töltőanyagban elrendezett pozitív alakzatot 850 °C és 1450 ’C között meghatározott értékű hőmérsékletre melegítjük, ahol a hőmérséklet alkalmazásakor a megolvasztott fém alapanyagban kapcsolatba kerülő és a levegőt átengedő, valamint az oxidációs termékkel való áthatolással szemben áteresztő, a növekedő oxidációs terméket befogadó alakítható töltőanyagot használunk, míg a meghatározott hőmérsékletre való melegítést követően és/vagy azalatt a meghatározott hőmérséklet alkalmazásával a fém alapanyagot megolvasztjuk és a levegővel reakcióba visszük, amivel az alumínium-trioxid tartalmú oxidációs terméket előállítjuk, az alumínium-trioxid tartalmú oxidációs terméknek legalább egy részét a megolvadt fémmel érintkeztetve a megolvadt fém és a levegő között tartjuk, a megolvadt fémet fokozatosan átvezetjük a megolvadt fém tömegéből az alumínium-trioxid tartalmú oxidációs terméken át és bejuttatjuk a töltőanyagból készített ágyba, amivel az alumíniumtrioxid tartalmú oxidációs termékkel a töltőanyagban fokozatosan a pozitív alakzatnak megfelelő negatív alakzatot hozunk létre a levegő és az alumínium-trioxid tartalmú, már kialakult oxidációs termék közötti átmeneti felületi rétegnél, és a fentieknek megfelelően folytatjuk az oxidációs reakciót legalább addig, amíg a töltőanyagból álló ágyat az oxidációs termékben legalább részben átszövi, és ezzel a pozitív alakzatnak megfelelő negatív alakzatú összetett kerámia testet létrehozzuk, majd az eredményként kapott összetett kerámia testet a töltőanyag feleslegétől és a reakcióban részt nem vett fém alapanyagtól szükség szerint elválasztjuk.

25. Az 1 -24. igénypontok bármelyike szerinti el36 járás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyaghoz legalább egy dópolóanyagot adagolunk.

26. A 25. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogya dópolóanyagot a fém alapanyag ötvözésével adagoljuk.

27. A 25. vagy 26. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a pozitív alakzat felületére azt legalább részben lefedő, a dópoló anyagot tartalmazó réteget viszünk fel.

28. A25-27. igénypontok bánnelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyagnak a pozitív alakzat melletti rétegébe egy vagy több dópolóanyagot juttatunk.

29. A 25-28. igénypontok bánnelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dópolóanyagot megnéziumot, cinket, szüíciumot, germániumot, ónt, ólmot, nátriumot, lítiumot, kalciumot, foszfort, ittriumot, lantánt, cériumot, prazeodímiumot, neodímiumot és szamáriumot, illetve ezek közül egy vagy több keverékét leadó forrásból adagoljuk

30. A24-29. igénypontok bánnelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidálás révén előállított polikristályos anyagban spinellszerkezetben létrehozott iniciálé réteget alakítunk ki a fém alapanyaggal, legalább egy dópolóanyaggal és az oxidálószerrel lefolytatott oxidálási reakció segítségével.

31. Összetett szerkezetű önhordó kerámia test, amelynek fém alapanyagból készül, inverz reprodukálásra alkalmas pozitív alakzatot és nem reprodukálásra szánt részt tartalmazó alaptest pozitív alakzatának megfelelő alakú negatív alakzata van, azzal jellemezve, hogy az összetett szerkezetű kerámia test (20) alakítható töltőanyaggal (14) létrehozott ágyból (16) átvitt alakítható töltőanyagot (14) befogadó polikristályos mátrixszal van kialakítva, ahol a fém alapanyag (2) pozitív alakzatával az őt körbevevő alakítható töltőanyaggal (14) szoros érintkezésben van meghatározott kezdeti helyzetben elrendezve; a negatív alakzat inverz reprodukálással van a fém alapanyagból (2) álló pozitív alakzatból kiindulva, a fém alapanyagnak (2) a kezdeti helyzetéből való elvándoroltatásával előállítva, ahol a fém alapanyag (2) megolvadt állapotban a pozitív alakzatból kiinduló fém alapanyagot (2) hasznosító oxidációs reakcióban vesz részt; továbbá hogy a polikristályos mátrix a fém alapanyag (2) és oxidálószer oxidációs termékét és szükség szerint egy vagy több további fémes összetevőt tartalmaz.

32. A 31. igénypont szerinti önhordó kerámia test, azzal jellemezve, hogy a polikristályos mátrix a fém alapanyag (2) és gőzfázisú oxidálószer oxidációs termékeként van kialakítva, ahol a töltőanyagból (14) készült ágy (16) a gőzfázisú oxidálószerrel szemben permeábilis szerkezetben van kialakítva.

3 3. A 31. vagy 32. igénypont szerinti önhordó kerámia test, azzal jellemezve, hogy polikristályos mátrixában a fémes összetevők részaránya legalább az összetett kerámia test (20) térfogatának 1%-a.

34. A 31-33. igénypontok bánnelyike szerinti önhordó kerámia test, azzal jellemezve, hogy fém alapanyaga (2) alumínium és az oxidációs termék alfa-alumíniumoxid.

35. A 31-33. igénypontok bánnelyike szerinti önhordó kerámia test, azzal jellemezve, hogy fém alapanyaga (2) alumínium és az oxidációs termék

-19HU 202167Β alumínium-nitrid.

36. A 31-33. igénypontok bármelyike szerinti önhordó kerámia test, azzal jellemezve, hogy fém alapanyaga (2) titán és az oxidációs reakció terméke titánnitrid.

37. A 31-33. igénypontok bármelyike szerinti önhordó kerámia test, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyaga (2) szilícium és az oxidációs termék szilícium-karbid.

38. A 31-33. igénypontok bármelyike szerinti önhordó kerámia test, azzal jellemezve, hogy az oxidációs reakciótermékeként alumínium-trioxidot, alumínium-nitridet, szilícium-karbidot, szilíci38 um-boridot, alumínium-boridot, titán-nitridet, cirkónium-nitridet, titán-boridot, cirkónium-boridot, ón-oxidot vagy alumínium-oxinitridet tartalmaz,

39. A 31-38. igénypontok bármelyike szerinti

5 önhordó kerámia test, azzal jellemezve, hogy az alakítható töltőanyag (14) alumínium-trioxidból, szilícium-dioxidból, szilícium-karbidból, szilíciumalumínium-oxi-nitridből, cirkónium-oxidból, bárium-titanátból, bór-nitridből, szilícium-nitridből,

10 magnézium-aluminátból, vasötvözetből, vas-krómalumínium ötvözetből, szénből, alumíniumból vagy az említett anyagok közül legalább kettőt tartalmazó keverékként van kialakítva.