HU202800B

HU202800B - Self-carrying ceramic structure and process for producing self-carrying ceramic structure comprising two joined ranges, different in composition and/or microstructure

Info

Publication number: HU202800B
Application number: HU873551A
Authority: HU
Inventors: Stanley J Luszcz; Harry R Zwicker
Original assignee: Lanxide Technology Company Ltd
Priority date: 1986-09-16
Filing date: 1987-08-03
Publication date: 1991-04-29
Also published as: IE61214B1; TR23685A; PL267679A1; CN87106040A; PT85619A; ZA875716B; CS656687A3; KR950002338B1; DE3784420D1; KR880003868A; JP2505211B2; FI84811B; EP0261057B1; MX167178B; PL156546B1; US4837232A; IL83409A0; JPS6374955A; DK166410B1; DK405287D0

Description

Találmányunk megolvadt alapfém oxidálásával megvalósított, olyan új, önhordó kerámiaszeikezetre és előállítási eljárására vonatkozik, amely első és behatároló tartományokból áll, mely tartományok összetételben és/vagy mikroszcrkezetben különböznek egymástól.

Találmányunk tárgya kapcsolódik a 818 943 számú 1986. január 15-én bejelentett, függő, közös, amerikai egyesült államokbeli szahadalmi bejelentéshez, amely folytatása („continuation-in-part”) az 1985. szeptember 17-én bejelentett, 776 964 számú szabadalmi bejelentésnek, és ez folytatása az 1985. február 26-án bejelentett, 705 787 számú szabadalmi bejelentésnek, amely folytatása az 1984. március 16-án bejelentett, 591 392 számú szabadalmi bejelentésnek. Ezen bejelentéseket Marc. S. Newkirk és munkatársai tették „Uj kerámiai anyagok és eljárás ezek előállítására” címen. Fenti szabadalmi leírások valamilyen alapfém prekurzor oxidációs termékeként létrehozott kerámiatestek előállítási eljárását ismertetik. Az eljárás során olvadt fémet reagáltatnak gőzfázisú oxidálószerrel, így oxidált reakciótermék keletkezik, a fém az oxidált terméken keresztül az oxidálószer irányába vándorol (migrál), így olyan, folyamatosan növekvő, polikristályos kerámiatest alakul ki, amelyben a fémkomponens és/vagy porozitás előállítható úgy, hogy összefüggő fémkomponens legyen benne. Az eljárás, éppen úgy, mint az alumínium alapfém levegőn való oxidálásakor, javítható valamilyen ötvözött adalékanyag hozzáadásával. Ezt az eljárást módosították külső adalékanyagok az alapfém felületére juttatott adalékanyagok - alkalmazásával. Ilyen eljárásokat ismertetnek az 1986. január 27-én bejelentett, függő, közös, 822 999 számú, amerikai egyesült államokbeli találmányi leírásban, amely folytatása („continuation-in-part”) az 1985. szeptember 17-én bejelentett, 776 965 számú találmányi bejelentésnek, ez folytatása az 1985. június 25-én bejelentett, 747 788 számú találmányi bejelentésnek és ez folytatása az 1984. július 20-án bejelentett 632 636 számú találmányi bejelentésnek, mindegyiket Marc S. Newkirk és munkatársai jelentették be „Eljárás öntartó kerámiai anyagok előállítására” címen.

Találmányunk tárgya az 1986. január 17-én bejelentett, függő, közös 819 397 számú amerikai egyesült államokbeli találmányhoz kapcsolódik, mely bejelentés folytatása az 1985. február 4-én bejelentett 697 876 számú szabadalmi bejelentésnek, mindkettőt Marc S. Newkirk és munkatársai jelentették be „összetett kerámiai termékek előállítási eljárása” címen. Ezekben a találmányi leírásokban olyan új, öntartó kerámia-készítmények előállítására szolgáló eljárást ismertetnek, amely során az oxidált reakciótermék az alapfémtől kiindulva az áteresztő (permeábilis) töltőanyagba növekedve alakul ki, átitatva a töltőanyagot a kerámia anyaggal (mátrixszal).

Ahogyan azt az 1986.05.08-án bejelenteti 861 024 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban is ismertettük, a töltőanyaggal vagy az előformával együtt alkalmazhatunk olyan gátló anyagokat, amelyek segítségével, ha a kerámiatest előállítására gőzfázisú oxidálószert alkalmazunk, megszűnik az oxidációs reakciótermék képződése vagy növekedése a gáttal elválasztott térben. Megfelelő gát lehet bármilyen anyag, vegyület, elem, kompozíciós vagy egyéb anyag, amely a találmányunk szerinti eljárás körülményei között sértetlen marad, nem illékony és előnyösen a gőzfázisú oxidálószer számára átjárható, emellett képes helyileg gátolni, mérgezni, leállítani, zavarni, megelőzni vagy egyéb módon megakadályozni az oxidációs reakciótermék továbbnövekedését. Alumínium alapfém esetében jól alkalmazható gátló anyagok például a kalcium-szulfát (párizsi cement), kalcium-szilikát, Portland cement és ezek keverékei. Ezeket a töltőanyag felületén általában szuszpenzió- vagy pasztaformában alkalmazzuk. Ezek a gátló anyagok megfelelő bomlékony vagy illékony anyagokat is tartalmazhatnak, amelyek hő hatására elpárolognak vagy elbomlanak, ezáltal növelik a gátló anyagok porozitását és áthatolhatóságát. Ezen túlmenően a gátló anyagok tartalmazhatnak megfelelő, szemcsés tűzálló anyagot is, az eljárás közben esetleg fellépő zsugorodás vagy tördelődés megakadályozására. A találmány szerinti eljárásban gátanyagként elsősorban olyan szemcsés anyagot alkalmazunk, amelynek ugyanolyan az expanziós koefficiense, mint a töltőágynak vagy az előformázott anyagnak. Például, abban az esetben, ha az előformázott anyag alumínium-oxidot tartalmaz, és a kapott kerámiai anyag is alumínium-oxidot tartalmaz, a gátló anyagot alumínium-oxidot szemcsékkel keverhetjük, a kívánatos szemcseméret 0,0251,27 mm, de még ettől kisebb is lehet. Alkalmazhatók olyan gátló anyagok is, amelyek tűzálló kerámiát vagy legalább az egyik végükön nyitott fémhüvelyeket tartalmaznak, ezek lehetővé teszik, hogy a gőzfázisú oxidálószer áthatoljon az ágyon, és érintkezzen az alapfémmel.

Ezek a közös szabadalmi bejelentések olyan kerámiaszerkezetek előállítási eljárására vonatkoznak, amelyek valamilyen oxidációs reakcióterméket és adott esetben, az alapfém prekurzorból származó, egy vagy több nem oxidált alkotórészt vagy üregeket vagy mindkettőt tartalmaznak. Az oxidációs reakciótermék olyan, összefüggően porózus anyag lehet, amelyben a pórusok helyét részben vagy teljes egészében fémfázis foglalhatja el. Az összefüggő porozitás kialakulása nagymértékben például a következő tényezőktől függ: az oxidációs reakciótennék képződési hőmérsékletétől, az oxidációs reakció időtartamától, az oxidációs reakció időtartamától, az alapfém összetételétől vagy adalékanyagok jelenlététől.

Az összefüggő porozitású rész egy része a kerámiaszerkezet külső felületéről vagy felületeiről hozzáférhető vagy valamilyen utókezelő művelettel, például gépi megmunkálással, vágással, csiszolással vagy hasítással hozzáférhetővé tehető.

A találmányunk szerinti eljárás azon a látszólag nemkívánatos jelenségen alapul, amely a frissen képződött polikristályos anyag és az oxidálószer határfelületénél lép fel, és abban mutatkozik meg, hogy az olvadt fém szállítása az oxidációs reakciózónához lelassul vagy megszakad. Ezt a jelenséget arra hasznosíthatjuk, hogy két tartományból álló polikristályos anyagot állítsunk elő úgy, hogy az oxidációs reakciózónába megfelelő mennyiségű olvadt fémet szállítunk.

így a találmányunk eljárás olyan önhordó, polikristályos anyagot, például alfa-alumínium-oxidot tartalmazó kerámiaszerkezet előállítására, amely egy ún. első tartományt és az első tartománnyal összeépült, ún. behatároló tartományt tartalmaz, mely tartományok öszszetételben vagy mikroszerkezetben vagy mindkettőben különböznek egymástól. A találmány szerint, az alapfémet olvadáspontja feletti hőmérsékletre, de az oxidációs

HU 202 800 Β reakciótennék olvadáspontja alatti hőmérsékletre hevítjük fel, így az alapfém megolvad. Ebben a hőmérséklettartományban a megolvadt alapfém reagál az oxidálószenei, és kezdetben az oxidációs reakcióterméknek legalább egy része érintkezésben marad az olvadt alapfémmel és az oxidációs reakciótermékkel, biztosítva ezáltal az alapfémtestből a megolvadt alapfém fokozatos áthaladását az oxidációs reakcióterméken az oxidálószer irányába. Az oxidálószer és a korábban keletkezett oxidációs rcakciótermék határfelületén fokozatosan vastagodik az oxidációs reakciótermék első tartománya, amely kezdetben összefüggő alapfémet tartalmaz. Ezután a fémtestből az előzőekben említett olvadt alapfém szállítást lecsökkenjük, és az előbb említett hőmérséklet tartományban a műveletet annyi ideig folytatjuk, amennyi idő alatt az első tartományból az összefüggő, olvadt alapfém a felülethez ér, és a felületen oxidációs reakciótermékből álló behatároló tartományt állítunk elő.

A találmányunk szerinti eljárás egyik megvalósításánál a reakciót a megolvadt alapfém elfogyásáig folytatjuk.

A találmányunk szerinti eljárás egy másik megvalósításánál úgy járunk el, hogy az első tartomány legalább egy részét egy ún. első reakciószakaszban állítjuk elő. Ezután a reakciót annyi ideig állítjuk le ideiglenesen, amennyi alatt az első tartomány anyaga elválasztható az alapfémtől. Ezután az átmeneti idő után a behatároló tartományt egy ún. második reakciószakaszban alakítjuk ki.

A találmányunk szerinti eljárást úgy is megvalósíthatjuk, hogy az alapfémet ésa kapott polikristályos anyagot egymáshoz képest úgy rendezzük el, hogy az egyikhez vagy mindkettőhöz valamilyen töltőanyag masszát helyezünk el. így a polikristályos anyag a töltőanyag irányába és rajta keresztül növekedve alakul ki. Ilyen módon a töltőanyagot a polikristályos anyag legalább részben körülágyazza, így kerámia kompozíciótest formálódik.

A találmányunk tárgya továbbá olyan, önhordó kerámiaszerkezet, amely valamilyen polikristályos anyagot, például alfa-alumínium-oxidot tartalmaz, és a kerámiaszerkezet két összeépült tartományból, egy ún. első tartományból és egy ún. behatároló tartományból áll. A határtartomány összetételben vagy mikrószerkezetben vagy mindkettőben különbözik az első tartománytól.

A találmányunk szerinti eljárással olyan kerámiaszerkezetet állíthatunk elő, amelynek behatároló tartománya külsőkéiget,ésazelső tartomány a behatároló tartománynyal körülvett anyagot tartalmaz, és a határtartomány mikroszerkezete az első tartomány mikroszerkezeténél finomabb lehet

A találmányunk szerinti eljárást úgy is megvalósíthatjuk, hogy az első tartomány és a behatároló tartomány legalább egyikét vagy mindkettőt töltőanyagba ágyazzuk. Ha például mindkét tartományt töltőanyagba ágyazzuk, akkor adott esetben úgy is eljárhatunk, hogy az első tartományt egy ún. első töltőanyagba, a határtartományt egy ún. második töltőanyagba ágyazzuk, mely töltőanyagok különbözhetnek egymástól.

A találmányunk szerinti eljárást az alábbiakban részletesen bemutatjuk.

A „kerámia” kifejezés alatt nemcsak olyan, klasszikus értelemben vett kerámia anyagokat értünk, amelyek teljes egészében nemfémes és szervetlen anyagokat tartalmaznak, hanem olyan testeket is, amelyek vagy összetételben, vagy jellemző tulajdonságaikban alapvetően kerámiák, de a test kisebb vagy nagyobb mennyiségben, egy vagy több, az alapfémből számlázó vagy az oxidálószerből vagy egy adalékanyagból redukálódott fémes összetevőt tartalmaz 1-40 térfogat%-ban, vagy ennél nagyobb mennyiségben.

Az „oxidációs reakciótermék” kifejezést általában olyan, egy vagy több, valamilyen oxidált állapotban lévő fémre alkalmazzuk, amelyben a fém elektront adott le valamilyen, más elemnek, vegyületnek vagy ezek kombinációinak vagy ezekkel elektront osztott meg. Ennek megfelelően az „oxidációs reakciótermék” kifejezés magában foglalja egy vagy több fém és egy oxidálószer reakciójában keletkező reakciótermékeket.

Az „oxidálószer” kifejezés alatt egy vagy több, megfelelő elektronakceptort vagy közös elektronhordozót értünk, melyek az eljárás körülményei között szilárd, folyadék vagy gáz (gőz) halmazállapotnak vagy ezek kombinációi (például szilárd vagy gáz) lehetnek.

Az „alapfém” alatt viszonylag tiszta, kereskedelemben beszerezhető, szennyező és/vagy ötvöző anyagokat tartalmazó fémeket és fémek ötvözeteit vagy intermetallikus vegyületeit értjük.

Ez a fogalom magába foglalja a viszonylag tiszta fémeket, kereskedelemben beszerezhető, szennyező és/vagy ötvöző anyagokat tartalmazó fémeket vagy ötvözeteket, amelyekben a fém prekurzor a fő komponens. Ha leírásunkban valamilyen speciális fémet mint alapfémet, például alumíniumot említünk, azt eszerint a meghatározás szerint kell értelmezni, kivéve, ha a szövegben valamilyen külön meghatározást adunk. Például az alumínium alapfém lehet, viszonylag tiszta fém alumínium (például a kereskedelemben beszerezhető 99,7% tisztaságú alumínium); vagy 1100-as alumínium, amely 1 tömeg% szilíciumot, továbbá vasat tartalmaz; vagy alumínium-ötvözet, például 5052 ötvözet

Az ábrák rövid ismertetése:

1. ábra; az 1. példában előállított kerámiaszerkezet mikroszerkezete fotomikrográfon;

2. ábra: a 2. példában előállított kerámiaszerkezet mikroszerkezete fotomikrográfon;

3. ábra: a 3. példában előállított kerámiaszerkezet mikroeaeekezete fotomikrográfon;

4. ábra: a 4. példában előállított kerámiaszerkezet mikroszerkezete fotomikrográfon;

5. ábra: az 5. példában előállított kerámiaszerkezet mikroszerkezete fotomikrográfon;

6. ábra: a 6. példában előállított kerámiaszerkezet mikroszerkezete fotomikrográfon;

7-13. ábra: a 7. példában előállított kerámiaszerkezet mikroszerkezete fotomikrográfon; az ábrák a sűrű kéregréteg különböző növekedési fázisait mutatják;

14. ábra: a 8 példában előállított kerámiaszerkezet mikroszerkezete fotomikrográfon.

A találmányunk szerinti eljárással olyan, önhordó kerámiaszeikezetet állítunk elő, amely egy ún. első tartományt és az első tartománnyal egybeépült, ún. behatároló tartományt tartalmaz; mely tartományok összetételben vagy mikrószerkezetben különbözhetnek egymástól. így például a határtartomány lehet nagyobb Rockwell keménységű és finomabb krisztallit mikroszerkezetű, mint az első tartomány, még olyan esetekben

HU 202 800 Β is, amikor a két tartomány összetétele hasonló vagy lényegében azonos. Az első tartomány és a behatároló tartomány közötti különbség világosan felismerhető, ha megvizsgáljuk a találmányunk szerint előállított kerámiaszerkezet keresztmetszetét. Az első tartományhoz képest a határozottan elkülönülő határsáv vagy határtartomány könnyen megfigyelhető szabadszemmel vagy nagyítóval. A határtartomány az első tartománynál sűrűbbnek látszik (és valószínűleg az is), mint az első tartomány, míg az első tartomány krisztallit mérete nagyobb, mint a behatároló tartományé, és az első tartományban lévő üregek és/vagy fémes zárványok is nagyobbak. Az első tartomány általában durvább, nyitottabb szerkezetű, mint a behatároló tartomány, ez utóbbi tartomány láthatólag finomabb szemcséjű és sűrűbb. A kerámiaszerkezet keresztmetszetében a behatároló tartomány általában úgy néz ki, mint az első tartománynak megfelelő magon vagy szubsztrátumon lévő sűrű, felületi sáv vagy kéreg.

A behatároló tartomány képződési feltételei akkor jönnek létre, amikor a polikristályos anyag oxidálószerrel való képződéséhez szükséges, olvadt fém továbbítása a polikristályos anyagon keresztül egy bizonyos értékre (vagy ez alá) csökken - ezt nevezhetjük növekedés-módosítási értéknek - vagy teljesen megszűnik.

Bár nem szándékozunk a képződésre vonatkozóan végérvényes elméletet felállítani, úgy gondoljuk, hogy a növekedés-módosítás értékét az első tartomány egy adott zónájában akkor érjük el, amikor ebben a zónában az olvadt fém továbbítása elkülönül az olvadt fémtesttől. Ez az elkülönülés történhet úgy, hogy az olvadt fémtesttől a zónán keresztül kialakult, olvadt fémcsatoma megszakad vagy az olvadt fémtest elfogy vagy eltávolítjuk az olvadt fémtestet. Valószínűleg, amikor ez bekövetkezik, a kapilláris eiők, amelyek szállítják az olvadt alapfémet az oxidálószer irányába, lecsökkennek, és a polikristályos anyag tovább növekszik, ez alacsonyabb energia szinten történik, amelyen viszonylag kevesebb oxidálható alapfém nedvesíti az oxidációs reakciótermék egy adott területét. Ennek következtében olyan oxidációs, polikristályos reakciótermék keletkezik, amely sűrűbb és finomabb szemcséjű, és amelyben az olvadt fémet az oxidálószer irányába szállító csatornák kisebb keresztmetszetiek, mint az első tartományban. Ezekben a lecsökkent keresztmetszeti csatornákban a fém áramlását kisebb kapilláris erők segítik elő.

Az a tény, hogy a behatároló tartomány élesen elkülönül az első tartománytól, azt mutatja, hogy a növekedés-módosítás vagy a reakció körülmények változása, amelynek eredményeként az első tartománybeli polikristályos anyag képződés átalakul behatároló tartománybeli polikristályos anyag képződéssé, hirtelen megy végbe. A változások hirtelen volta összhangban van azzal a feltételezéssel, hogy az olvadt fém folyamatos szállításának csökkenése vagy megszűnése a növekedés-módosító változás, ugyanis az ilyen csökkenés vagy megszűnés várhatóan hirtelen következik be. Az olvadt fémtest elfogyás például analóg jelenség a mozgó járműben elfogyó benzin által előidézett jelenséggel; a működés mindaddig normális vagy közel az, amíg az üzemanyag el nem fogy vagy olyan kis értékűre csökken le, hogy a motorhoz történő üzemanyag szállítás hirtelen megszűnik. Az olvadt fém folyamatos szállításának hirtelen megszakadása nemcsak úgy következhet be, hogy az olvadt fémtest hirtelen elfogy, hanem úgy is, hogy az olvadt fémet a fémtesttől az oxidálószer határfelületéhez szállító csatorna eldugul vagy elzáródik. Ez akkor fordul elő, ha az olvadt alapfémtest kimerül, de nem fogy el, és legalább egy része lesüllyed és így nem érintkezik a növekvő polikristályos anyaggal. Például a lesüllyedt, olvadt fémtest elválhat a polikrislályos anyagtól, a perifériális széleken maradnak érintkezésben. A polikristályos anyag és az olvadt fémtest közötti kisebb érintkezési felület az áramlás csökkenését eredményezi.

Az első tartományhoz szállított alapfém mennyiség lecsökkenése vagy megszűnése bekövetkezhet az olvadt fém kimerülése vagy elfogyása miatt, ez bizonyos esetekben elegendő a kerámiaszerkezet határtartományának kialakulásához. Előnyösebb azonban, ha a folyamatot úgy irányítjuk, hogy az oxidációs reakció megszűnése a kívánt mennyiségű, első tartománybeli polikristályos anyag képződése után, de az olvadt alapfémtest kimerülése vagy növekedése módosító elfogyása előtt következzen be. Például olyan esetben, ha az első reakciófázisban a kívánt méreti első tartomány már kialakult, de még sok olvadt fém megy az első tartományba, a kemence hőmérsékletét a reakcióhőmérséklet alá csökkenthetjük, például úgy, hogy a fűtést teljesen kikapcsoljuk, és az olvadt fémet, valamint az első tartománybeli polikristályos anyagot engedjük lehűlni. Az újra megszilárdult alap fémtestet elválasztjuk az első tartománybeli polikristályos anyagtól, és ez utóbbit oxidálószerjelenlétében újra melegítjük. A prekurzor alapfémétől ilyen módon elválasztott, első tartományban lévő összefüggő alapfém reagál az oxidálószerrel az előzőekben leírtaknak megfelelően. Ha a reakciót ilyen szakaszos módon vezetjük (első reakció szakasz, átmeneti szakasz és második reakció szakasz), szükségtelenné válik annak a kezdeti alapfém mennyiségnek a pontos kiszámolása, amely ahhoz lenne szükséges, hogy az olvadt fém szállítás lecsökkenése vagy megszűnése a polikristályos anyag kívánt növekedési szakaszában következzen be. Ezen túlmenően ez a szakaszos üzemmód lehetővé teszi, hogy az első tartománybeli polikristályos anyagot vágással, csiszolással, esztergályozással vagy más megmunkálással a kívánt méretűre és alakúra formázzuk a határtartomány kialakításához szükséges második reakciószakaszt megelőzően.

Az adott esetben méretre szabott és megfelelően kialakított polikristályos anyag felületét megfelelő gátló anyagokkal bizonyos helyeken el lehet választani.

Ahogyan már korábban ismertettük, ezek a gátló anyagok az alkalmazási helyükön megakadályozzák a határtartomány kialakulását. így, valamely megfelelő gátló anyag, például egy réteg párizsi- vagy Portland cement olyan formában vihető fel a polikristályos anyag első tartományára, hogy a kívánt formájú határtartomány keletkezzen. Természetesen a határtartomány a polikristályos anyag első tartományának teljes felületén is kialakítható.

Az első tartománybeli anyag vagy egy része megfelelő művelettel, például vágással, csiszolással, fűrészeléssel, repesztéssel vagy más megfelelő módon választható el az alapfémtől. Az elválasztott, első tartománybeli anyag a második reakciószakasz megkezdése előtt bármilyen kívánt alakúra formázható. A leírásunkban az első tartománybeli, polikristályos anyag alakítására alkalmazott „formázás” kifejezés alatt, megszorítás nélkül, minden fajta formázást, így például vágást, csiszo-47

HU 202 800 Β lást, fűrcszelést, vésést, fúrást, gépi megmunkálást vagy csiszolást vagy ezek kombinációit értjük.

Természetesen az első tartománybeli polikrislályos anyag már kezdetben a kívánt geometriájú formára képezhető ki, erre alkalmasak azok az eljárások, amelyeket a következő, néhány, közös, amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetnek, például az előbb ismertetett, gátló anyagokat alkalmazó eljárást a 861 024 számú leírásban, az inverz formamásolást a 823 542 számú leírásban, valamint a felület formamásolást a 896 157 számú leírásban.

Ebben az esetben az előzetesen kiválasztott geometriájú, első tartománybeli polikristályos anyag az előbb említett eljárások valamelyikével vagy ezek közül többel alakítható ki, és nem igényel további formázást. Emellett az ilyen előre kialakított geometriai formájú első tartománybeli anyag formája a fenti formázó eljárásokkal tökéletesíthető vagy módosítható.

A következőkben ismertetésre kerülő példákban a találmányunk szerinti eljárás bemutatására elsősorban alumínium alapfémet alkalmazunk, de megjegyezzük, hogy más alapfémek is (mint például szilícium, titán, ón, cirkónium és hafnium) alkalmazhatók.

A következő, nem korlátozó értelmű példákban bemutatjuk a találmányunk szerinti eljárással készült anyagok jellemzőit és előnyös tulajdonságait.

1. példa

380.1 típusszámú, hengeres alumíniumötvözet bugát, amely névlegesen 3,8 tömeg% rezet, 1 tömeg% vasat, kevesebb, mint 10 tömeg% magnéziumot, 0,41 tömeg% mangánt, 0,029 tömeg% nikkelt, 8,41 tömeg% szilíciumot és 2,28 tömeg% cinket tartalmazott (mérete:

24,5 mm átmérő és 20,43 mm magasság, kereskedelemben beszerezhető a Belmont Metals, Inc.-tól), alumínium-oxid ágyba (El Alundum, 90 mesh, Norton Co.) ágyaztunk úgy, hogy a buga felső körfelületét beborította, lényegében elárasztotta az ágyazás.

Az ötvözetet 1100 ‘C-ra beállított hőmérsékleten, 48 órán át, levegőatmoszférában hevítettük.

Az oxidáció után a buga tömegének %-os növekedése több, mint 158% volt.

Az eljárással polikristályos oxidációs reakciótermék keletkezett ugyan (alfa-alumínium-oxid), de a kapott termékből készült metszet gépi polírozás után nem mutatott az első tartományra épült behatároló tartomány képződést. A határ réteg vagy kéreg hiánya látszik az 1. ábrán látható mikrográfon is.

2. példa

Alumíniumötvözetből, amely 10 tömeg% szilíciumot és 3 tömeg% magnéziumot tartalmazott, készült 24,5 mm átmérőjű és 20,43 mm magas, hengeres bugát alumínium-oxid (El Alundum, 90 mesh) ágyba ágyaztunk úgy, hogy a buga felső körfelületét beborította és lényegében elárasztotta az ágyazás. Az ötvözetet 1200 *C-ra beállított hőmérsékleten, 48 órán át, levegőatmoszférában hevítettük.

Az oxidáció után a buga tömegének százalékos növekedése több, mint 141% volt.

Az eljárással polikristályos oxidációs reakciótermék keletkezett ugyan (alfa-alumínium-oxid), de a kapott termékből készült metszet gépi polírozás után nem mutatott az első tartományra épült határtartomány képződést.

A sűrű kéreg hiányát mutatja a 2. ábrán látható fotomikrográf is.

3. példa

Kereskedelemben kapható, 712 típusú alumíniumötvözetből készült, hengeres bugát tovább ötvöztünk 10 tömeg% szilíciummal, így olyan ötvözetet kaptunk, amely névlegesen 10,3 tömeg% szilíciumot, 0,5 tömegé vasat, 0,25 tömeg% rezet, 0,1 tömeg% mangánt, 0,6 tömeg% magnéziumot, 0,4-0,6 tömeg% krómot és

5-6,5 tömeg% cinket tartalmazott

A bugát alummium-oxidba (El Alundum, 90 mesh) ágyaztuk úgy, hogy az ágyazás a buga felső körfelületét beborította, lényegében elárasztotta. Az ötvözetet 1200 *C-ra beállított hőmérsékleten, 48 órán át, levegőatmoszférában hevítettük.

Az oxidáció után a buga tömegének százalékos növekedése több mint 177% volt.

Az eljárással polikristályos oxidációs reakciótermék keletkezett ugyan (alfa-alumúiium-oxid), de a kapott termékből készült metszet gépi polírozás után nem mutatott az első tartományra épült határtartomány képződést.

Az első tartományra épült határtartomány hiánya látszik a 3. ábrán látható fotomikrográfon is.

4. példa

Kereskedelemben kapható, 712 típusú alumíniumötvözetből készült hengeres bugát (melynek összetétele a

3. példában alkalmazott ötvözet összetételével megegyezett, azzal az eltéréssel, hogy szilícium tartalma 0,3 tömeg% volt), amelynek átmérője 24,5 mm, magasság 20,43 mm volt, alumúiium-oxid ágyba (El Alundum, 90 mesh) ágyaztunk úgy, hogy az ágyazás a buga felső kör felületét beborította, és lényegében elárasztotta. Az ötvözetet 1200 ‘C-ra beállított hőmérsékleten, 48 órán át, levegőatmoszférában hevítettük.

Az oxidáció után a buga tömegének százalékos növekedése több, mint 80% volt

Az eljárással készült termék metszete gépi polírozás után az első tartományra épült behatároló tartomány réteget mutatott. Ez a képződmény látható a 4. ábrán bemutatott fotomikrográfon.

5. példa

Kereskedelmi 5052 alumíniumötvözetből, amely 0,12 tömeg% rezet, 0,4 tömeg% vasat, 2,2-2,8 tömeg% magnéziumot, 0,1 tömeg% mangánt, 0,25 tömeg% szilíciumot, 0,1 tűmeg% cinket és 0,15-0,35 tömeg% krómot tartalmazott, készült, 24,5 mm átmérőjű és 20,43 mm magas, hengeres bugát alumínium-oxid (El Alundum, 90 mesh) ágyba ágyaztunk úgy, hogy a buga felső körfelületét beborította és lényegében elárasztotta az ágyazás. Az ötvözetet 1200 ’C-ra beállított hőmérsékleten, 48 órán át, levegőatmoszférában hevítettük.

Az oxidáció után a buga tömegének százalékos növekedése több, mint 44% volt

Az eljárással készült termék metszete gépi polírozás után az első tartományra épült, sűrű behatároló tartományt mutatott Ez a képződmény látható az 5. ábrán bemutatott fotomikrográfon.

6. példa

Kereskedelemben kapható 6061 alumíniumötvözetből, amely 0,15 tömeg% rezet, 0,7 tömeg% vasat, 0,85

HU 202 800 Β tömeg% magnéziumot, 0,15 tömeg% mangánt, 0,40,6 tömeg% szilíciumot, 0,15 tömeg% cinket és 0,150,35 tömeg% krómot tartalníazott, készült 24,5 mm átmérőjű és 20,43 mm magas, hengeres bugát alumínium-oxid (El Alundum, 90 mesh) ágyba ágyaztunk úgy, hogy a buga felső körfelületét beborította és lényegében elárasztotta az ágyazás. Az ötvözetet 1200 *C-ra beállított hőmérsékleten hevítettük 48 órán át levegőatmoszférában.

Az oxidáció után a buga tömegének százalékos növekedése több, mint 23% volt.

Az eljárással készült termék metszete gépi polírozás után több, mint 23% volt.

Az eljárással készült tennék metszete gépi polírozás után az első tartománybeli anyagra épült, sűrű behatároló tartományt mutatott. Ez a képződmény látható a 6. ábrán bemutatott fotomikrográfon.

7. példa

A behatároló tartománybeli réteg kialakulásához szükséges idő meghatározására kereskedelemben beszerezhető, 5052 típusú alumínium-ötvözetből készült, 220,5 mm hosszú, 49 mm széles és 12,25 mm vastag rudakat (1-7. minták) alumínium-oxid (El Alundum, 90 mesh) ágyba ágyaztunk úgy, hogy a rúd (220,5 x x 49) mm-es felületét beborította és lényegében elárasztotta az ágyazás. A hét rúd mindegyikére adalékanyagot juttattunk úgy, hogy a beborított felületükön egyenletesen elszórtunk 1 g szilícium-dioxidot. A rudakat külön-külön 1125 ‘C-ra beállított reakcióhőmérsékleten, levegő atmoszférában, különböző ideig hevítettük.

Az 1-7. mintákból metszeteket készítettünk, azokat géppel kipolúoztuk. A képeket a 7-13. ábrákon mutatjuk be. A mintákat megvizsgáltuk, és amelyiknél határréteg képződött, megmértük. A vizsgálat és a mérés eredményeit az 1. táblázatban foglaltuk össze, a táblázatban a behatároló rétegeket „sűrű réteg”-nek nevezzük.

1. táblázat Vastagság vizsgálat

Minta	Idd (óra)	Megfigyelés	Mért, sűrű felületi réteg (cm)
1	72	nincs sűrű réteg	—
2	120	nincs sűrű réteg	-
3	144	sűrű réteg	0,33
4	168	sűrű réteg	0,42
5	192	sűrű réteg	0,33
6	240	sűrű réteg	0,66
7	288	sűrű réteg	0,83.

A sűrű határtartomány 1. táblázatban összefoglalt mérési adatait úgy kaptuk, hogy a 9-13. ábrákon bemutatott fotomikrográfon a határréteghez rajzolt, szemben lévő nyilak csúcsai közötti fizikai távolságot mértük.

Feltételezzük, hogy a szilíciumnak az adott reakciókörülmények között mutatott oxidációs ellenállásából adódóan, az olvadt alapfémben a szilíciumkoncentráció annak megfelelően növekszik, ahogyan az első tartománybeli polikristályos anyagban az olvadt alapfém szállítás csökken. Az alkalmazott reakciókörülmények között semmilyen fokon nem oxidálódott szilícium koncentrációja egy idő után nyilvánvalóan elég nagy lesz ahhoz, hogy az alapfém már akkor sem oxidálható, amikor az energiaviszonyok még nem csökkennek le a határtartomány képződéséhez szükséges értékre. Bár ezzel az elmélettel nem szándékozunk megkötéseket tenni, ez magyarázata lehet a kapott eredményeknek. Ennek megfelelően, bár a határtartomány képződéséhez az olvadt alapfém szállítás csökkentésével az energiaviszonyokat megfelelően le lehet csökkenteni, ez nem elegendő, a határtartomány polikristályos anyagának képződéséhez megfelelő mennyiségű, oxidálható alapfém is szükséges. Természetesen, ha megfelelő mennyiségű, olyan alapfém-komponenst alkalmazunk, amely az alkalmazott reakciókörülmények között nem oxidálható, ez megakadályozza az ezek között a körülmények között egyébként képződő határtartomány kialakulását, például az első tartomány kialakulásakor bekövetkező olvadt alapfém szállítás csökkenésekor.

8. példa

Kísérletet végeztünk annak meghatározására, hogy ha a határtartomány kialakulása után, az első tartománybeli anyagot az olvadt alapfémtől elválasztjuk, az első tartománybeli anyag olvadt alapfémmel szomszédos része alkalmas-e arra, hogy saját határtartományt képezzen. Kereskedelemben beszerezhető 5052 alumíniumötvözetből készült, két darab 49 x 220,5 x 12,25 mm-es alumínium rúd mindegyike 49 x 22,05 mm-es felületének középső részére 0,3 g szilícium-dioxidot tettünk. A szilícium-dioxidot a szélektől azonos távolságra körülbelül 26,90 cm² felületen helyeztük el. A felületen szilícium-dioxid adalékanyagot tartalmazó rudakat 90 El Alundum (szállító: Norton Company) ágyba helyeztük el. A kapott összeállítást az első reakciószakaszban 120 órán át levegőben hevítettük, és így olyan, cipószerű polikristályos anyagot kaptunk, amely egy első tartománybeli és egy vastag kéregből vagy határtartománybeli anyagból Élt. Miután az anyagot szobahőmérsékletre hűtöttük, azon az oldalon, ahol az első tartományt elválasztottuk a határtartománytól, bőséges mennyiségű alumínium alapfém volt látható a művelet után.

Az első tartománybeli anyagból merőlegesen kivágtunk egy olyan részt, amely szomszédos volt az alumínium alapfémmel ennek felületét simára csiszoltuk, és az egyik végére állítva alumíniumcsónakba tettük. A második reakciószakaszban a mintát 24 órára csőkemencébe helyeztük, és 1175 ‘C hőmérsékleten levegőáramban hevítettük. Eltávolítottak a kemencéből, lehűtöttük, arról a végéről, amely nem volt érintkezésben az alumíniumcsónakkal, mintát vettünk, széthasítottuk, és lefényképeztük. A határtartomány képződését a 14. ábrán láthatjuk, az ábrán a határ területet az „új kialakulás” címke, az első tartományt az „alumínium kimerült” címke jelzi. A 14. ábrán az anyag 1000-szeres nagyításban látható, a méretvonalak mutatják, hogy a határtartomány anyaga majdnem 0,07 mm vastag. Tisztán látható, hogy a határtartomány anyaga sűrű, rendkívül finom mikroszerkezetű az első tartomány anyagához képest; az első tartomány anyagától a belezárt alumínium alapfém lényegében kifogyott

-611

HU 202 800 Β

A 8. példa világosan mutatja, hogy míg az első tartomány egyik zónájában elegendő alapfémet kell szállítani a határtartomány kialakítására, addig a másik, az alapfém testtől lényegében elzárt zóna alkalmazható arra (az alapfémtesttől való elválasztás után), hogy kialakítsa a saját, azaz egy másik határtartományát.

A 8. példa olyan szakaszos reakciót mutat, amelyben az első szakaszban az első tartománybeli polikristályos anyag keletkezik, majd a reakciót egy átmeneti időre megszakítjuk. Ez alatt az idő alatt az első tartománybeli anyagot, pontosabban annak kiválasztott részét elválasztjuk az olvadt alapfémtől, miután a kerámiaszerkezetet szobahőmérsékletre lehőtöttük, és a levágott rész felületét simára csiszoljuk. Ezután, a második reakciószakaszban a behatároló tartományt az első tartománybeli anyag leválasztott és kialakított részén képeztük ki. Az a tény, hogy a behatároló tartomány az első szakaszban képződött első tartománybeli, második reakciószakaszhoz kivágott részén képződött, azt mutatja, hogy nem lényeges, és nem szükségszerű, hogy a behatároló tartomány az első reakciószakaszban alakuljon ki.

Ahogyan az előzőekben ismertettük, a kerámiatestet valamilyen, megfelelő alapfémből készítjük az ismertetett, a közös szabadalmi bejelentésekben bemutatott eljárások szerint

Az egyik, találmányunk szerinti, előnyös eljárással úgy készítünk kompozíciót, hogy az alapfém felületéhez, azzal érintkezésben helyezzük el a töltőanyagot, és az eljárást addig folytatjuk, amíg az oxidációs reakciótermék át nem itatta a töltőanyagot egészen annak valamilyen megfelelő gáttal meghatározott határáig. Az előnyös előformált töltőanyag megfelelően porózus vagy permeábilis, hogy gázfázisú oxidálószer esetén átengedje az oxidálószert a töltőanyagon a fémmel való érintkezéshez, valamint, hogy lehetővé tegye az oxidált reakciótennék növekedését a töltőanyagban. Más esetben az oxidálószer elhelyezhető a töltőanyag között vagy annak részét képezheti. Töltőanyagként általában megfelelő szokásos formájú kerámiai anyagokat, például szemcsés anyagokat, porokat, lemezkéket, üreges testeket, gömböket, rostokat tűformájú anyagokat használunk. Szemcsés vagy szálas fém töltőanyagokat is használhatunk az idegen fémmel való interdiffúziótól bevonattal védett formában; vagy abban az esetben, ha a. töltőanyag tulajdonságait is módosítani kívánjuk, bevonat nélkül, amikoris a töltőanyag interdiffúzióba léphet az idegen fémmel. Ezen túlmenően a töltőanyag ágy tartalmazhat erősítő rudakból, lemezekből vagy huzalokból álló rácsot is. Általában ezekben a polikristályos kerámia szerkezetekben, így a kerámia kompozíciókban is, az oxidációs reakciótermék krisztallitok egymással összekapcsolódva alakulnak ki. A fémtartalmú komponens legalább egy része is összefüggő (összekapcsolódott) és a kerámiatest külső felületéről hozzáférhető.

Ahogyan már a közös szabadalmi bejelentések ismertetésénél is említettük, az alapfémmel együtt alkalmazott adalékanyagok előnyösen befolyásolhatják az oxidációs reakciófolymatot, különösen olyan rendszereknél, ahol alumínium alapfémből indulunk ki.

Az adalékanyag szerepe nem annyira magától az adalékanyag anyagától, inkább számos, egyéb tényezőtől függ. Ezek a tényezők például a következők: egy vagy két adalékanyag alkalmazása esetén az adalékanyagok speciális kombinációja, egy külső adalékanyag és egy, az alapfémmel ötvözött adalékanyag kombinációja, az adalékanyagok) koncentrációja, az oxidáció körülményei és az eljárás körülményei.

Az alapfémmel együtt alkalmazott adalékanyag vagy adalékanyagok

1. lehetnek az alumínium alapfém ötvözetei,

2. alkalmazhatók az alapfém felületének legalább egy részére, vagy

3. keverhetők vagy társíthatók a töltőanyag vagy az előformált töltőanyag legalább egy részével, vagy az 1., 2. vagy 3. alatt felsoroltak kombinációja is haszálható. Például valamilyen ötvözött adalékanyag alkalmazható önmagában vagy egy második, külső adalékanyaggal együtt. A 3. alatt felsorolt esetben, amikor a töltőanyaghoz további adalékanyago(ka)t, a kivitelezést bármelyik, a közös szabadalmi leírásokban ismertetett módon végezhetjük.

Alumínium alapfém esetén, különösen, ha az oxidálószer levegő, hatásosan alkalmazhatjuk a következő adalékanyagokat: magnézium, cink, szilícium, melyek akár önmagukban, akár egymással kombinálva, akár egyéb, a következőkben bemutatásra kerülő adalékanyagokkal kombinálva is használhatók. Ezeket a fémeket vagy megfelelő forrásukat ötvözhetjük az alumíniumalapú alapfémmel, olyan koncentrációban, hogy a kapott, adalékanyag-tartalmú fém teljes tömegére vonatkoztatva, külön-külön számolva 0,1-10 tömeg%-ban legyenek jelen. Ezeket az adalékanyagokat vagy megfelelő forrásaikat (például magnézium-oxid, cink-oxid, szilícium-oxid) kívülről is alkalmazhatjuk az alapfémre, így alumínium-oxid kerámia szerkezetet állíthatunk elő alumínium-szilícium ötvözetből mint alapfémből levegővel végzett oxidálással magnézium-oxid felületi adalékanyaggal, melynek mennyisége az oxidálandó alapfém egy grammjára számolva legalább 0,0008 g, és az alapfém 1 cm² felületére számolva legalább 0,003 g.

Levegővel oxidált alumínium alapfém esetén a következő adalékanyagok is hatásosan alkalmazhatók: nátrium, germánium, ón, ólom, lítium, kalcium, bór, foszfor és ittrium, melyek alkalmazhatók önmagukban vagy egy vagy több, egyéb adalékanyaggal kombinálva az oxidálószertől és a technológiai körülményektől függően. Adalékanyagként hatásosan alkalmazhatók a következő ritka földfém elemek is: cérium, lantán, prazeodimium, neodimium és szamárium elsősorban más adalékanyagokkal kombinálva. Ezeken kívül a fent ismertetett közös szabadalmi leírásokban említett adalékanyagok is alkalmazhatók az alumíniumalapú alapfémből kiinduló rendszerben a polikristályos, oxidációs reakciótermék növekedésének az elősegítésére.

Oxidálószeiként, az előzőekben említetteknek megfelelően alkalmazhatunk szilárd, folyékony vagy gőz (gáz) fázisú anyagokat. A találmány szerinti eljárásban általában a következő oxidálószereket alkalmazzuk: oxigén, nitrogén, valamilyen halogén, kén, foszfor, arzén, szén, bór, szelén, tellur, valamint ezek vegyületei és kombinációi, mint például szilicium-dioxid (mint oxigénforrás), metán, etán, propán, acetilén, etilén és propilén (mint szénforrás), valamint elegyeik, mint például levegő, hidrogén és víz elegye, szén-monoxid és szén-dioxid elegye. Ez utóbbi két elegypár hatásosan alkalmazható a környezet oxigénaktivitásának csökkentésére.

A találmány szerinti eljárásban bármilyen megfelelő oxidálószert alkalmazhatunk, de elsősorban a gőzfázisú

-713

HU 202 800 Β oxidálószerek alkalmazása előnyös. Ha töltőanyaggal együtt gáz- vagy gőzfázisű oxidálószert, például levegőt alkalmazunk, a töltőanyagot úgy választjuk meg, hogy az a gázfázisú oxidálószer számára átjárható legyen, abból a célból, hogy az oxidálószemek kitett töltőanyag ágyba a gőzfázisú oxidálószer oly mértékben tudjon behatolni, hogy érintkezhessen a megolvadt fémmel. A „gőzfázisú oxidálószer” alatt elgőzölögtetett vagy normál állapotban gázállapotú, oxidáló hatású anyagot értünk. Gőzfázisú oxidálószerként alkalmazhatunk előnyösen például oxigént vagy oxigéntartalmú gázokat (mint például levegőt), de például alumínium alapfém esetéből, nyilvánvaló gazdasági (árokból, általában előnyösebb a levegő alkalmazása. Ha valamilyen oxidálószert úgy jellemzünk, hogy valamilyen speciális gázt vagy gőzt tartalmaz, ez olyan oxidálószert jelent, amelyben ez a speciális gáz vagy gőz az alapfém egyedüli oxidálószere vagy azt túlnyomórészben vagy legalább lényeges mennyiségben oxidálja az alkalmazott oxidáló körülmények között. Például, annak ellenére, hogy a levegőben a fő alkotórész a nitrogén, az alapfém egyedüli oxidálószere mégis az oxigén, mert azt lényegesen jobban oxidálja, mint a nitrogén.

Fentieknek megfelelően a levegőt az „oxigéntartalmú” oxidálószerek közé soroljuk, nem a „nitrogéntartalmú” oxidálószerek közé. A „nitrogéntartalmú” oxidálószerekre példaként a leírásunkban és az igényponttárban „formáló gáz” néven szereplő gázt említjük, amely körülbelül 96% nitrogéngázt és körülbelül 4% hidrogéngázt tartalmaz.

Abban az esetben, ha szilárd oxidálószert alkalmazunk, az oxidálószert általában az egész töltőanyag ágyban vagy annak alapfémhez közeli részében diszpergáljuk. A szemcseformájú oxidálószert a töltőanyaggal elkeverve alkalmazzuk, vagy az oxidálószert használhatjuk a töltőanyag szemcséken bevonat formájában is. Bármilyen megfelelő, szilárd oxidálószert alkalmazhatunk, mint például bőrt, szenet vagy redukálható vegyületeket, úgymint szilícium-dioxidot vagy olyan boridokat, amelyek termodinamikus stabilitása kisebb, mint az alapfém borid reakcióterméké. Abban az esetben például, ha alumínium alapfém oxidálására szilárd oxidálószerként bórt vagy redukálható boridot használunk, a kapott, oxidációs reakciótermék alumínium-borid.

Néhány esetben az oxidációs reakció olyan gyorsan megy végbe valamely, szilárd oxidálószerrel, hogy az oxidációs reakciótermék, a folyamat exoterm jellege következtében hajlamos az összeolvadásra. Ebben az esetben a kerámiatest mikroszerkezeti egysége tönkremehet Ez a gyors, exoterm reakció úgy kerülhető el, hogy a kompozícióhoz olyan, viszonylag inért töltőanyagot keverünk, amelynek kicsi a reakcióképessége. Az ilyen töltőanyagok abszorbeálják a reakcióhőt ezáltal minimalizálják a hőmegfutási lehetőségeket.

Inért töltőanyagként jól alkalmazható az előállítandó oxidációs reakciótermékkel azonos anyag.

Abban az esetben, ha a találmány szerinti eljárásban folyékony oxidálószert alkalmazunk, a teljes töltőanyag ágyat vagy az olvadt fémhez közeli részét impregnáljuk az oxidálószerrel. A töltőanyag impregnálása történhet például az oxidálószerrel való bevonással vagy beáztatással úgy, hogy a töltőanyagot bementjük az oxidálószerbe. A „folyékony oxidálószer” alatt olyan oxidálószert értünk, amely az oxidációs reakció körülmények között folyadék halmazállapotú.

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás összetételben és/vagy mikroszerkezetben különböző két összeépült tartományból, egy első és egy behatároló tartományból álló polikristályos anyagot tartalmazó, önhordó kerámiaszerkezet előálbtására, azzal jellemezve, hogy egy alapfémtestet az alapfém olvadáspontja alatti hőmérséklettartományban hevítünk; és a fenti hőmérséklettartományban az olvadt alapfémet oxidálószerrel reagáltatjuk, kezdetben a keletkezett oxidációs reakciótermék legalább egy részét az olvadt alapfém és az oxidálószer között ezekkel érintkezésben tartjuk, biztosítva ezáltal, hogy az olvadt fém áthaladjon az oxidációs reakcióterméken keresztül az oxidálószer irányába, miközben az oxidációs reakciótermék képződése tovább folytatódik az oxidálószer és a korábban keletkezett oxidációs reakciótennék között, és folyamatosan vastagodó, első tartománybeli oxidációs reakciótermék, amely kezdetben összefüggő alapfémet tartalmaz, keletkezik, majd az olvadt fémtesttől szállított alapfém mennyiségét lécsökkentjük; és e művelet után az első tartománybeli, összefüggő, olvadt alapfémnek az első tartomány felületére való szállításához elegendő ideig folytatjuk a műveletet, és így a felületen oxidációs reakciótermékből álló behatároló tartományt állítunk elő.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az olvadt alapfémtest kimerüléséig folytatjuk a műveletet.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alapfémet és/vagy a kapott polikristályos anyagot töltőanyagba ágyazzuk oly módon, hogy a polikristályos anyag növekedés a töltőanyag irányába és benne alakuljon ki, így a töltőanyag legalább egy része beépül a polikristályos anyagba, és kerámia kompozíciótestet kapunk.
4. Az 1., 2. vagy 3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első tartomány legalább egy részét egy első reakciószakaszban alakítjuk ki, majd ezt a reakciót egy átmeneti szakaszban leállítjuk, és ezután egy második reakciószakaszban kialakítjuk a behatároló tartományt.
5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az átmeneti szakaszban a kerámiaszerkezetet szobahőmérsékletre lehűtjük
6. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első reakciószakaszt az alapfémtest kimerülése előtt egy átmeneti szakaszban leállítjuk, az első tartománybeli polikristályos anyagot vagy legalább egy részét az alapfémtesttől elválasztjuk, és az elválasztott első tartománybeli anyagon vagy annak az alapfémtesttel nem érintkező részén a második reakciószakaszban kialakítjuk a behatároló tartományt.
7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második reakciószakasz előtt az elválasztott első tartománybeli anyagot vagy annak egy részét formázzuk.
8. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első reakciószakaszban kialakult első tartománybeli anyag legalább egy részét formázzuk, majd valamilyen töltőanyag masszába ágyazzuk, oly módon, hogy a második reakciószakaszban képződő behatároló

-815

HU 202 800 Β tartomány a töltőanyagba növekedjen, és így a töltőanyag legalább egy része beépül a határolótartományba, és kerámia kompozíciótestet kapunk.
9. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kerámia kompozíciótest előállításához az első reakciószakaszban az alapfémet egy egy első töltőanyagot egymáshoz képest úgy rendezünk el, hogy az első tartomány az első töltőanyag irányába és abban képződjön, és így a töltőanyagnak legalább egy része beépüljön; és ezután a második reakciószakaszban az első szakaszban kapott, első tartománybeli polikristályos anyagot és egy második töltőanyagot úgy rendezünk el, hogy a behatároló tartomány a második töltőanyag irányába és abban képződjön, és így a második töltőanyagnak legalább egy része beépüljön.
10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy első és második töltőanyagként egymástól különböző töltőanyagot alkalmazunk.
11. Az 1., 2., 3., 6., 7., 8., 9. vagy 10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxidálószerként gőzfázisú oxidálószert alkalmazunk.
12. A11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy gőzfázisú oxidálószerként valamilyen oxigéntartalmú gázt, és alapfémként alumíniumot alkalmazunk, a keletkező polikristályos anyag alfa-alumínium-oxíd, és az alapfémmel együtt legalább egy adalékanyagot alkalmazunk.
13. A12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxidálószerként levegőt alkalmazunk, és az oxidációt 850-1450 ’C hőmérsékleten végezzük.
14. Az 1., 2., 3.,4., 6., 7., 8., 9. vagy 10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alapfémmel együtt legalább egy, megfelelő adalékanyagot alkalmazunk.
15. A14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy alapfémként alumíniumot alkalmazunk.
16. Az 1., 2., 3., 6., 7., 8., 9. vagy 10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy behatároló tartományként az első tartományénál finomabb mikroszerkezetű tartományt állítunk elő.
17. Az 1., 2., 3., 6., 7., 8., 9. vagy 10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a képződő polikristályos anyag legalább egy részét valamilyen gátoló anyaggal elzárjuk, ezáltal a képződés terjedelmét korlátozzuk és meghatározzuk.
18. A17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gátoló anyagot és az alapfémet úgy helyezzük el, hogy a behatároló tartomány növekedését a gátoló anyaggal megakadályozzuk, de a polikristályos anyagon egy vagy több olyan zónát hagyunk, amelyben az első tartomány képződését a gátoló anyag nem akadályozza meg.
19. Az 1., 2., 3., 6., 7., 8., 9. vagy 10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első tartománybeli anyagot előre meghatározott geometriai formára alakítjuk ki, ezután képezzük ki az első tartománybeli anyagra épülve a behatároló tartománybeli anyagot.
20. önhordó kerámiaszerkezet, azzal jellemezve, hogy polikristályos anyagot tartalmaz, és egy első-, valamint egy erre épült, behatároló tartománya van, amely tartományok egymástól kompozícióban és/vagy mikroszerkezetben különböznek.
21. A 20. igénypont szerinti kerámiaszerkezet, azzal jellemezve, hogy az első tartomány egy vagy több fémes összetevőt tartalmaz.
22. A 20. igénypont szerinti kerámiaszerkezet, azzal jellemezve, hogy az első tartomány izolált zárvány formában egy vagy több fémes alkotórészt tartalmaz.
23. A 20. igénypont szerinti kerámiaszerkezet, azzal jellemezve, hogy behatároló tartományként az első tartományénál nagyobb Rockwell keménységű tartományt tartalmaz.
24. A 20. igénypont szerinti kerámiaszerkezet, azzal jellemezve, hogy behatároló tartományként az első tartománynál finomabb mikroszerkezetű tartományt tartalmaz.
25. A 20., 21., 22., 23. vagy 24. igénypontok bármelyike szerinti kerámiaszerkezet, azzal jellemezve, hogy az első vagy a behatároló tartomány legalább egyike beépült töltőanyagot tartalmaz.
26. A 20., 21., 22., 23. vagy 24. igénypontok bármelyike szerinti kerámiaszerkezet, azzal jellemezve, hogy mind az első, mind a behatároló tartomány beépült töltőanyagot tartalmaz.
27. A 26. igénypont szerinti kerámiaszerkezet, azzal jellemezve, hogy az első tartomány egy beépült első töltőanyagot, a behatároló tartomány egy ettől különböző, beépült második töltőanyagot tartalmaz.
28. A 20., 21., 22., 23. vagy 24. igénypontok bármelyike szerinti kerámiaszerkezet, azzal jellemezve, hogy polikristályos anyagként alfa-alumínium-oxidból áll.
29. A 28. igénypont szerinti kerámiaszerkezet, azzal jellemezve, hogy egy vagy több, fémes alkotórészként alumíniumot vagy alumíniumötvözetet tartalmaz.