HU204240B - Process for producing self-carrying ceramic composite structure - Google Patents

Description

A leírás terjedelme: 16 oldal (ezen belül 2 lap ábra)

HU 204240 Β dáciős reakciótennék rétege. Az oxidációs reakciőterszert alkot, amely az olvasztott testből képes az olvasztott fémet lassan elszállítani, és az olvasztott fém viszonylag korlátos sebességű mozgása az oxidációs reakciótennék és az oxidálószer határfelületére vándorok Itt a fém alapanyag oxidálódik,, lassan növesztve az oxidációs reakciótennék rétegét így az oxidációs reaktiótermék az oxidálószer irányában növekszik, vagyis a benne vándorló fém oxidációja révén egyre nagyobb méretű szerkezet jön létre, amelyet a vizsgálatok tömör kerámiának mutatnak. Az egymásba kapcsolódó krisztallitok kerámia anyagot hoznak létre. Ebben a fém alapanyag részecskéi is jelen lehetnék, illetve a fém alapanyag helyén üres helyek jöhetnek létre. Akerámia szerkezet különböző oxidációs reakciótermékekből létrehozható, általában célszerű az oxigén vagy az oxigént tartalmazó gázkeverékek, különösen levegő felhasználása, ahol a levegőt nyilvánvaló gazdasági megfontolások miatt a legcélszerűbb oxidálószerék közé keli sorolni. Atalálmány értelmében azonban az oxidációs folyamatot sokkal szélesebben értelmezzük, általában olyan anyagokkal való kémiai reakciót jelent, ahol a fém elektront ad le egy másik anyagnak, amelynek összetételében egy vagy több elem és/vagy vegyület szerepelhet Oxidálószerként tehát nem feltétlenül kell oxigént illetve oxigén jelenléte miatt aktív gázokat használni, más anyagok is segíthetik a kívánt szerkezet elérését

Az oxidációs reakciótennék növekedési folyamatát különböző dópoló anyagokkal előnyösen lehet befolyásolni. Célszerűen a dópoló anyagot a fém alapanyag ötvözőjeként visszük be a szerkezetbe. Ha a fém alapanyag alumínium és az oxidálószer levegő, az oxidálószerek különösen előnyös példái a magnézium és a szilícium, amelyek jól ötvözik az alumíniumot Az így kapott ötvözet lesz az oxidációs reakció fém alapanyaga, míg az oxidációs reakció révén általában alfa-módosulatu alumínium-trioxidot tartalmazó oxidációs reakciótennék jön létre, hlint erről a későbbiekben szó lesz, a dópoló anyagok választéka ezzel a két fémmel (magnézium és szilícium) nem merül ki.

Ugyancsak a találmány alapjátképező felismerés az, hogy a dópoló anyagokat nem feltétlenül kell ötvözőanyagként a fém alapanyagba bevinni, hanem elegendő azokat a fém alapanyag felületére helyezni, vagyis nincs szükség az ötvözés adott esetben energiaigényes műveletére. Ebben az esetben az előzőekben említetteken kívül a cink alkalmazása szintén kedvezőnek bizonyult, ha a fém alapanyag alumínium, az oxídálószer pedig levegő. Ezzel a megoldással lehetővé válik, hogy kereskedelmi forgalomban jól hozzáférhető fémeket és ötvözeteket használjunk, így kerülve el az ötvözést A megoldás abból a szempontból is előnyös, hogy segítségével a fém alapanyag kiválasztott felületein a többitől eltérő növekedési feltételeket lehet teremteni, vagyis olyan kerámia szerkezetek állíthatók elő, amelyekben a dópoló anyag jelenléte nem homogén.

Ugyancsak a felismeréshez tartozik, hogy a polikristályos kerámia mátrix szerkezetébe megfelelő töltőA találmány tárgya eljárás önhordó kerámia kompozit szerkezetek előállítására, amikor is fém alapanyagot gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel érintkezíeíünk és az oxidációs reakció termékéből kerámia mátrix alapú szerkezetet növesztünk, a növesztés során a 5 fém alapanyagmellett töltőanyagot helyezünk el és azt a kerámia mátrixba beépítjük, ahol a fém alapanyagot a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer jelenlétében felhevítjük, szilárd oxidációs reakciótennék kialakulását biztosító hőmérsékleten tartjuk és ezen a hőmérsék- 10 léten az oxidálószerrel reakcióba visszük, ahol az oxidációs reakcióterméket a megolvasztott fém és az oxidálőszer között tartjuk, és a hőmérsékletet fenntartva a fém alapanyagot eredeti helyéről az oxidációs reakciótermékbe visszük έζ transzport folyamattal az oxidáci- 15 ős reakciótennék és az oxídálószer határfelületére visszük, ahol oxidációs reakcióban vesz rész+ majd a folyamatot addig tartjuk fenn, hogy az oxidációs reakciótennék polikristályos. szerkezetű és előnyösen egy vagy több fémes összetevőt tartalmazó szerkezetté ala- 20 kuljon át A találmány szerinti eljárással a kerámia kompozit szerkezet előállítása meggyorsítható, morfológiája javítható.

Az elmúlt időszakban jelentősen növekedett az érdeklődés a kerámia anyagok iránt, amelyek számos 25 tulajdonságukat tekintve a fémeknél kedvezőbbek. Ezért egyre erősebb az a törekvés, hogy a fémeket kerámia anyagokkal váltsák fel. A felváltást azonban nehezítik ezeknek az anyagoknak az eddig ismert változatait jellemző korlátozások, nehézségek, mint pél- 30 dául az azonos alakú termékek sorozatgyártásának, a bonyolult felületű kialakításának a nehézségei, valamint a költségek. Ezért szükségessé vált újszerű eljárások kidolgozása, amelyekkel az eddigi nehézségek legyőzheíők. 35

Felismertük, hogy önhordó szerkezetű, összetett felépítésű kerámia testek létrehozhatók fém alapanyag megfelelő feltételek között végrehajtott oxidálásával. Ennek eredményeként polikristályos szerkezetű kerámia mátrix alakul ki, amely képes a fém alapanyag, 40 más fémek, valamint megfelelő kiegészítő, általunk töltőanyagnak nevezett összetevők befogadására. így szívós, nagy szilárdságú szerkezet jön létre, amelynek előállítása azonban számos esetben viszonylag lassú, a kapott kerámia szerkezet nem minden esetben mutatja 45 a megfelelő finomságot, morfológiát

A felismerésünk szerinti folyamatban az újszerű polikristályos kerámia anyagot illetve az újszerű összetett szerkezetű, tehát további összetevőkkel kiegészített kerámia anyagokat alapvetően fém alapanyag és gőz 50 vagy gáz halmazállapotú oxidálószer reakciója segítségével állítjuk elő. Az oxidálást gőz halmazállapotú, vagy a reakció feltételei között gáz halmazállapotú anyaggal hajtjuk végre, A fém alapanyagot, például alumíniumot olvadáspontja fölötti, de az adott oxidáci- 55 ős reakciótermék olvadáspontját nem meghaladó hőmérsékletle hevítjük és ezzel a fém alapanyagból olvasztott testet hozunk létre. Az olvasztott test az oxidálószenei kapcsolatba lép, közöttük oxidációs reakció zajlik le és az olvasztott test felületén kialakul az oxi- 60

HU 204240 Β anyag is bevihető, ha az oxidációs reakciót alkalmas feltételek között folytatjuk le. Ilyenkor a kerámia mátrixot lényegében vele alig reagáló töltőanyag ágya felé növesztjük. A fém alapanyagot ennek megfelelően az oxidálószert átengedő töltőanyag mellett, azzal érintkezésben helyezzük el, a fém alapanyagot felhevítjük és olvasztott testét a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószeirel kapcsolatba hozzuk, és az előzőeknek megfelelően belőle oxidációs reakciótennéket hozunk létre. Amikor az oxidációs reakciótennék növekszik, növekedése során anyaga átjárja a töltőanyag rétegét, benne újból kialakulnak a kapilláris járatok, amelyeken keresztül az olvasztott fém az oxidációs reakciótermék és az oxldálószer határfelülete felé mozog. Az oda eljutó fémet az oxidálószer oxidálja, így az oxidációs reak< ciótermék rétege vastagszik. Ez a vastagodó réteg polikristályos mátrix szerkezetébe befogadja a töltőanyag részecskéit és így összetett szeikezetű kerámia test ' hozható létre.

Mindezekkel az eljárásokkal az oxidációs reakciótermék kívánt méretekig növeszthető, szükség szerinti vastagság hozható létre, vagyis előzőekben általában nehezen elérhető vagy elérhetetlennek tartott méretű testek készíthetők. A folyamat kinetikája és a kapott termék morfológiája azonban nem minden esetben a kívánt szinten van. Ezért találmányunk célja ennek a hiányosságnak a megszüntetése, olyan eljárás kidolgozása, amellyel javított kinetika mellett kiváló moréológiájú kerámia termékek érhetők el.

A feladat megoldásának alapját az a felismerés képezi, hogy a polikristályos kerámia kompozit szerkezetek előállításakor a fém alapanyagot olyan töltőanyag ágya, illetve áteresztő tömege mellett kell elhelyezni, amelyet lényegében a felismerés szerinti eljárással készített kerámia test felaprításával kapunk. Ha a töltőanyagot megfelelő formára hozzuk, alakos tennék előállítása is lehetséges.

A kitűzött feladat megoldására ennek megfelelően olyan, önhordó kerámia kompozit szerkezetek előállítására szolgáló eljárást dolgoztunk ki, amikor is fém alapanyagot gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel érintkeztetünk és az oxidációs reakció termékéből kerámia mátrix alapú szerkezetet növesztünk, a növesztés során a fém alapanyag mellett töltőanyagot helyezünk el és azt a kerámia mátrixba beépítjük, ahol a fém alapanyagot a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer jelenlétében felhevítjük, szilárd oxidációs reakciótermék kialakulását biztosító hőmérsékleten tartjuk és ezen a hőmérsékleten az oxidálószerrel reakcióba visszük, ahol az oxidációs reakcióterméket a megolvasztott fém és az oxidálószer között tartjuk, és a hőmérsékletet fenntartva a fém alapanyagot eredeti helyéről az oxidációs reakciótermékbe visszük át, transzport folyamattal az oxidációs reakciótermék és az oxidálószer határfelületére visszük, ahol oxidációs reakcióban vesz részt, majd a folyamatot addig tartjuk fenn, hogy az oxidációs reakciótennék polikristályos szerkezetű és előnyösen egy vagy több fémes összetevőt tartalmazó szerkezetté alakuljon át, és a találmány szerint a fém alapanyagot célszerűen alumíniumnak, az oxidálószert levegőnek választjuk, továbbá a polikristályos szerkezetű anyagot szemcsés anyaggá alakítjuk át, és belőle gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert átengedő töltőanyagot hozunk létre, fém alapanyagot a töltőanyagból készült áteresztő anyaggal kapcsolatba hozzuk, egymás közelében úgy rendezzük el, hogy a fém alapanyag oxidációs reakcióterméke a töltőanyag felé növekedjen, a hőmérsékletet a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó és az oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó értékre emeljük, a fém alapanyagot az oxidálószerrel kapcsolatba hozzuk, ezzel belőle folyamatosan növekedő oxidációs reakcióterméket hozunk létre, az oxidációs reakciótermékkel a töltőanyag egy részét átjáratjuk és a folyamatot a fém alapanyagból az oxidációs reakciótermék kívánt méretű testének előállításáig folytatjuk.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során célszerűen mind a kompozit szerkezet előállítására szolgáló töltőanyagot, mind pedig magát a kompozit szerkezetet alumínium fém alapanyagból hozzuk létre, de nem feltétlenül alkalmazunk ugyanolyan összetételű alumíniumot A két eljárási folyamatban használhatók azonos összetételű vagy eltérő oxidálószerek.

Ugyancsak célszerű foganatosítási mód, amikor a kompozit szerkezet előállításához használt töltőanyaghoz további töltőanyagot keverünk, és a két töltőanyagot egymással keveréssel homogenizáljuk.

A töltőanyagot a kerámia kompozit szerkezet létrehozása előtt igen célszerű előformává alakítani, mivel ezzel az eljárással az előfonna alakját tükröző önhordó kerámia kompozit szerkezetű test állítható elő.

A találmány szerinti eljárás további ismertetésében és az igénypontokban használt kifejezések értelmezése a következő:

A „kerámia test” vagy „kerámia anyag”, esetleg „kerámia szerkezet” fogalma a jelen találmány értelmezésében egyáltalában nem korlátozható a klaszikus értelemben vett kerámia anyagokra, amelyek lényegében teljes térfogatukban nem fémes és más szervetlen öszszetevőkből 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 dópoló anyag jelenlétének következtében alakul ki és a térfogatban részaránya 1... 40 tf%, 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 valamilyen kombinációjának elektront leadó vagy azzal elektront megosztó összetevőnek tekintjük. Ennek megfelelően a definíciónak megfelelő oxidációs reakciótennék egy vagy több fém és valamilyen, a leírásban kifejtett feltételeket teljesítő oxidáló hatású anyag között kialakult reakció eredménye. Nem teljes listája az oxldálószereknek a kővetkezők: oxigén, nitrogén, halogének, kén, foszfor, arzén, szén, bór, szelén,

HU 204240 Β tellúr, ezek vegyületei és keverékei, mint például a szilícium-dioxid (ez kiváló oxigéaforrás), metán, etán, propán, acetilén, etilén és propilén (mint szén forrásai), továbbá keverékek, mint levegő, H₂/H₂0 és CO/CC₂, illetve ez utóbbi kettő (tehát H₂/H₂0 és CO/COf) keveréke, amelyek különösen alkalmasak a környezet oxigénaktivitásának csökkentésére.

Az „oxidálőszer” fogalma a jelen találmány értelmében elsősorban a gőz vagy gáz halmazállapotú és oxidáló hatású anyagokat takarja. Az ilyen oxidálószer egy megadott gázt vagy gőzt tartalmaz, esetleg ebből az anyagból áll, ez annyit jelent, hogy a megadott gőz vagy gáz a reakció feltételei között az oxidálószerben a kizárólagos, a túlnyomó vagy legalábbis a nagyobb részt alkotó oxidáló összetevő, amely az oxidációs reakció feltételei között a fém alapanyag oxidálását biztosítja. így például a levegő általában nitrogéntartalmú gáznak minősül, hiszen nitrogéníartalma sokkal .nagyobb, mint benne az oxigén mennyisége, mégis a levegőt a találmány vonatkozásában oxigéntaríaimú gáznak tekintjük, mivel a fém alapanyag oxidációs reakciójának lefolytatásánál levegő alkalmazása esetében a hatás mindenekelőtt az oxigén jelenlétének köszönhető. Ennek megfelelően a levegő ez esetben az oxigéntartalmú gáz kategóriájába esik, a nitrogéntartalmú gázok között a jelen találmány értelmében oxidáíószerként nem említhető meg. A nitrogéntartalmú gáz mint oxidálőszer pédája lehet a 96 tf% nitrogént és 4tf% hidrogént tartalmazó formázó gáz.

A „fém alapanyag” azt a fémet, például az alumíniumot jelöli, amely a polikristályos oxidációs reakciótertisztaságú fém, kereskedelmi forgalomban beszerezhető fémes anyag, az adott esetben a szokásos szennyezésekkel, öívőzőanyagokkal és/vagy intermetallikus vegyületekkel, vagy lehet olyan ötvözet is, amelyben az említett fém a túlnyomórészt alkotó összetevő. Ha a leírás egy meghatározott fémet, például alumíniumot említ, akkor a találmány a fenti tisztasági feltételeknek megfelelő fémre vonatkozik, hacsak a leírás ezzel kapcsolatban más feltételeket nem említ

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alak kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. Arajzon az

IA. ábra 380.1 jelű alumínium ötvözet, mint fém alapanyag oxidálásával kapott és összetört alumínium-trioxid ágyba növesztett oxidációs reakciótermék külső morfológiáját bemutató mikrofénykép, az

IB. ábra az 1A. ábrán bemutatott anyag mikrofényképe azzal a különbséggel, hogy az ágy olvasztott alumínium-trioxidből készült részecskékből áll, a

2A. ábra 99,7%-os tisztaságú alumíniumból, mint fém alapanyagból oxidációs reakcióval kapott és összetört alumínium-trioxid ágyba növesztett oxidációs reakciótermék külső morfológiáját bemutató mikrofénykép, míg a

2B. ábra a 2A. ábrán bemutatott anyag mikrofényképe azzal a különbséggel, hogy az ágy olvasztott alumínium-trioxidból készült részecskékből áll.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során először a fém alapanyagot szükség szerint töltőanyag jelenlétében gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel hozzuk kapcsolatba. A kapcsolatot az teszi lehetővé szerkezetben hozzuk létre, amelyet az oxidálószer képes átjárni. A fém alapanyagot a töltőanyaggal együtt ezt követően olvadáspontját meghaladó, de az adott oxidálőszer jelenlétében létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékletre he15 vítjük. így a fém alapanyagból kerámia szerkezetet hozunk létre. Akapott kerámia szerkezetet megőrüljük, kalapácsos őrlővel vagy más módon felapritjük, szükség szerint szemcsézettségét javítjuk, porrá alakítjuk, majd ebből töltőanyagot készítünk. A töltőanyagot cél20 szerűen előmintává formázzuk és ezt újból fém alapanyag, nem feltétlenül az előző összetételű fém alapanyag mellett rendezzük el. Ezt kővetően oxidálószer, és nem feltétlenül az előző oxidálőszer jelenlétében a fém alapanyagot olvadáspontját meghaladó, de az adott oxidálószer jelenlétében létrejövő oxidációs rekciótermék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékletre hevítjük. Ezt a hőmérsékletet addig tartjuk fenn, amíg a fém alapanyagból a kívánt méretű kerámia kompozit szerkezet létre nem jön.

A töltőanyagot és a fém alapanyagot a kerámia kompozit szerkezet előállítása céljából úgy rendezzük el egymás mellett, hogy az oxidációs reakciótermék a töltőanyag tömege felé növekedjen. Az oxidációs reakció során a reakciótermék átnövi a töltőanyagot, annak részecskéit szerkezetébe fogadja és ezzel a kívánt szerkezet kialakul.

A töltőanyagot olyan laza szerkezetű vagy viszonylag kötött testként lehet létrehozni, amelyben járatok, nyílások, belső üregek vannak és ezeken át az oxidáci40 ős reakcióhoz szükséges oxidálószer az olvasztott fémhez tud jutni.

A töltőanyag a jelen találmány értelmében egy vagy több anyag homogén vagy heterogén keveréke lehet A hagyományos módszerrel előkészített, szokásos és a 45 továbbiakban ismertetett feltételeknek eleget tevő töltőanyagok jól használhatók a kerámia test felaprításá. val létrejött töltőanyaggal együtt.

A tapasztalatok szerint az oxidációs reakciótermék növekedése során a töltőanyag részecskéi lényegében 50 nem mozdulnak el eredeti helyükről. Szerkezetükben sem következik be károsodás, és a folyamat eredményeként olyan, viszonylag sűrű kerámia kompozit szerkezet jön létre, amit eddig csak nagy nyomások mellett tartottak elérhetőnek. További előnye az eljárásnak, 55 hogy nincs szükség azokra a különleges meggondolásokra és kísérietekre, amit az eddig alkalmazott kisnyomású szinterelési eljárásokban el kellet végezni, hogy a fizikai és kémiai kompatibilitást biztosítsák.

A találmány szerinti eljárásai kiváló és a kívánt 60 értékeket mutató elektromos, szilárdsági, termikus és ί

HU 204240 Β strukturális jellemzők érthetők el, a kerámia kompozit szerkezet megmunkálható, csiszolható, őrölhető, az ipari szükségleteknek megfelelő módon tovább alakítható.

Mint említettük, a találmány szerinti eljárás foganatosításakor a felismeréshez tartozó módon előállított, szükség szerint összetett szerkezetű kerámia testből készítünk töltőanyagot Ez a töltőanyag a kerámia test felaprított részecskéiből áll, ennek megfelelően polikristályos kerámia mátrix szerkezetet mutat Felhasználásával az oxidációs reakció során a reakciótermék olyan anyaggal találkozik, amely hasonlósága miatt a tulajdonságok kedvező befolyásolására alkalmas. Ennek megfelelően az oxidációs reakciótermék és a töltőanyag között jó kapcsolat jön létre, lehetséges a növekedési folyamattal adott alak reprodukálása. A jó kapcsolatot tehát a folyamatban részt vevő összetevők affinitása biztosítja, hogy a növekedés sebessége nagyobb, mint a töltőanyag tetszés szerinti választása során és egyidejűleg a kapott termék morfológiája is kiváló, a fém alapanyagból előminta rendkívül jó inverz reprodukálása válik lehetővé.

A kerámia kompozit szerkezet kedvező tulajdonságainak elérésében fontos tényezőnek bizonyult az, hogy a töltőanyaggal dópoló anyag szorosan kapcsolódik, abban szinte mindig jelen van. így például az oxidációs reakció lefolytatásához alumínium fém alapanyagot választva és az oxidációt levegőben végrehajtva olyan oxidációs reakciótermék jön létre, amely tartalmazza az alumíniummal együtt alkalmazott dópoló anyagokat A dópoló anyagok jelentős része a kapott termékben vagy legalábbis annak egy részében eloszlik és a polikristályos szerkezet integrális alkotórészévé válik. Lehetséges a dópoló anyagnak a polikristályos anyag kezdő rétegében vagy külső felületi rétegében való feldúsítása, de ugyanúgy lehetséges az oxidációs reakciótermék teljes mikrostrukíúrájának ezzel a dópoló anyaggal való átjáratása, ahogy a fém alapanyag oxidálása is megfelelő megoldásnak bizonyult Amikor a polikristályos kerámia anyagot a töltőanyag létrehozása céljából felaprítjuk, a dópoló anyag a töltőanyag részévé válik, így továbbra is ellátja a dópoló anyag funkcióit a célul kitűzött kerámia kompozit szerkezet előállítása során. Alumínium fém alapanyag levegőben történő oxidálásával előállított kerámia anyag esetében a szilícium az oxidációs folyamatot kedvezően befolyásolja, és az oxidációs folyamatban részt vevő szilícium jelentős mennyisége a polikristályos anyag fém fázisában ötvöző összetevőként van jelen. Ha ilyen polikristályos kerámia anyagot töltőanyaggá alakítunk, akkor az integrális részeként tartalmazza a szilíciumot, tehát az újabb oxidációs reakciót előnyösen befolyásoló dópoló anyagot, ha megintcsak alumínium kiindulási anyagból készítjük a kerámia kompozit szerkezetet.

A töltőanyag fonásaként tekintett kerámia testet előállítása után golyós malomban, kalapácsos őrlővel vagy más alkalmas módon aprítjuk fel. A felaprítás technikáját az ismert alapelveknek megfelelően mindenekelőtt a célul kitűzött szemcsézettség határozza meg, de célszerű a polikristályos anyag összetételét is ennek során figyelembe venni, A megőrült vagy más módon felaprított kerámia anyagot szitálással választjuk szét a szükséges nagysárú frakciókra. Első lépésben általában 6... 13 mm nagyságú darabokra tőrjük szét a kerámia anyagot, például kalapácsos malommal vagy pofás zúzógéppel, majd Őrlőberendezéssel 50 mesh vagy még finomabb szemcsézettségű porrá alakítjuk. A töltőanyag létrehozásához általában elegendő a 100... 500 mesh tartományba eső szemcsézettségű anyag, de szükség szerint ennél finomabbra porított keverékek is használhatók.

Mint a fentiekben már említettük, az oxidációs reakcióval előállított polikristályos anyagban viszonylag jelentős mennyiségű lehet a fémes összetevők részaránya. Ez főleg a fém alapanyagot jelenti, amely oxidálaílan formában épül be a kerámia szerkezetbe. A fémes összetevők részaránya általában 1... 40 tf%, adott esetben azonban még nagyobb is lehet A részarány mindnekelőtt attól függ, hogy a fém alapanyagot milyen mértékben visszük be az oxidációs reakcióba, pontosabban mennyi ideig folytatjuk az oxidációs re. akciót a fém alapanyag olvasztott testének kimerítése után, esetleg mennyit nem viszünk be a fém alapanyagból az oxidációs reakcióba. Ha töltőanyagként kívánjuk a kerámia anyagot felhasználni, célszerű lehet a fémes összetevőnek legalább egy részét különösen a nagyobb fémrészecskéket az ondációs reakciótemréktőí elválasztani. Ezt nyilvánvalóan akkor célszerű végrehajtani, mikor a polikristályos kerámai szerkezetet felaprítottuk, megőrültük. Ebben az esetben könnyebb a fémet a kerámia anyagú részecskéktől elválasztani, akár szitálással, akár más módon.

A töltőanyagban megmaradó oxidálaüan fém alapanyag ennek megfelelően kis szemcseként vesz részt a kompozit szerkezet létrehozásában. Az oxidációs reakció ezt a fém részecskét is eléri, ennek megfelelően a kész kerámia termékben öreges részek maradhatnak. Ez a szerkezet a kívánt tulajdonságok elérése szempontjából lehet előnyös, de adott esetben nemkívánatos. Ha a végtermékben az üres terek részarányát nagyra kívánjuk választani, akkor célszerű a viszonylag nagy mennyiségben oxidálatlan fémet tartalmazó töltőanyag létrehozása. Ez a „beépített” porozítás például a hőszigetelési jellemzők szempontjából lehet kedvező. Mértékét csökkenteni lehet, ha a töltőanyagot gyakorlatilag oxidálatlan fémtől mentesen hozzuk létre. Adott esetben azonban kívánatos lehet az is, hogy a porozítás csak a kerámia kompozit szerkezet csak egy részére korlátozódjon, amit a töltőanyag többrétegű elrendezésével érünk el, tehát olyan területet hozunk benne létre, ahol ez a terület a végtermékben a nagyobb porozitású helynek felel meg - az oxidálatlan fém alapanyag mennyisége a többi területhez képest nagyobb, vagyis oxidálása a szükséges mértékű porozitást hozza létre.

A találmány szerinti eljárás foganatosításakor a töltőanyag előállításához használt fém alapanyagnak nem feltétlenül kell a kerámia kompozit szerkezet készítéséhez alkalmazott fém alapanyaggal azonosnak lennie. Az azonosság abból a szempontból kívánatos, hogy ebben az esetben a fentiekben említett több előny biz5

HU 204240 Β tosítható, de adott feltételek között a kerámia kompozit szerkezet eltérő anyaga ugyancsak előnyös lehet így

Bioszférában oxidálva, majd az így kapott anyagot töltőanyagként felhasználva, célszerű lehet az a megöl- 5 dás, amikor ugyancsak alumínium fém alapanyagot nitrogéntartalmú atmoszférában oxidálva alumíninmniírid alapú kerámia mátrixot hozunk léire.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során a kerámia kompozit szerkezet mint végtermék előállttá- 10 sa során a töltőanyagot kerámia kompozit szerkezet aprításával és megfelelő méretű frakciójának feldolgozásával hozzuk létre. Az oxidációs reakció eredményeként kialakított töltőanyag egy célszerű foganatosítás szerint ugyanolyan felépítésűkerámia anyagba épül be.. 15 Ilyenkor a töltőanyagot a végtermék kívánt tulajdonságainak megfelelőén választjuk meg. Természetesen a töltőanyag a végeredményben kapott oxidációs reakcióterméktőí eltérő összetételű is lehet, és ilyenkor a kerámia komozitszerkezet előállításához két vagy több 20 komponenst tartalmazó töltőanyagot kapunk, amelynek alkotóelemei szorosan kapcsolódnak egymáshoz, vagyis a töltőanyag őrléssel történő előállítása során is a szemcsékben jelen vannak. Amikor ezt a megoldást választjuk, első fém alapanyagot és megfelelően vá- 25 laszíott töltőanyag gázt vagy gőzt átengedő tömegét vagy ágyát egymáshoz képest úgy rendezzük el, hogy az oxidációs reakciótermék létrejötte során növekedése a töltőanyag ágyának irányában történjen. Az első fém alapanyagot gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer 30 jelenlétében hevítjük, ezzel belőle olvasztott testet hozunk létre és azt az oxidálószerrel érintkezteíjük. Az olvadék hőmérsékletét az adott oxidálószerrel létrejövő oxidációs reakciőtermék olvadáspontja alatti értéken tartjuk és ezzel szilárd oxidációs reakciótermék jön 35 létre. Ez az olvasztott testtel érintkezik, attól kiindulva réteget alkot, amelyen át a megolvadt első fém alapanyag vándorolni tud. Az oxidációs ieakciófönnék kapilláris csőrendszerén keresztül az első fém alapanyag az oxidációs reakciótennék határfelülete felé mozog és 40 azt elérve az oxidálószerrel reakcióba lép. A szilárd halmazállapotú oxidációs reakciótermék rétege ennek révén folyamatosan növekszik és növekedése során magába foglalja a töltőanyag részecskéit A reakciót elegendő hosszú ideig folytatjuk ahhoz, hogy polikris- 45 tályos szerkezetű, a töltőanyagnak legalább egy részét tartalmazó oxidációs reakciótennék jöjjön létre, amelyben szükség szerint további fémes komponensek vannak, például a fém alapanyag oxidálatlan részecskéi.

Az ily módon előállított polikristályos felépítésű kerá- 50 mia kompozit szerkezetet alkalmas módon felaprítjuk és belőle második töltőanyagot hozunk létre. Ezt a második töltőanyagot olyan masszává alakítjuk, amely képes a gáz vagy gőz halmazállapotú oxidálószer átengedésére. Ezt kővetően második fém alapanyag mellett 55 rendezzük el, éspedig oly módon, hogy az oxidációs reakció eredményeként a második fém alapanyagból létrejövő szilárd tennék a második töltőanyag irányába növekedjen. Az oxidációs reakciót megismételjük, vagyis a második fém alapanyag olvadáspontját meg- 60 haladó,-de az adott oxidálószerrel létrejövő reakció olvadáspontja alatt maradó hőmérsékletet alkalmazunk, ezzel a második fém alapanyagot megolvasztjuk és belőle az előzőekben ismertetett módon a második töltőanyagot átnövő, annak részecskéit magába foglaló polikristályos szerkezetű kerámia kompozit terméket állítunk elő.

A találmány szerinti eljárással előállított kerámia kompozit termékek tulajdonságai jelentős mértékben szabályozhatók annak megfelelően, hogy milyen fém alapanyagot milyen összetételű oxidálószert és milyen részekből álló töltőanyagot használunk. Az anyagok igény szerinti megválasztásával számos tulajdonság előnyösen befolyásolható, akár kívánt értéktartományba szabályozható. Hyen tulajdonságok például a keménység, a hajlítószilárdság, a törékenység (ütőmunka), a rugalmassági modulus stb. Az összetett szerkezetű kerámia testek ezt követően a megmunkálás ismert módszereivel tovább alakíthatók, tehát belőlük szerszámgépen anyag vehető le, csiszolhatók, apríthatók stb. A kapott tennék azonban végtermékként is szerepelhet, vagyis kereskedelmi forgalomba kerül, vagy tennék tulajdonságai, különösen elektromos, szilárdsági, termikus és strukturális jellemzőit megfelelően beállítva a találmány szerinti eljárással kiváló termékek készíthetők.

Habár a találmányt itt és a továbbiakban elsősorban olyan fém alapanyagok alkalmazásával íguk le, amelyek mindenekelőtt alumíniumot tartalmaznak, vagy alumínium ötvözetek és egyidejűleg alumínium-trioxid a kívánt oxidációs reakciőtermék, ez az ismertetés semmiképpen sem jelenti a találmány szerinti eljárás korlátozását, mivel tapasztalataink szerint számos további fém, mint őn, szilícium, titán, cirkónium stb. esetén a találmány szerinti eljárás jól foganatosítható. Ugyanúgy az oxidációs reakciótermék vonatkozásában sem jelentheti az oxid a korlátozást, hiszen a nitridek, a boridok, a karbidok és több más hasonló vegyület képes a szükséges tulajdonságú kerámia struktúra létrehozására.

A fém alapanyagot, amelynek anyagát a továbbiakban ismertetendő módon dópolni is lehet, tuskó, rúdszerű, henger alakú vagy lemezes esetleg más alakú kiindulási test formájában helyezzük el semleges anyagból készült ágyban. Az oxidációs reakció kiindulási összetevőjét jelentő fém alapanyagot célszerűen tűzálló anyagú edényben helyezzük el olyan környezetben, ahol lehetőség van a hőmérséklet emelésére. Ez általábanmegfelelőkemence, amelybe szükség szerint gáz vezethető be. A tűzálló edényben vagy tartályban elhelyezett fém alapanyagot megolvasztjuk, de a kemencében olyan hőmérsékletet tartunk fenn, amely a fém alapanyag adott környezetben létrejövő oxidációs reakciőtermékének olvadáspontját nem haladja meg. Ez alumínium és levegő alkalmazása esetében általában a 850... 1450 °C értéktartományt jelöli, amelyben különösen célszerűnek bizonyult a 900... 1350 °C közötti értékek alkalmazása. Akijelölt értéktartományba eső hőmérsékleten, vagy esetleg egy pontosan megha6

HU 204240 Β tározott hőmérsékleten a fémet megolvasztjuk, tehát a fém alapanyagból olvasztott testet hozunk létre, amelynek oxidációs reakcióját az oxidálószer bevezetésével végrehajtjuk. Az oxidációs reakció eredményeként az olvasztott testen az oxidációs reakciótermék először vékony, majd egyre vastagodó rétege alakul ki. Ez a szilárd anyagréteg olyan feltételeket biztosít, hogy az olvasztott testből a fém lassan elvándorol, az oxidációs reakciótermék szilárd rétegén keresztülhalad és ennek során fokozatosan eléri az oxidációs reakciótermék és az oxidálószer közötti határfelületet Itt a megolvadt fém alapanyag az oxidálószerrel reakcióba lép, a létrejövő reakciótermék a már kialakult réteget vastagítja és így az oxidációs reakciótermék rétege egyre növekszik, benne, polikristályos szerkezetében a fém alapanyag részecskéi jelen vannak. A megolvadt fémet addig visszük az oxidálószerrel reakcióba, amíg mennyisége elfogy, vagy amíg a szükséges nagyságú réteg kialakul, a növekvő oxidációs reakciótermék egy adott határfelületet elér.

Amikor első fém alapanyag oxidációs reakciójával kerámia kompozit szerkezei előállításához kívánunk töltőanyagot készíteni, az első fém alapanyagot és a töltőanyag gázáteresztő tulajdonságú tömegét egymás szomszédságában helyezzük el, mégpedig olyan elrendezésben, hogy a megolvasztott első fém alapanyag oxidációs reakcióterméke a fentiekben ismertetettek szerint a töltőanyag irányába növekedjen, vagyis az oxidációs reakcíótermékkel a töltőanyagon át lehessen növeszteni, az utóbbi anyaga az összetett szerkezetű kerámia test integrális részévé válhasson. Az első fém alapanyagnak és a töltőanyagnak ez az egymáshoz viszonyított elrendezése sok esetben nem jelent mást, mint az első fém alapanyagnak a szemcsézett szerkezetű töltőanyagba való beágyazását, vagy az első fém alapanyagból készült egy vagy több idom elrendezését a töltőanyag ágyán, a töltőanyag ágya mellett vagy a töltőanyagból készült valamilyen alakzat mellett. Ezt az együttest úgy kell kialakítani, hogy az oxidációs reakciótermék növekedése a töltőanyag befogadásává! járjon. A töltőanyagban célszerű szemcsés, porszerű vagy púder finomságú anyagok, tömörítvények, tűzálló szálak, csövecskék, gömböcskék, lemezkék vagy más alakzatok használata, akár külön-külön, akár keverékben. A töltőanyag célszerűen fémoxidokból, nitridekből vagy karbidokból áll, ahol a fém lehet alumínium, magnézium, hafnium, cirkónium, titán stb.

A folyamat eredményeként kapott polikristályos kerámia anyag többé-kevésbé porózus lehet A porozitás a kerámia anyagban az előállítási folyamat során először létrejövő, majd az oxidációs reakció továbbfolytatása révén megszűnő fémes fázisok helyén alakul ki. Éppen ezért az üres terek százalékos részaránya mindenekelőtt a reakció hőmérsékletétől, időtartamától, az alkalmazott fém alapanyag típusától, minőségétől, a benne fellépő egyéb anyagoktól és dópoló anyagoktól függ. A folyamat révén előállított polikristályos szerkezetekben a kerámia anyagot egymással általában három dimenzióban összekötött kerámia jellegű krisztallitok biztosítják, amelyek között egymással többé-kevésbé összekötött fémes zárványok lehetnek.

Az első fém alapanyag felhasználásával gyártott polikristályos kerámia terméket a kemencéből való kinyerés után felaprítjuk, és belőle olyan szemcsézettségű frakciót választunk ki, amelyre a folyamat végeredményeként előállítani szándékozott kerámia kompozit szerkezetben szükség van. Ezt a töltőanyagot további töltőanyaggal is kikeverhetjük, majd belőle az adott állapotú oxidálőszert átengedő szerkezetben ágyat hozunk létre, amely célszerűen előminta formájú. A töltőanyagból készült ágyat és második fém alapanyagot egymáshoz képest oly módon rendezzük el, hogy az oxidációs reakció folyamán a reakciótennék az ágy irányába növekedjen és azt képes legyen részben vagy egészben átjárni. Az előzőekben ismertetett eljárási lépéseket itt is megismételjük. A második fém alapanyag olvadáspontját meghaladó, de az adott oxidálószer jelenlétében létrejövő oxidációs reakciótennék olvadáspontja alatt maradó hőmérsékleten a kerámia anyag előállítását addig folytatjuk, amíg az oxidációs reakcióban létrejövő anyag az ágynak legalább egy részét átjárja vagy az előminta egy meghatározott felületét eléri és ezzel a kívánt alakú termék létrejön. Ezt a terméket az összetett, kompozit jellegű szerkezet jellemzi.

A találmány szerinti eljárás egy különösen előnyös foganatosítási módjában a töltőanyagot olyan előmintává alakítjuk, amelynek külső formája megfelel az előállítani kívánt kerámia kompozit szerkezet alakjának. Az előmintát a hagyományos módszerek bármelyikével el lehet készíteni. A kerámiaiparban ismert szinte minden alakítási eljárás alkalmazható. Ilyenek az egytengelyes préselés, az izosztatikus préselés, a szedimentációs Öntés, a fröccsöntés, a szálaidból létrehozott szerkezetek alkalmazása stb., ahol a választás mindenekelőtt attól függ, milyen töltőanyagot kívánunk formázni. A részecskéknek az oxidációs reakció megkezdéséig szükséges összetartását adott esetben viszonylag kis mértékű szintereléssel vagy szerves, szervetlen kötőanyagok alkalmazásával lehet elősegíteni, de ez utóbbiaknál vigyázni kell, hogy anyagukkal az Oxidációs reakció feltételei között ne befolyásolják károsan a végterméket Az előmintát megfelelő alakintegritással és nyers állapotban mért szilárdsággal kell létrehozni, ami annyit jelent, hogy elrendezése során meg kell őriznie alakját Anyagát ügy kell formázi, hogy azon az oxidációs reakciótermék át tudjon hatolni, vagyis porozitása 5 ... 90 tf%-ot tegyen ki, de célszerűen 25 és 50 tf% között legyen. A különböző frakciójú szemcsés anyagok és más töltőanyagok beke-verése szintén ismert és kedvező következményekkel járó megoldás lehet. Az előmintát ezt követően a megolvadt második fém alapanyaggal egy vagy több felületén kapcsolatba hozzuk, és ezzel biztosítjuk, hogy a megolvadt fém azt átjárja, megfelelő határfelületekig növekedhessen.

Atalálmány szerinti eljárás foganatosítása során kü*

HU 204240 Β sek egy vagy több olyan határfelületet meghatározni, amelyet az oxidációs reakciótermék növekedési folyamata során nem lép túl, illetve alkalmasak az oxidációs reakciótennék növekedési folyamatának jelentős lassítására, esetleg leállítására. Gátló elemként minden 5 olyan anyag (vegyület), szerkezei összeállítás, együttes stb. használható, amely a találmány szerinti eljárás foganatosításához szükséges feltételek között integritását legalábbis korlátos mértékben megtartja, nem illékony, a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert áten- 10 gedi, de egyúttal alkalmas az oxidációs reakciőtermék növekedésének megállítására, helyi késleltetésére, lassítására, esetleg az oxidációs folyamatban reakcíőméregként képes működni, vagyis bármilyen módon használható az oxidációs reakciótermék növekedésének 15 korlátozására, megállítására, lassítására. Az alkalmas anyagok között említhetjük a kalcium-szulfátot (gipsz), a kalcium-szilikátol a portlandcementet, ezek keverékeit, mivel ezek különösen alumínium fém alapanyag és oxigéntartalmú gáz mint oxidálószer alkalmazása 20 esetén a reakció számára határfelületet jelölnekki. Előnyős, hogy pasztaként vagy folyadékkal készült szuszpenzióban vihetők fel kijelölt felületekre, különösen a töltőanyagban. A gátló elem kialakításához célszerű lehet tűzálló anyag részecskéit felhasználni, mivel ez 25 megakadályozza, hogy az oxidációs reakció feltételei között a gátló elem megrepedezzen, térfogata túlságos mértékben megváltozzon. A gátló elemben kedvező hatást fejthetnek ki éghető vagy illő anyagok is, mivel ezek hő hatására lebontanak, eltávoznak, de egyúttal 30 környezetükben pórusokat hagynak maguk után. Ha tűzálló anyag szemcséit használjuk fel a gátló elem kialakításához, akkor célszerűen a töltőanyagból készült ággyal azonos hőtágulású tényezőt biztosítunk, így például ha az előfonna alumínium-trioxidot tártál- 35 máz, és a létrejövő kerámia szerkezet szintén alumínium-trioxid részecskékkel épül fel, a gátló elem előnyösen olyan alumínium-trioxid részecskéket tartalmaz, amelyék a 20... 1000 mesh szemcsézettségi tartományba esnek. A gátló elemek más előnyős példái a fémes 40 tokozások vagy a tűzálló anyagú kerámia szerkezetek, amelyek legalább egyik végüknél nyitottak és ezzel lehetővé teszik a gőz vagy gáz halmazállapotú oxídálószer behatolását a töltőanyag ágyába, az oxidációs reakcióban való részvételét a fém alapanyag átalakítása 45 céljából.

Az előminta alkalmazásának kívánatos eredményekéül különösen gátló elem beiktatása esetén, olyan alakú kerámia termék hozható létre, amely további megmunkálást alig vagy egyáltalában nem igényel. 50

A találmány szerinti eljárás egy további kedvező kiviteh formájában az oxidációs reakció kívánt irányú befolyásolására dópoló anyagok alkalmazása célszerű.

A dópoló anyagok feladata vagy alkalmazási céljai számos tényezőtől függnek és ezek meghatározásában 55 a dópoló anyagon kívül ezeket a tényezőket is figyelembe kell venni. így például fontos a fém alapanyag, a kívánt végtermék tulajdonságainak ismerete, annak figyelembevétele, hogy két vagy több dópoló anyag egymással milyen kölcsönhatásba lép, különösen, ha az összetevő anyagok mellett kívülről bevezetett dópoló összetevőt is alkalmazunk. Ugyancsak lényeges a dópoló anyag koncentrációjának, az oxidáló környezet összetételének és általában a folyamat feltételeinek meghatározása a dópoló anyag kiválasztása előtt.

A fém alapanyaggal együtt alkalmazott dópoló anyag vagy dópoló összetevők bevitelének lehetőségei a következők: (1) a dópoló anyag a fém alapanyag ötvöző anyagai között szerepel, (2) a dópoló anyagot a fém alapanyag felületének legalább egy részén helyezzük el, (3) a töltőanyag vagy előminta egészében vagy egy részében eloszlatva visszük be a dópoló anyagot Ezek a lehetőségek egymást kiegészítő módon is igénybe vehetők. így célszerűnek bizonyult az a megoldás, amikor a dópoló anyagot ötvöző összetevőként bevisszük a fém alapanyagba és egyúttal a töltőanyagba, célszerűen az előmintába egy vagy több dópoló anyagotkeverünk. A dópoló anyagot eloszlathatjuk az előminta egész tömegében, de alkalmazhatjuk bevonatkéntis, célszerűen a fém alapanyaggal érintkező felületeknél. A dópoló anyagot az előmintába rétegként is bevihetjük, amikor az belső nyílásokai zárványokat pórusokat tőit ki. A dópoló anyagok alkalmazásának további előnyős módja az, hogy folyadékként használjuk fel, és a töltőanyag egész ágyát ezzel a folyadékkal, vagyis megfelelő összetételű oldattal átitatjuk. Az előbbiekben említettek szerint a dópoló anyag a töltőanyag egy részét is alkothatja, amikor a kerámia kompozit szerkezet gyártását előkészítjük. A dópoló anyagot például szilárd testként is létrehozhatjuk, amelyet a fém alapanyag felületének és az előmintának meghatározott részei között helyezünk eL így például szilícium tartalmú üvegként elkészített vékony lemezt helyezhetünk el a fém alapanyag egy adott felületén (a szilícium alumínium fém alapanyag esetén különösen jól használható dópoló anyag). Ha alumínium fém alapanyagot (esetleg magnéziumot tartalmazó alumínium ötvözetet) a szilícium tartalmú anyaggal bevonva oxidáló környezetben felhevítünk és például levegőt használunk, amikor is a hevítéssel elérni kívánt hőmérsékletet a 850... 1450 °C tartományba esik, a polikristályos kerámia anyag az előminta irányába jó feltételek között növekszik. Ha a dópoló anyagot a fém alapanyag felületének legalább egy részén elrendezve használjuk fel, a polikristályos, oxidokból felépülő struktúra az előminta szerkezetét a dópoló rétegen átnőve fogadja magába, vagyis vastagsága a dópoló anyag rétegét is felöleli. A fém alapanyaghoz és/vagy az előmintához egy vagy több dópoló anyagot is lehet használni. Ugyancsak ismert az a lehetőség, hogy a dópoló anyagot a fém alapanyagon belül ötvözetként oszlatjuk el, vagy emellett, esetleg ettől függetlenül a fém alapanyag dópolását az előmintába bevitt összetevővel biztosítjuk. Ez annyit jeleni hogy a dópoló anyag alkalmazásával a szükséges fémes összetevők és tulajdonságok kialakulásához szükséges koncentrációkat különböző módokon lehet biztosítani, adott esetben kiegyenlíteni.

Alumínium fém alapanyagot használva és oxidálószerként levegőt választva a leghasznosabbnak a magnézium, a cink és a szilícium dópoló anyag alkalma zá8

HU 204240 Β sa bizonyult Ezek külön-külön, bármilyen kombinációban egymással és további dópoló anyagokkal együtt használhatók. Ezeket a fémeket vagy alkalmas forrásukat az alumíniumba ötvözetként vihetjük be, és általában részarányuk az ötvözött anyaghoz viszonyítva 0,1 ... 10t%. Az ebbe az értéktartományba eső koncentrációk a tapasztalat szerint hatékonyan segítik elő a kerámia anyag növekedését, elősegítik a fém transzportját és előnyös hatással vannak a kialakuló oxidációs reakciótemiék növekedési morfológiájára. A dópoló anyagok koncentrációját általában a kombinációjuk és az előállítási hőmérséklet határozza meg.

Alumínium fém alapanyag esetében a polikristályos oxidációs reakciótermék növekedése szempontjából igen előnyös a germánium, az ón és az ólom alkalmazása, különösen ha hatásukat magnézium vagy cink jelenléte erősíti. Az alumíniumban ezeknek a dópoló anyagoknak vagy alkalmas forrásaiknak a részaránya 0,5 ... 151% az ötvözet teljes mennyiségére vonatkoztatva, de a tapasztalat szerint a legjobb hatást a növekedés kinetikájára és morfológiájára az 1... 101% értéktartományba eső mennyiségek biztosítják. Az ólom mint dópoló szer általában csak 1000 °C fölötti hőmérsékleten vihető be az alumíniumba, mivel oldékonysága ebben a fémben kicsi. Más fémekkel, különösen ónnal az ólom oldhatósága javítható, és az ilyen keverékek biztosítják, hogy adott esetben a fém kisebb hőmérsékleten is jól keveredik a fém alapanyaggal.

A fentiekben elmondott körülményektől függően egy vagy több dópoló anyag használható. így például alumínium fém alapanyag és levegő mint oxidálószer alkalmazása esetén a magnéziumot és szilíciumot vagy a magnéziumot, cinket és szilíciumot tartalmazó anyagok különösen jól használhatók. A magnézium koncentrációja 0,1 ... 3 t%, a cinké 0,1 ... 6t%, míg a szilíciumé 1... 101%. Ugyancsak az alumínium dópolására alkalmas fémek, illetve elemek a nátrium, lítium, kalcium, bór, foszfor és ittrium, amelyek egy vagy több dópoló anyaggal együtt az oxidálószertől és a folyamat feltételeitől függően használhatók. A nátrium és a lítium mennyisége általában igen kicsi, tipikusan 0,1 ... 0,2 ezrelék, ezek együtt, külön-külön vagy más elemekkel együtt használhatók. A ritkaföldfémek közül a cérium, a lantáu, a prazeodímiutn, a neodímium és a szamárium tunt ki különösen jó dópoló anyagként, hatásukat elsősorban más dópoló anyagokkal kombinálva tudják jól kifejteni.

Mint már említettük, a dópoló anyagot nem feltétlenül kell a fém alapanyag ötvözeteként bevinni. így például egy vagy több dópoló anyag szelektív alkalmazása válik lehetővé oly módon, hogy a fém alapanyag felületének egy részét vagy egészét a dópoló anyag vékony rétegével bevonjuk és ezzel biztosítjuk, hogy ez az anyag a növekvő polikristályos szerkezetű anyagba kerüljön, amikor az a töltőanyag ágyát átjárja. A polikristályos kerámia anyag növekedését a dópoló anyag lokalizált elhelyezésével is vezérelni lehet Ilyenkor csak a fém alapanyag felületének egy részére kerül a dópoló anyag. Az alkalmazott bevonat vagy réteg a fém alapanyaghoz viszonyítva csak igen vékony réteget képez és az oxidációs reakciótermék növekedése során a töltőanyag ágyába vagy az előmintába a dópoló anyag rétegét átnőve hatol be, vagyis vastagsága nagyobb, mint a dópoló réteg mélysége. A dópoló anyagnak ezt a vékony rétegét gőzölögtetéssel, festéssel, szórással vagy más alkalmas módon lehet felvinni, de célszerű megoldás szuszpenzió vagy paszta alkalmazása vagy esetleg vékony réteg, adott esetben filmréteg készítése a szilárd dópolóanyagból, amely aztán a fém alapanyag felületére kerül. A dópoló anyagban is lehet szerves vagy szervetlen kötőanyag, vivőanyag, oldószer és/vagy töltőanyag stb. Igen célszerű az a megoldás is amikor a dópoló anyag púderként van jelen a fém alapanyag felületén, vagy szemcsés anyagként a töltőanyagnak legalább egy részében eloszlatva van jelen. Ugyancsak előnyös megoldás a dópoló anyag felvitelére a fém alapanyag felvitelére az, amikor a dópoló anyagból vizes vagy szerves oldószerrel folyadék halmazállapotú szuszpenziót készítünk és ezt felszóijuk a fém alapanyag felületére, amivel a dópoló fém alapanyagnak a megmunkálás előtti kezelését könnyítjük meg.

Ha a dópoló anyagot kívülről alkalmazzuk a fém alapanyag felületének egy részén, akkor célszerűen egyenletes vastagságú bevonatot hozunk létre. A dópoló anyag mennyisége széles határok között változhat és a kísérletek során alumínium fém alapanyagot használva, a vizsgálatok nem tadtak sem alsó, sem felső határt megállapítani. így például a szilíciumot szilícium-dioxidként alkalmazva azt kívülről visszük fel az alumínium fém alapanyagra. Ha az oxidálószer levegő vagy oxigén, már a fém alapanyag· minden g-jára számítva 0,00003 g szilícium, vagy ami evvel egyenértékű a fém alapanyag felületének minden cm²-jére jutó 0,0001 g szilícium biztosította a kívánt hatást, különösen ha magnéziumot és/vagy cinket is használtunk további dópoló anyagként Egy másik vizsgálatban szilícium tartalmú alumínium fém alapanyagból indulva a kerámia struktúrát levegő mint oxidálószer jelenléte mellett magnéziummal dópoltuk, mégpedig magnézium-oxid formájában. A kedvező hatást már a fém alapanyag minden g-jára számított, 0,0008 g magnézium biztosította, ami a magnézium-oxiddal borított fém felület minden cm²-ére 0,003 g magnéziumot jelentett. A vizsgálatok alapján úgy tűnik, hogy a dópoló anyagok mennyiségének növelésével a kerámia kompozit szerkezet előállításának reakcióideje csökken, de ez a megállapítás csak azzal a megkötéssel érvényes, hogy a reakció időtartamát a dópoló anyag, a fém alapanyag minősége továbbá a reakció feltételei erőteljesen befolyásolják.

Amikor a fém alapanyag alumínium, amit belsőleg magnéziummal dópolunk és oxidálószerként levegőt vagy oxigént használunk, megfigyelhető volt, hogy 820... 950 °C értéktartományban a magnéziumnak legalább egy része kioxidálódott a vegyületből. Ilyen esetekben a magnézium magnézium-oxidot és/vagy magnézium-aluminát spinellt alkot a fém alapanyag felületén, ez utóbbi olvadt állapotában és a növekedés folyamata során ezek a magnézium vegyületek lényegében

HU 204240 Β azon a felületen maradnak meg, amelyet az olvasztott fémből kialakuló oxidtennék a folyamat kezdetén meghatározott. Ennek megfelelően az ilyen magnéziummal dőpolt rendszerekben alapvetően alumíniumtrioxid alapú struktúra jön létre, kivéve a kezdeti felű- 5 leien létrejövő viszonylag vékony magnézium-aluminát spinell réteget Ha kívánatos, ezt a kezdeti réteget viszonylag könnyen él lehet távolítani a szerszámgépek által nyújtott lehetőségek kihasználásával vagy esetleg homokos lefúvással. 10

A találmány szerinti eljárás jobb megismerését szolgálják a kővetkező példák, amelyek egy-egy megvalósult kerámia kompozit szerkezetet mutatnak be.

1. példa 15

Az ismertetett eljárásokkal, vagyis oxidációs reakciótermék növesztésével fém alapanyag és töltőanyag alkalmazásával összetett szerkezetű kerámia testeket állítottunk elő, majd ezeket összetörtük és megőröltük.

Az egyik lehetőség szerint 380.1 jelű alumínium ötvö- 20 zetből, vagyis kereskedelmi forgalomban beszerezhető alumíniumból készült rudakat 1080 °C hőmérsékleten 72 órán keresztül levegő jelenlétében oxidáltuk és kerámia anyaggá alakítottuk. Ez az időtartam elegendőnek bizonyult ahhoz, hogy az alumíniumot mint fém 25 alapanyagot teljesen átalakítsuk. A folyamat során a rudakat a Norton Co. El Alundum jelű alumínium-trioxidjából, annak 90 mesh szemcsézettségű frakciójából készült ágyban helyeztük el. Az oxidáció az ágyból a környezetbe mntatőan elrendezett fémfelülettől indult 30 ki. Szobahőmérsékletre való lehűtés után a kerámia termékeket elválaszottok az ágy hozzájuk tapadó, nem túl erősen kötődő részecskéitől, a vékony oxidbevonatíóí, amely a nem levegővel körülvett fémfelületeken alakult ki, valamint az ágyban maradt fémtől. A kerá- 35 mia darabokat ezt kővetően töréssel, majd őrléssel felaprítoítok, mégpedig először legfeljebb 6,5 mm nagyságú részecskére törtük pofás törővei, majd száraz őrlőmalomban 24 órán keresztül őröltük. A kapott port átszitáltuk, belőle a -100/200 mesh nagyságú frakciót 40 kiválasztottuk és ezt a töltőanyag létrehozásához használtuk. Összehasonlításként és ellenőrzésként eredetileg 14 mesh szemcsézettségű alumínium-trioxid részecskékből álló réteget (a Norton Co. 38 Alundum nevű terméke) megolvasztottuk, összetörtük, golyós 45 malomban megőröltük és szintén -100/200 mesh szemcsézettségű frakciót állítottunk elő, vagyis mindkét esetben azonos nagyságú töltőanyagot készítettünk elő.

A két különböző töltőanyag felhasználásával ezután 50 kerámia kompozit szerkezeteket készítettünk. Alnmínium-trioxidból készült tűzálló anyagú edényeket mintegy 13 Kim vastagságban wollasztonit réteggel fedtünk, amely az oxidációs reakció feltételei között gátló anyag szerepét látja el. Eztkövetően a 380,1jelű alumínium öt- 55 vözetből készült 230 x 51 x 13 mm nagyságú rudat helyeztünk a wollasztonit rétegre mindegyik tűzálló edénybe. Ez az ötvözet alumíniumon kívül névlegesen 7,5...

951% szilíciumot 3,0... 4,01% rezet, legfeljebb 2,91% cinket, legfeljebb 1,01% vasat, legfeljebb 0,51% mán- 60 ’ 10 gánt, legfeljebb 0,51% nikkelt és legfeljebb 0,351% ónt,

0,1 t%-nál kevesebb magnéziumot tartalmaz, bár a találmány szerinti eljárás foganatosításánál alkalmazott mintákban a magnézium részaránya 0,17... 0,181% volt Ez azért különösen fontos, mert a magnézium különösen lényeges dópoló anyagnak minősül, amely alkalmas az oxidációs reakció hatásos befolyásolására. Az ötvözetből készültrudakat alsó felületük kivételével a töltőanyaggal vontuk be, legalább 13 mm vastagságú réteget biztosítva, mégpedig az egyik tűzálló edényben a felaprftottkerámia anyagból, a másik tűzálló edényben felaprított olvasztott alumímum-trioxidból készült töltőanyagot használtunk.

A tűzálló anyagból készült edényeket feltöltésük után levegővel átjárt kemencébe helyeztük és 5 óra alatt 1000 °C hőmérsékletre melegítettük. Ezt követően 60 órán keresztül ezen a hőmérsékleten hevítettük a mintákat, majd a kemence tartalmát fokozatosan, 5 óra alatt lehűtöttek. Azelőállítottkompozitkerámiaszeikezeíeketagátió elemtől és a töltőanyag feleslegétől elválasztva kinyertük és homokos lefúvással a felületre tapadtrészecskéket eltávolítottuk. Mindkétmintánál ellenőriztek a tömegnövekedést, figyelembe véve a tűzálló edény és tartalmának tömegváltozását, valamint az alumínium ötvözet kezdeti tömegét Az adatokból az következik, hogy mindkét töltőanyagban hasonló nagyságú anyag alakult át A kerámia anyagból készült töltőanyaggal előállított terméknél az oxigénfelvétel 59%-os volt míg az olvasztott alumíniumtrioxid töltőanyag alkalmazása esetén 56%-os. Az 1A. és ÍB. ábra összehasonlítása azonban aztmntatja, hogy a kerámia termékből készült töltőanyag esetén a kerámia kompozit szerkezet sokkal egyenletesebb, mint a másik esetben és ez az eljárás komoly előnye.

Mint az 1. táblázat is mutatja, a két különböző töltőanyag alkalmazásával kapott minták mechanikai jellemzői jelentős mértékben különböznek. A hagyományos Chevron-féle mérési eljárással mértük a merevséget, a rugalmassági modulust a hang terjedési sebessége alapján állapítottuk meg, míg a szakítószilárdságot 4 pontos hajlítással állapítottuk meg. A táblázati adatok egyértelműen mutatják, hogy a kerámia anyag összetörésével kapott töltőanyaggal készült minta mechanikai jellemzői sokkal jobbak, mint a másiké.

1. táblázat

A mechanikai jellemzők összehasonlítása

Jellemző	Töltőanyag
Összetört kerámia	Olvasztott ALjO3
Keménység (Rockwell A)	84	71
Rugalmassági modulus, GPa	316	202
Törési szívósság MPam1/2	4,67	2,74
Szakítószilárdság MPa	256	67

HU 204 240 Β

2. példa

Az 1. példa szerinti eljársokat ismételtük meg azzal az egyetlen különbséggel, hogy a kerámia kompozit szerkezet előállításához 99,7%-os tisztaságú alumíniumot használtunk a 380.1 jelű ötvözet helyett. Ebben az esetben a növekedés a kerámia anyagból készült töltőanyagba történt, a tömegnyereség (az 1. példa szerinti módszerrel mérve) 65% volt, míg a növekedés morfológiája teljesen egyenletes volt, amit a 2A. ábra fényképe bizonyít. Ha a töltőanyag olvasztott alumíniumtrioxidból készült, a tömegnövekedés negatív volt, amit valószínűleg a tűzálló edényben és az ágyban jelen levő kisebb mennyiségű illő komponens okozott. A kapott mintát a 2B. ábra mutatja. A példa tanúsága szerint a kerámia mátrix sokkal jobban volt képes befogadni a kerámia anyagból készült töltőanyagot, mintha megolvasztott alumímum-írioxidot használunk. Az 1. példához hasonló mechanikai jellemzők adódtak a növesztett kerámia anyagból készült töltőanyaggal előállított minta esetében, egyes esetekben az eredmények még jobbak is voltak.

Bár az előzőekben a találmány szerinti eljárási elsősorban alumínium példáján és csak néhány foganatosítási lehetőség kapcsán ismertettük részletesen, nyilvánvaló, hogy szakember az előzőekben adott útmutatások alapján a javasolt eljárás számos más foganatosítási módját képes kidolgozni, amelyek az itt és az igénypontokban foglalt alapelvek körébe esnek.

Claims (25)

1. Eljárás önhordó kerámia kompozit szerkezetek előállítására, amikor is fém alapanyagot gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel ériníkeztetünk és az oxidációs reakció termékéből kerámia mátrix alapú szerkezetet növesztünk, a növesztés során a fém alapanyag mellett töltőanyagot helyezünk el és azt a kerámia mátrixba beépítjük, ahol a fém alapanyagot a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer jelenlétében felhevítjük, szilárd oxidációs reakciótermék kialakulását biztosító hőmérsékleten tartjuk és ezen a hőmérsékleten az oxidálószenei reakcióba visszük, ahol az oxidációs reakcióíerméket a megolvasztott fém és az oxidálószer között tartjuk, és a hőmérsékletet feóntartva a fém alapanyagot eredeti helyéről az oxidációs reakciótermékbe visszük át, transzport folyamattal az oxidácis reakciótermék és az oxidálószer határfelületére viszszük, ahol oxidációs reakcióba léptetjük, és a folyamatot az oxidációs reakciótennék polikristályos szerkezetű és előnyösen egy vagy több fémes összetevőt tartalmazó szerkezetté alakulásáig fenntartjuk, azzal jellemezve, hogy a polikristályos szerkezetű anyagot szemcsés anyaggá alakítjuk át, és belőle gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert átengedő töltőanyagot hozunk létre, a fém alapanyagot a töltőanyagból készült áteresztő anyaggal kapcsolatba hozzuk, egymás közelében úgy rendezzük el, hogy a fém alapanyag oxidációs reakcióterméke a töltőanyag felé növekedjen, a hőmérsékletet a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó és az oxidációs reakcíótennék olvadáspontja alatt maradó értékre emeljük, a fém alapanyagot az oxidálószenei kapcsolatba hozzuk, ezzel belőle folyamatosan növekedő oxidációs reakcióterméket hozunk létre, az oxidációs reakciótennékkel a töltőanyag egy részét átjáratjuk és a folyamatot a fém alapanyagból az oxidációs reakciótermék kívánt méretű testének előállításáig folytatjuk.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyagot alumínium fém alapanyagból hozzuk létre, míg a töltőanyagon szintén alumínium fém alapanyagot rendezünk el.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxidálószerként oxigéntartalmú gázt, különösen levegőt használunk.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyag előállításához és/vagy a töltőanyagon elrendezett fém alapanyaghoz egy vagy több dópoló anyagot adagolunk.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyag előállításához a rajta elrendezettel azonos összetételű fém alapanyagot használunk.

6. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyag előállításához a rajta elrendezettől eltérő összetételű fém alapanyagot használunk.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyag előállításához, majd a rajta elrendezett fém alapanyagból a kerámia szerkezet előállításához azonos összetételű oxidálószert használunk.

8. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyag előállításához a rajta elrendezett fém alapanyagból a kerámia szerkezet előállításához használt oxidálószertől eltérő összetételű oxidálószert használunk.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyagot a fém alapanyag elrendezése előtt második töltőanyaggal egészítjük ki és a két töltőanyagot keveréssel homogenizáljuk.

10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyagot előre meghatározott alakú előformává formázzuk, és ezzel az előfonna alakját tükröző önhordó kerámia kompozit szerkezetet állítunk elő.

11. Eljárás önhordó kerámia kompozit szerkezetek előállítására, amikor is fém alapanyagot gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel érintkeztetünk és az oxidációs reakció termékéből kerámia mátrix alapú szerkezetet növesztünk, a növesztés során a fém alapanyag mellett töltőanyagot helyezünk el és azt a kerámia mátrixba beépítjük, ahol a fém alapanyagot a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer jelenlétében felhevítjük, szilárd oxidációs reakciótennék kialakulását biztosító hőmérsékleten tartjuk és ezen a hőmérsékleten az · oxidálószerrel reakcióba visszük, ahol az oxidációs reakcióterméket a megolvasztott fém és az oxidálószer között tartjuk, és a hőmérsékletet fenntartva a fém alapanyagot eredeti helyéről az oxidációs reakciótermékbe visszük ág transzport folyamattal az oxidációs ί

HU 204-240 Β reakciótermék és az oxidálószer határfelületére viszszük, ahol oxidációs reakcióba léptetjük, és a folyamatot az oxidációs reakciótermék polikristályos szerkezetű és előnyösen egy vagy több fémes összetevőt tartalmazó szerkezetté alakulásáig fenntartjuk, azzal jelle- 5 mezve, hogy a polikristályos szerkezetű anyagot alumínium fém alapanyagból kiindulva hozzuk létre, azt szemcsés anyaggá alakítjuk át és belőle a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert átengedő töltőanyagot hozunk létre, a töltőanyagból előmintát készítünk, alumí- 10 nium fém alapanyagot a töltőanyagból készült áteresztő anyagú előformávaí kapcsolatba hozzuk, és ezzel biztosítjuk, hogy az alumínium fém alapanyag oxidációs reakciótennéke a töltőanyag felé növekszik, a hőmérsékletet a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó 15 és az oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó értékre emeljük, a fém alapanyagot az oxidálószerrel kapcsolatba hozzuk, ezzel belőle folyamatosan növekedő oxidációs reakcióterméket hozunk létre, az oxidációs reakciótermékkel az előrnintaként formázott 20 töltőanyag egy részét átjáratjuk és a folyamatot a fém alapanyagból az oxidációs reakciótermék kívánt méretű és alakú, előnyösen az előmintának megfelelő testének előállításáig folytatjuk.

12. Eljárás önhordó kerámia kompozit szerkezetek el- 25 őállítására, amikor is fém alapanyagot gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálőszerrel érintkezteíünk és az oxidációs reakció termékéből kerámia mátrix alapú szerkezetet növesztünk, a növesztés során a fém alapanyag mellett töltőanyagból készült áteresztő anyagú ágyat helyezünk 30 el és azt a kerámia mátrixba beépítjük, ahol a fém alapanyagot a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer jelenlétében felhevítjük, szilárd oxidációs reakciótermék kialakulását biztosító hőmérsékleten tartjuk és ezen a hőmérsékleten az oxidálószenei reakcióba visszük, ahol az 35 oxidációs reakcióterméket amegolvasztoítfémés az oxidálószer között tartjuk, és a hőmérsékletet fenntartva a fém alapanyagot eredeti helyéről az oxidációs reakciótermékbe visszük át, transzport folyamattal az oxidációs reakciótermék és az oxidálószer határfelületére visszük, 40 ahol az oxidációs reakcióba léptetjük, és a folyamatot az oxidációs reakciótermék polikristályos szerkezetű és előnyösen egy vagy több fémes összetevők továbbá a töltőanyagot tartalmazó szerkezetté alakulásáig fenntartjuk, azzal jellemezve, hogy a polikristályos szerkezetű anya- 45 got szemcsés anyaggá alakítjuk át és belőle a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert átengedő töltőanyagot hozunk létre, fém alapanyagota töltőanyagbólkészült áteresztő anyaggal kapcsolatba hozzuk, egymás közelében úgy rendezzük el, hogy a fém alapanyag oxidációs reak- 50 cióíerméke a töltőanyag felé növekedjen, a hőmérsékletet a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó és az oxidációs reakciótennék olvadáspontja alatt maradó értékre emeljük, a fém alapanyagot az oxidálőszerrel kapcsolatba hozzuk, ezzel belőle folyamatosan növekedő oxidáci- 55 ós reakcióterméket hozunk létre, az oxidációs reakciótermékkel a töltőanyag egy részét átjáratjuk és a folyamatot a fém alapanyagból az oxidációs reakciótermék kívánt méretű testének előállításáig folytatjuk.

13. A12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, 60 hogy a töltőanyag előállításához ugyanolyan összetéte

14. A12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyag előállításához tőle eltérő összetételű töltőanyagot használunk.

15. A12-14. igénypontok bánnelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy· a töltőanyag előállításához és a kerámia szerkezet létrehozásához alumínium fém alapanyagokat használunk.

16. A12-15. igénypontok bánnelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxidálőszerként oxigéntartalmú gázt, különösen levegőt használunk.

17. A12-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyag előállításához és a kerámia szerkezet létrehozásához dópolt fém alapanyagokat használunk.

18. A12-17. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyag előállításához és a kerámia szerkezet létrehozásához azonos összetételű fém alapanyagokat használunk.

19. A12-17. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyag előállításához és a kerámia szerkezet létrehozásához eltérő összetételű fém alapanyagokat használunk.

20. A12-19. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kerámia szerkezet létrehozásához és a töltőanyag előállításához azonos összetételű oxidálőszert használunk.

21. A12-19. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyag előállításához és a kerámia szerkezet létrehozásához eltérő öszetételű oxidálószert használunk.

22. A12-21. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kerámia szerkezet létrehozásához használt töltőanyagot további töltőanyaggal keveqük ki a megemelt hőmérséklet alkalmazása előtt.

23. A12-22. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyagból előmintát formázunk, azt kívánt alakra hozzuk és a fém alapanyag hevítésével az előmintának megfelelő alakú kerámia kompozit szerkezetet hozunk létre.

24. Eljárás önhordó kerámia kompozit szerkezetek előállítására, amikoris fém alapanyagot gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálőszerrel éríntkeztetünk és az oxidációs reakció termékéből kerámia mátrix alapú szerkezetet növesztünk, a növesztés során a fém alapanyag mellett töltőanyagot helyezünk el és azt a kerámia mátrixba beépítjük, ahol a fém alapanyagot a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer jelenlétében felhevítjűk, szilárd oxidációs reakciótermék kialakulását biztosító hőmérsékleten tartjuk és ezen a hőmérsékleten az oxidálőszerrel reakcióba visszük, ahol az oxidációs reakcióterméket a megolvasztott fém és az oxidálószer között tartjuk, és a hőmérsékletet fenntartva a fém alapanyagot eredeti helyéről az oxidációs reákciótermékbe visszük át, transzport folyamattal az oxidációs reakciótermék és az oxidálószer határfelületére viszszük, ahol oxidációs reakcióba léptetjük, és a folyamatot az oxidációs reakciótermék polikristályos szerkezetű és előnyösen egy vagy több fémes összetevőt tartal12

HU 204240 Β mázó szerkezetté alakulásáig fenntartjuk, azzal jellemezve, hogy fém alapanyagként alumínium alapú fémet választunk, azt levegővel, mint oxidálószerrel érintkeztetjük és kb. 850 ... 1450 °C hőmérséklettartományba eső hőmérsékletet alkalmazunk, majd a polikristályos szerkezetű anyagot szemcsés anyaggá alakítjuk át, és belőle a levegőt mint a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálőszert átengedő töltőanyagot hozunk létre, a töltőanyagból előmintát készítünk, fém alapanyagot a töltőanyagból készült áteresztő anyagú előmintával kapcsolatba hozzuk, őket egymás közelében úgy rendezzük el, hogy a fém alapanyag oxidációs reakcióterméke a töltőanyag felé növekedjen, a hőmérsékletet a fém alapanyag olvadáspontját meghaladó és az oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatt maradó értékre emeljük, a fém alapanyagot az oxidálószenei kapcsolatba hozzuk, ezzel belőle folyamatosan növekedő oxidációs reakcióterméket hozunk létre, az oxidá5 ciós reakciótermékkel az előmintát átnövesztjük és a folyamatot a fém alapanyagból az oxidációs reakciótermék kívánt méretű testének előállításáig folytatjuk.

25. Az 1-24. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőanyagból készült ágy10 ba a fém alapanyagot kívánt alakra hozott testként rendezzük el és a töltőanyagot a test felületét inverz módon reprodukáló alakzatra hozzuk.