HU204243B - Process for producing ceramic products prestressed with canning, self-carrying ceramic product of composed structure and barrel - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás tokozással előfeszített kerámia tennék előállítására, összetett szerkezetű önhordó kerámia termék valamint fegyvercső. A találmány szerinti eljárás során kerámia anyagot rá túlnyomással illeszkedő tokozással veszünk körül, míg a javasolt kerámia tennék külső tokozást és belső kerámia szerkezetű anyagot tartalmaz, a fegyvercső pedig béléscsővel és hengeres külső felülettel van kialakítva.

Az elmúlt években egyre növekvő érdeklődés mutatkozik a kerámia anyagok alkalmazására mindazokban a felhasználási lehetőségekben, amelyekben eddig általában fémet választottak. Ennék magyarázatát abban kell keresni, hogy számos jellemzőjüket tekintve a kerámia anyagok a fémeknél kedvezőbbek, különösen korrózíóállóság, keménység, rugalmassági modulus, tűzállőság szempontjából.

A kerámia anyagok szilárdsága, megbízhatósága, szívóssága nem minden esetben megfelelő. Ezért arra törekszenek, hogy a monolitikus kerámia szerkezetek gyártási eljárásait tökéletesítsék és/vagy új anyagösszetételű kerámiákat dolgozzanak ki, különösen az összetett szerkezetű kerámia mátrixokat Összetett szerkezetnek tekintjük azokat a struktúrákat amelyek két vagy több, egymással belsőleg kombinált összetevőt tartalmazó heterogén eloszlású testként vagy termékként vannak felépítve és az összetevők megválasztásakor a tulajdonságok megfelelő javítását tűzik ki célul. A két összetevő kombinálására ismert az a megoldás, amikor az egyik anyag részecskéit a másik anyagból létrehozott mátrixban oszlatják el. Ezek az összetett szerkezetűkerámia testek általában olyan kerámia mátrixszal vannak kialakítva, amelyben szemcsés anyagok, szálak, rudak vagy hasonló elemek vannak.

A hagyományos kerámiai technológia az összetett szerkezetű testeket tömörítéssel és szintereléssel kívánja előállítani. Ennek a megoldásnak hiányossága a kis termelékenység, a minőség egyenetlensége, és -az a tény, hogy a kapott termékek mechanikai tulajdonságai nem mindenben felelnek meg.

A kerámia anyagok területén jól ismert, hogy általában ezeknek az anyagoknak a nyomósziláidsága sokkal nagyobb, mint húzószilárdsága. Ha például egy kerámiacsőben nyomást hozunk létre, akkor az húzóigénybevételként hat Ebben az esetben a legkisebb repedés is a kerámia összetörését okozza. Ennek megelőzésére ismeretes, hogy a kerámia anyagot olyan tokozással veszik körül, amely a kisebb repedések káros hatásait megelőzi.

Ismeretes, hogy az előfeszítés a gyakorlati alkalmazások szempontjából nagyon hasznos szerkezeti megoldás, mivel az előfeszített alkatrészek esetében először az előfeszítés szűnik meg, mielőtt a tényleges feszítő hatás jelentkezne. Ha húzó igénybevétellel járó ni, a legjobb hatást akkor éq'ük el, ha ezeket az anyago- í kát összenyomjuk, mivel nyomószilárdságuk sok esetben akár ötszöröse is lehet húzőszrlárdságuknak. Az előfeszítést tehát a nyomás megnövelését úgy biztosították eddig, hogy rendkívül kis méreteltérésú fém elemet és kerámia testet hoztak létre, a fémet hüvelyként <

ráhúzták a kerámia testre, mégpedig a fém felmelegítése után, amikor is a hűlés során a fém rászorult a kerámiára. A rendkívül pontos megmunkálásra azért van szükség, mert ha a a fém lehűlése során túlságosan nagy feszültségek keletkeznek, akkor ezek a kerámia test tönkremenetelét okozhatják. A megmunkálás ennek megfelelően mind a fém esetében mind pedig a kerámiánál rendkívül igényes, ezért az ilyen alkatrészek költségesek.

A találmány feladata olyan eljárás kidolgozása, amellyel az előfeszített kerámia termék előállítása egyszerűen, különösebb trükkök, fogások nélkül biztosítható és amely viszonylag alacsony költségszinten képes az előállítást lehetővé tenni.

A találmány alapja az a felismerés, hogy megfelelően irányított oxidációs folyamattal a kívánt előfeszítésű kerámia tennék a kerámia anyag belső növesztésével alakítható ki. Az oxidációs folyamat lényege, hogy fém alapanyagot oxidálószer jelenlétében olvadáspontja fölötti hőmérsékletre hevítünk és megolvasztunk. A hőmérsékletet az adott oxidálószenei létrejövő oxidációs reakciótennék olvadáspontja alatti értéken tartjuk és ezzel az olvasztott fém felületén olyan oxidréteget, illetve oxidációs reakciótennék olyan rétegét hozzuk létre, amelyben mikroszkopikus méretű járatok alakulnak ki. A fém alapanyaggal érintkezésben tartott oxidációs reakciótennék járatain keresztül a fém áramlik, fokozatosan eléri az oxidációs reakciótermék és az oxidálószer közötti határfelületet, ott oxidálódik és ezzel az oxidációs reakciótermék rétegét vastagítja. A fém alapanyag fémes részecskéi ennek megfelelően hosszabb-rövidebb ideig az oxidációs ieakcióteiméken belül vannak és az oxidációs reakció megszüntetésekor, amennyiben áramlásuk még nem fejeződött be, fémes bázist alkotnak.

Felismertük azt is, hogy megfelelő töltőanyag alkalmazása esetén és a fém alapanyagot szükség szerinti alakra hozva az oxidációs reakció úgy folytatható le, hogy az oxidációs reakciőtermék vastagodása, növekedése a töltőanyag részecskéinek befogadásával zajlik, és egyúttal lehetőség van a töltőanyagban létrehozott alakos minta inverz reprodukálására, vagyis olyan belső üreg létrehozására, amelynek alakja egy adott minta pontos leképezése. Felismertük továbbá, hogy különböző dópoló anyagokkal a folyamat befolyásolható, a töltőanyagba átnövő kerámia anyag vastagodásának . üteme gyorsítható, akár szelektív módon is.

Ezek a felismerések képezik a találmány alapját

A találmány célja a hagyományos kerámia technolóI giáknak a tömörítésből és szinterelésből eredő hiányosságai miatt keletkező nehézségek leküzdése. Célja továbbá, hogy a felismerés szerinti eljárásokat összetett szerkezetű, előfeszített kerámia testek léttehozására alkalmassá tegye, mégpedig az oxidációs reakciótennék in situ létrehozásával.

A kitűzött feladat megoldására olyan, tokozással előfeszített kerámia tennék előállítására szolgáló eljárást dolgoztunk ki, amikor is kerámia anyagot rá túlnyomással illeszkedő tokozással veszünk körül, és a találmány szerinti tokozást töltőanyaggal töltünk ki, a

HU 204 243 Β töltőanyagot a tokozás belső felületével kapcsolatba hozzuk, benne belső járatot alakítunk ki, fém alapanyagot oxidálószer jelenlétében olvadáspontját meghaladó, de az oxidálószerrel létrejövő oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatti hőmérsékletre melegítünk, a melegítéssel megolvasztott fém alapanyagot a töltőanyag belső járatán keresztül a töltőanyagggal érintkeztetjük és ezzel a fém alapanyagból oxidációs reakcióterméket hozunk létre, az oxidációs terméket kapcsolatban tartjuk a megolvasztott fém alapanyaggal és az oxidálószerrel, ezzel járatokat hozunk létre, amelyeken keresztül a fém alapanyagot fokozatosan az oxidációs reakciótennék és az oxidálószer határfelülete felé továbbítjuk, az oxidációs reakció révén a határfelületet fokozatosan a töltőanyagba növesztjük át, a reakció folytatásával lényegében a fém alapanyag és az oxidálószer oxidációs ieakcíótermékéből, szükség szerint egy vagy több fémes összetevőből és a töltőanyagból álló kerámia szerkezetet hozunklétre, amelynek polikristályos anyaga a töltőanyag részecskéit beépítve tartalmazza, a reakciót folytatva a tokozásig növesztjük az oxidációs reakciótermék rétegét, majd az így kapott összetett szerkezetű testet tokozásával, együtt kinyerjük és lehűtésével vagy más módon a kerámia szerkezetet túlnyomás alá helyezzük.

A találmány szerinti eljárást célszerűen alumínium fém alapanyagból kiindulva foganatosítjuk, amikor oxigéntartalmú gázt, különösen levegőt alkalmazunk oxidálószerként és a hőmérsékletet a 850 ... 1450 °C tartományban választjuk meg. Célszerűnek bizonyult az oxidálószer kiegészítése olyan szilárd és/vagy folyékony halmazállapotú oxidálószerrel, például szilíciumdioxiddal, bórral vagy redukálható fémboriddal, amikor is a polikristályos szerkezetben többféle oxidálószer van jelen. A fém alapanyag lehet szilícium, titán, ón, cirkónium, hafnium, de más fémek is alkalmazhatók.

Töltőanyagként általában szilícium, alumínium, cirkónium oxidját, szilícium-karbidot, magnézium-aluminátot használunk. A folyamatot dópoló anyaggal előnyösen tudjuk befolyásolni.

A kitűzött feladat megoldására összetett szerkezetű önhordó kerámia terméket is létrehoztunk, amelyben külső tokozás és belső kerámia szerkezetű anyag van elrendezve, és a találmány szerint a kerámia szerkezetű anyag fém alapanyag és oxidálószer oxidációs reakciótermékeként kialakított, egymással kapcsolódó részecskékből, szükség szerint egy vagy több fémes összetevőből létrehozott és töltőanyagot szerkezetében befogadó kerámia mátrixra épülő összetett szerkezetű kerámia testként van kiképezve és ehhez szorosan kapcsolódó, az összetett szerkezetű kerámia testet túlnyomás alatt körbevevő tokozása van. A javasolt önhordó kerámia tennék egyik célszerű megvalósítása olyan fegyvercső, amelynek bélécsöve és külső felülete van, a találmány szerint a béléscső összetett szerkezetű kerámia test belső terében van elrendezve, ahol az összetett szerkezetű kerámia test oxidációs reakcióban töltőanyaggal van létrehozva.

A találmány szerinti kerámia termék belsejében előnyösen előminta elhelyezésével létrehozott hengeres furat van.

A tokozást különösen előnyösnek bizonyult rozsdamentes acélból, különböző módon ötvözött acélokból, titánból vagy cirkóniumból kialakítani. Az összetett szerkezetű kerámia test általában alumínium alapanyagból készül, felépítésében a kerámia mátrixot alumínium-trioxid alfa-módosulata alkotja.

A találmány szerinti eljárás foganatosítását is megkönnyíti, ha a javasolt összetett szerkezetű önhordó kerámia termék tokozása az összetett szerkezetű kerámia testnél nagyobb hőtágulási tényezőjű anyagból van kialakítva.

Az összetett szerkezetű kerámia testet az előállítás folyamatában célszerű olyan védőréteggel ellátni, amely azt a tokozástól elzárja, és biztosítja, hogy az utóbbit az oxidálőszer, illetve a megemelt hőmérsékletű töltőanyag és a növekvő oxidációs reakciótermék ne károsíthassa.

A találmány szerinti eljárásai általában célszerűen 40 t% alumíniumot tartalmazó kerámia mátrixot hozunk létre.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során, amikor is fém alapanyagot polikristályos anyaggá oxidálunk, amely a fém alapanyag és adott oxidálószer oxidációs reakciótermékét valamint egy vagy több fémes összetevőt tartalmaz, töltőanyagból készült ágyat fém alapanyag körül rendezünk el és az ágyat legalább részben tokozásba illesztjük. A fém alapanyagot olvadáspontja fölé hevítjük, de az oxidációs reakciótermék olvadáspontját meg nem haladó hőmérsékletet tartunk fenn, és ezzel az oxidációs reakcióterméket az olvasztott fémből létrehozzuk. A megolvadt fém alapanyag az oxidálószerrel érintkezve növekszik, fokozatosan elfogyasztja a megolvasztott fémet és végül is kitölti a tokozás által meghatározott belső teret. A létrejövő összetett szerkezetű kerámia testet lehűtjük és ezzel a kerámia anyagot túlnyomás alá helyezzük. Az összenyomott kerámia anyag abból a szempontból előnyös, hogy korlátozza a kerámia test húzásával vagy hajításával járó igénybevételek káros hatásait, gyakorlatilag kizárja a kerámia termék hirtelen tönkremenetelét.

A kapott polikristályos terméket az egymással öszszekapcsolódó krisztallitok jelenléte jellemzi. A krisztallitok között lehetnek pórusok vagy fémes zárványok, amelyek a folyamat feltételeitől függően akár összefüggő szigeteket is alkothatnak az anyagon belül.

A találmány szerinti eljárással előállított termékben a tokozás szorosan kapcsolódik az összetett szerkezetű kerámia testtel, biztosítja annak szükséges mechanikai jellemzőit.

A találmány szerinti eljárás további ismertetése során és az igénypontokban alkalmazott kifejezések értelmezése a következő:

A „kerámia test” vagy „kerámia anyag” fogalma a jelen találmány értelmezésében egyáltalában nem korlátozható a klasszikus értelemben vett kerámia anyagokra, amelyek lényegében teljes térfogatukban nem fémes és más szervetlen összetevőkből állnak. A találmány szerinti előállított és alkalmazott kerámia anyag,

HU 204243 Β illetve test olyan szerkezetű, hogy legfontosabb, domináns jellemzőit és/vagy összetételét tekintve lényegében a kerámia teste emlékeztet, de kisebb vagy akár nagyobb mennyiségekben tartalmazhat egy vagy több fémes összetevőt, valamint összekötött járatokat alkotó 5 vagy elszigetelt porozitást, amely a fém alapanyag, oxidálőszer vagy dópoló anyag jelenlétének következtében alakul ki és a térfogatban részaránya 1... 40 tf%, de lehet nagyobb is.

Az „oxidációs reakciőtermék” fogalma a találmány 10 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 15 reakciófennék egy vagy' több fém és valamilyen, a leírásban kifejtett feltételeket teljesítő oxidáló hatású anyag között kialakult reakció eredménye.

Az „oxidálószer” fogalma elektron befogadására, illetve elektron megosztás útján történő befogására al- 20 kaímas egy vagy több összetevőt takar, amely a reakció feltételei között lehet szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú (ez utóbbi esetben gőz alakú is lehet), de ezek keveréke (így folyadék és gáz keveréke) szintén használható. 25

A „fém alapanyag” egy adott fémet, például alumíniumot jelöl, amely a polikristályos szerkezetet eredményező oxidációs reakció kiindulási anyaga és ezt a fémet viszonylag tiszta formában tartalmazza, vagy olyan kereskedelmi forgalomban beszerezhető anyag, 30 amely a szokásos szennyezéseket és/vagy ötvöző öszszetevőket tartalmazza, de lehet olyan ötvözet is, amelyben az adott fém a túlnyomó részt adó összetevő.

Ha a leírás egy meghatározott fémet, például alumíniumot említ, akkor a találmány a fenti feltételeknek meg- 35 felelő fémre vonatkozik, hacsak a leírás ezzel kapcsolatban más feltételeket nem említ

A „belső beerősítés” fogalma a tokozás alkalmazására vonatkozik és azt jelenti, hogy a tokozás az összetett szerkezetű kerámia tennék összenyomását a hűtés 40 feltételei között, az anyaggal szoros kapcsolatba kerülve biztosítja.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti foganatosítási módok és kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesen, amelynek során a csatolt rajzra hivatko- 45 zunk.

A rajzon az

í. ábra fém alapanyag tartályát és forrását valamint tokozást és a tokozásban elrendezett töltőanyagot tartalmazó együttes vázlatos nézete, 50 részbeni keresztmetszettel, az

1A ábra az 1. ábra szerinti A vonallal jelölt részlet oldalnézete, részbeni kitöréssel, a

2. ábra a belső beerősítéssel létrejött tokozással ellátott összetett szekezetű kerámia termék 55 részbeni keresztmetszete a töltőanyag ágyának feltüntetésével, amíg a

2A ábra a 2. ábrán bemutatott tennék keresztmetszete A-A vonal mentén.

A találmány szerinti eljárás foganatosításakor fém 60 alapanyagot megolvasztunk és az olvasztott fémet tokozásban elrendezett töltőanyag testével vagy tömegével hozzuk kapcsolatba. A tokozás általában teljes felületén érintkezik a töltőanyaggal, de ez nem feltétlenül szükségszerű. A töltőanyag és a tokozás között az érintkezés lehet teljes, a töltőanyag ágya lehet laza szemcsés részekből álló szerkezet vagy az alábbiaknak megfelelően kívánt alakra hozott előminta, amelyet oxidálószenei egészítünk ki vagy itatunk át Az együttest oxidáló hatású környezetbe helyezzük és a fém alapanyag olvadáspontja fölé, de az adott oxidáló környezetben létrejövő oxidációs reákciótennék olvadáspontja alatti, hőmérsékletre hevítjük. Az oxidálószerrel érintkező megolvadt fém alapanyag reakcióba lép, oxidációs reakciótermék keletkezik, amely fokozatosan átnövi a töltőanyagot annak részecskéitmagába fogadja. így a fém alapanyag oxidációs reakciójában polikristályos szerkezetű anyag keletkezik. Az oxidációs reakciőteimék a töltőanyag egy részét átnövi, annak anyagát magába foglalja.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során az oxidációs folyamatot addig folytatjuk, amíg a polikristályos anyag átjárja, magába foglalja a töltőanyag részecskéit növekedési folyamatában eléri a tokozást Egyes esetekben a kerámia testnek csak egy részét kell a tokozásban elrendezni. Más esetekben egy kerámia testtel több tokozást is ki lehet tölteni. Ha a tokozáson kívül fejlesztjük tovább a kerámia testet akkor alakja a töltőanyag megválasztásával szabályozható vagy a töltőanyag egy alkalmas részét előmintaként hozzuk létre, vagy pedig a töltőanyag ágyát például alakra hozott gáűő elemen belül alakítjuk ki. A gátló elem például gipszréteg. A gáöó elem alkalmas a polikristályos anyag növekedésének megállítására, lelassítására, ezzel az oxidációs reakció eredményének befolyásolására. Az előminta felületén is el lehet helyezni megfelelő gáüó anyagot például gipszréteget

A fém alapanyag elrendezhető úgyis, hogy kiegészítő tartályt alkosson, amely a töltőanyag ágyával érintkező fém alapanyag mennyiségét kiegészíti. A kiegészítő tartályban levő fém alapanyag a nehézségi erő hatására folyik be az oxidációs reakció által hagyott térbe, biztosítja a szükséges mennyiségű fém beáramlását mindaddig, amíg az oxidációs reakciótennék a kívánt méreteket el nem éri. A kapott oxidációs reakcióíeimék tartalmazza a töltőanyag részecskéit és a belső beerősítéssel megfogott tokozást. Az összetett szerkezetű kerámia termék határai a tokozáson belül legalábbis részben meghatározhatók a belső geometria által vagy pedig a tokozás belső felületével, ha ez utóbbi a tokozást fogja körül, vagy annak egy részével érintkezésben van. így a kerámia tennék alakja kongruens a tokozás belső alakjával vagy kapcsolódási felületével, ahol a tokozás gátló elemként szerepel és ennek megfelelően meghatározza az összetett szerkezetű kerámia tennék külső geometriáját vagy alakját, valahogy ugyanúgy, miként egy öntvény belső felülete a benne megolvasztott objektnmkülső geometriai alakját tükrözi.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során a

HU 204 243 Β fém alapanyagot vagy annak egy részét, amelyet a továbbiakban alapanyagforrásnak tekintünk, szoros kapcsolatban van töltőanyag ágyával. A töltőanyagot úgy kell megválasztani, hogy a fém alapanyag forrásához megfelelő módon illeszkedni tudjon, vagyis a lét- 5 rejövő összetett szeskezetó' kerámia test negatív alakzata legyen egy vagy több üregnek, amelyek a fém alapanyagból készült kiindulási test alakját inverz módon reprodukálják. A fém alapanyag forrásaként tekinthető anyaghalmazban nincs a megjelenési formára vonatko- 10 zó különösebb kikötés. A fém alapanyag lehet hengeres, rúd, tuskó vagy hasonló alakú, az alakra vonatkozó kikötések nem lényegesek. A fém alapanyagból készült forrástest azonban egy vagy több árkot, bemélyedést, furatot, kiálló gallért, talpat, gallért, furatokat, repedé- 15 seket stb. tartalmazhat, lehetnek rajta csavarmenetes részek is. A kívánt konfiguráció elérhető más elemekkel is, például gömbszerű, korong alakú vagy hasonló termékekkel. A kerámia kompozit szerkezetben így létrehozott negatív minta vagy üreg tartalmazza a fém 20 alapanyagot vagy azt azzal meg kell tölteni és ez a fém alapanyag azonnal megszilárdul, amikor a kerámia struktúrát megmunkálás után lehűteni kívánjuk. Az újra megszilárdult fém alapanyagot szükség esetén a negatív mintázatból vagy az üregből a kővetkezőkben 25 ismertetett módszerekkel lehet eltávolítani. Az ennek megfelelően létrejött alakos kerámia tennék polikristályos kerámia mátrixszal befogott töltőanyagot tartalmaz, amelyhez egy vagy több belső tokozás kapcsolódik. Maga a kerámia mátrix a fém alapanyagnak egy 30 vagy több nem oxidálható összetevőjét is tartalmazza, esetleg pórusokat vagy mind a kettőt, míg külső kialakítása az előzetesen meghatározott kívánalmaknak felel meg. (A fém alapanyag oxidálatlan összetevői a kerámia mátrixon belül eloszlanak és azt nem szabad 35 összetéveszteni azzal az újból megszilárdult fémes alapanyaggal, amely a töltőanyag ágyában a fémes alapanyag oxidálásával kialakult negatív alakzatból vagy üregből kerül a fémbe.)

Bár a találmányt a továbbiakban alumínium mint 40 fém alapanyag alkalmazására hivatkozással ismertetjük részletesen, nem az alumínium az egyetlen, amellyel a találmány szerinti eljárás foganatosítható. További ilyen fémek például a szilícium, a titán, az ón, a cirkónium vagy a hafnium. Ez a lista nem teljes és 45 nem meríti ki az összes lehetőséget. Az oxidációs reakciótermék ennek megfelelően nemcsak az alumíniumtrioxid alfa-módosulata vagy alumínium-nitrid, hanem titán esetében titán-nitrid vagy titán-borid, szilícium esetében a szilícium-karbid, a szilícium-borid vagy a 50 szilícium-nitrid bizonyult igen jó eredményeket hozó oxidációs reakcióterméknek.

A reakció lefolytatásához a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószeren kívül alkalmas lehet a szilárd vagy folyékony halmazállapotú oxidálószer is. A kü- 55 lönböző halmazállapotú oxidálószerek keverékben szintén használhatók. Nem teljes listája az oxidálószereknek a következő: oxigén, nitrogén, halogének, kén, foszfor, arzén, szén, bór, szelén, tellúr, ezek vegyületei és keverékei, mint például a szilícium-dioxid (ez kiváló 60 oxigénforrás), metán, etán, propán, acetilén, etilén és propilén (mint szén forrásai), továbbá keverékek, mint levegő, H₂/H₂O és CO/CO₂, illetve ez utóbbi kettő (tehát H₂/H₂O és CO/CO₂ keveréke, amelyek különösen alkalmasak a környezet oxigénaktivitásának csökkentésére. Ennek megfelelően a találmány szerinti eljárással előállított kerámia testben lehetséges, hogy egy vagy több oxid, nitrid, karbid, borid és oxinitrid van mint oxidációs reakciótermék jelen. Alumínium mint fém alapanyag alkalmazása esetén tehát az oxidációs reakciótermék lehet az alumínium oxidja, nitride, karbidja, boridja, míg szilícium esetében a borid, titánnál a nitrid, borid stb. Általában megállapítható, hogy az oxidációs termékek a nitridek, boridok, karbidok, szilicidek és az oxidok. A folyamat molibdénből kiindulva molibdén-szilicid oxidációs reakciótermékkel is megvalósítható.

A találmány szerinti eljárás foganatosításakor általában gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert használunk. Ez azonban nem jelenti, hogy adott esetben nem lehet célszerű folyékony vagy szilárd halmazállapotú oxidálószer alkalmazása. Ha a töltőanyagot átnövő kerámia szerkezet létrehozásához az oxidáló anyagot gáz vagy gőz szolgáltatja, a töltőanyagot olyan szerkezetűnek kell kialakítani, hogy ágya a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert átengedje, az lényegében akadálymentesen kerüljön az olvasztott fémmel kapcsolatba. A gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer olyan gőzt vagy normál állapotban gáz alakú anyagot jelent, amely célszerűen atmoszferikus nyomáson oxidáló környezet létrehozására képes. így például a gáz halmazállapotú oxidálószerek közül mindenekelőtt az oxigén és az oxigéntartalmú gázok alkalmazása a legcélszerűbb (ideértve a levegőt), és ha a fém alapanyag alumínium, a kerámia tennéket alumínium-oxidból kell előállítani, akkor nyilvánvaló gazdasági megfontolások miatt a levegő a legkedvezőbb oxidálószer. Ha az oxidálószert úgy azonosítjuk, hogy az egy megadott gázt vagy gőzt tartalmaz, eseűeg 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 öszetevő, amely az oxidációs reakció feltételei között a fém alapanyag oxidálását biztosítja. így például a levegő általában nitrogéntartalmú gáznak minősül, hiszen nitrogéntartalma sokkal nagyobb, mint benne az oxigén mennyisége, mégis a levegőt a találmány vonatkozásában oxigéntartalmú 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 kategóriába esilc, a nitrogéntartalmú gázok között a jelen találmány értelmében oxidálószeiként nem említhető meg. A nitrogéntartalmú gáz mint oxidálószer példája lehet a 96 tf% nitrogént és a 4 tf% hidrogént tartalmazó formázó gáz.

Szilárd oxidálószer alkalmazása esetén ezt általában a töltőanyag ágyában oszlatjuk, vagy a fém alapanyag környezetében a töltőanyag adott részében kikeverten

HU 204243 Β használjuk, amikoris szemcsés anyagként a töltőanyag részecskéivel keveredik, vagy a szemcsés anyag részecskéin létrehozott bevonatként van jelen. A szilárd oxidálószerek között vannak elemek, mint a bőr vagy a szén, de találhatók redukálható vegyületek, mint a szí- 5 lícium-dioxid vagy azok a boridok, amelyek termodinamikai stabilitása kisebb, mint a fém alapanyag és a borid reakciójával létrejövő terméké. így például szilícinm-dioxidoí szerves oxidálőszerként alumíniumhoz alkalmazva a létrejövő oxidációs reakciótermék az alu- 10 mínium-trioxid,

Bizonyos feltételek között a szilárd oxidálószer jelenlétében lezajló oxidációs reakció olyan intenzív módon folyhat le, hogy az oxidációs reakciótermék a folyamat exotenn jellege miatt esetleg megolvad. Ez 15 erőteljesen károsíthatja as előállított kerámia test szerkezeti homogenitását Az exotenn reakciót elkerülhetjük vagy lelassíthatjuk, ha a töltőanyagba viszonylag semleges összetevőket keverünk, amelyeket a kis reakcióképesség jellemez. A semleges töltőanyagok példái 20 között szerepelnek azok, amelyek az adott oxidációs reakcióban reakciőtennékként nyerhetők.

tőanyag ágyának egészét vagy csak egy részét mégpedig a megolvasztott fém alapanyag környezetében, 25 impregnáljuk. Amikor folyékony oxidálószert említünk, olyan anyagot értünk ezen, amely az oxidációs reakció feltételei között folyékony halmazállapotú még akkor is, ha ezt a halmazállapotot szilárd halmazállapotból kiindulva a megemelt hőmérséklet hatásával 30 biztosítjuk. Ezért az oxidációs reakció hőmérsékletén megolvadó sók is folyékony oxidálőszemek minősülnek. A folyékony oxidálószemek lehet folyékony halmazállapotú elővegyülete is, például olyan anyag oldata, amelyet a töltőanyag egészének vagy egy részének 35 impregnálására annak bemerítésével használunk, és amely az oxidációs reakció feltételei között megolvad vagy felbomlik és ezzel biztosítja a szükséges oxidáló összetevőt A folyékony oxidálószerek példái között kell említeni a kis olvadáspontú üvegeket 40

A folyamat feltételei között folyékony vagy szilárd halmazállapotú oxidálószer hasznosan egészítheti ki a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer hatását Ezek a kiegészítő oxidálószerek különösen alkalmasak a fém alapanyag oxidációs folyamatának kedvező befolyáso- 45 lására a töltőanyag ágyában vagy az előmintában, s ilyenkor meghatározott határfelületen túl nem alkalmazzuk őket A kiegészítő oxidálószerek beépítésével tehát az előmintán belül olyan környezetet hozhatunk létre, amelyben a fém alapanyag oxidációs folyamaté- 50 nak kinetikája kedvezőbb, mint az előminta határain kívül fekvő részekben. Ez az oxidálószerrel kiegészített környezet különösen kedvező a kerámia mátrix kifejlesztése szempontjából, az előmintán belül, annak határfelületéig a mátrix növekedése egyenletes, a túl- 55 növekedés mértéke minimális.

A reakcióhoz szükséges fém alapanyag szemcsés, semleges anyag ágyán belül helyezhető el, amely szemcsés anyag a fém alapanyaggal szemben semleges, illetve azt nem engedi át így a semleges anyag 60 ágya az olvadt fém tartályaként szolgál és azt megfelelő nyíláson keresztül, például alsó felületén át a töltőanyag ágyába beépített fém alapanyaggal van kapcsolatban. így például a töltőanyag ágyába beágyazott fém alapanyag felett ugyancsak'a fém alapanyagból kialakított hengeres vagy félgömb alakú öntvény helyezhető el, amely a fém alapanyag mennyiségének pótlására szolgál.

A fém alapanyag pótlását alakítása nélkül is lehet biztosítani, amikor is nincs lehetőség arra, hogy alakját vagy felületének egy részét a kerámia test összetett szerkezete inverz módon reprodukálja. Ennek megfelelően a fém alapanyag tetszőleges alakban helyezhető el a töltőanyag ágyában, ha nincs szükség ana, hogy külső felületével konform inverz módon reprodukált alakú, összetett szerkezetű kerámia testet hozzunk létre. A fém alapanyag ezekben az esetekben akár olvadék formájában, tuskó vagy öntecs vagy más kívánt alakú termékként vihető be a reakcióba. A töltőanyag ágyát általában alakítható töltőanyagból hozzuk létre, adott esetben a töltőanyagból előmintát képezünk Az elrendezést úgy választjuk meg, hogy a folyamat kezdetén a töltőanyaggal elegendő mennyiségű fém alapanyag álljon érintkezésben, esetleg kiegészítő anyagforrást alkalmazunk, hogy a töltőanyagba áramló, az· oxidációs reakció során kerámia anyaggá alakított fém alapanyagot pótoljuk. Ha a tartályból megfelelő mennyiségű fémet juttatunk a folyamatba, vagyis az alakítható töltőanyag ágyában elrendezett, vagy azzal szoros érintkezésben levő kiindulási területre, a reakció segítségével előállított kerámia szerkezet elegendően nagy méreteket vehet fel, az oxidálatlan fém alapanyag újból megszilárdul és a kerámia struktúrában kialakult üregben vagy negatív alakzatban a megszilárdult fém alapanyag felhasználatlan mennyisége visszamarad. Ha viszont a fém alapanyagnak a reakcióba bejuttatott mennyisége nem elegendő ahhoz, hogy az üregben vagy a negatív alakzatban a fém alapanyag feleslege visszamaradjon, az üreg vagy a negatív alakzat üres marad, benne esetleg csak kis mennyiségű fém alapanyag van. A megszilárdult fém alapanyagot az üregből vagy a negatív alakzatból egy további megmunkálási lépés során lehet eltávolítani, amikor is az összetett szerkezetű kerámia termékben fémtől mentes olyan belső üreget vagy negatív alakzatot hozunk létre, amely a fém alapanyagból készült kiindulási test külső alakját inverz módon reprodukálja és ennek megfelelően belső üreggel vagy negatív alakzattal van kialakítva.

A jelen találmány szerinti eljárás foganatosítása során számos anyag közül lehet választant. A töltőanyag általában olyan alakítható szemcsézett anyag, amely megfelelő tartályban elhelyezhető, és annak alakjátképes felvenni. A töltőanyagnak képesnek kell lennie a belehelyezett fém alapanyag körbevételére is, tehát ha a fém alapanyaggal érintkezik, ahhoz szorosan illeszkedik. így például kedvező megoldás a töltőanyag finom szemcsézettségű anyagból, például tűzálló fémoxidból, mint alumínium-trioxidból való létrehozása, amikor is finom szemcséivel kitölti a tokozás vagy más tartály belső terét. Nem feltétlenül szükséges azonban,

HU 204 243 Β hogy a töltőanyag finom szemcsékből álljon össze, hiszen létrehozható rövidre vágott szálakból vagy gyapotszertf anyagokból, akár acélgyapotból vagy ásványi szálakból. A töltőanyag két vagy több geometriai konfiguráció kombinációjából is állhat, vagyis készíthető kis szemcséjű anyagból és szálakból. A találmány szerinti eljárás foganatosításakor a töltőanyaggal szembeni alakíthatősági feltétel az, hogy annak képesnek kell lennie egy adott tér kitöltésére. Ezt a teret akár tokozással, akár gátló elemmel vagy más módon is meg lehet határozni. Az üyen anyagú szerkezettel létrehozott töltőanyag képes tehát a teret kitölteni, a benne elhelyezett, vagy vele kapcsolódó fém alapanyagot a kívánt részeken körbevenni. A töltőanyag ennek megfelelően tetszőleges alakú lehet, különböző alakú frakciók keverékéből is állhat A töltőanyag létrehozására használható alakos testek lehetnek üregesek, szemcsézettek, por vagy szál alakúak, forgácsszerűek, gömbök, golyók, állhatnak fémgyapotból, lemezkékből, tömöritvényekból, huzalokból, szálakból, rudakbói, pelletekból, csőszerű elemekből, tűzálló anyagból készült szálakból stb.

A töltőanyagban létrehozható megfelelő alakra kiképzett előminta, amely hagyományos és az öntészetböl jól ismert módszerekkel készíthető elő. A kívánt alakot fröccsöntéssel, vákuumformázássaí, túlnyomásos öntéssel, útépítéssel és más módokon lehet létrehozni, a töltőanyagokat az itt leírt anyagok közül választva és megmunkálva. A töltőanyagból készült előmintába az oxidációs reakció eredményeként képződött polikristályos szerkezet képes behatolni, ha az az oxidációs reakció feltételei között alkalmas a gáz vagy gőz halmazállapotú oxidálószer átengedésére. Az előminta formázásakor adott esetben célszerű lehet a szilárd vagy a reakciófeltételek között folyékonnyá váló, esetleg mindkét típusú oxidálószer bevitele, ami a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer hatásának kedvező kiegészítésére alkalmas. Az előmintát megfelelő határfelülettel kell létrehozni, anyaga olyan legyen, hogy alakjának integritását megtartsa, bizonyos szilárdsággal képes legyen számos behatást elviselni, hogy a kerámia anyag növekedése során azt átjárhassa. Egyidejűleg szükség van azonban arra, hogy a töltőanyag be tudja fogadni a növekvő polikristályos mátrix szerkezetet Az előminták készítéséhez használt töltőanyagok porozitása általában kb. 5 és kb. 90 tf% között lehet a legcélszerűbbnek a 25 ... 50 tf% tartomány bizonyult A porózus töltőanyagot célszerűen olyan anyagok közül választjuk, amelyeket az oxidációs reakció feltételei között a megolvadt fém alapanyag képes benedvesíteni, mivel ez elősegíti a töltőanyagból készült előmintában a polikristályos.szerkezet kifejlődését és olyan szerkezet előállítását, amelynek integritása nagy, határfelületei jól meghatározhatóak. Ez a szerkezet a találmány szerinti összetett kerámia test alakú.

Az előfonna létrehozásához alkalmazott töltőanyagokat, mint például kerámia anyag porát vagy más szemcséket megfelelő kötőanyaggal lehet egymáshoz kapcsolni, pl. polivinil-alkohollal vagy hasonló szerves anyaggal, amelyek nem befolyásolják a találmány szerinti eljárás lefolytatását a kerámia anyagban, a folyamattal kapott összetett szerkezetben nem hagynak hátra nemkívánatos melléktermékeket, maradékokat. Kü5 lönösen alkalmasnak bizonyult a porított szilícium-karbid és alumínium-trioxid, amelyeket azonos frakcióból vagy több frakció keverékéből, általában a 10 ... 1000 mesh szemcsézettségi tartományból választva hozunk létre. A szemcsézett anyagokból ismert és hagyomá10 nyos eljárások segítségével szuszpenziót is lehet készíteni, például szerves kötőanyag segítségével, a szuszpenziót megfelelő mintába öntve a kötőanyagot elpárologtatva a kívánt alakú előminta létrehozható. Az áteresztő anyagú előminta formázására és előállítására alkalmazható megfelelő anyagok általában többféle osztályba sorolhatók, és ezek közül az előminta kialakításában lényegében korlátok nélkül lehet választani.

Antikor a töltőanyagot előrnintaként, vagy alakítható töltőanyagból álló szemcsés szerkezetként hozzuk létre, a töltőanyag egy részét vagy teljes egészét befogadó tokozást használunk, amelynek feladata olyan határfelület kijelölése, melyet növekedése során a polikristályos szerkezetű reakciótermék nem lép túl. A kerámia mátrix növekedésével azonban a tokozás lénye25 gében a szerkezet alkotóelemévé válik. A tokozás minden alkalmas vázalkotó anyagból létrehozható, alakjára vonatkozóan nincs megkötés, a lényeg, hogy képes legyen a töltőanyagnak legalább egy részét körbefogni. A tokozás létrehozására igen hasznosnak bizonyult az acél és a rozsdamentes acél, valamint néhány nikkelötvözet, különösen az hrconel elnevezésű nikkelötvözet használata. A tokozás állhat lyukasztott vagy hálószerű kialakítású elemekből, amelyeken keresztül a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer képes át35 áramolni. A tokozást alkotó fém elemeket' sok esetben kívánatos vagy szükséges olyan bevonattal ellátni vagy olyan réteggel érintkeztetni, amelyek oxidációs folyamatok, a forró fém alapanyag és/vagy töltőanyag káros hatása ellen védelmet nyújtanak.

a találmány szerinti eljárás foganatosítására is alkalmas elrendezést az ábrák mutatják be. Mint az 1. ábrán látható, 10 összeállításban külön térben kialakított 12 tartály és ehhez csatlakozó, de tóle elválasztható 14 tokozás van. A 12 tartály alsó részén az ábrán nem jelölten bemutatott nyílás van a 28 fenéklemezben kialakítva, amelyen keresztül a 12 tartály a 14 tokozás belső .terével kapcsolódik. A 14 tokozás 16 szilából, erre kerülő 18 lyukasztott hengerből és szükség szerint 44 csőszerű elemből áll. A14 tokozás belső felületét a

16 szita határozza meg (1. és 1A ábra), amely a 18 lyukasztott hengerhez kapcsolódik. A 18 lyukasztott henger külső, merev falként biztosítja a 16 szita alaktartását és abban 20 lyukasztások vannak kialakítva (IA ábra). A18 lyukasztott hengernek elegendően me55 révnek kell lennie ahhoz, hogy a megmunkálási folyamat során töltőanyagból készült 38 ágy alaktartását biztosítsa. A 16 szita lehet tűzálló anyagból készült szövet vagy megfelelő fém szerkezet, amelynek anyag például rozsdamentes acél. Az ábrán bemutatott kivite60 ü alakban a 16 szita rozsdamentes acélból készült,

HU 204243 Β szövött anyagú nyitott szemeket tartalmazó anyag, amelynek számos nyílása esik a 18 lyukasztott henger 20 lyukasztásaival egybe, vagyis a 14 tokozás hálószerű szerkezetével lehetőséget teremt a környező levegőből gázrészecskék behatolására. A18 lyukasztott ben- 5 ger külső felületén egymástól elválaztottan vasból készült 22 tartókarok vannak elrendezve, amelyeket 32 szorítőgyűrűk fognak össze és biztosítják a struktúra kívánt merevségét A14 tokozás alsó részén 24 talapzat van kialakítva, amely lehet mind hálószerű, mind pedig 10 tömör szerkezetű.

A lényegében hengeres kialakítású és általában a 14 tokozásnál nagyobb átmérőjű 12 tartályt a 26 falak és a 28 fenéklemez zárják le, amelyek általában tömör kialakításúak. A12 tartályon belül 30 semleges anyagból 15 készült szemcsézett ágy biztosítja a fém alapanyagot tartalmazó 34 fém tartalék alátámasztását. A12 tartályon belül a 34 fém tartalék általában felül hengeres, alul púpos kialakítású testet alkot, amelynek csúcsrészéből járat kapcsolódik a 28 fenéklemez nyílásával, és 20 ehhez a nyíláshoz 36 fonástest kapcsolódik, amely a 38 ágyban van elrendezve és amelynek átmérője általában jóval kisebb, mint a 34 fém tartalék hengeres részének átmérője. A 36 forrástestben 36a, 36b és 36c hengeres kiemelkedés van kialakítva, amelyek szintén 25 a 14 tokozást kitöltő töltőanyagban, a 38 ágyban vannak kiképezve. A hengeres kiemelkedések lehetnek korongok vagy más alkalmas elemek is.

A 14 tokozást belül a töltőanyag 38 ágya tölti ki, amelyen belül a 36 forrástest helyezkedik el. A 36 30 fonásfest hengeres kialakítású mag, amely a fém alapanyagból áll és a töltőanyag 38 ágyába van bezárva. A 36 forrástesí és/vagy a 38 ágy olyan kezelésnek is alávethető, aminek révén dópoló anyag kerül beléjük, és ezzel az oxidációs reakció feltételei javulnak. A fém 35 alapanyag is kiegészíthető ötvöző anyagként egy vagy több dópoló anyaggal, de a dópoló összetevők felvitelének alkalmas módja az is, ha a 36 forrástest felületével vagy a felület egy részével hozunk ilyen anyagokat kapcsolatba. Ezen túlmenően, vagy az említettek he- 40 lyettis a dópoló anyagok a 38 ágy anyagával keve±etök ki, amit célszerű legalább a 36 fonástest környezetében megtenni. A12 tartályon belül a szemcsézett 30 semleges anyagot úgy választjuk meg, hogy azt a megolvadt fém alapanyag ne nedvesítse, azt ne tudja átjár- 45 ni, vagyis a megolvadt fém alapanyag a 12 tartályból mindenkor a 14 tokozás belső terébe áramlik, a 30 semleges anyagban nem képes oxidációs reakciőtermék létrehozására. Ennek megfelelően a megolvadt fém alapanyagot tartalmazó 12 tartályból a fém áram- 50 lása a gravitációs erők hatására a 36 fonástestbe történik, így a fém alapanyagnak az oxidációs reakcióban felhasznált mennyisége és a kerámia testbe beépült része pótolható. Ha a fém alapanyag alumínium, a 30 semleges anyag például a Norton Co. El Alundum nevű 55 szemcsézett alumínium-tiioxidjáből állhat Egyes esetekben a 12 tartályt kívánatos vagy célszerű a környező atmoszférától szigetelni. Ilyen esetekben a 12 tartály felső nyílásának lezárására fedőlap alkalmazható, továbbá a 12 tartály és a 14 tokozás között zárólapot 60 lehet beépíteni, amelyben csak a 28 fenéklemez nyílása marad szabadon. Ezeket a záróelemeket az ábrák nem mutatják.

Ha a töltőanyagból álló 38 ágyat a 14 tokozásba visszük, az a 16 szita által meghatározott felületig követi a 14 tokozás belső alakját Ezzel a megoldással a 14 fokozás a 38 ágy határfelületét jelöli ki és a tokozás a növekvő oxidációs reakciótermákkel egybeépül. A 38 ágyban levő töltőanyag a 36 forrástest külső alakját is követi, vagyis ez utóbbi alakos üreget határoz meg a 38 ágyon belül.

A10 összeállítást ezt követően megemelt hőmérsékletű helyen, például kemencében helyezzük el, amelyben megfelelő gáz vagy gőz halmazállapotú oxidálószert tartalmazó atmoszférát biztosítunk. Az oxidálószerek között lehet a levegő is, amikor is a kemencébe nyíló szellőzőnyílások alkalmazhatók arra, hogy a levegőt a külső légtérből a kemence belső terébe vezessük és így az oxidációs reakcióhoz szükséges oxigént biztosítsuk. A töltőanyagot és a fém alapanyagot tartalmazó 10 összeállítást a kemencén belül tetszőleges, az ábrán nem bemutatott módon lehet alátámasztani, hogy kívánt térbeli helyzetben legyen. A12 tartálynak a 14 tokozás fölött kell elhelyezkednie, hogy a 34 fém tartályból a nehézségi erő hatására a megolvadt fém a 36 forrástest terébe áramolhasson. A18 lyukasztott henger 20 lyukasztásain keresztül, majd a 16 szita nyílásain át a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószer a töltőanyag 38 ágyába képes behatolni.

Az oxidációs reakciótermék növekedése úgy zajlik, mint ezt már leírtuk, hogy a megolvadt fém határfelületén oxidációs reakciótermék szilárd rétege alakul ki, amelynek mikroszkopikus járatain keresztül a megolvadt fém áramolni tud. Az oxidációs reakciótermék felületét elérő fém oxidálódik, így a reakciótermék tömege, vastagsága növekszik. Amikor a polikristályos anyag, tehát az oxidációs reakciótermék növekedése során eléri a 16 szita lyukacsos rétegét, növekedését a szita és különösen a 18 lyukasztott henger jelenléte megállítja. Ennek megfelelően a polikristályos szerkezetű kerámia anyag a 14 tokozás belső terét teljes mértékben átnövi, a tokozás maga a szerkezet részévé válik. Mivel a 14 tokozás olyan gátló elemet jelent, amely képes a polikristályos anyag növekedését leállítani, ez utóbbi a tokozás belső terét kitölti, és azzal szorosan kapcsolódik. A növekvő polikristályos reakciótermék végül is a tokozást elérve arra tímaszkodóan alakul ki, így a tokozás hűlése során a benne levő anyagra rászorul. Ha a 18 lyukasztott henger olyan anyagból készül, vagy olyan anyagot tartalmaz, amelynek hőtágulási tényezője nagyobb, mint az őssszetett szerkezetű kerámia testé, vagyis például rozsdamentes acélból vagy nikkelötvözetből (többek között az Inconel nevű ötvözetből) készül, a benne kialakult oxidációs reakcióterméket a tokozás erőteljesen összefogja. Az összeállítást az oxidációs reakciótermék hőmérsékletére hevítve a rozsdamentes acélból vagy nikkelötvözetből készült henger kitágul, vagyis a polikristályos szerkezetű kerámia anyag a henger megnövelt belső terét tölti ki. Amikor a polikristályos szerkezetű

HU 204 243 Β kerámia anyag kifejlesztését befejeztük, az összeállítást lehűtjük, mind a kerámia anyag mind pedig a tokozás anyaga össszehúzódik. Mivel azonban a rozsdamentes acélból vagy nikkelötvözetből készült 18 lyukasztott henger hőtágulási tényezője jóval nagyobb, mint a 40 összetett szerkezetű kerámia test anyagáé, annak szinte bármilyen összetétele mellett, a 18 lyukasztott henger hűléskor szorosan a 40 összetett szerkezetű kerámia testre illeszkedik, annak szerkezetét megfelelő túlnyomás révén kedvezően befolyásolja.

A10 összeállítást szétszerelve az összetett szerkezetű kerámia struktúra kinyerhető. A 32 szorítőgyűrűket meglazítva a 22 tartókarok eltávolíthatók, a 24 talapzatról a 40 összetett szerkezetű kerámia test úgy vehető le, hogy a 14 tokozás attól gyakorlatilag elválaszthatatlan. A 14 tokozás ezért a 40 összetett szerkezetű kerámia test integrális részévé válik. A 40 összetett szerkezetű kerámia test a 14 tokozás felső és alsó részén (mint az 1. ábrán látható) átvágható és így a 2. ábra szerinti hengeres szerkezet jön létre. Ebben a szerkezetben belső 42 furat van, amely a 36 forrástest alakját követi, vagyis benne 42a és 42b megnövelt átmérőjű kamrák vannak, amelyek a 36 forrástesten kialakított 36a, 36b és 36c hengeres kiemelkedéseknek felelnek meg. Az oxidációs reakció befejezése után a hengeres 42 furatban a fém alapanyag kisebb vagy nagyobb mennyisége megszilárdult állapotban visszamaradhat Ezt ismert módon szükség szerint el lehet távolítani. A hengeres 42 furatot át lehet fúrni megfelelő nagyságú fúróval, így a megszilárdult fém alapanyagot a furat azonos átmérőjű hengeres részeiből el lehet távolítani. A 42a és 42b megnövelt átmérőjű kamrákban levő fém például vegyi eljárással távolítható el. Ha a fém alapanyag alumínium, akkor az alumínium feloldására különösen jól használható a sósav, amely az alumíniumot oldja, de lényegében nem képes károsítani a kerámia kompozit szerkezetet Adott esetben kívánatos lehet az is, hogy a kerámia termék központi részében fém mag maradjon vissza, vagyis ilyenkor a megszilárdult fém alapanyag eltávolítása nem szükséges.

A 40 összetett szerkezetű kerámia test külső felülete a 16 szita hengeres felületének belső részét adja vissza, azzal kongruens és a szita szerkezetét követő külső felület elősegíti a 14 tokozás egyesítését a kerámia anyaggal. A 18 lyukasztott hengerben a belső térbe benyúló elemek is lehetnek, amelyek elősegítik a megfogás biztonságát A 14 tokozás számos kialakítása mellett célszerű vagy kívánatos lehet egy vagy több kiegészítő fémtartalék illesztése csőkönyökszerű kapcsolaton át a 14 tokozással, mivel ezzel a megoldással a 36 forrástest több pontján lehet fémet bevezetni, és ez segítheti, hogy a töltőanyag 38 ágyát az oxidációs reakciótermék kedvezőbb szerkezetben nője át.

A 2. és 2A ábrán láthatóan a 14 tokozás, amely például 18 lyukasztott hengert tartalmaz, a 40 kerámia testre szorulóan van elrendezve, és ez olyan elemként használható, amelyre további idomok, szerelvények illeszthetők. A 2. és 2A ábra olyan kiviteli alakot mutat, amelyben a 40 összetett szerkezetű kerámia test 44 csőszerű elemmel van körbevéve, amely a 14 tokozásra kerül. Ezt az teszi lehetővé, hogy a tokozott kerámia struktúrát olyan 44 csőszerű elemmel kapcsoljuk össze, amelynek egyik végén 44a gallér van. A 44 csőszerű elem olyan szilárd tömör falú szerkezet lehet, amelynek másik végén második 44a gallér van elrendezve (ez az ábrán nincs bemutatva), vagyis kétoldalt gallérral lezárt csőszerű szerkezetet kapunk, amelyben öszszetett szerkezetű kerámia test van és amelyen át hengeres 42 furat húzódik. A 44 csőszerű elem a 44a gallérhoz hegesztései csatlakozhat, és ugyancsak célszerű lehet hegesztéses csatlakoztatása a 18 lyukasztott hengerhez, ha ez szükséges vagy kívánatos.

A 2. és 2A ábrán bemutatott kiviteli alak előnyös jellemzői abból adódnak, hogy az összetett szerkezetű kerámia struktúrát a megemelt hőmérsékleten hőtágulás miatt megnövelt belső térfogatú 18 lyukasztott henger faláig, azzal szoros kapcsolat létrehozásáig növesztjük, majd hűtéskor a fém rászorul a kerámia struktúrára, amely a szerkezet magjaként viselkedik. Amíg az ismert technológiák szerint a kerámia anyagokra felhúzott külső bevonatokat rendkívül nagy méretpontossággal kellett elkészíteni, hogy a felhevített fémhüvelyt rá lehessen húzni az ugyancsak meleg kerámia anyagra és ez az együttes hűiékor a szükséges méretű előfeszítést biztosítsa, addig a találmány szerinti eljárásnál nincs szükség a kerámia mag megmunkálására, a fém borítás gondos kiválasztására. Az ismert technikák szerint a két anyag méretét és összetételét igen gondosan kellett megválasztani, hogy hűléskor a kerámia anyag ne menjen tönkre. Ez vonatkozik a felületek konfoim voltára is. A találmány szerinti eljárásban viszont a szükséges méretű tokozást kiválasztjuk, ez általában fém henger, benne a polikristályos kerámia kompozit szerkezetet növesztjük, és a folyamatot addig folytatjuk, amíg a tokozás belső terét a kerámia anyag ki nem tölti. A henger maga vagy a henger belső bélése olyan gátló elemet képez, amelyet az oxidációs reakciótermék ugyan el tud érni, de nem képes átnőni, aminek révén szoros kapcsolat alakul ki tokozás és körbevett anyag között. Az összeállítást lehűtve a nagyobb mértékben összehúzódó fém tokozás erőteljes nyomás alá helyezi a keráma szerkezetet. Az anyag megfelelő választásával ennek a nyomásnak az értéke széles határok között változtatható. Ha a tokozásnak nem kell feltétlenül lyukasztott szerkezetűnek lennie, a találmány szerint előállított együttes a 2. és 2A ábra szerint megfelelő külső csőbe helyezhető.

A találmány szerinti eljárással előállított összetett szerkezetű kerámia termék olyan tokozást tartalmaz, amely a szerkezet integrális alkotóeleme. A szerkezetben kerámia mátrix van, amelynek krisztallitjai töltőanyag részecskéit fogadják be. A töltőanyag lehet a tokozás belső terét lazán kitöltő szerkezet vagy előminta. A töltőanyagok egyik alkalmas osztálya azokat a vegyűleteket öleli fel, amelyek a kerámia test előállítási folyamatának hőmérsékletén és oxidáló környezetében nem illékonyait, jó termodinamikai stabilitást mutatnak és a fém alapanyaggal, annak olvadt állapotában nem lépnek reakcióba, abban nem oldódnak. A szakember az ilyen kritériumoknak eleget tevő anya9

HU 204243 Β sa esetén figyelembe kell venni ezek egymásra hatását a fém alapanyagra felvitt külső dópoló réteg esetében a dópoló anyag jelenlétét a fémben, illetve a bevonat felületi sűrűségét, az oxidálószeit és a folyamat teljes környezetét

A fém alapanyaggal együtt alkalmazott dópoló anyag, illetve dópoló anyagok bevitelének lehetőségei a következők: (1) a fém alapanyag ötvöző anyagát adják, (2) a fém alapanyag felületének legalább egy részét borítják, (3) a töltőanyag vagy előminta egészében vagy egy részében vannak eloszlatva. Ezek a lehetőségek egymást kiegészítóleg is alkalmazhatók. így célszerűnek bizonyult az a megoldás, hogy a dópoló anyagot ötvöző összetevőként bevisszűk a fém alapanyagba, és egyúttal a töltőanyagba egy vagy több dópoló anyagot keverünk. Ezekkel együtt lehetséges a fém alapanyag felületének egy részére is megfelelő dópoló anyag felvitele. A töltőanyagot a dópoló anyaggal sokféle módon lehet kiegészíteni. Az egyik lehetőség a dópoló anyag eloszlatása a töltőanyag ágyának egészében például a részecskék bevonatként vagy különálló részecskék formájában, amikor is különösen célszerű a dópoló anyagot a fém alapanyag közelében a töltőanyagban feldúsítani. A töltőanyag ágyán vagy ágyában egy vagy több dópoló anyag rétege is kialakítható, amikor is belső nyílásokkal, járatokkal, perforációval, üreges terekkel és hasonlókkal kell bizotsitani az átjárhatóságot Igen hasznos megoldás az, amikor a dópoló anyagból yagy anyagokból folyadékot például oldatot készítünk és ezzel a töltőanyag egész ágyát átitatjuk. A dópoló anyagnak ugyancsak alkalmas forrása lehet a dópoló anyagból kialakított merev test amely a töltőanyag ágyában az ott elhelyezett forrástest felülete mellé kerül. így például szilícium-dioxid tartalmú üveget alkalmazhatunk vékony rétegként a fém alapanyag felületére. Ez különösen alumínium fém alapanyag esetében (előnyösen magnézium, mint dópoló anyag ötvözetként való alkalmazása mellett) kedvező, mivel az alumínium fém alapanyag oxidációs reakcióját előnyösen befolyásolja. A fém alapanyagot ilyenkor a vékony szilicium-dioxid tartalmú üveggel vesszük körbe, és az így kapott együttest oxidáló környezetben, adott esetben levegőben felhevítjük (ez utóbbi esetben 850 ... 1450 °C, előnyösen 900 ... 1350 °C értéktartományba eső hőmérsékletet biztosítunk), polikristályos kerámia szerkezet kialakul és a töltőanyag ágyát átnőve vastagszik. Ha a dópoló anyag a fém alapanyag és a töltőanyag között van elrendezve, a polikristályos kerámia szerkezet a dópoló anyag rétegét átnőve hatol be a töltőanyag ágyába, vagyis belőle a dópoló anyag rétegénél vastagabb termék keletkezik. A sablon felületéhez illesztve, illetve a töltőanyagból álló ágyban egy vagy több dópoló anyagot lehet használni. A fém alapanyagot szinten ki lehet egészíteni dópoló összetevőkkel, például ötvözet létrehozására. A fém alapanyagot ötvözetként létrehozva vagy megválasztva a szükséges kiegészítő fémek koncentrációit a töltőanyaghoz adagolt dópoló anyagokkal lehet kiegyenlíteni vagy fordítva.

Alumíniumot mint fém alapanyagot és levegőt mint gok sokaságából tud választani. Jól ismert, hogy alumínium esetében és levegőt vagy oxigént oxidálószerként feltételezve a töltőanyag lehet például fémoxid, mint alumínium-trioxid (A1₂O₃), kalcium-oxid (CaO), cérium-dioxid (CeOj), haíhium-dioxid (HfO^, lantán-írio- 5 xid (La₂O₃), lítium-oxid (Li₂0), magnésium-oxid (MgO), neodínium-trioxid (Nd₂O₃), prazeodínium különböző oxidjai, szamárium-trioxid (Sm₂O₃), szkandium-tnoxid (Sc^), tőrium-dioxid (ΊΊ1Ο2), urán-dioxid (UO2), ittrium-írioxid (Y₂O₃) és cirkőníunx-dioxid 10 (ZnQ^; ugyancsak alkalmas töltőanyagok a magasab'orendű (binér, tennél stb.) fémes vegyületek, mint például a magnézium-aliunínium-oxid-spinell (MgO x A1₂O₃) valamint a különböző tűzálló vegyületek, anyagok. 15

Az alkalmas töltőanyagok második osztályába azok a vegyületek tartoznak, amelyek az oxidációs reakció feltételei és mindenekelőtt nagy hőmérséklete mellett ugyan nem teljes mértekben stabilak, de degradációs folyamatuk viszonylag lassú kinetikával zajlik és ame- 20 lyek a növekvő kerámia test töltőanyagaként abba beleépülhetnek. Ezeknek az anyagoknak egyik tipikus példája a szilícium-karbid (SiC), amely az oxidációs reakció feltételei között - alumíniumot és oxidálószerként oxigént vagy levegőt használva - teljes mértékben 25 oxidálódni képes lenne, ha nem alakulna ld rajta a szilícinm-dioxidnak olyan rétege, amely az oxidációs folyamatot lelassítja, esetleg megállítja. A szilíciumdioxidból álló védőréteg hatására a szilícium-kaibid részecskék szinteielődhetnek, egymással ősszekapcso- 30. lődhaínak és ugyancsak kapcsolódni tudnak a töltőanyag esetleges más részecskéivel.

A töltőanyagok harmadik osztályát azok alkotják, amelyek termodinamikai vagy kinetikai meggondolások szerint nem lennének képesek a találmány szerinti 35 eljárás foganatosításakor alkalmazott oxidálási feltételeket, illetve a megolvasztott fémmel való érintkezést túlélni, de amelyek a találmány szerinti eljárás foganatosításakor megőrizhetik anyagi minőségüket Ezeknek egyik példája a szénszál, amely kévésé aktív, például 40 H₂/H₂O és/vagy CO/CO₂ keverékeket oxidálószerként használva vagy megfelelő bevonattal ellátva kinetikusán nem lépnek reakcióba sem az oxidációs reakcióban részt vevő anyagokkal, sem pedig a megolvasztott fémmel. A karbonszál egyik alkalmas bevonó anyaga az 45 alumínium-trioxid.

Az alkalmas töltőanyagok között szerepelnek az alumínium-trioxid, szilicium-dioxid, szilícium-karbid, szilícium-alumínium-oxinitrid, ciikőnium-dioxid, bárium-titanát, bőr-nitrid, szilícium-nitrid, magnézium-alu- 50 minát, vas(II)-őtvözetei, vas-krőm-alumínium ötvözeA fém alapanyaggal együtt szokásos dópoló anyagok alkalmazása is. Ezek kedvezően képesek az oxidációs reakció feltételeit befolyásolni és különösen sok 55 közül lehet választani akkor, ha a fém alapanyag alumínium. A dópoló anyag feladata, illetve alkalmazásának céljai számos olyan tényezőtől függhetnek, amelyek nem kapcsolódnak magához a fém alapanyaghoz, így például kettő vagy több dópoló anyag felhasználó- 60

HU 204 243 Β oxidálószert használva a leghasznosabbnak a maguézidópoló anyagok együttesen vagy bármilyen kombinációban egymással, illetve további dópoló anyagokkal együtt használhatók. Az alumíniumba ezeket a dópoló fémeket vagy alkalmas forrásukat ötvözetként vihetjük be és általában részarányuk az ötvözött anyaghoz viszonyítva 0,1... 10t%. A dópoló anyagok vagy alkalmas forrásaik, mint az oxidok (MgO, ZnO vagy SiOz) a fém alapanyagba kívülről is bevihetők. Alumíniumoxid alapú kerámia struktúrát állítottunk elő például alumínium-szilícium ötvözetből oxidálószerként levegőt használva és ekkor a felületre az oxidálandó fém alapanyag minden g-jára számítva legalább 0,0008 g magnézium-oxidot vittünk fel, ami a felülette, pontosabban az oxiddal bevont felületre számítva emsénként mintegy 0,003 g anyagot jelentett

Alumínium fém alapanyag tulajdonságainak javítására hatékonyak olyan dópoló anyagok, mint a nátrium, germánium, ón, ólom, lítium, kalcium, bór, foszfor és ittrium, ha az oxidációs reakció közege oxigén vagy levegő. Ezek a fémek külön-külön és egyéb dópoló anyagokkal keverve használhatók, alkalmazásuk során célszerűen az oxidációs reakció feltételeit vesszük figyelembe. Ugyancsak hasznosnak bizonyultak egyes ritkaföldfémek, mint a cérium, lantáu, prazeodínium, neodímium és a szamárium, amelyek különösen egyéb dópoló anyagokkal együtt fejtenek ki előnyös hatást. Az említett dópoló anyagok az alumíniumra épülő kerámia szerkezetek polikristályos felépítésű oxidációs reakciótermékként való előállításakor a folyamatot jelentősen'meg tadják gyorsítani, és ezzel azt nagyon előnyösen befolyásolják.

A találmány szerinti eljárás foganatosításával kapott összetett szerkezetű kerámia tennék része sűrű koherens anyagot alkot, amelynek térfogatát kb. 5 ... kb. 98%-ban polikristályos kerámia mátrix és ebben eloszlatott egy vagy több töltőanyag-komponens alkotja. Alumíniumot mint fém alapanyagot és levegőt mint oxidálószert választva a kapott polikristályos kerámia mátrix tömegére vonatkoztatva kb. 60... kb. 98t% az egymással kapcsolódó alumínium-trioxid részecskék részaránya, míg kb. 1... 401% a fém alapanyag oxidálatlan szemcséire jut

A találmány szerinti eljárással előállított előfeszített kerámia tennék különösen alkalmas olyan belső nyomásnak kitett testek létrehozására, mint amilyenek a fegyvercsövek (ágyú és puska). A fegyvercsövekben általában rendkívül nagy belső nyomás alakul ki, amelyhez eróziós, korróziós és más pusztító hatások járulnak. Ezekkel egyidejűleg azonban követelmény, hogy a cső méretei rendkívül pontosak, vonalvezetése egyenes és külső alakja adott geometriájú legyen. A következőkben is ismertetett példák tanúsága szerint a találmány szerinti eljárás alkalmas olyan egyenes furata kerámia kompozit termékek előállítására, amelyben fém hüvely biztosítja a belső szerkezet megfelelő értékű előfeszítését. Az így előállított fegyvercső a tüzelés pillanatában nyomás alá kerül, elősz ör a kerámia kompozit termék előfeszítése megszűnik, és csak ezt követően alakulhat ki a húzó igénybevétel. A felépítés eredményeként az összetett szerkezetű kerámia tennék az előfeszítés nélküli termékekhez viszonyítva sokkal nagyobb szilárdságot mutat. A különböző összetételű, összetett szerkezetű kerámia termékeket a különböző lepusztító hatásokkal szembeni ellenállás tekintetében ellenőriztük, és úgy találtuk, hogy a 6 jelű Stellite ötvözetnél, amely gépfegyverek fegyvercsövének belső béléseként az egyik legelterjedtebb anyag, legalább kétszer jobb ellenállást mutatott. A jelen találmány szerinti eljárás hagy előnye, hogy segítségével mind kis, mind pedig nagy mérető fegyvercsövek előállítása válik lehetővé.

A találmány tárgyát a továbbiakban néhány kiviteli példa alapján ismertetjük.

1. példa

Külső fémhüvellyel ellátott összetett szerkezetű kerámia termék előállítása céljából mintegy 50 mm átmérőjű, az International Nickel Co. által gyártott Inconeí 601 jelű fémötvözetből készült csövet hoztunk létre, amely az 1. ábra szerinti 18 lyukasztott hengernek felel meg. A cső 152 mm hosszú volt és falát kb. 5 mm átmérőjű lyukasztással alakítottuk ki. A lyukakat a hengeres palástrész teljes hossza mentén egyenletes eloszlással készítetük el. Belső bélésként, amely az 1. ábra szerinti 16 szitának felel meg, 304 jelű rozsdamentes acél ötvözetből készült sziíaszericezetet használtunk, amelynek szálai 0,2 mm átmérőjűek voltak és közöttük 0,4 mm átmérőjű nyílások voltak. A nyílások a felület 22%-át foglalták le. A szitaszerő belső bevonatot, amelynek anyaga rozsdamentes acél, a kerámia mátrix növekedését korlátozó elemként építettük be a cső belső terébe.

A kerámia anyag létrehozásához 10 t% szilíciumot és 3 t% magnéziumot tartalmazó alumínium ötvözetet használtunk. Mind a forrástestet, mind a tartályt ezzel a fémmel töltöttük fel az í. ábra szerinti elrendezésben. A 34 fémtartálynak megfelelő (1. ábra) fém alapanyagot kb. 65 mm átmérőjű, 50 mm magas hengerként rendeztük el, míg a folyamat megindításához szükséges fém alapanyagot, amely az 1. ábra szerinti 36 forrástestnek felel meg kb. 19 mm átmérőjű és kb. 152 mm hosszú csőként alakítottuk ki, azt csavarmentesen összekötött elemekből hoztuk létre és az 1, és IA ábrán feltüntetett 38 ágyba helyeztük. Az ágyat a Norton Co. 38 Alundum jelű 90 grit szemcsézettségű alumínium-trioxidjából 95 t%-ot és szilícium-dioxidból (homokból) 5 t%-ot tartalmazó töltőanyagból hoztuk létre. A töltőanyag keverékét először 1250 °C-ra felhevítettük, 24 órán keresztül ezen a hőmérsékleten égettük, majd hagytuk szobahőmérsékletre lehűlni. A kapott terméket megőröltük és a szitaszerű belső réteggel ellátott csőszerű elem belső terébe töltöttük. A fém alapanyagból készült forrástest felületét Elmer’s márkanevű ragasztóval vontak be és homokkal leszórtuk. Ezt követően a fémtartalékot 90 grit szemcsézettségű 38 Alundum jelű alumínium-trioxidba ágyaztuk és ezt mint semleges anyagot 304 jelű rozsdamentes acélból készült 12 tartályba helyeztük. Ennek 28 fenéklemezén

HU 204243 Β mm átmérőjű nyílást alakítottunk ki. Az Inconel ötvözetből készült cső felső részét az említett nyílás köré hegesztettük. A kapott összeállítás kívánt helyzetének biztosítására az Inconel ötvözetből készült csövet, vagyis az 1. ábra szerinti 14 tokozást 304 jelű 5 rozsdamentes acélból készült lyukasztott támaszhengerbe helyeztük, amelynek belső átmérője kb. 90 mm volt és amelyben kb. 2,4 mm átmérőjű lyukak voltak. Ezek a lyukak a támaszhenger felületének mintegy 40%-át foglalták le. A támaszhenger hosszát úgy vá- 10 lasztottuk meg, hogy a fémtartalékot befogadó tartályt is körbevegye. Ez az elrendezés biztosította a fém alapanyagból és a töltőanyagból álló összeállítás függőleges helyzetéi, amikor is a fémíartalék közvetlenül a forrástest fölött volt elrendezve. Az így kapott alátá- 15 masztott szerkezetet tűzálló anyagú nyitott edénybe helyezve raktuk kemencébe, ahol a hőmérsékletet 10 óra alatt levegő atmoszférában 1245 °C-ra hevítettük, ezt a hőmérsékletet 100 órán keresztül tartottuk, majd mintegy 30 óra alatt a kemence hőmérsékletét 125 °C- 20 ra csökkentettük és csak ezt követőén hagytuk szobahőmérsékletre lehűlni. Az Inconel ötvözetből készült csőben a kerámia szerkezet ennyi idő alatt kialakult, átnőtte a töltőanyagot Akinyert szerkezetet megvizsgálva megállapítottuk, hogy az összetett szerkezetű ke- 25 rámia testet a fémhüvely igen szorosan vette körül, teljes bizonyossággal nagymértékű előfeszítést biztosítva, hiszen a két anyag hőtágulási tényezője nagymértékben különbözik egymástól. A megszilárdult fém alapanyagot a kerámia test belső teréből először fúrás- 30 sál, majd a maradék kémiai (sósavas) kezelésével távolítottul: el. A kapott belső nyílás igen pontosan követte a kiindulási fém alapanyag eredeti alakját Mint látható, az összetett szerkezetű kerámia anyag és a fémből készült hüvely között mindenféle felületi 35 illesztési és megmunkálási műveletek nélkül szoros kapcsolat jött létre.

Habár a találmány tárgyát a fentiekben csak néhány példaként bemutatott fognatosítási mód, illetve kiviteli alak alapján ismertettük részletesen, nyilvánvaló, hogy 40 szakember a leírásban foglalt útmutatások és köteles tudása alapján számos további megvalósítási lehetőséget tud kialakítani, amelyek azonban az igénypontokkal meghatározott oltalmi körbe esnek.

Claims (32)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás tokozással előfeszített kerámia termék előállítására, amikoris a kerámia anyagot rá túlnyomással illeszkedő tokozással vesszük körül, azzal jellemezve, 50 hogy tokozást töltőanyaggal töltünk ki, a töltőanyagot a tokozás belső felületével kapcsolatba hozzuk, benne belső járatot alakítunk ki, fém alapanyagot oxidálószer jelenlétében olvadáspontját meghaladó, de az oxidálőszerrel létrejövő oxi- 55 dáciős reakciótermék olvadáspontja alatti hőmérsékletre melegítünk.

   a melegítéssel megolvasztott fém alapanyagot a töltőanyag belső járatán keresztül a töltőanyaggal érintkeztetjük és ezzel a fém alapanyagból oxidációs reak- 60 cióterméket hozunk létre, az oxidációs terméket kapcsolatban tartjuk a megolvasztott fém alapanyaggal és az oxidálószenei, ezzel járatokat hozunk létre, amelyeken keresztül a fém alapanyagot fokozatosan az oxidációs reakciótermék és az oxidálószer határfelülete felé továbbítjuk, az oxidációs reakció révén a határfelületet fokozatosan a töltőanyagba növesztjük át, a reakció folytatásával lényegében a fém alapanyag és az oxidálószer oxidációs reakciőteimékéből, szükség szerint egy vagy több fémes összetevőből és töltőanyagból álló, polikristályos anyagú a töltőanyag részecskéit beépítve tartalmazó kerámia szerkezetet hozunk létre; a reakciót folytatva a tokozásig (14) növesztjük az oxidációs reakciótermék rétegét, majd az így kapott összetett szerkezetű kerámia testet (40) tokozásával (14) együtt kinyerjük és célszerűen lehűtésével a kerámia szerkezetet túlnyomás alá helyezzük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az összetett szerkezetű kerámia testet (40) alumínium fém alapanyagból hozzuk létre.
3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alumíniumot oxigéntartalmú gázzal oxidáljuk, s belőle 850... 1450 °C hőmérséklettartományban alumínium-trioxid tartalmú oxidációs reakciótermékét hozunk létre.
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxigéntartalmú gázként levegőt alkalmazunk.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidáláshoz gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert használunk, ennek hatását a töltőanyag legalább egy részében eloszlatott szilárd és/vagy folyékony halmazállapotú oxidálószenei fokozzuk, a fém alapanyagot a szilárd és/vagy folyékony oxidálószerrel reagáltatjuk és ezzel a szilárd és/vagy folyékony oxidálőszer hatására kialakuló oxidációs ieakcióterméket tartalmazó polikristályos szerkezetet hozunk létre.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szilárd oxidálószerként szilícium-dioxid, bór vagy redukálható fémboridot alkalmazunk.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy szilícium, titán, ón, cirkónium és hafnium közül legalább egyet tartalmazó fém alapanyagot használunk.
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy töltőanyagként szilícium-dioxid, szilícium-karbid, alumínium-trioxid, cirkóniumoxid, magnézium-aluminát közűi legalább egyet tartalmazó anyagot vagy keveréket használunk.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyaggal együtt dópoló anyagothasználunk.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószert és az oxidálószert átengedő anyagú, illetve szerkezetű tokozást (14) és töltőanyagot használunk.
11. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tokozást (14) külső merev csőből és belső, nyílásokkal létrehozott csőszerű elemből (44) hozzuk létre.

    HU 204243 Β
12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tokozást (14) rozsdamentes acélból, Inconel fémből, Fecral fémből, Fecralloy ötvözetből, vagy Incoloy ötvözetből alakítjuk ki.
13. 13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az összetett szerkezetű kerámia testet (40) a tokozásnál (14) kisebb hőtágulási tényezőjű szerkezetként hozzuk létre.
14. 14. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tokozás (14) alatt az öszszetett szerkezetű kerámia testet (40) a tokozás (14) anyagát a kerámia anyag előállítása során az oxidálószertől és a töltőanyagtól megóvó védőréteggel veszszük körbe.
15. 15. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém alapanyagot belső cső alakjára hozzuk és azt melegítése előtt a töltőanyagba, célszerűen a tokozással (14) koncentrikusan beágyazzuk.
16. 16. Összetett szerkezetű önhordó kerámia termék, amelyben külső tokozás és belső kerámia szerkezetű anyag van elrendezve, azzal jellemezve, hogy a kerámia szeikezetű anyag fém alapanyag és oxidálószer oxidációs reakciótermékeként kialakított egymással kapcsolódó részecskékből, szükség szerint egy vagy több fémes összetevőből létrehozott és töltőanyagot szerkezetében befogadó kerámia mátrixra épülő összetett szeikezetű kerámia testként (40) van kiképezve és ehhez szorosan kapcsolódó, az Összetett szerkezetű kerámia testet (40) túlnyomás alatt körbevevő tokozása (14) van.
17. 17. A 16. igénypont szerinti kerámia termék, azzal jellemezve, hogy tokozása (14) rozsdamentes acélból, Inconel fémből, Fecral fémből, Fecralloy ötvözetből vagy Incoloy ötvözetből van kialakítva.
18. 18. A 14. vagy 16. igénypont szerinti kerámia termék, azzal jellemezve, hogy a tokozás (14) hengeres alakú csőszerű elemmel (44) van kialakítva, míg az összetett szerkezetű kerámia test (40) belsejében hengeres furat (42) van.
19. 19. A16-18. igénypontok bármelyike szerinti kerámia termék, azzal jellemezve, hogy kerámia mátrixában legalább 1 tf% fémes összetevői tartalmazó összetett szeikezetű kerámia teste (40) van.
20. 20. A16-19. igénypontok bármelyike szerinti kerámia tennék, azzal jellemezve, hogy az összetett szerkezetű kerámia test (40) alapanyaga alumínium, míg az oxidációs reakciótermék alumínium-trioxid alfa-módosulata.
21. 21. A16-20. igénypontok bármelyike szerinti kerámia termék, azzal jellemezve, hogy a tokozás (14) titánból, ciikóniumból vagy acélból van kialakítva.
22. 22. A16-21. igénypontok bármelyike szerinti kerámia termék, azzal jellemezve, hogy a tokozás (14) az összetett szerkezetű kerámia testnél (40) nagyobb hőtágulási tényezőjű anyagból van kialakítva.
23. 23. A16-22. igénypontok bármelyike szerinti kerámia termék, azzal jellemezve, hogy hengeres külső csövet tartalmazó tokozással (14) és az összetett szerkezetű kerámia testben (40) elrendezett béléscsővel van

    5 kialakítva.
24. 24. Fegyvercső, amelynek béléscsöve és hengeres külső felülete van, azzal jellemezve, hogy a béléscső összetett szerkezetű kerámia test (40) belső terében van elrendezve, ahol az összetett szeikezetű kerámia test

    10 (40) fém alapanyag oxidálószerrel létrehozott oxidációs reakciótermékét, szükség szerint egy vagy több fémes összetevőt és/vagy pórusokat valamint töltőanyagot tartalmaz és a külső felület az összetett szeikezetű kerámia testet (40) nyomás alatt összefogó tokozásként

    15 (14) van kialakítva.
25. 25. A 24. igénypont szerinti fegyvercső, azzal jellemezve, hogy puskacsőként van kialakítva.
26. 26. A 24. vagy 25. igénypont szerinti fegyvercső, azzal jellemezve, hogy az összetett szerkezetű kerámia

    20 test (40) álumínium-trioxidból álló mátrixot és alumínium-trioxiddal készített töltőanyagot tartalmaz.
27. 27. A 24-26. igénypontok bármelyike szerinti fegyvercső, azzal jellemezve, hogy az összetett szeikezetű kerámia test (40) alumínium-trioxid mellett alumíniu25 mot tartalmazó mátrixszal van kialakítva.
28. 28. A 24-27. igénypontok bármelyike szerinti fegyvercső, azzal jellemezve, hogy az összetett szerkezetű kerámia testben (40) legfeljebb 401% alumíniumot tartalmazó mátrixra épülő kerámia szerkezet van kialakítva.
29. 30 29. A 24-28. igénypontok bármelyike szerinti fegyvercső, azzal jellemezve, hogy az összetett szeikezetű kerámia test (40) fém alapanyagnak oxidálószer jelenlétében áteresztő anyagú cső alakú kerámia előminta áteresztő anyagán való növesztésével van kialakítva.

    35 30. A 24-29. igénypontok bármelyike szerinti fegyvercső, azzal jellemezve, hogy a béléscső fém alapanyag oxidációs reakciótermékének növesztésével hátramaradt üregként van kialakítva.
30. 31. A 24-30. igénypontok bármelyike szerinti fegy40 véreső, azzal jellemezve, hogy az összettet szeikezetű kerámia test (40) fémrudat körbevevő szemcsézett kerámia alapú töltőanyag porózus tömegébe alapanyag oxidációs reakciója révén létrejövő reakciótermék növesztésével oxidálószer jelenlétében van előállítva, és a

    45 létrejövő kerámia szerkezetű oxidációs reakciótermék a megolvasztott fém alapanyagnak a fémrúdból a reakcióterméken való átvándoroltatásával és oxidálószerrel való érintkeztetésével van kiképezve.
31. 32. A 18. igénypont szerinti kerámia tennék, azzal

    50 jellemezve, hogy a tokozás (14) nagyobb hőtágulási tényezőjű anyagból van kialakítva, mint az összetett szerkezetű kerámia test (40).
32. 33. A 20. igénypont szerinti kerámia tennék, azzal jellemezve, hogy a tokozás (14) az összetett szeikezetű

    55 kerámia testnél (40) nagyobb hőtágulási tényezőjű anyagból van kialakítva.