NO174007B - PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF SOLID COMPOSITION MATERIAL, SPECIAL METAL MATRIX WITH CERAMIC DISPERGATES - Google Patents

PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF SOLID COMPOSITION MATERIAL, SPECIAL METAL MATRIX WITH CERAMIC DISPERGATES Download PDF

Info

Publication number
NO174007B
NO174007B NO89892404A NO892404A NO174007B NO 174007 B NO174007 B NO 174007B NO 89892404 A NO89892404 A NO 89892404A NO 892404 A NO892404 A NO 892404A NO 174007 B NO174007 B NO 174007B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
metal
dispersants
matrix
fluid
composite
Prior art date
Application number
NO89892404A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO174007C (en
NO892404L (en
NO892404D0 (en
Inventor
James A Cornie
Merton C Flemings
Donald R Gorsuch
Eric Klier
Christopher K Knapp
Andreas Mortensen
Sjur Vidar Velken
Original Assignee
Norton Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Norton Co filed Critical Norton Co
Publication of NO892404D0 publication Critical patent/NO892404D0/en
Publication of NO892404L publication Critical patent/NO892404L/en
Publication of NO174007B publication Critical patent/NO174007B/en
Publication of NO174007C publication Critical patent/NO174007C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C32/00Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0047Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
    • C22C32/0052Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents only carbides
    • C22C32/0063Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents only carbides based on SiC
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10Alloys containing non-metals
    • C22C1/1005Pretreatment of the non-metallic additives
    • C22C1/1015Pretreatment of the non-metallic additives by preparing or treating a non-metallic additive preform
    • C22C1/1021Pretreatment of the non-metallic additives by preparing or treating a non-metallic additive preform the preform being ceramic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036Alloys containing non-metals starting from a melt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C32/00Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C32/00Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0047Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
    • C22C32/0052Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents only carbides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C32/00Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0047Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
    • C22C32/0052Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents only carbides
    • C22C32/0057Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents only carbides based on B4C

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

Composites of materials in which the matrix material does not spontaneously or readily wet the disperse phase and in which the volume fraction of the disperse phase is less than that formed in a packed bed of dispersate particles can be made effectively by an indirect method of infiltrating a packed bed of dispersate particles, using pressure or other mechanical force as needed to overcome poor wetting and form an intermediate concentrated composite. The concentrated composite is then mixed with additional matrix-forming material to produce the finally desired composite. The technique is particularly valuable for composites with ceramic dispersates and metal or alloy matrixes. When the matrix is predominantly aluminum and the dispersates are predominantly silicon carbide, a barrier coating of a material that retards reaction between silicon carbide and alumina is useful.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåte for fremstilling av fast komposittmateriale, fortrinnsvis metallmatrikskompositter (MMC), som omfatter et uavbrutt metallmatriksmateriale som har et flertall av separate partikler, dvs. dispergater, dispergert gjennom matriksen, og som har en særdeles jevn dispergering av dispergatene og som samtidig hovedsakelig ikke har noen porøsitet. Oppfinnelsen er spesielt rettet mot fremstilling av metallmatrikskompositter som har keramiske dispergater distribuert hovedsakelig jevnt gjennom matriksfasen. Foreliggende oppfinnelse tilveiebrin-ger en løsning på problemene ved usedvanlig høye porøsiteter i metallmatrikse komposittene og usedvanlig stor sammen-hopning av partikler, hvilke problemer har forhindret at ubearbeidede kompositter har egenskaper som er sammenlignbare med pulver, metallurgiske smidde eller ekstruderte kompositter . The present invention relates to a method for the production of solid composite material, preferably metal matrix composites (MMC), which comprises an uninterrupted metal matrix material which has a majority of separate particles, i.e. dispersants, dispersed through the matrix, and which has a particularly even dispersion of the dispersants and which at the same time mainly have no porosity. The invention is particularly directed to the production of metal matrix composites which have ceramic dispersants distributed substantially uniformly throughout the matrix phase. The present invention provides a solution to the problems of exceptionally high porosities in the metal matrix composites and exceptionally large aggregation of particles, which problems have prevented raw composites from having properties comparable to powder, metallurgical forging or extruded composites.

Det er velkjent at komposittmaterialene ofte har bedre mekaniske egenskaper enn enten matriksen eller dispergatene alene. Omfanget av forbedring i egenskaper har generelt blitt funnet å være en funksjon av graden av distribusjonen av dispergatene. Fremstilling av kompositter med reproduser-bare og særdeles jevn dispergering av dispergatene, har vist seg å være meget vanskelig. It is well known that the composite materials often have better mechanical properties than either the matrix or the dispersants alone. The extent of improvement in properties has generally been found to be a function of the degree of distribution of the dispersants. The production of composites with reproducible and particularly uniform dispersion of the dispersants has proven to be very difficult.

En fremgangsmåte for fremstilling av kompositter, hvori et matriksmateriale oppnås fra en fluidform, er å dispergere dispergater i en for-væske og siden danne kompositter ved størkning av væskedelen, dvs. dispersjonsmediet, av dispersjonen. I praksis har det likevel vært nokså vanskelig å utføre dette på grunn av tetthetsforskjellene som normalt er tilstede mellom dispergatene og dispersjonsmediet. Disse forskjellene fører generelt til en ujevn distribusjon av dispergatene, ikke bare i væskedispersjonen, men også i det ferdige komposittet. A method for producing composites, in which a matrix material is obtained from a fluid form, is to disperse disperses in a pre-liquid and then form composites by solidifying the liquid part, i.e. the dispersion medium, of the dispersion. In practice, however, it has been quite difficult to carry this out due to the density differences that are normally present between the dispersants and the dispersion medium. These differences generally lead to an uneven distribution of the dispersants, not only in the liquid dispersion, but also in the finished composite.

US-PS 4 735 656 anbefaler å overvinne tetthets-segregerings-problemet ved (i) å sammenblande metallpartiklene med keramiske partikler og siden (ii) å oppvarme blandingen til en temperatur høy nok til å frembringe delvis smelting av metallet (slik at det ved avkjøling smeltes til en kompakt matriks), men ikke så høy at det forårsaker at de keramiske partiklene flyter i den. Forsiktigheten som er nødvendig for å benytte denne prosessen, gjør den uegnet for kommersielle operasjoner i stor skala. Prosessen utelukker heller ikke tilstedeværelsen av hulrom i det ferdige produkt. US-PS 4,735,656 recommends overcoming the density-segregation problem by (i) mixing the metal particles with ceramic particles and then (ii) heating the mixture to a temperature high enough to produce partial melting of the metal (so that on cooling melted into a compact matrix), but not so high that it causes the ceramic particles to float in it. The care required to use this process makes it unsuitable for large-scale commercial operations. The process also does not exclude the presence of voids in the finished product.

Et annet problem ved å benytte det enkle blandingskonseptet, er at mange av de mest ønskede dispergater er vanskelige å fukte ved hjelp av kjente for-fluider av ønskede matriks-faser. Internasjonal patentsøknad WO 87/06624 lærer bruken av bestemte dispergente og/eller sveipende skovler for å fremme høy skjærblanding, mens innføringen av gasser i blandingen såvel som tilbakeholdelsen av gasser ved fasegrenseflåtene mellom dispergatene og matriksmaterialet minimaliseres. US-PS 4 662 429 lærer tilsetting av litium til en smelte av aluminium-matrikslegering for å muliggjøre fukting og dispergeringen av dispergatene i matrikslegeringen. EP-PS 87 201 512.8 beskriver kompositter av en sinkaluminiumlegering forsterket med silisiumkarbidpulver som "overraskende" har gode mekaniske egenskaper uten vanskelighetene ofte erfart med andre tilsvarende kompositter. Another problem with using the simple mixing concept is that many of the most desired dispersants are difficult to wet using known pre-fluids of desired matrix phases. International patent application WO 87/06624 teaches the use of specific dispersing and/or sweeping vanes to promote high shear mixing, while minimizing the introduction of gases into the mixture as well as the retention of gases at the interface rafts between the dispersants and the matrix material. US-PS 4,662,429 teaches the addition of lithium to an aluminum matrix alloy melt to enable the wetting and dispersion of the dispersants in the matrix alloy. EP-PS 87 201 512.8 describes composites of a zinc aluminum alloy reinforced with silicon carbide powder which "surprisingly" have good mechanical properties without the difficulties often experienced with other similar composites.

Vanskelighetene ved å fremstille kompositter av høy kvalitet, og noen av fremgangsmåtene som er forsøkt for å behandle problemene, er generelt gjennomgått i "Solidification, Structures, and Properties of Cast Metal-Ceramic Particle Composites", P.K. Rohatgi et al., 31 International Metals Reviews 115-39 (1986). En fremgangsmåte beskrevet i mer detalj av B.C. Pai et al., 13 Journal of Materials Science 329-35 (1978), omfatter sammenpressing av dispergater med pulverisert matriksmateriale for å danne en pellet, innføring av pelleten under omrøring under overflaten av fluidmatriks-for-materialet i den tid som er nødvendig for både å smelte pelleten og for å dispergere dispergatene i den totale mengden av fluid-for-materialet, og deretter størkning av dispersjonen. J. Cisse et al., i 6B Metallurgical Transac-tions 195-97 (1975) beskriver analogt bruken av en "forlegering" av sintrede aluminiumpulverstaver som inneholder 10 vekt-# aluminiumoksyd. The difficulties in producing high quality composites, and some of the methods attempted to address the problems, are generally reviewed in "Solidification, Structures, and Properties of Cast Metal-Ceramic Particle Composites", P.K. Rohatgi et al., 31 International Metals Reviews 115-39 (1986). A method described in more detail by B.C. Pai et al., 13 Journal of Materials Science 329-35 (1978), involves compressing dispersers with powdered matrix material to form a pellet, introducing the pellet under agitation under the surface of the fluid matrix material for the time necessary to both to melt the pellet and to disperse the dispersants in the total amount of the fluid-for-material, and then solidification of the dispersion. J. Cisse et al., in 6B Metallurgical Transactions 195-97 (1975) similarly describes the use of a "prealloy" of sintered aluminum powder rods containing 10 wt% alumina.

A. Mortensen et al., Journal of Metals. februar 1988, side 12-19, gjennomgår også feltet og refererer til Eohatgi et al., ved å liste opp et antall teknikker for å innføre partiklene, omfattende pre-infiltrering av et sammenpakket underlag av partikler for å danne en pellet eller "for-legering" og å redispergere og fortynne den inn i en smelte av et matriksmateriale eller dets forløper. A. Mortensen et al., Journal of Metals. February 1988, pages 12-19, also reviews the field and refers to Eohatgi et al., listing a number of techniques for introducing the particles, including pre-infiltration of a packed substrate of particles to form a pellet or "pre- alloy" and to redisperse and dilute it into a melt of a matrix material or its precursor.

Alle fremgangsmåtene ifølge kjent teknikk fremstiller først kompositter som inneholder betydelig porøsitet, med mindre dispergatene vætes lett av fluidmatriksmaterialet. Dersom dispergatene vætes lett, vil de resulterende egenskaper av komposittet ofte degraderes som et resultat av kjemiske reaksjoner mellom matriksmaterialet og dispergatene. All prior art methods first produce composites containing significant porosity, unless the dispersants are easily wetted by the fluid matrix material. If the dispersants are easily wetted, the resulting properties of the composite will often degrade as a result of chemical reactions between the matrix material and the dispersants.

Et mål for foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe en fremgangsmåte for å fremstille kompositter som inneholder så lite porøsitet som mulig. Det er et videre mål å minimalisere tiden nødvendig for å fremstille komposittene slik at kjemisk degradering av dispergatene av det ferdige matriksmaterialet eller en forløper dertil i komposittet, er forhindret, eller i det minste betydelig redusert. An aim of the present invention is to provide a method for producing composites which contain as little porosity as possible. It is a further aim to minimize the time required to prepare the composites so that chemical degradation of the dispersers of the finished matrix material or a precursor thereof in the composite is prevented, or at least significantly reduced.

Kompositter som har de mest ønskelige egenskaper for flere formål, blir fremstilt når dispergatene i dem er så godt-dispergert at de fleste av dem ikke berører en annen dispergatpartikkel. Denne klasse av kompositter er karakterisert ved å ha "adskilte" dispergater eller som en "adskilt dispersjon". Det er nå funnet at mange av vanskelighetene i kjent teknikk ved fremstilling av adskilte kompositter, kan overvinnes ved å benytte en fremgangsmåte for fremstilling av et endelig komposittprodukt som har et flertall av adskilte keramiske dispergater i en fast metallmatriks, kjennetegnet ved at den omfatter: a) dannelsen av en konsentrert dispersjon av de keramiske dispergatene i et første fluid materiale som er en del av nevnte faste metallmatriksmateriale, hvor dannelsen skjer ved trykkinnfiltrering av et pakket porøst lag av de adskilte faste keramiske partiklene med det første fluide metalliske materialet; b) blanding av minst en del av den konsentrerte dispersjonen inn i en mengde av et andre fluid metallmateria-le som er en annen del av nevnte faste metallmatriks; c) behandling av produktet fra trinn (b) slik at de keramiske partiklene i den konsentrerte dispersjonen separeres og dispergeres i en blanding av både det første og det andre fluide metallmaterialet; og d) størkning av produktet fra trinn (c) for å danne det endelige komposittproduktet. Composites that have the most desirable properties for multiple purposes are made when the dispersants in them are so well-dispersed that most of them do not touch another dispersant particle. This class of composites is characterized by having "separate" dispersants or as a "separate dispersion". It has now been found that many of the difficulties in the prior art in the production of separate composites can be overcome by using a method for the production of a final composite product having a plurality of separate ceramic dispersants in a solid metal matrix, characterized in that it comprises: a ) the formation of a concentrated dispersion of the ceramic dispersants in a first fluid material which is part of said solid metal matrix material, where the formation takes place by pressure infiltration of a packed porous layer of the separated solid ceramic particles with the first fluid metallic material; b) mixing at least a part of the concentrated dispersion into a quantity of a second fluid metal material which is another part of said solid metal matrix; c) treating the product of step (b) such that the ceramic particles in the concentrated dispersion are separated and dispersed in a mixture of both the first and second fluid metal materials; and d) solidifying the product from step (c) to form the final composite product.

I foreliggende oppfinnelsen benyttes således en konsentrert dispersjon for å danne den mer fortynnede dispersjon av den ønskede sammensetningen ved å blande den med ytterligere matriksfluidforløper, og dispergere det i denne. Dersom blandingen gjøres mens dispersjonsmediet av den konsentrerte dispersjonen fortsatt er fluid, refereres denne utformingen til som en "kontinuerlig" fremgangsmåte. Det vil likevel noen ganger være hensiktsmessig å få dispersjonsmediet av den konsentrerte dispersjonen til å størkne, for å fremstille et "konsentrert kompositt" før starten av blandingstrinnet for å fremstille det endelige, ønskede kompositt. Kompositter fremstilt på denne måten er angitt som å være fremstilt av "konsentrerte kompositt"-utforminger av oppfinnelsen. In the present invention, a concentrated dispersion is thus used to form the more diluted dispersion of the desired composition by mixing it with further matrix fluid precursor, and dispersing it in this. If the mixing is done while the dispersion medium of the concentrated dispersion is still fluid, this design is referred to as a "continuous" process. It will nevertheless sometimes be appropriate to cause the dispersion medium of the concentrated dispersion to solidify, to produce a "concentrated composite" before the start of the mixing step to produce the final, desired composite. Composites made in this manner are designated as being made from "concentrated composite" designs of the invention.

De vedlagte tegninger viser: The attached drawings show:

Fig. 1 viser et tverrsnitt av en type innretning som er anvendelig for utførelsen av foreliggende oppfinnelse, Fig. 2- 3 og 6- 7 viser mikrostrukturer av kompositter fremstilt ifølge oppfinnelsen, eller av sammenlignbare kompositter og Fig. 4 og 5 viser tverrsnitt av en annen type innretning som er anvendelig for utførelsen av foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 shows a cross-section of a type of device which is applicable for carrying out the present invention, Figs. 2-3 and 6-7 show microstructures of composites produced according to the invention, or of comparable composites and Figs. 4 and 5 show cross-sections of a other type of device which is applicable for the execution of the present invention.

Det er funnet at tilfredsstillende konsentrerte dispergater ifølge foreliggende oppfinnelse, kan bli fremstilt ved å pakke dispergater i en porøs seng, hvor de fleste dispergater berører minst en annen dispergat, og siden in-filtrerer den pakkede seng med et fluid-forstadium til den ønskede ferdige matriks, slik at (i) den akseptable jevne distribusjon av dispergater karakterisert ved den pakkede sengen opprettholdes under infiltrasjonen og (ii) det meste, om ikke all gassen som er tilstede i volumet mellom partiklene i sengen, fjernes under infiltrasjonsstadiet. På denne måten blir den infiltrerte pakkede dispergatsengen en konsentrert dispersjon av dispergater som er anvendelig i foreliggende oppfinnelse. Fortrinnsvis vil den konsentrerte dispersjonen ikke ha mer enn omkring 5 volum-# hulrom og/eller gasser. Enda mer foretrukket er at porøsiteten er hovedsakelig helt eliminert fra det konsentrerte komposittet. Dispersjoner som har disse karakteristikker, er fremstilt for å ha høyere konsentrasjoner av dispergater enn det som er normalt ønskelig i det ferdige produkt. It has been found that satisfactorily concentrated dispersants according to the present invention can be produced by packing dispersants in a porous bed, where most dispersants touch at least one other dispersant, and then infiltrating the packed bed with a fluid precursor to the desired finished matrix, so that (i) the acceptable uniform distribution of dispersants characterized by the packed bed is maintained during the infiltration and (ii) most, if not all, of the gas present in the volume between the particles in the bed is removed during the infiltration stage. In this way, the infiltrated packed dispersant bed becomes a concentrated dispersion of dispersants which is applicable in the present invention. Preferably, the concentrated dispersion will not have more than about 5 vol-# voids and/or gases. Even more preferred is that the porosity is substantially completely eliminated from the concentrated composite. Dispersions that have these characteristics are prepared to have higher concentrations of dispersants than is normally desirable in the finished product.

Dersom den pakkede porøse seng av dispergater evakueres før infiltrering, kan fluidinfiltrasjonen inn i sengen bli gjennomført om ønskelig fra flere retninger. Ofte er det mer hensiktsmessig å unnlate evakueringsstadiet og infiltrere dispergatsengen kun fra en enkelt retning, mens den fjernede luft tillates å strømme gjennom en åpen del av sengen. Når fluid-forstadiet ikke fukter dispergatene umiddelbart, kan allikevel en vellykket infiltrasjon bli oppnådd ved å tilføre et trykk til fluidet. Selv om infiltrasjonsprosessen generelt oppløser noe av kontaktene mellom partiklene i de pakkede dispergater, er den resulterende dispersjon mer konsentrert enn den ferdige dispersjonen som fremstilles fra denne. If the packed porous bed of dispersants is evacuated before infiltration, fluid infiltration into the bed can be carried out if desired from several directions. Often it is more convenient to omit the evacuation stage and infiltrate the dispersant bed only from a single direction, while allowing the removed air to flow through an open portion of the bed. When the fluid precursor does not wet the dispersants immediately, a successful infiltration can still be achieved by applying a pressure to the fluid. Although the infiltration process generally dissolves some of the contacts between the particles in the packed dispersions, the resulting dispersion is more concentrated than the finished dispersion produced from it.

Infiltrasjonen av den pakkede, porøse sengen av dispergater utføres vanligvis under de minimale egnede betingelser for både temperatur og trykk. Ved å benytte en lav temperatur, vil mulig reaksjon mellom dispergatpulveret og matriks-forstadiet bli minimalisert. Derfor bør den benyttede temperaturen av matriks-for-løperfluidet være omkring 25 til omkring 200°C, fortrinnsvis omkring 50 til omkring 175°C, og mest hensiktsmessig omkring 75 til omkring 125*C over dets smeltepunkt. Dispergatene for-varmes fortrinnsvis til temperaturen til matriks-forløperfluidet for å forhindre metallkjøling eller størkning som ellers kan oppstå, og redusere eller forhindre den fullstendige infiltrasjonen. Med hensyn til trykk, har benyttelsen av trykk blitt funnet å være hensiktsmessig for å redusere/eliminere porøsitet i den konsentrerte dispersjonen, men samtidig øker kostnadene for å utføre infiltrasjonen. Det benyttede trykket blir derfor valgt ved å balansere nivået av porøsitet i den konsentrerte dispersjonen og kostnadene. Generelt vil et overtrykk av minst 172 kPa bli foretrukket, mens fortsatt høyere overtrykk er mer foretrukket, da partikkelstørrelsen av dispergatene reduseres. Også for å hjelpe til å redusere porøsiteten på grunn av at det er benyttet for lavt trykk, har det blitt funnet ønskelig å øke overtrykket til omkring 1380 til 2070 kPa nær slutten av infiltrasjonsprosessen. The infiltration of the packed porous bed of dispersants is usually carried out under the minimum suitable conditions of both temperature and pressure. By using a low temperature, possible reaction between the dispersant powder and the matrix precursor will be minimized. Therefore, the temperature of the matrix precursor fluid used should be about 25 to about 200°C, preferably about 50 to about 175°C, and most suitably about 75 to about 125°C above its melting point. The disperse gates are preferably preheated to the temperature of the matrix precursor fluid to prevent metal cooling or solidification that may otherwise occur, and reduce or prevent complete infiltration. With regard to pressure, the use of pressure has been found to be appropriate to reduce/eliminate porosity in the concentrated dispersion, but at the same time increases the cost of performing the infiltration. The pressure used is therefore chosen by balancing the level of porosity in the concentrated dispersion and cost. In general, an overpressure of at least 172 kPa will be preferred, while still higher overpressure is more preferred, as the particle size of the dispersants is reduced. Also to help reduce the porosity due to the use of too low a pressure, it has been found desirable to increase the overpressure to about 1380 to 2070 kPa near the end of the infiltration process.

For å fremme god fortrenging av gasser mellom partiklene ved relativt lav infiltrasjonstrykk under dannelsen av kompositter, har det blitt funnet formålstjenlig å innlemme kjente fuktemiddel til matriks-for-løpermaterialene som ble benyttet for å danne den konsentrerte dispersjonen. De spesifiserte fuktemidler og anvendte mengdene, vil normalt avhenge av det bestemte matriksmaterialet og dispergatet, og kan bli bestemt ved hjelp av rutine-eksperimentering. F.eks., ved fremstilling av et kompositt av silisumkarbid og en aluminiumlegering, er tinn og kalium heksafloursirkonat foretrukne fuktemiddel siden de er kjent for å frembringe fuktning av silisiumkarbid og kan lett bli tilført til aluminiumlegering-for-løpermaterialet. In order to promote good displacement of gases between the particles at relatively low infiltration pressure during the formation of composites, it has been found expedient to incorporate known wetting agents into the matrix precursor materials used to form the concentrated dispersion. The specified wetting agents and the amounts used will normally depend on the particular matrix material and the dispersant, and can be determined by means of routine experimentation. For example, when making a composite of silicon carbide and an aluminum alloy, tin and potassium hexafluorozirconate are preferred wetting agents since they are known to produce wetting of silicon carbide and can be readily added to the aluminum alloy precursor material.

Som diskutert ovenfor, utføres blandingen av den konsentrerte dispersjonen med ytterligere for-løperfluid på en måte hvor vanskelighetene med å dispergere små partikler direkte i en åpen beholder av fluid unngås. Med de gunstige konsentrerte dispersjoner ifølge foreliggende oppfinnelsen, blir sammenblandingen meget enkel. Deler av den konsentrerte dispersjonen kan ganske enkelt bli plassert ovenpå et andre matriksfluid, dersom dispergatene er tettere enn matriksen, eller dekket med den andre matriksfluid, dersom dispergatene er mindre tett enn matriksen. En kombinasjon av tyngdekraft og røring blander siden dispergatene i en total mengde av for-løperfluidmatriks. Det har blitt funnet at konsentrerte dispergater fremstilt ved de her beskrevne fremgangsmåter, ofte har meget gunstige egenskaper, slik som at de ved noen temperaturer oppfører seg som om dispergatene var så vel bundet til matriksen at hvert dispergat har en tendens til å bære en betydelig mengde av matriksmaterialet når det blir beveget. As discussed above, the mixing of the concentrated dispersion with additional precursor fluid is performed in a manner that avoids the difficulties of dispersing small particles directly into an open container of fluid. With the favorable concentrated dispersions according to the present invention, the mixing becomes very simple. Parts of the concentrated dispersion can simply be placed on top of a second matrix fluid, if the dispersants are denser than the matrix, or covered with the second matrix fluid, if the dispersants are less dense than the matrix. A combination of gravity and agitation then mixes the dispersants into a total amount of precursor fluid matrix. It has been found that concentrated dispersants prepared by the methods described here often have very favorable properties, such that at some temperatures they behave as if the dispersants were so well bound to the matrix that each dispersant tends to carry a significant amount of the matrix material when it is moved.

Fortrinnsvis vil en ikke-virvel genererende blander bli benyttet for å minimalisere evt. luftinnesperringer. Blanderen må naturligvis være fremstilt av et materiale som ikke reagerer med eller nedbryter matriks-for-løperfluidet. Egnede materialer vil avhenge av den spesielle sammensetningen av komposittene. Med en aluminiumlegerings-matriks, f.eks. er blandere fremstilt av grafitt eller stålbelagt med et ikke-fuktende belegg eller spray slik som karbon, natriumklorid eller mica-belegg, foretrukket. For noen legeringer kan Cotronics 902 bearbeidbar keramikk fra Cotronics Co., Brooklyn, NY, bli benyttet. Preferably, a non-vortex generating mixer will be used to minimize any air entrapment. The mixer must of course be made of a material that does not react with or degrade the matrix-precursor fluid. Suitable materials will depend on the particular composition of the composites. With an aluminum alloy matrix, e.g. mixers made of graphite or steel coated with a non-wetting coating or spray such as carbon, sodium chloride or mica coating are preferred. For some alloys, Cotronics 902 machinable ceramic from Cotronics Co., Brooklyn, NY can be used.

Høy skjærsammenblanding er foretrukket for å dispergere evt. små klynger eller agglomerater av dispergater som blir igjen fra den konsentrerte dispersjonen, og også for å tilveiebringe en mer jevn distribusjon av dispergatene i den ferdige kompositt. Under sammenblanding blir temperaturen normalt holdt innenfor området, ved hvilket blandingene som inneholder dispergatene, oppviser tiksotropi, slik at effektiv sammenblanding oppnås, samtidig som mulighetene for dispergat-resegregering, på grunn av tetthetsforskjellene når det blandede materialet beveges vekk fra blandingssonen, reduseres. High shear mixing is preferred to disperse any small clusters or agglomerates of dispersants remaining from the concentrated dispersion, and also to provide a more uniform distribution of the dispersants in the finished composite. During mixing, the temperature is normally kept within the range at which the mixtures containing the dispersants exhibit thixotropy, so that efficient mixing is achieved, while at the same time the possibilities of dispersant resegregation, due to the density differences when the mixed material is moved away from the mixing zone, are reduced.

Visse prosedyrer for å utføre blandingsstadiet har blitt funnet enten hensiktsmessig eller foretrukket. Ved utførin-gen av den kontinuerlige utførelsesformen av oppfinnelsen, som vist i eksemplene 9 og 10 under, er det ofte hensiktsmessig å tilveiebringe et reservoar som kan settes under trykk av den konsentrerte dispersjon fra hvilket den injiseres inn i minst en del av det andre for-løperfluidet. For å muliggjøre sammenblanding, er det generelt foretrukket å injisere den konsentrerte dispersjonen inn i en flytende strøm av det andre for-løperfluidet. For den konsentrerte komposittutformingen, for. hvilke eksempel 1 under beskriver en egnet innretning, kan en del av det konsentrerte komposittet bli holdt mekanisk under overflaten av en enhet av andre for-løperfluid, opprettholdt ved en temperatur høy nok for igjen å gjøre flytende minst en del av matriksen av det konsentrerte komposittet, og deler av de to komponenter av den konsentrerte kompositt kan bli blandet inn i det andre for-løperfluid, når flytendegjøring skjer. Det konsentrerte kompositt kan alternativt bli oppvarmet til og holdt ved en temperatur nødvendig for delvis flytendegjøring av dets matriks, og ytterligere fluidfor-løper tilført ved sammenblanding. Certain procedures for performing the mixing step have been found either convenient or preferred. In carrying out the continuous embodiment of the invention, as shown in examples 9 and 10 below, it is often appropriate to provide a reservoir which can be pressurized by the concentrated dispersion from which it is injected into at least part of the other for - the running fluid. To enable intermixing, it is generally preferred to inject the concentrated dispersion into a flowing stream of the second precursor fluid. For the concentrated composite design, for. of which Example 1 below describes a suitable device, a portion of the concentrated composite may be held mechanically below the surface by a unit of second precursor fluid, maintained at a temperature high enough to re-liquefy at least a portion of the matrix of the concentrated composite , and parts of the two components of the concentrated composite may be mixed into the second precursor fluid when liquefaction occurs. Alternatively, the concentrated composite may be heated to and maintained at a temperature necessary for partial liquefaction of its matrix, and further fluid precursor added by admixture.

Ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, tilveiebringes de første adskilte dispersjoner som er (i) hovedsakelig fri for porer, og (ii) har en hovedsakelig jevn dispersjon av dispergatene. Det tilveiebringes her nye dispersjoner som inneholder ikke mer enn omkring 40 volum-# av dispergater, og også ikke mer enn omkring 5 volum-# hulrom, porer og gasser. In the method according to the present invention, the first separated dispersions are provided which are (i) substantially free of pores, and (ii) have a substantially uniform dispersion of the dispersants. New dispersions are provided here which contain no more than about 40 volume-# of dispersants, and also no more than about 5 volume-# of voids, pores and gases.

I forbindelse med denne oppfinnelsen, bør det forstås at en "forløper av et matriksmateriale" refererer til materialer som kan bli omdannet til det ønskede matriksmaterialet ved hjelp av kjemisk eller fysisk behandling uten dislokasjon av dispergater i materialet. En væskelegering eller en termoplastisk harpiks er derfor en forløper til den faste legering eller harpiks til hvilke den herdes ved avkjøling, eller fluidblandinger av polyfunksjonelle isocyanater, og polyfunksjonelle alkoholer er forløpere til polyuretaner som de danner ved kjemisk reaksjon etter sammenblanding, eller fluidakrylerte materialer, er forløpere av polymerer som de danner etter at de blir utsatt for en elektronstråle. "Matriks" er her benyttet for å referere til en kontinuerlig fase av dispersjon eller kompositt, det være seg i en fluid eller i en fast form. In connection with this invention, it should be understood that a "precursor of a matrix material" refers to materials that can be converted into the desired matrix material by chemical or physical treatment without dislocation of dispersants in the material. A liquid alloy or a thermoplastic resin is therefore a precursor to the solid alloy or resin to which it hardens on cooling, or fluid mixtures of polyfunctional isocyanates, and polyfunctional alcohols are precursors to polyurethanes which they form by chemical reaction after mixing, or fluid acrylated materials, are precursors of polymers that they form after they are exposed to an electron beam. "Matrix" is used here to refer to a continuous phase of dispersion or composite, be it in a fluid or in a solid form.

De faste komposittmaterialer som fremstilles ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, omfattes av to primærmaterialer; matriksen og dispergatene. Matriksmateri-aler som er anvendelige ifølge foreliggende oppfinnelse, omfatter metaller, metall-legeringer og termoplastiske harpikser. Egnede metaller og metall-legeringer omfatter aluminium, aluminiumlegeringer, magnesium, magnesiumlegeringer, bronse, kobber, kobberlegeringer, sink og sinklegerin-ger. Egnede termoplastiske harpikser omfatter polyesterpo-lyuretaner, polyeterpolyuretaner, og akryliske polymerer og kopolymerer. Fortrinnsvis er matriksmaterialet valgt fra aluminium, aluminiumlegeringer, magnesium, magnesiumlegeringer, og magnesium-aluminiumlegeringer. Helst er matriksmaterialet en aluminiumlegering som inneholder mindre enn 12 vekt-#, fortrinnsvis mindre enn 8 vekt-#, og aller helst mindre enn 1,5 vekt-# silisium. The solid composite materials produced by the method according to the present invention are comprised of two primary materials; the matrix and the dispersants. Matrix materials which are applicable according to the present invention include metals, metal alloys and thermoplastic resins. Suitable metals and metal alloys include aluminium, aluminum alloys, magnesium, magnesium alloys, bronze, copper, copper alloys, zinc and zinc alloys. Suitable thermoplastic resins include polyester polyurethanes, polyether polyurethanes, and acrylic polymers and copolymers. Preferably, the matrix material is selected from aluminum, aluminum alloys, magnesium, magnesium alloys, and magnesium-aluminum alloys. Preferably, the matrix material is an aluminum alloy containing less than 12 wt-#, preferably less than 8 wt-#, and most preferably less than 1.5 wt-# of silicon.

Egnede dispergater for bruk her, er keramiske materialer slik som silisiumkarbid, silisiumnitritt, aluminiumnitritt, aluminiumoksyd, titan, silisiumoksyd, borkarbid, borider, karbider, silisiumforbindelser, diamant o.l. Disse material-ene er karakterisert ved å ha en elastisitetsmodul, styrke og slitestyrke som er betydelig høyere enn det av matriksmateri-alene. Fortrinnsvis er dispergatene enten silisiumkarbid, silisiumnitritt, aluminiumnitritt eller aluminiumoksyd. Helst er dispergatene silisiumkarbid. Dispergatene, uten hensyn til spesielle kjemiske sammensetninger, benyttes i form av fine partikler, som generelt har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 0,1 til 45 mikron, fortrinnsvis 3 til 20 mikron, og helst 7 til 15 mikron. Suitable dispersants for use here are ceramic materials such as silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, titanium, silicon oxide, boron carbide, borides, carbides, silicon compounds, diamond and the like. These materials are characterized by having a modulus of elasticity, strength and wear resistance that is significantly higher than that of the matrix materials. Preferably, the dispersants are either silicon carbide, silicon nitrite, aluminum nitrite or aluminum oxide. Preferably, the dispersants are silicon carbide. The dispersants, regardless of particular chemical compositions, are used in the form of fine particles, which generally have an average particle size of 0.1 to 45 microns, preferably 3 to 20 microns, and preferably 7 to 15 microns.

Den konsentrerte dispersjonen vil generelt bli fremstilt slik at den inneholder så mye dispergat som mulig. Derfor vil 25 til 85 vekt-#, fortrinnsvis 45 til 60 vekt-#, og helst 53 til 56 vekt-# dispergater, bli benyttet. The concentrated dispersion will generally be prepared so that it contains as much dispersant as possible. Therefore, 25 to 85 wt.#, preferably 45 to 60 wt.#, and most preferably 53 to 56 wt.# dispersants will be used.

Noen av de mest egnede anvendelser ved denne oppfinnelsen er i fremstillingen av kompositter av silisiumkarbid, dispergert i aluminium eller magnesiumlegeringer. Slike materialer er egnede konstruksjonsmaterialer for bruk i slik som flykropper og andre komponenter der en kombinasjon av lav tetthet, høy seighet og høy bøyemotstand ved temperaturer like under smeltepunktet av legeringen behøves. Før har det vært meget vanskelig å fremstille komposittprodukter som har omkring 20 vekt-# silisiumkarbid, det mest egnede mekaniske området, med den hovedsakelige jevne dispersjon av silisiumkarbidpartikler som trengs. Dette var spesielt tilfelle når silisiumkarbid-partiklene hadde størrelse mindre enn 10 mikron, og/eller hadde en vid spredning av størrelsene. Slike kompositter kan lett bli fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse. Some of the most suitable applications of this invention are in the manufacture of composites of silicon carbide, dispersed in aluminum or magnesium alloys. Such materials are suitable construction materials for use in such as aircraft fuselages and other components where a combination of low density, high toughness and high bending resistance at temperatures just below the melting point of the alloy is needed. Previously, it has been very difficult to produce composite products having about 20 wt-# silicon carbide, the most suitable mechanical range, with the substantially uniform dispersion of silicon carbide particles needed. This was particularly the case when the silicon carbide particles had a size of less than 10 microns, and/or had a wide spread of sizes. Such composites can easily be produced according to the present invention.

Det er kjent at legeringer av aluminium inneholdende fra 1 til 4$ silisium gir sterkere kompositter når de forsterkes med keramiske materialer slik som silisiumkarbid, enn aluminiumlegeringer inneholdende mindre silisium. Dette er slik selv om ikke-forsterkedé silisium-aluminiumlegeringer inneholdende mindre enn 1% silisium, er sterkere enn de inneholdende mer enn 1$ silisium. Vanskelighetene ved å fremstille kompositter med lav-silisium aluminiumlegering og silisiumkarbid, er antatt forårsaket av en reaksjon mellom den lav-silisium-aluminiumlegering og silisiumkarbid-dispergatene som gir aluminiumkarbider. Aluminiumkarbid-dannelsen svekker matriks/partikkel-grensesnittet og gjør SiC mindre effektivt som forsterkningsmateriale. It is known that alloys of aluminum containing from 1 to 4% silicon give stronger composites when reinforced with ceramic materials such as silicon carbide, than aluminum alloys containing less silicon. This is so even though unreinforced silicon-aluminum alloys containing less than 1% silicon are stronger than those containing more than 1% silicon. The difficulties in making composites with low-silicon aluminum alloy and silicon carbide are believed to be caused by a reaction between the low-silicon aluminum alloy and the silicon carbide dispersers to form aluminum carbides. The aluminum carbide formation weakens the matrix/particle interface and makes SiC less effective as a reinforcement material.

Tilsvarende, når silisiumoksyd-dispergatet benyttes med en lav-silisium-aluminiumlegering, kan de reagere med aluminiumet for å danne silisium og aluminiumoksyd. Når titandis-pergater benyttes for å forsterke lav-silisium-legeringer, kan de reagere for å danne Ti-Al og aluminiumoksyd. Tilsvarende kan som kjent andre skadelige reaksjoner oppstå med forskjellige keramiske/metalliske kombinasjoner. Similarly, when the silicon oxide dispersant is used with a low silicon aluminum alloy, they can react with the aluminum to form silicon and alumina. When titanium dispersions are used to reinforce low-silicon alloys, they can react to form Ti-Al and aluminum oxide. Correspondingly, as is known, other harmful reactions can occur with different ceramic/metallic combinations.

Vanskelighetene forårsaket av slike skadelige vekselvirkninger mellom ønskede dispergater og enten forløperen til matriksmaterialet eller selve matriksmaterialet, slik som oppstår når silisiumkarbid-dispergater benyttes for å forsterke et lav-silisium-aluminium, kan overkommes med en utforming av den foreliggende oppfinnelsen. Den skadelige reaksjon hemmes tilstrekkelig, eller ideelt sett forhindres, ved å dekke dispergatpartiklene med et materiale som (i) ikke reagerer med hverken forløperen eller matriksmaterialet, men (ii) vil danne et vedhengende belegg på dispergatene og (iii) vil behjelpe fuktingen av dispergatene av matriksfor--løperen. The difficulties caused by such harmful interactions between desired dispersants and either the precursor of the matrix material or the matrix material itself, such as occur when silicon carbide dispersants are used to reinforce a low-silicon aluminum, can be overcome with a design of the present invention. The deleterious reaction is sufficiently inhibited, or ideally prevented, by covering the dispersant particles with a material which (i) does not react with either the precursor or the matrix material, but (ii) will form an adherent coating on the dispersants and (iii) will assist in the wetting of the dispersants of the matrix precursor.

Egnetheten til partikkeldispergat-beleggmaterialene kan "bestemmes av rutine-eksperimentering ved Delegging av bestemte dispergater for å forsøke å infiltrere en pakket, porøs seng derav med det ønskede matriksfor-løperfluidet, og lykkes infiltrasjonen, blir det forsøkt å dispergere den konsentrerte dispersjonen inn i ytterligere matriksfor-løper-materiale. Eksempler på egnede belegg for benyttelse med lav-silisiumaluminumlegeringer omfatter metaller, metalloksyder, metallnitrider, metallkarbider og metallborider. Når et metallbelegg slik som kobber, molybden, nikkel, sink, tinn eller titan benyttes, er det fortrinnsvis ekstremt tynt, f.eks. opp til omkring 2 mikron, for å minimalisere evt. skadelige inter-metalliske vekselvirkninger. Metalloksyder som kan benyttes her, omfatter silisiumoksyder, alumini-umoksyder, kromoksyder, nikkeloksyder, kobberoksyder, mulitt, spineller, titanforbindelser, magnesiumsilikat, litiumsilikat o.l. Egnede metallnitrider omfatter silisiumnitritt, titan-nitritt, bornitritt og aluminiumnitritt. Egnede metallsilisiumkomponenter omfatter molybden, kobber og titansilisiumforbindelser. The suitability of the particulate dispersant coating materials can be "determined by routine experimentation by dividing particular dispersants to attempt to infiltrate a packed, porous bed thereof with the desired matrix precursor fluid, and if the infiltration succeeds, an attempt is made to disperse the concentrated dispersion into further matrix precursor material. Examples of suitable coatings for use with low-silicon aluminum alloys include metals, metal oxides, metal nitrides, metal carbides, and metal borides. When a metal coating such as copper, molybdenum, nickel, zinc, tin, or titanium is used, it is preferably extremely thin , eg up to about 2 microns, to minimize any harmful inter-metallic interactions. Metal oxides that can be used here include silicon oxides, aluminum oxides, chromium oxides, nickel oxides, copper oxides, mullite, spinels, titanium compounds, magnesium silicate, lithium silicate etc. Suitable metal nitrides include silicon nitride, titanium-Ni tritite, boron nitrite and aluminum nitrite. Suitable metal silicon components include molybdenum, copper and titanium silicon compounds.

Silisiumdioksyd som kan bli dannet på silisiumkarbider ved oppvarming i luft, er for tiden foretrukket, dels fordi det er spesielt hensiktsmessig å fremstille av kun oppvarming av silisiumkarbidpulver ved omkring 1300°C i omkring 30 minutter. Aluminiumoksyd som hensiktsmessig kan bli belagt på silisiumkarbidpartikler fra en krystallisert sol for å danne belegget, er også foretrukket. Silicon dioxide, which can be formed on silicon carbides by heating in air, is currently preferred, partly because it is particularly convenient to produce from only heating silicon carbide powder at about 1300°C for about 30 minutes. Alumina which can conveniently be coated on silicon carbide particles from a crystallized sol to form the coating is also preferred.

Slike belegg har generelt ikke blitt funnet nødvendig for ferdige kompositter fremstilt med magnesiumbaserte legeringer, fordi dannelsen av skadelige produkter ikke har blitt funnet å være omfattende, selv om magnesium legeres med aluminium. Such coatings have generally not been found necessary for finished composites made with magnesium-based alloys, because the formation of harmful products has not been found to be extensive, even when magnesium is alloyed with aluminum.

Bruken av oppfinnelsen kan videre bli forstått fra de følgende eksempler, hvor alle deler og prosenter er i vekt når ikke annet er spesifisert. The use of the invention can further be understood from the following examples, where all parts and percentages are by weight unless otherwise specified.

Eksempel 1 Example 1

Et kvartsrør med 16 cm lengde og med en innvendig diameter av 2,2 cm ble belagt innvendig i en lengde på omkring 15 cm med en suspensjon av kolloidalgrafitt tilgjengelig fra Acheson Colloids, Ltd., Brantford, Ontario, Canada, under typenavnet AQUADAG. En støttestav som er mindre enn innvendig diameter av kvartsrøret, men som i en ende har en gassgjennomtren-gelig plugg av porøs ildfast leirebrikke som passer tett inne i det belagte røret, ble deretter innsatt fra den ubelagte enden og anbragt slik at den porøse pluggen var omkring 10 cm fra åpningen av den belagte enden. Beholderen som således ble dannet av den belagte rørenden og den porøse pluggen, ble fylt med grit F600 grønn silisiumkarbid til en pakketetthet på omkring 50 volum-#, ved hjelp av et vibrerende bord som var i kontakt med beholderen. (Størrelsesspredningen av grit F600 silisiumkarbid er fullstendig beskrevet i publikasjonen av Federation of European Producers of Abrasives, heretter kalt "FEPA"). Den spesielle mengden av grit F600 benyttet i dette eksperimentet, ble målt med en Coulter Counter og hadde 50$ av dets volum av partikler med en størrelse på mer enn 9,1 mikron; 3$ av volumet var utgjort av korn større enn 15,3 mikron, 94$ av volumet ble utgjort av korn større enn 4,8 mikron, og de mellomliggende 75$ av volumet ble utgjort av korn med størrelsene mellom 6,2 og 12,2 mikron. De mellomliggende 75$ av volumet er definert som den delen av prø-vetaket som ikke er inkludert de største og minste partiklene som hver utgjorde 12,5$ av det totale volum. A quartz tube 16 cm long and having an internal diameter of 2.2 cm was coated internally for a length of about 15 cm with a suspension of colloidal graphite available from Acheson Colloids, Ltd., Brantford, Ontario, Canada, under the brand name AQUADAG. A support rod smaller than the inside diameter of the quartz tube, but having at one end a gas-permeable plug of porous refractory clay chip that fits snugly inside the coated tube, was then inserted from the uncoated end and positioned so that the porous plug was about 10 cm from the opening of the coated end. The container thus formed by the coated pipe end and the porous plug was filled with grit F600 green silicon carbide to a packing density of about 50 vol-#, by means of a vibrating table in contact with the container. (The size distribution of grit F600 silicon carbide is fully described in the publication of the Federation of European Producers of Abrasives, hereinafter referred to as "FEPA"). The particular amount of grit F600 used in this experiment was measured with a Coulter Counter and had 50% of its volume of particles with a size greater than 9.1 microns; 3$ of the volume was made up of grains larger than 15.3 microns, 94$ of the volume was made up of grains larger than 4.8 microns, and the intermediate 75$ of the volume was made up of grains with sizes between 6.2 and 12, 2 microns. The intermediate 75$ of the volume is defined as the part of the sample roof that does not include the largest and smallest particles which each accounted for 12.5$ of the total volume.

Den øvre overflate av den pakkede sengen av SiC ble dekket med et lag av porøs aluminiumoksydpapir (produkt APA1 fra Zircar Products, Florida, New York) og denne enden av beholderen ble siden omhyllet med aluminiumfolie. Det porøse aluminiumoksydpapir festes tett nok for å hindre den pakkede sengen fra å falle ut når beholderen vendes opp-ned og for å tjene som et filter for å ekskludere oksyder eller andre uønskede produkter, når smeltet metall senere infiltreres i den pakkede sengen. Aluminiumfolien tillater den beskyttede ende av beholderen å bli senket ned i den smeltede aluminiumlegering uten at innholdet forurenses med et lag av oksyd som dannes spontant på smeltede aluminiumlegeringer. Kort etter nedsenkning smelter aluminiumfolien. Aluminium-foliemengden er så liten at sammensetningen av den smeltede aluminiumlegering ikke forandres i merkbar grad. The upper surface of the packed bed of SiC was covered with a layer of porous alumina paper (product APA1 from Zircar Products, Florida, New York) and this end of the container was then wrapped with aluminum foil. The porous alumina paper is attached tightly enough to prevent the packed bed from falling out when the container is turned upside down and to serve as a filter to exclude oxides or other unwanted products when molten metal is later infiltrated into the packed bed. The aluminum foil allows the protected end of the container to be immersed in the molten aluminum alloy without contaminating the contents with a layer of oxide that forms spontaneously on molten aluminum alloys. Shortly after immersion, the aluminum foil melts. The amount of aluminum foil is so small that the composition of the molten aluminum alloy does not change appreciably.

Den omhyllede beholder med dets pakkede seng ble deretter plassert i et gasstett tørkeskap som ble evakuert til et trykk på ikke mer enn 0,01 bar og siden tilbakefylt med argon. Den således fremstilte beholder ble anbragt inne i en innretning illustrert i fig. 1. Kvartsrøret 1 har nå aluminiumoksydpapiret 5 ved bunnen av den pakkede seng 4, med den porøse ildfaste plugg 3 og støttestangen 2 på toppen. Røret 1 forbindes via et gasstett feste 6 til en kanal 7 som tillater innstrømning eller utstrømning av gass fra rommet over den porøse plugg uavhengig av rommet 8 i den øvre del av innretningen. The shrouded container with its packed bed was then placed in a gas-tight drying cabinet which was evacuated to a pressure of no more than 0.01 bar and then backfilled with argon. The thus produced container was placed inside a device illustrated in fig. 1. The quartz tube 1 now has the alumina paper 5 at the bottom of the packed bed 4, with the porous refractory plug 3 and support rod 2 on top. The pipe 1 is connected via a gas-tight attachment 6 to a channel 7 which allows the inflow or outflow of gas from the space above the porous plug independently of the space 8 in the upper part of the device.

Røret med dets pakkede seng ble siden nedsenket, som vist i fig. 1, i et bad av smeltet A357 aluminiumlegering (som inneholder omkring 7$ silisium) 9, med et smeltepunkt på 610° , ble holdt i en grafittsmeltedigel 10 ved en temperatur av 700° C ved hjelp av et tradisjonelt oppvarmingselement 11. Smeltedigelen og oppvarmeren er inne i et gasstett rom dannet av beholderen 12, som er beskyttet fra varmen og av det oppvarmede element 11 av isolasjon 13. Rom 8 ble først fylt med argongass ved atmosfærisk trykk. Etter for-varming i 5 minutter av røret inneholdende den pakkede seng, viste termoelementet 15 at temperaturen av det smeltede metall 9 hadde kommet tilbake til den ønskede verdi på 700°C etter å ha blitt avkjølt ved introdusering av den pakkede seng og dets beholder, trykket innenfor ovnen over laget av smeltet legering ble øket med en hastighet av 1,36 bar/minutt ved å tilføre ytterligere argongass gjennom innløpskanal 14. Dette trykk forårsaket at fluidlegeringen strømmet gjennom den pakkede seng fra bunnen, for dermed å erstatte gass fra toppen av sengen gjennom den porøse pluggen inn i den separate kanal 7. The tube with its packed bed was then submerged, as shown in fig. 1, in a bath of molten A357 aluminum alloy (containing about 7% silicon) 9, with a melting point of 610°, was held in a graphite crucible 10 at a temperature of 700°C by means of a traditional heating element 11. The crucible and heater is inside a gas-tight space formed by the container 12, which is protected from the heat and by the heated element 11 of insulation 13. Space 8 was first filled with argon gas at atmospheric pressure. After preheating for 5 minutes the tube containing the packed bed, the thermocouple 15 showed that the temperature of the molten metal 9 had returned to the desired value of 700°C after being cooled by the introduction of the packed bed and its container, the pressure within the furnace above the layer of molten alloy was increased at a rate of 1.36 bar/minute by supplying additional argon gas through inlet channel 14. This pressure caused the fluid alloy to flow through the packed bed from the bottom, thereby replacing gas from the top of the bed through the porous plug into the separate channel 7.

Når trykket nådde 13,6 bar, ble økningen i trykk avbrutt og trykket opprettholdt ved dette nivå i 5 minutter. Trykket i hele ovnen ble siden senket via utløp 15, og røret inneholdende den pakkede seng av SiC, som nå var infiltrert med smeltet legering, ble fjernet og avkjølt i luft for å danne en konsentrert kompositt, som ble separert fra kvartsrøret ved å skyve fra en ende og ble så kuttet i biter ved hjelp av en diamantsag. Et mikroslip av et polert snitt av den fremstilte konsentrerte kompositt er vist i fig. 2. When the pressure reached 13.6 bar, the increase in pressure was stopped and the pressure was maintained at this level for 5 minutes. The pressure throughout the furnace was then lowered via outlet 15, and the tube containing the packed bed of SiC, now infiltrated with molten alloy, was removed and cooled in air to form a concentrated composite, which was separated from the quartz tube by pushing from one end and was then cut into pieces using a diamond saw. A microcut of a polished section of the prepared concentrated composite is shown in fig. 2.

I en separat grafittsmeltedigel ble 91 g av A357-legering smeltet og oppvarmet til 720°C, og et stykke som veide 62 g av den konsentrerte kompositt, forberedt som beskrevet ovenfor, ble plassert på toppen av den smeltede legering. Etter 10 minutter ble materialet omrørt med en grafittstang for å behjelpe en preliminær oppbrekning av den konsentrerte kompositt, og en roterende grafittrører, for-varmet til 600°C, ble siden nedsenket i og benyttet for å røre smeiten i 5 minutter ved 300 omdreininger pr. minutt. Smeltedigelen ble deretter fjernet fra ovnen og dets innhold tømt i en annen smeltedigel og avkjølt. Den resulterende kompositt ifølge denne oppfinnelsen med 20 volum-# SiC ble undersøkt i mikroskop etter at et polert snitt var preparert. Det viste god distribusjon av SiC dispergatet gjennom komposittet, med tydelige intime kontakter ved de fleste SiC metallgrense-snitt og lite porøsitet. Dette er vist i et mikroslip av komposittet i fig. 3. In a separate graphite crucible, 91 g of A357 alloy was melted and heated to 720°C, and a piece weighing 62 g of the concentrated composite, prepared as described above, was placed on top of the molten alloy. After 10 minutes, the material was stirred with a graphite rod to aid in a preliminary breaking up of the concentrated composite, and a rotating graphite stirrer, preheated to 600°C, was then immersed in and used to stir the melt for 5 minutes at 300 rpm . minute. The crucible was then removed from the furnace and its contents emptied into another crucible and cooled. The resulting composite of this invention with 20 volume-# SiC was examined under a microscope after a polished section was prepared. It showed good distribution of the SiC dispersate throughout the composite, with clear intimate contacts at most SiC metal interfaces and little porosity. This is shown in a microcut of the composite in fig. 3.

Eksempel 2. Example 2.

I eksempel 2 ble partikler av grit F600 silisiumkarbid plassert i bunnen av en stålsmeltedigel for å gi en pakket seng med omkring 50 volum-# SiC. En mengde smeltet legering inneholdende 90$ Mg og 10$ aluminium, tilstrekkelig til å infiltrere hele den pakkede sengen, ble tømt over sengen og smeltedigelen med dets innhold plassert inne i en ovn som kan settes under trykk, ved 700"C. Komprimert argon ble deretter tilført til ovnen inntil trykket nådde 34 bar. Dette var nødvendig for å sørge for at den smeltede legering impreg-nerer hele den pakkede seng, bortsett fra en liten lomme ved bunnen inn i hvilken luft som opprinnelig var tilstedeværende i den pakkede seng, var blitt omflyttet. In Example 2, particles of grit F600 silicon carbide were placed in the bottom of a steel crucible to provide a packed bed of about 50 vol-# SiC. A quantity of molten alloy containing 90$ Mg and 10$ Aluminium, sufficient to infiltrate the entire packed bed, was poured over the bed and the crucible with its contents placed inside a pressurizable furnace, at 700"C. Compressed argon was then fed to the furnace until the pressure reached 34 bar This was necessary to ensure that the molten alloy impregnates the entire packed bed except for a small pocket at the bottom into which air originally present in the packed bed was been relocated.

En del av den fullt impregnerte konsentrerte kompositt preparert som beskrevet umiddelbart ovenfor, ble myknet ved 700°C og blandet med en ytterligere mengde av smeiten, 90$ Mg og 10$ Al-legering, valgt for å resultere i en ferdig kompositt med 20 volum-# SiC. Blandingen ble først utført med en håndholdt rørestav inntil den konsentrerte kompositt viste nødvendig lav viskositet for å tillate effektiv mekanisk blanding. Blandingen ble deretter fortsatt med en dobbelt spiralformet rører som opererte ved 400 omdr./min. Dette forhindret gass i å komme inn gjennom virvel-dannelsen. Etter omkring 5 minutter med omrøring, var resultatet en halvfast slurry som kunne støpes. Dette materialet ble siden støpt og tillatt å størkne. En meget dispergert, ferdig kompositt ble dannet. A portion of the fully impregnated concentrated composite prepared as described immediately above was softened at 700°C and mixed with a further amount of the melt, 90% Mg and 10% Al alloy, selected to result in a finished composite of 20 volumes -# SiC. Mixing was first carried out with a handheld stirrer until the concentrated composite showed the necessary low viscosity to allow effective mechanical mixing. Mixing was then continued with a double helical stirrer operating at 400 rpm. This prevented gas from entering through the vortex formation. After about 5 minutes of stirring, the result was a semi-solid, pourable slurry. This material was then cast and allowed to solidify. A highly dispersed, finished composite was formed.

Eksempel 3 Example 3

I eksempel 3 ble dette utført på samme måten som i eksempel 2, unntatt at grit F500 ble benyttet istedet for grit F600 silisiumkarbid. In example 3, this was carried out in the same way as in example 2, except that grit F500 was used instead of grit F600 silicon carbide.

Eksempel 4 Example 4

I eksempel 4 ble dette utført på samme måten som i eksempel 2, unntatt at grit F320 ble benyttet istedet for grit F600 s i1 i s iumkarb i d. In example 4, this was carried out in the same way as in example 2, except that grit F320 was used instead of grit F600 s i1 i s iumcarb i d.

Eksempel 5- 7 Example 5-7

Fremstillingen av det konsentrerte kompositt for disse eksemplene utført på omtrent den samme måten som i henholdsvis eksemplene 2-4, unntatt at (i) en noe forskjellig innretning som tillater evakuering såvel som trykksetting av rommet innenfor beholderen for dispergater ble benyttet; (ii) først ble fast legeringsmateriale tilført til beholderen over den pakkede seng; (iii) rommet innenfor beholderen for dispergatene ble evakuert etter at det faste metallet og dispergatene hadde blitt plassert inne i ovnen som ble opprettholdt ved 900"C, før trykksetting for å forårsake infiltrasjon; og (iv) en ren magnesiumlegering av handelskval itet ble benyttet for matriksen. The preparation of the concentrated composite for these examples was carried out in approximately the same manner as in examples 2-4, respectively, except that (i) a somewhat different device allowing evacuation as well as pressurization of the space within the container for dispersants was used; (ii) first, solid alloy material was added to the container above the packed bed; (iii) the space within the container for the dispersants was evacuated after the solid metal and dispersants had been placed inside the furnace maintained at 900°C, prior to pressurization to cause infiltration; and (iv) a commercial grade pure magnesium alloy was used for the matrix.

Det konsentrerte kompositt ble blandet med ytterligere smeltet matrikslegering i en spesiell beholder i en argonat-mosfære, ved å benytte en kraftig omrører lik en turbin som beveger seg ved 2000-3000 omdreininger pr. min. Et system av ledeplater i beholderen hindret signifikante gassinnesper-ringer under sammenblandingen. Dispersjonen ble blandet i omkring 5 minutter ved en temperataur på omkring 700°C. Røreren ble siden umiddelbart fjernet og dispersjonen straks støpt i en omkring 9 mm dyp kobberkokille. En gunstig dispergert kompositt med omkring 15 vekt-# dispergater var resultatet. The concentrated composite was mixed with additional molten matrix alloy in a special container in an argon atmosphere, using a powerful stirrer similar to a turbine moving at 2000-3000 revolutions per minute. my. A system of baffles in the container prevented significant gas entrainment during mixing. The dispersion was mixed for about 5 minutes at a temperature of about 700°C. The stirrer was then immediately removed and the dispersion immediately cast into an approximately 9 mm deep copper mold. A favorably dispersed composite with about 15 wt-# of dispersants was the result.

Eksempel 8 Example 8

Dette ble utført på samme måten som i eksemplene 5-7, unntatt at en finere partikkelstørrelse av silisiumkarbid, omkring 3 mikron i størrelse, ble benyttet. This was carried out in the same manner as in Examples 5-7, except that a finer particle size of silicon carbide, about 3 microns in size, was used.

Eksempel 9 Example 9

Eksempel 9 illustrerer bruken av oppfinnelsen i kontinuerlig støpning og utføres ved innretningen vist i snitt i fig. 4. Smeltet legering 100 og konsentrert kompositt tilføres kontinuerlig inn i et kammer 102 opprettholdt ved en temperatur som vil holde blandingen minst delvis fluid. Fra kammer 102 pumpes og blandes blandingen av en rotor 103 til et blandingsområde 104, hvor den blir utsatt for kraftig agitering. Høye skjærkrefter i området 104 oppnås i et smalt gap 108 mellom kammerveggen 105 og en rotor 106. Både kammerveggen og rotoren har overflater som omfatter en konisk kjeglestump med de samme avsmalende vinkler, slik at gapbredden, og tilsvarende skjærhastigheten, kan justeres ved vertikal forskyvning mellom rotoren og kammerveggen. Den vel dispergerte dispersjonen strømmer ut i region 107 og kan føres inn i en smeltedigel for størkningsprosessen, kontinuerlig støpning av et ekstruderingsemne eller lignende. Example 9 illustrates the use of the invention in continuous casting and is carried out by the device shown in section in fig. 4. Molten alloy 100 and concentrated composite are fed continuously into a chamber 102 maintained at a temperature that will keep the mixture at least partially fluid. From chamber 102, the mixture is pumped and mixed by a rotor 103 to a mixing area 104, where it is subjected to vigorous agitation. High shear forces in the area 104 are achieved in a narrow gap 108 between the chamber wall 105 and a rotor 106. Both the chamber wall and the rotor have surfaces that comprise a conical truncated cone with the same tapering angles, so that the gap width, and the corresponding shear speed, can be adjusted by vertical displacement between the rotor and the chamber wall. The well-dispersed dispersion flows out into region 107 and can be fed into a crucible for the solidification process, continuous casting of an extrusion blank, or the like.

Selve den konsentrerte kompositt kan alternativt bli rotert kraftig i et bad av smeltet legering, slik at deler av den konsentrerte kompositt skrelles av ved grensesnittet mens matriksen av den konsentrerte kompositt myknes under påvirkning av den høyere temperatur av badet av den smeltede legering. The concentrated composite itself can alternatively be rotated vigorously in a bath of molten alloy, so that parts of the concentrated composite are peeled off at the interface while the matrix of the concentrated composite is softened under the influence of the higher temperature of the bath of molten alloy.

Eksempel 10 Example 10

Eksempel 10 illustrerer en utforming av oppfinnelsen med en annen kontinuerlig fremgangsmåte og kan forstås ved hjelp av fig. 5, som viser et snitt av innretningen som er egnet for oppfinnelsen. Et fast kammer 201 som er istand til å motstå de involverte trykk, tilveiebringes med en tradisjonell innretning for å opprettholde forskjellige temperaturer i forskjellige regioner i dets indre, og inneholder to innløp 202 og 203, og et utløp 204. Ved innløp 202 tilføres smeltet metall 205 under trykk. Ved innløp 203 tilføres dispergatene 206 ved en egnet hastighet, og også under trykk ved hjelp av en presse, tilførselsskrue eller andre egnede innretninger. Example 10 illustrates a design of the invention with another continuous method and can be understood with the help of fig. 5, which shows a section of the device suitable for the invention. A fixed chamber 201 capable of withstanding the pressures involved is provided with a conventional device for maintaining different temperatures in different regions of its interior, and contains two inlets 202 and 203, and an outlet 204. At inlet 202, molten metal is supplied 205 under pressure. At inlet 203, the dispersants 206 are supplied at a suitable speed, and also under pressure by means of a press, supply screw or other suitable devices.

Under operasjon av den kontinuerlige prosess i denne oppfinnelsen, holdes kammer 201 ved en temperatur som vil opprettholde smeltet metall i regionene 205 og 206, og en temperatur som er for lav til å smelte metallet "benyttet på toppen av region 206, som utgjør en pakket seng av dispergater. Strømmen av dispergater fra sonen 203 opprettholdes i en nedoverretning ved hjelp av mekanisk trykk påvirket mot den pakkede sengen av dispergater, men dette forhindrer ikke metall fra å fylle rommene mellom partiklene i den pakkede sengen av dispergatene i de nedre deler av innløpsområdet for dispergater, hvor temperaturen er nødvendig høy for å holde metallet smeltet. En sone av konsentrert kompositt ifølge denne oppfinnelsen dannes derfor i regionen 207, men pene-trering oppover av metallet avgrenses av dets størkning i de øvre deler av innløpet 203, som danner en mer eller mindre klar grense mellom regionen 207 inneholdende konsentrert kompositt og region 206 med kun dispergatet og gass. During operation of the continuous process of this invention, chamber 201 is maintained at a temperature which will maintain molten metal in regions 205 and 206, and a temperature too low to melt the metal "used on top of region 206, which constitutes a packed bed of dispersants The flow of dispersants from zone 203 is maintained in a downward direction by mechanical pressure applied against the packed bed of dispersants, but this does not prevent metal from filling the spaces between the particles of the packed bed of dispersants in the lower parts of the inlet region for dispersers, where the temperature is necessary high to keep the metal molten. A zone of concentrated composite of this invention is therefore formed in the region 207, but upward penetration of the metal is limited by its solidification in the upper parts of the inlet 203, which forms a more or less clear boundary between region 207 containing concentrated composite and region 206 with only dispersate and gas.

I området hvor det smeltede metallet 205 berører den konsentrerte kompositt 207, akselererer strømningshastigheten av metallet ved hjelp av en innsnevring dannet av en utbuling 208 i kammerveggen. I området mellom 208 og 207, er den konsentrerte kompositt kontinuerlige medført nedstrøm av det hurtig strømmende smeltede metall, og det skjæres og dispergeres inn i det strømmende metallet. Ved en tilstrekklig av-stand nedstrøms fra innsnevringen, oppnås et område 209 av betydelig homogent og ikke-porøs dispersjon. Denne dispersjon kan bli støpt kontinuerlig fra utløpet 204 for å frembringe et fast, kontinuerlig ekstruderingsemne 210 av den ferdige ønskede kompositt. Volumfraksjonene av metallmatrik-sen og dispergatene kontrolleres ved å regulere den relative fødehastigheten av dispergatene og smeltet metall ved deres innløp, henholdsvis 203 og 202. In the area where the molten metal 205 contacts the concentrated composite 207, the flow rate of the metal accelerates by means of a constriction formed by a bulge 208 in the chamber wall. In the region between 208 and 207, the concentrated composite is continuously entrained downstream by the rapidly flowing molten metal and is sheared and dispersed into the flowing metal. At a sufficient distance downstream from the constriction, an area 209 of substantially homogeneous and non-porous dispersion is obtained. This dispersion may be cast continuously from outlet 204 to produce a solid, continuous extrusion blank 210 of the finished desired composite. The volume fractions of the metal matrix and dispersants are controlled by regulating the relative feed rate of the dispersants and molten metal at their inlets, 203 and 202 respectively.

Istedet for en innsnevring, kan separate mekaniske eller elektromagnetiske rørere bli benyttet for å dispergere den konsentrerte kompositt inn i ytterligere matriksforløper. Instead of a constriction, separate mechanical or electromagnetic stirrers can be used to disperse the concentrated composite into additional matrix precursors.

Eksempel 11 Example 11

Eksempel 11 ble utført på samme måte som eksempel 1, unntatt at SiC partiklene som ble benyttet, var en blanding av like volumer av FEPA grit F400, grit F500 og grit F600. Grit F600 hadde den samme størrelsesdistribusjon som i eksempel 1. Grit F500 materialet hadde 3 volum-# partikler større enn 22,5 mikron, 50 volum-# partikler større enn 13,7 mikron, 94 volum-56 partikler større enn 8,7 mikron, og hoveddelen 75 volum-# partikler med størrelsene mellom 10,6 og 17,7 mikron. Disse målingene ble utført av en Coulter Counter. Ved å benytte den samme måleteknikk, hadde grit F400 materialet 3 volum-% partikler større enn 25 mikron, 50 volum-5é partikler større enn 17 mikron, 94 volum-56 partikler større enn 12 mikron og hoveddelen 75 volum-# partikler med størrelsene mellom 13 og 20,5 mikron. 75 volum-5é av blandingen hadde partikler mellom 7,8 og 19 mikron, 3 volum-5é av blandingen hadde partikler mindre enn 5,2 mikron, og 94 volum-# av blandingen hadde partikler større enn 21 mikron. Den ferdige fremstilte kompositt hadde en hovedsakelig jevn distribusjon av alle partikkelstørrelser av SiC innenfor matriksen når denne ble studert i snitt. Example 11 was carried out in the same way as example 1, except that the SiC particles used were a mixture of equal volumes of FEPA grit F400, grit F500 and grit F600. Grit F600 had the same size distribution as in Example 1. Grit F500 material had 3 volume-# particles greater than 22.5 microns, 50 volume-# particles greater than 13.7 microns, 94 volume-56 particles greater than 8.7 microns , and the bulk 75 volume-# particles with sizes between 10.6 and 17.7 microns. These measurements were performed by a Coulter Counter. Using the same measurement technique, the grit F400 material had 3 vol% particles larger than 25 microns, 50 vol-5é particles larger than 17 microns, 94 vol-56 particles larger than 12 microns and the bulk 75 vol-# particles with sizes between 13 and 20.5 microns. 75% by volume of the mixture had particles between 7.8 and 19 microns, 3% by volume of the mixture had particles less than 5.2 microns, and 94% by volume of the mixture had particles greater than 21 microns. The finished composite had an essentially even distribution of all particle sizes of SiC within the matrix when this was studied in section.

Eksempel 12 Example 12

Eksempel 12 var det samme som eksempel 1, unntatt at de benyttede dispergatene var borkarbider i stedet for silisiumkarbid. God redistribusjon av den konsentrerte kompositt ble oppnådd i den ferdige kompositt. Example 12 was the same as Example 1, except that the dispersants used were boron carbides instead of silicon carbide. Good redistribution of the concentrated composite was achieved in the finished composite.

Eksempel 13 Example 13

Eksempel 13 ble utført på samme måte som eksempel 1, unntatt at (i) 100 g av konsentrert kompositt og 215 g av ytterligere A354 legering ble benyttet for å gi et 15 volum-# kompositt; Example 13 was conducted in the same manner as Example 1, except that (i) 100 g of concentrated composite and 215 g of additional A354 alloy were used to provide a 15 volume # composite;

(ii) smeltetemperatur under blandingen av den konsentrerte kompositt inn i ytterligere smeltet legering, var kun 607°C istedet for 700°C; og sluttrøringen ble utført i kun 2,5 minutter istedet for 5. Forskjellene i temperatur øket betydelig den tilsynelatende viskositet under blandingen av den konsentrerte kompositt med ytterligere matriksmateriale og noen store luftporer ble introduert under røringen og bevart i den ferdige kompositt. Derfor, selv om SiC dispergatene igjen ble vel dispergert inne i den ferdige kompositt, var resultatet mindre foretrukket enn i eksempel 1. (ii) melting temperature during mixing of the concentrated composite into additional molten alloy was only 607°C instead of 700°C; and the final stirring was performed for only 2.5 minutes instead of 5. The differences in temperature significantly increased the apparent viscosity during mixing of the concentrated composite with additional matrix material and some large air pores were introduced during stirring and preserved in the finished composite. Therefore, even if the SiC dispersants were again well dispersed inside the finished composite, the result was less preferred than in example 1.

Eksempel 14 Example 14

Eksempel 14 ble utført på samme måte som eksempel 1, unntatt at (i) benyttet legering var type 6061 legering eller en A357 og (ii) 100 g av konsentrert kompositt og 149 g av ytterligere smeltet legering ble benyttet i det siste blandingstrinnet. Example 14 was carried out in the same manner as Example 1, except that (i) alloy used was type 6061 alloy or an A357 and (ii) 100 g of concentrated composite and 149 g of additional molten alloy were used in the final mixing step.

Legering av typen 6061 inneholder 0,6$ Si, 1% Mg, 0,3% Mn, og 0,2$ Cr, rest Al. Formodentlig på grunn av det meget lave silisiuminnholdet, ble dispergatene av den konsentrerte kompositt innenfor den ferdige kompositt ikke fullt så gode som i eksempel 1. Et mikroslip av den ferdige fremstilte kompositt i dette eksempel er vist i fig. 6. Type 6061 alloy contains 0.6$ Si, 1% Mg, 0.3% Mn, and 0.2$ Cr, balance Al. Presumably due to the very low silicon content, the dispersions of the concentrated composite within the finished composite were not quite as good as in example 1. A microsand of the finished composite in this example is shown in fig. 6.

Eksempel 15 Example 15

Eksempel 15 ble utført på samme måte som eksempel 14, unntatt at benyttet legering var 10$ Si - 90$ Al. Resultatet er i sterk kontrast med de i eksempel 14, ved at distribusjonen av SiC dispergatene inne i den ferdige kompositt var meget jevne. Example 15 was carried out in the same way as example 14, except that the alloy used was 10% Si - 90% Al. The result is in strong contrast to those in example 14, in that the distribution of the SiC dispersants inside the finished composite was very even.

Eksempel 16 Example 16

Eksempel 16 ble utført på samme måte som eksempel 14, unntatt at benyttet legering inneholdt 99,9$ Al. Dispergatene av silisiumkarbid i den ferdige kompositt var mindre jevne enn det som ble oppnådd i eksempel 14. Example 16 was carried out in the same way as Example 14, except that the alloy used contained 99.9% Al. The dispersions of silicon carbide in the finished composite were less uniform than that obtained in Example 14.

Eksempel 17 Example 17

Eksempel 17 ble utført på samme måte som eksempel 16, unntatt at (i) temperaturen både for prepareringen og for blandingen av den konsentrerte kompositt ble øket til 800°C; og (ii) 71 g av konsentrert kompositt og 152 g ytterligere legering ble benyttet i blandingsstadiet, som skulle ha gitt en ferdig kompositt med kun 15 vekt-# SiC. Sammenblandingen av konsentrert kompositt med ytterligere metall viste likevel å være umulig i praksis. Røntgendiffraksjon av en prøve av den konsentrerte kompositt viste tilstedeværelsen av aluminiumkarbid ved grenseflatene mellom dispergatene og matriksen. Dette er antatt å være årsaken til at den konsentrerte kompositt var så vanskelig å brekke opp. Example 17 was carried out in the same manner as Example 16, except that (i) the temperature both for the preparation and for the mixing of the concentrated composite was increased to 800°C; and (ii) 71 g of concentrated composite and 152 g of additional alloy were used in the mixing stage, which should have produced a finished composite with only 15 wt-# SiC. The mixing of concentrated composite with additional metal nevertheless proved to be impossible in practice. X-ray diffraction of a sample of the concentrated composite showed the presence of aluminum carbide at the interfaces between the dispersants and the matrix. This is believed to be the reason why the concentrated composite was so difficult to break up.

Eksempel 18 Example 18

Eksempel 18 ble utført på samme måte som eksempel 17, unntatt at (i) den ferdige blandingen ble utført ved 720°C istedet for 800°C, og (ii) SiC partiklene ble oppvarmet i luft ved 1300° C i 30 minutter før de ble infiltrert for å danne den konsentrerte kompositt. Denne behandling er kjent for å danne et lag av SiOg på overflaten av silisiumkarbidet. Røntgenanalysen av denne konsentrerte kompositt bekreftet at silisiumoksydoverflåtene sterkt forsinker dannelsen av aluminiumkarbid, og derfor kan den konsentrerte kompositt lett bli dispergert i det ferdige blandingsstadiet. Et mikroslip av den ferdige kompositt fremstilt på denne måten er vist i fig. 6. Example 18 was carried out in the same way as Example 17, except that (i) the finished mixture was carried out at 720°C instead of 800°C, and (ii) the SiC particles were heated in air at 1300°C for 30 minutes before was infiltrated to form the concentrated composite. This treatment is known to form a layer of SiOg on the surface of the silicon carbide. The X-ray analysis of this concentrated composite confirmed that the silicon oxide surfaces strongly retard the formation of aluminum carbide, and therefore the concentrated composite can be easily dispersed in the finished mixing stage. A microcut of the finished composite produced in this way is shown in fig. 6.

Eksempel 19 Example 19

Eksempel 19 var det samme som eksempel 1, unntatt at SiC partiklene ble belagt med aluminiumoksyd før dannelsen av den konsentrerte kompositt på følgende måte; en bømittsol med 10 vekt-# totalt faststoff inneholdende 0,15 vekt-# av fine a-aluminiumoksyd-kim, reparert i en form av begynnende geldannelse som beskrevet i detalj i amerikansk patent Example 19 was the same as Example 1, except that the SiC particles were coated with aluminum oxide before the formation of the concentrated composite in the following manner; a boehmite sol of 10 wt-# total solids containing 0.15 wt-# of fine α-alumina seeds, repaired in a form of incipient gelation as described in detail in U.S. Pat.

4623364, ble preparert. En liter av denne sol ble blandet med 1 kg av FEPÅ grit 600 SiC, og blandingen siden pumpet gjennom en NIRO spraytørker, som forårsaket SiC til å bli belagt med et tilsynelatende jevnt belegg av tørket alumi-niumoksydgel når dette ble undersøkt i et elektron-scanning- 4623364, was prepared. One liter of this sol was mixed with 1 kg of FEPÅ grit 600 SiC, and the mixture then pumped through a NIRO spray dryer, which caused the SiC to become coated with an apparently uniform coating of dried alumina gel when examined in an electron- scanning

mikroskop. De belagte partiklene ble siden oppvarmet ved 1200°C i 30 minutter for å omdanne aluminiumoksydgelet til a-aluminiumoksyd. Omdannelsen ble bekreftet av røntgen-dif f raksjonsanalysen som viste at kun a-SiC og a-aluminiumoksyd var de tilstedeværende faser. microscope. The coated particles were then heated at 1200°C for 30 minutes to convert the alumina gel to α-alumina. The transformation was confirmed by the X-ray diffraction analysis which showed that only α-SiC and α-alumina were the phases present.

Den ferdige kompositt preparert i dette eksemplet viste en utmerket jevnhet av dispersjon av SiC inne i matriksen. The finished composite prepared in this example showed an excellent uniformity of dispersion of SiC within the matrix.

Sammenligningseksempel A Comparative example A

I det følgende sammenlignende eksempel ble SiC belagt med Cr metall ved hjelp av en evaporering-kondenseringsprosess til 29%. Infiltrasjonsforsøk både med A357 og Al 99,9 ble gjort ved å benytte kvartsrør som var 20 cm lange og hadde en innvendig diameter av 5 cm. Temperaturen av infiltrert aluminium ble variert mellom 700°C og 800°C, og trykket varierte opp til 2760 kPa. I begge tilfeller var infiltrasjonen ubetydelig. Det er antatt at krommetallet ble oppløst av den smeltede aluminium for å danne en aluminium-krom-legering. Små tillegg av krom til aluminiumet øket betydelig smeltetemperaturen for dermed å størkne metallfronten før infiltrasjon kan oppstå. Krommetall er derfor ikke et egnet belegningsmateriale. In the following comparative example, SiC was coated with Cr metal by an evaporation-condensation process to 29%. Infiltration tests with both A357 and Al 99.9 were done using quartz tubes that were 20 cm long and had an internal diameter of 5 cm. The temperature of infiltrated aluminum was varied between 700°C and 800°C, and the pressure varied up to 2760 kPa. In both cases the infiltration was negligible. It is believed that the chromium metal was dissolved by the molten aluminum to form an aluminium-chromium alloy. Small additions of chromium to the aluminum significantly increased the melting temperature to solidify the metal front before infiltration can occur. Chrome metal is therefore not a suitable coating material.

Sammenligningseksempel B Comparative example B

I det etterfølgende sammenlignende eksempel ble SiC pulver, belagt som i ovenfor nevnte sammenlignbare eksempel, kalsinert i luft ved 1200° C i 1/2 time for å frembringe dannelsen av kromoksyd rundt hver partikkel. Kalsineringen omdannet kun overflaten av krombelegget til kromoksyd. Dette pulver ble pakket og infiltrert med A357 som i eksempel 1, ved å benytte et trykk av 2586 kPa og en temperatur av 750°C. In the following comparative example, SiC powder, coated as in the aforementioned comparative example, was calcined in air at 1200° C. for 1/2 hour to produce the formation of chromium oxide around each particle. The calcination only converted the surface of the chromium coating into chromium oxide. This powder was packed and infiltrated with A357 as in Example 1, using a pressure of 2586 kPa and a temperature of 750°C.

89 g av denne for-kompositt ble oppvarmet til 850°C med 209 g A357 for å gi en ferdig sammensetning av 14$. Etter 2,5 time var for-komposittdelene ikke ennå brukket opp, for dermed å forårsake lite dispersjon. Den beskyttende barriere av Cr£03 på hver partikkel ble oppløst, for å tillate aluminium til å reagere med krom, som i det førstnevnte sammenligningseksempel, for dermed å danne en høy smeltende legering og for å hindre dispersjonen av for-kompositten. En overflate av kromoksydlag på et hovedsakelig krombelegg var derfor ikke egnet. 89 g of this pre-composite was heated to 850°C with 209 g of A357 to give a finished composition of 14$. After 2.5 hours, the pre-composite parts had not yet broken up, thus causing little dispersion. The protective barrier of Cr£0 3 on each particle was dissolved to allow aluminum to react with chromium, as in the former comparative example, to thereby form a high melting alloy and to prevent the dispersion of the pre-composite. A surface of chromium oxide layer on a mainly chromium coating was therefore not suitable.

Eksempel 20 Example 20

I eksempel 20 ble en forlegering preparert ved å benytte A357 og SiC belagt med krom til 3,5 vekt-# og kalsinert som i det sistnevnte sammenligningseksempel. I dette tilfellet var kromet likevel helt oksydert til kromoksyd. Infiltrasjonen oppsto ved 750° C med et trykk på 2760 kPa. 94,9 g av denne konsentrerte dispersjonsprøven ble dispergert i 235 g av A357 for å gi en kompositt med 13,4 vekt-# SiC. Dette tok 15 minutter ved 850°C. Mikroslipene indikerer en god dispersjon med noen gjenværende klumper av for-legering som kan bli ned-brutt ved bedret røring. I dette tilfellet forhindret krom-oksydbelegget reaksjoner mellom aluminiummetallet og SiC for å tillate dispersjon av forlegeringen til å oppstå. Mangel på krommetall i belegget forhindrer også at smeltepunktet til legeringen økte, noe som var funnet å forhindre dispersjoner av for-komposittet i de før nevnte sammenlignings-eksemplene. In Example 20, a master alloy was prepared using A357 and SiC coated with chromium to 3.5 wt-# and calcined as in the latter comparative example. In this case, the chromium was nevertheless completely oxidized to chromium oxide. The infiltration occurred at 750° C with a pressure of 2760 kPa. 94.9 g of this concentrated dispersion sample was dispersed in 235 g of A357 to give a composite with 13.4 wt-# SiC. This took 15 minutes at 850°C. The microsands indicate a good dispersion with some remaining lumps of pre-alloy which can be broken down by improved stirring. In this case, the chromium oxide coating prevented reactions between the aluminum metal and SiC to allow dispersion of the master alloy to occur. Lack of chromium metal in the coating also prevents the melting point of the alloy from increasing, which was found to prevent dispersions of the pre-composite in the previously mentioned comparative examples.

Eksempel 21 Example 21

I eksempel 21 ble et belegg av Sis^ på SiC partikler fremstilt ved oppvarming av SiC i flytende nitrogen til 1425°C. En for-kompositt ble fremstilt som i eksempel 1 ved å benytte A357 ved et trykk på 2070 kPa og en temperatur på 725°C. 75 g av denne for-kompositt ble rørt inn i 192 g av A357 som i eksempel 20 for å gi en ferdig fraksjon av 13,1$ SiC. Dispersjonen oppsto lett. Mikroslip av den ferdige kompositt indikerer god dispersjon av belagte SiC, spesielt uten merkbar dannelse av reaksjonsprodukter mellom metallmatrik-sen og de belagte SiC dispergatene. In Example 21, a coating of Sis^ on SiC particles was produced by heating SiC in liquid nitrogen to 1425°C. A pre-composite was prepared as in Example 1 using A357 at a pressure of 2070 kPa and a temperature of 725°C. 75 g of this pre-composite was stirred into 192 g of A357 as in Example 20 to give a finished fraction of 13.1% SiC. The dispersion occurred easily. Microsanding of the finished composite indicates good dispersion of coated SiC, especially without noticeable formation of reaction products between the metal matrix and the coated SiC dispersants.

Sammenligningseksempel C Comparative example C

I ytterligere et sammenligningseksempel ble SiC belagt til 8, 3% nikkelmetall ved å benytte en strømløs NiB belegnings-oppløsning. Infiltrasjonen ble utført ved å benytte kvartsrør som i eksempel 19, med A357 ved 725"C og ved å tilføre et trykk av 1380 kPa. 9,3 g av denne for-legering ble dispergert i 57,9 g av 357 ved å benytte en liten por-selenssmeltedigel og en grafitt rørestav. Ovnstemperaturen ble satt til 800°C. For-komposittet dispergerte ikke jevnt, antageligvis på grunn av nikkel-silisium-legeringsdannelsen, for dermed å indikere at et nikkelmetall belegg ikke er egnet med denne aluminiumlegering. In a further comparative example, SiC was coated to 8.3% nickel metal using an electroless NiB coating solution. The infiltration was carried out using quartz tubes as in Example 19, with A357 at 725°C and applying a pressure of 1380 kPa. 9.3 g of this prealloy was dispersed in 57.9 g of 357 using a small porcelain crucible and a graphite stirring rod. The furnace temperature was set at 800° C. The pre-composite did not disperse uniformly, presumably due to the nickel-silicon alloy formation, thus indicating that a nickel metal coating is not suitable with this aluminum alloy.

Eksempel 22 Example 22

I eksempel 22 ble fremgangsmåten i sammenligningseksempel C gjentatt ved reduksjon av nikkel innholdet på dispergatene til 2%, og ved å benytte Al 99,9 som matriksmateriale i både infiltrasjonen og dispersjonen. Resultatet var en god dispersjon. In example 22, the procedure in comparative example C was repeated by reducing the nickel content of the dispersants to 2%, and by using Al 99.9 as matrix material in both the infiltration and the dispersion. The result was a good dispersion.

Eksempel 23 Example 23

I eksempel 23 ble SiC gitt totalt et 9,556 belegg av kromoksyd-aluminiumoksyd fastløsning. Dette belegg ble fremstilt ved å blande lik vekt av SiC og en 30% faststoff solgel av Cr(NO3)3~9H20 og AI2O3-H2O. Den resulterende masse ble tørket til et pulver og oppvarmet til 1250°C for å fjerne strukturelt vann i belegningsmaterialet og å omdanne nitrater til en oksyd. Dette SiC ble infiltrert med A357 som i eksempel 1 ved å benytte en temperatur av 725 °C og et trykk av 1100 kPa. 5,8 g av denne for-legering ble siden rørt inn i 60,7 g A357 for å gi en kompositt som hadde 4$ SiC. Dispersjonen var god. In Example 23, SiC was given a total of 9.556 coatings of chromium oxide-alumina solid solution. This coating was prepared by mixing an equal weight of SiC and a 30% solid sol gel of Cr(NO3)3~9H20 and AI2O3-H2O. The resulting mass was dried to a powder and heated to 1250°C to remove structural water in the coating material and to convert nitrates to an oxide. This SiC was infiltrated with A357 as in Example 1 using a temperature of 725°C and a pressure of 1100 kPa. 5.8 g of this prealloy was then stirred into 60.7 g of A357 to give a composite having 4% SiC. Dispersion was good.

Eksempel 24 Example 24

I eksempel 24 ble et b% molybdenbelegg belagt på silisiumkarbidpartikler ved å blande grovt molybdenpulver med F600 SiC i et egnet vektforhold og oppvarming i en vakuumovn for å fordampe molybden og igjen avgi det på SiC partiklene. De belagte partikler ble siden behandlet som i eksempel 1 med Å357 legering for å danne en konsentrert dispersjon som inneholdt 54$ dispergater. Den konsentrerte dispersjon ble siden rørt inn i ytterligere A357. God opprekning av den konsentrerte dispersjonen ble observert og en jevn ferdig kompositt ble fremstilt. In Example 24, a b% molybdenum coating was coated on silicon carbide particles by mixing coarse molybdenum powder with F600 SiC in a suitable weight ratio and heating in a vacuum oven to vaporize the molybdenum and again deposit it on the SiC particles. The coated particles were then treated as in Example 1 with Å357 alloy to form a concentrated dispersion containing 54$ dispersants. The concentrated dispersion was then stirred into additional A357. Good straightening of the concentrated dispersion was observed and a uniform finished composite was produced.

Eksempel 25 Example 25

I eksempel 25 ble fremgangsmåten i eksempel 24 gjentatt for å fremstille et b% titanmetallbelegg på silisiumkarbid-dispergater, for å benytte disse dispergatene for å fremstille en konsentrert dispersjon og for å benytte den konsentrerte dispersjonen for å fremstille en ferdig jevn dispersjon. Resultatet var en god dispersjon. In Example 25, the procedure of Example 24 was repeated to prepare a b% titanium metal coating on silicon carbide dispersants, to use these dispersants to prepare a concentrated dispersion and to use the concentrated dispersion to prepare a finished uniform dispersion. The result was a good dispersion.

Eksempel 26 Example 26

I eksempel 26 ble fremgangsmåten i eksempel 25 gjentatt for å fremstille silisiumkarbid-dispergater med titanmetallbelegg og siden ble titanbelegget oksydert for å omdannes til titanoksyd. Infiltrasjonen med A357 ved et trykk av 1103 kPa psi var akkurat såvidt tilstrekkelig for å fremstille en porefri konsentrert dispersjon, men når det ble gjentatt ved 2070 kPa gikk fremgangsmåten uten problemer. Gode ferdige dispersjoner ble fremstilt i hvert tilfelle. In example 26, the procedure in example 25 was repeated to produce silicon carbide dispersants with a titanium metal coating and then the titanium coating was oxidized to be converted into titanium oxide. The infiltration with A357 at a pressure of 1103 kPa psi was just sufficient to produce a pore-free concentrated dispersion, but when repeated at 2070 kPa the process proceeded without problems. Good finished dispersions were produced in each case.

Eksempel 27 Example 27

I eksempel 27 ble titan-nitrittbelegg belagt på silisiumkarbid-dispergater ved (i) å danne et silika- og karbondiffu-sjonslag ved å kalsinere SiC i luft ved 1100°C, (ii) å belegge titanmetall derpå ved en pakkediffusjonsprosess, og siden (iii) å nitrere dispergatene ved 925-1025°C for å omdanne metallisk Ti til TiN. De resulterende dispergater ble lett infiltrert med ren aluminium for å danne en konsentrert dispersjon som ble omrørt i videre ren aluminium for å fremstille et bra dispergert, ferdig komposittprodukt. In Example 27, titanium nitride coatings were coated on silicon carbide dispersants by (i) forming a silica and carbon diffusion layer by calcining SiC in air at 1100°C, (ii) coating titanium metal thereon by a packet diffusion process, and then ( iii) nitriding the dispersants at 925-1025°C to convert metallic Ti to TiN. The resulting dispersants were lightly infiltrated with pure aluminum to form a concentrated dispersion which was stirred into further pure aluminum to produce a well-dispersed, finished composite product.

Claims (16)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et endelig komposittprodukt som har et flertall av adskilte keramiske dispergater i en fast metallmatriks, karakterisert ved at den omfatter: a) dannelsen av en konsentrert dispersjon av de keramiske dispergatene i et første fluid materiale som er en del av nevnte faste metallmatriksmateriale, hvor dannelsen skjer ved trykkinnfiltrering av et pakket porøst lag av de adskilte faste keramiske partiklene med det første fluide, metalliske materialet; b) blanding av minst en del av den konsentrerte dispersjonen inn i en mengde av et andre fluid metallmateria-le som er en annen del av nevnte faste metallmatriks; c) behandling av produktet fra trinn (b) slik at de keramiske partiklene i den konsentrerte dispersjonen separeres og dispergeres i en blanding av både det første og det andre fluide metallmaterialet; og d) størkning av produktet fra trinn (c) for å danne det endelige komposittproduktet.1. Process for the production of a final composite product which has a plurality of separate ceramic dispersants in a solid metal matrix, characterized in that it comprises: a) the formation of a concentrated dispersion of the ceramic dispersants in a first fluid material which is part of said solid metal matrix material , where the formation takes place by pressure infiltration of a packed porous layer of the separated solid ceramic particles with the first fluid metallic material; b) mixing at least a part of the concentrated dispersion into a quantity of a second fluid metal material which is another part of said solid metal matrix; c) treating the product of step (b) such that the ceramic particles in the concentrated dispersion are separated and dispersed in a mixture of both the first and second fluid metal materials; and d) solidifying the product from step (c) to form the final composite product. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det pakkede, porøse laget blir evakuert før infiltreringen.2. Method according to claim 1, characterized in that the packed, porous layer is evacuated before the infiltration. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det pakkede, porøse laget inneholder interpartikulærgass, og nevnte infiltrering blir utført fra en side av nevnte lag ved en tilstrekkelig lav hastighet for å tillate at gassen, som opprinnelig var inneholdt i det pakkede laget, blir erstattet av det fluide materialet.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the packed, porous layer contains interparticulate gas, and said infiltration is carried out from one side of said layer at a sufficiently low speed to allow the gas, which was originally contained in the packed layer, to be replaced by the fluid material. 4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at blandingen av minst en del av det konsentrerte komposittet med den andre mengden av f luidmaterialet, blir utført ved en temperatur som er minst 70° C høyere enn smeltepunktet til matriksen i det endelige komposittet.4. Method according to any one of claims 1-3, characterized in that the mixing of at least part of the concentrated composite with the second amount of the fluid material is carried out at a temperature that is at least 70° C higher than the melting point of the matrix in the final composite. 5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, karakterisert ved at den konsentrerte dispersjonen omfatter 25 til 85 vekt-# keramiske dispergater og 75 til 15 vekt-# metallmatriksfor-løper.5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the concentrated dispersion comprises 25 to 85 wt-# ceramic dispersants and 75 to 15 wt-# metal matrix precursor. 6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det første fluide materialet og det andre fluide materialet har den samme kjemiske sammensetningen.6. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first fluid material and the second fluid material have the same chemical composition. 7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter størkninger av minst en del av det første fluide materialet av den konsentrerte dispersjonen før trinn (b) blir utført.7. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises solidifications of at least part of the first fluid material of the concentrated dispersion before step (b) is carried out. 8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den første mengden fluid materiale inneholder et materiale som letter fuktingen av dispergatene uten å fremme skadelige kjemiske reaksjoner.8. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first amount of fluid material contains a material which facilitates the wetting of the dispersants without promoting harmful chemical reactions. 9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at dispergatene hovedsakelig består av silisiumkarbid og borkarbid, og matriksmaterialet hovedsakelig består av aluminium eller magnesium.9. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the dispersants mainly consist of silicon carbide and boron carbide, and the matrix material mainly consists of aluminum or magnesium. 10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, karakterisert ved at metallmatriksmateria-let inneholder hovedsakelig aluminium og silisium.10. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the metal matrix material contains mainly aluminum and silicon. 11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, karakterisert ved at nevnte matriksmateriale omfatter hovedsakelig aluminium.11. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that said matrix material mainly comprises aluminium. 12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, karakterisert ved at de faste keramiske dispergatene har et overflatelag av et barrieremateriale som ved temperaturen ved dannelsen av den konsentrerte dispersjonen og temperaturen ved dannelsen av det endelige komposittet, sinker en kjemisk reaksjon som ellers ville skje mellom materialet i dispergatene og nevnte fluide metall-materiale.12. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the solid ceramic dispersants have a surface layer of a barrier material which, at the temperature of the formation of the concentrated dispersion and the temperature of the formation of the final composite, slows down a chemical reaction that would otherwise occur between the material in the dispersants and said fluid metal material. 13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at nevnte barrierematerialet hovedsakelig består av et materiale som er et metall, et metalloksyd, et metall-nitrid, en metallsilisiumforbindelse, et metallkarbid eller et metallborid.13. Method according to claim 12, characterized in that said barrier material mainly consists of a material which is a metal, a metal oxide, a metal nitride, a metal silicon compound, a metal carbide or a metal boride. 14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at fremgangsmåten blir utført slik at overflatelaget av barrierematerialet er opptil 2 mikron tykt.14. Method according to claim 13, characterized in that the method is carried out so that the surface layer of the barrier material is up to 2 microns thick. 15. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 12-14, karakterisert ved at det første fluide metallmaterialet inneholder hovedsakelig aluminium og mindre enn 12$ silisium.15. Method according to any one of claims 12-14, characterized in that the first fluid metal material contains mainly aluminum and less than 12% silicon. 16. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det endelige komposittet omfatter 5 til 40 volum-5é adskilte dispergater og ikke mer enn 5 volum-56 porer, tomrom og/eller gasser.16. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the final composite comprises 5 to 40 volumes-5é separated disperses and no more than 5 volumes-56 pores, voids and/or gases.
NO892404A 1988-06-17 1989-06-12 Process for the production of solid composite material, especially metal matrix with ceramic disperses NO174007C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US20808688A 1988-06-17 1988-06-17
US20808488A 1988-06-17 1988-06-17

Publications (4)

Publication Number Publication Date
NO892404D0 NO892404D0 (en) 1989-06-12
NO892404L NO892404L (en) 1989-12-18
NO174007B true NO174007B (en) 1993-11-22
NO174007C NO174007C (en) 1994-03-02

Family

ID=26902894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO892404A NO174007C (en) 1988-06-17 1989-06-12 Process for the production of solid composite material, especially metal matrix with ceramic disperses

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP0346771B1 (en)
KR (1) KR910001078A (en)
AT (1) ATE113317T1 (en)
AU (1) AU616275B2 (en)
BR (1) BR8902947A (en)
DE (1) DE68918990T2 (en)
DK (1) DK297289A (en)
NO (1) NO174007C (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4011948A1 (en) * 1990-04-12 1991-10-17 Alcan Gmbh COMPOSITE CASTING PROCESS
WO1991017276A2 (en) * 1990-05-09 1991-11-14 Lanxide Technology Company, Lp Filler materials for metal matrix composites
US5299724A (en) * 1990-07-13 1994-04-05 Alcan International Limited Apparatus and process for casting metal matrix composite materials
EP0539417B1 (en) * 1990-07-26 1996-06-19 Alcan International Limited Cast composite materials
JP2734891B2 (en) * 1992-07-02 1998-04-02 トヨタ自動車株式会社 Method for producing metal carbide particle-dispersed metal matrix composite material
DE69301638T2 (en) * 1992-08-06 1996-07-25 Toyota Motor Co Ltd Process for the production of TiC whiskers and metal composite reinforced by TiC whiskers
DE19619138C2 (en) * 1996-05-11 2002-04-18 Degussa Process for the production of vinylated organic silicon compounds
US6635357B2 (en) * 2002-02-28 2003-10-21 Vladimir S. Moxson Bulletproof lightweight metal matrix macrocomposites with controlled structure and manufacture the same
WO2014121384A1 (en) 2013-02-11 2014-08-14 National Research Counsil Of Canada Metal matrix composite and method of forming

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2793949A (en) * 1950-12-18 1957-05-28 Imich Georges Method of preparing composite products containing metallic and non-metallic materials
US4432936A (en) * 1982-08-27 1984-02-21 The Dow Chemical Company Method for adding insoluble material to a liquid or partially liquid metal
EP0150519A1 (en) * 1984-01-30 1985-08-07 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Method for producing an object of a composite material consisting of a body of a porous material and another material infiltrated into said body
IT1213484B (en) * 1986-08-19 1989-12-20 Samim Soc Azionaria Minero Met ZN-A1 COMPOSITE MATERIAL REINFORCED WITH SILICON CARBIDE POWDER.
US4741973A (en) * 1986-12-15 1988-05-03 United Technologies Corporation Silicon carbide abrasive particles having multilayered coating

Also Published As

Publication number Publication date
AU616275B2 (en) 1991-10-24
BR8902947A (en) 1990-02-06
ATE113317T1 (en) 1994-11-15
NO174007C (en) 1994-03-02
DE68918990D1 (en) 1994-12-01
AU3648789A (en) 1989-12-21
DK297289A (en) 1989-12-18
DE68918990T2 (en) 1995-07-27
KR910001078A (en) 1991-01-30
NO892404L (en) 1989-12-18
NO892404D0 (en) 1989-06-12
DK297289D0 (en) 1989-06-15
EP0346771A1 (en) 1989-12-20
EP0346771B1 (en) 1994-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR950014105B1 (en) Process for forming metal-second phase composites and product thereof
Laurent et al. Processing-microstructure relationships in compocast magnesium/SiC
US4915908A (en) Metal-second phase composites by direct addition
US4915905A (en) Process for rapid solidification of intermetallic-second phase composites
US4759995A (en) Process for production of metal matrix composites by casting and composite therefrom
US4985202A (en) Process for forming porous metal-second phase composites
US4961461A (en) Method and apparatus for continuous casting of composites
NO176349B (en) Method of forming composites with metal matrix having variable amount of filler
JP3650620B2 (en) Production of particle-stabilized metal porous bodies
FI91492C (en) A method of making a metal matrix composite
US4917964A (en) Porous metal-second phase composites
US5531425A (en) Apparatus for continuously preparing castable metal matrix composite material
RU1836307C (en) Method of manufacturing self-bonded composite material
Deppisch et al. Processing and mechanical properties of AlB2 flake reinforced Al-alloy composites
Klier et al. Fabrication of cast particle-reinforced metals via pressure infiltration
NO174007B (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF SOLID COMPOSITION MATERIAL, SPECIAL METAL MATRIX WITH CERAMIC DISPERGATES
JPH02236249A (en) Thermoforming method for metallic matrix complex and product produced therefrom
Gui M.-C. et al. Microstructure and mechanical properties of cast (Al–Si)/SiCp composites produced by liquid and semisolid double stirring process
NO300601B1 (en) Process for the preparation of metal matrix composite materials
CA1338006C (en) Composites and method therefor
Kannan et al. Advanced liquid state processing techniques for ex-situ discontinuous particle reinforced nanocomposites: A review
CN101148721B (en) Aluminum-base composite material and preparation method thereof
NO175850B (en)
Pai et al. Stir cast aluminium alloy matrix composites
US5513688A (en) Method for the production of dispersion strengthened metal matrix composites