NO175676B

NO175676B - Framgangsmåte for framstilling av keramiske legemer

Info

Publication number: NO175676B
Application number: NO871828A
Authority: NO
Inventors: Marc S Newkirk; Robert C Kantner
Original assignee: Lanxide Technology Co Ltd
Priority date: 1986-05-08
Filing date: 1987-05-04
Publication date: 1994-08-08
Also published as: BG50155A3; JPS6330377A; MX166922B; FI86296B; FI872020A; FI86296C; IN167358B; CS8703236A3; TR23773A; BR8702282A; AU591280B2; IE871144L; PL265520A1; HUT46615A; YU81387A; GR3005073T3; KR870011061A; EP0245193A2; ES2000419T3; ES2000419A4

Description

Oppfinnelsen angår en framgangsmåte for tilvirkning av et selvbærende keramisk legeme eller en selvbærende keramisk kompositt i henhold til den innledende del av patentkrav 1.

Det har i senere årene vært en tiltagende interesse for å bruke keramikk for konstruksjonsformål som tidligere var forbeholdt metaller. Det som satte fart i denne interessen har utvilsomt vært keramikkens overlegenhet sammenliknet med metaller med hensyn til visse egenskaper, såsom korrosjonsbestandighet, hardhet, elastisitetsmodul og ildfasthet, i kombinasjon med det faktum at de tekniske grensene for ytelse ved mange moderne komponenter og systemer nå styres av disse egenskapene i tradisjonelt brukte materialer. Eksempler på slike framtidige områder innbefatter motorkomponenter, varmevekslere, skjære- og kappeverktøy, lagre og sliteflater, pumper og sjøbaserte beslag etc.

Aktuelle forsøk på å framstille mer pålitelige keramiske gjenstander med høyere fasthet og seighet er i høy grad fokusert på (1) utviklingen av forbedrete framstillingsmåter for monlittiske keramikker og (2) utviklingen av sammensatte keramikkmatriser. En sammensatt struktur eller konstruksjon er en som omfatter et heterogent materiale, legeme eller gjenstand framstilt av to eller flere ulike materialer som er intimt forbundet med hverandre for å oppnå ønskete egenskaper hos det sammensatte produktet. To ulike materialer kan f.eks. forbindes med hverandre ved å innleire det ene i en masse av det annet. En sammensatt keramikkmatirsestruktur omfatter typisk en keramisk matrise som inneholder ett eller flere slags fyll- eller preform-materialer såsom partikler, fibre, stenger eller lignende.

Det foreligger flere kjente begrensninger eller vansker i forbindelse med å erstatte metaller med keramikk, såsom avskallingsustadighet, evne til å kunne framstilles i kompliserte former, tilfredsstillelse av de egenskaper som kreves ved det endelige bruksformålet, og kostnader. Ved flere patenter som er overdratt til eieren av dette patentet er disse begrensningene eller vanskene overvunnet, idet det er utviklet nye framgangsmåter for pålitelig framstilling av keramiske materialer, herunder sammensatte. NO patentsøknad 851011 gjør rede for en framgangsmåte for framstilling av selvbærende keramiske legemer utviklet som oksidasjonsreaksjonsprodukt fra et modermetallforstadium. Smeltet metall bringes til å reagere med et oksidasjonsmiddel i dampfase for å danne et oksidasjonsreaksjonsprodukt, og metallet migrerer gjennom oksidasjonsproduktet mot oksidasjonsmiddelet og oksideres ytterligere, for derved kontinuerlig å utvikle et keramisk polykrystallinsk legeme.

Prosessen kan fremmes ved bruk av et legert tilsetningsstoff, slik tilfellet er ved oksidering av aluminium i luft for å danne aluminiumoksid-keramikkstrukturer. Denne framgangsmåten ble forbedret ved anvendelse av slike tilsetningsstoffer til overflaten av forstadiummetallet, slik det er gjort rede for i NO patentsøknad 852900.

Dette oksidasjonsfenomenet ble utnyttet for å framstille sammensatte keramiske legemer som beskrevet i NO patentsøknad 860362 (publisert etter foreliggende søknads prioritetsdato). Disse patentsøknadene omtaler nye framgangsmåter for framstilling av en selvbærende keramisk komposittgjenstand ved å utvikle et oksidasjonsreaksjonsprodukt fra et modermetallforstadium til en gjennomtrengelig masse fyllstoff, slik at fyllstoffet innleires i en keramisk grunnmasse. Den resulterende komposittgjenstand har imidlertid ikke noen avgrenset eller forutbestemt geometri, form eller konfigurasjon.

En framgangsmåte for framstilling av keramiske sammensatte legemer med en forutbestemt geometri eller form er vist i NO patentsøknad 871337 (med samme prioritetsdato som foreliggende sønknad). I overenstemmelse med framgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen trenger oksidasjonsreaksjonsproduktet som er i ferd med å utvikle seg inn i ei gjennomtrengelig preform i retning mot en avgrenset overflategrense. Keramiske komposittlegemer som har et hulrom med en innvendig geometri som er et omvendt motstykke av formen på det opprinnelige modermetallegemet er omtalt i NO patentsøknad 870312.

Et hovedtrekk ved anvendelse av framgangsmåtene ifølge de forannevnte patentsøkandene for framstilling av et keramisk legeme med ren form eller nesten ren form, herunder sammensatte legemer som bibeholder stort sett den opprinnelige form og dimensjoner av fyllstoffet eller preforma, består i å minimere eller hindre keramisk matrisevekst utover definerte overflategrenser. For sterk vekst av flategrensene kan stort sett hindres ved å kontrollere og styre infiltrasjon av den polykrystallinske keramiske matrise ved eventuelle flategrenser, hvilket kan settes slik iverk at det benyttes en forutbestemt mengde moder- eller hovedmetall, idet det inne i preforma opprettses fordelaktig oksidasjonskinetikk, mens den oksiderende atmosfæren blåses ut eller reaksjontemperaturen senkes. Et hvilket som helst av disse krav kan kreve nøyaktig kontroll eller årvåkenhet for å oppnå at det i hovedsak ikke forekommer for sterk polykrystallisk vekst ved en eventuell definert flategrense, men som alikevel ikke trenger å frambringe den mest ønskelige rene form eller nesten rene form, eller som kan kreve ytterligere maskinbearbeiding eller sluttbearbeiding.

Oppfinnelsen er angitt i den karakteriserende del av patentkrav 1. Ytterligere fordelaktige trekk framgår av de uselvstendige kravene 2-25.

Den foreliggende oppfinnelsen anviser en framgangsmåte som sørger for pålitelig opprettelse av en grense eller som i hovedsak hindrer for sterk vekst av det oksidasjonsreaksjonsproduktet som er i ferd med å utvikle seg, hvilken framgangsmåte er fordelaktig med hensyn til dannelse av rene former, særlig i forbindelse med større legemer i ett stykke eller legemer med komplisert geometri.

Framgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelsen sørger generelt for et selvbærende keramisk legeme ved oksidasjonsreaksjon av et grunn- eller hovedmetall for å danne et polykrystallinsk materiale som består i det vesentlige av oksidasjonsreaksjonsproduktet av hovedmetallet med ett eller flere oksideringsmidler, herunder et oksideringsmiddel i dampfase og eventuelt en eller flere metalliske bestandeler, og som har en overflategrense som er opprettet ved et barrieremiddel. Oksideringsmidlet i dampfase kan benyttes i forbindelse med et fast oksideringsmiddel eller et flytende oksideringsmiddel, som forklart mer detaljert i det etterfølgende. Et barrieremiddel benyttes for å etablere en flate, omkrets, grense eller liknende for keramikklegemet.

Videre sørger framgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen generelt for et keramisk komposittlegeme med en ønsket, forutbestemt form. I overenstemmelse med denne utførelsesformen legges en formet masse av fyllmateriale som har en overflategrense, på et barrieremiddel for å hindre at det keramiske legemet utvikles (vokser) utover dette. Utviklingen eller vekst av oksidasjonsreaksjonsproduktet infiltrerer den formete massen og avsluttes stort sett ved barrieremidlet.

I overenstemmelse med framgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen framstilles det selvbærende keramiske legemet ved å anbringe et barrieremiddel i det minste delvis i avstand fra hovedmetallet. Grunn- eller hovedmetallet oppvarmes til en temperatur over dets smeltepunkt mens under smeltepunktet for oksidasjonsreaksjonsproduktet for å danne en smelte av metall, og ved denne temperaturen eller innenfor dette temperaturområdet reagerer det smeltete metallet med oksideringsmidlet i dampfase for å danne oksidasjonsreaksjonsproduktet. Det vil forstås at det anvendelige temperaturområdet eller den foretrukne temperaturen ikke behøver å strekke seg over hele dette temperaturintervallet.

I det minste en del av oksidasjonsreaksjonsproduktet holdes i kontakt med og mellom det smeltete metallet og oksideringsmidlet, for å trekke smeltet metall gjennom det polykrystallinske materialet mot barrieremidlet og i kontakt med oksideringsmidlet slik at oksidasjonsreaksjonsproduktet fortsetter å danne seg ved grenseflaten mellom oksideringsmidlet og tidligere dannet oksidasjonsreaksjonsprodukt, og etterlater eventuelt metalliske bestandeler dispergert eller fordelt gjennom det polykrystallinske materialet. Det vil forstås at det polykrystalliske materialet kan oppvise porøsitet i stedet for en eller flere av metallfasene eller alle metallfasene, men volumprosenten av porer vil i høy grad være avhengig av slike betingelser som temperatur, tid og type av grunn- eller hovedmetall. Reaksjonen fortsettes for å frambringe det keramiske legemet som har utviklet seg (vokst) på den flaten eller grensen som er opprettet ved hjelp av barrieremidlet.

Ved forming av et keramisk komposittlegeme ved hjelp av framgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen blir hovedmetallet vanligvis plassert i nærheten av og fortrinnsvis i kontakt med et lag fyllmateriale som har en forutbestemt form, f.eks. ei preform, slik at den flaten av det preformete laget som oppviser et barrieremiddel, befinner seg utenfor, borte fra eller i avstand fra grunnmetallet. Dannelse og vekst av oksidasjonsreaksjonsproduktet skjer i det nevnte laget i en retning mot den overflaten som har barrieremidlet. Reaksjonen fortsetter inntil det polykrystallinske oksidasjonsreaksjonsproduktet har trengt inn i den preformete massen for å frambringe et keramisk sammensatt legeme med lagets konfigurasjon eller geometri, idet barrieremidlet hemmer eller avslutter vekst, slik at det oppnås legeme med rene eller nær rene former.

Materialene ifølge denne oppfinnelsen kan oppvise stort sett ensartede egenskaper gjennom hele sitt tverrsnitt like til en tykkelse som hittil har vært vanskelig å oppnå ved hjelp av tradisjonelle prosesser for framstilling av tette keramiske strukturer. Framgangsmåten for framstilling av disse materialer forebygger også de høye kostnader som knytter seg til enkelte kjente produksjonsmetoder for keramikk, herunder tilberedelse av flint, ensartet pulver med høy renhetsgrad, varmpressing og isostatisk varmpressing. Produktene ifølge den foreliggende oppfinnelsen er tilpasningsbare eller fabrikert for bruk som handelsvarer som er beregnet til å innbefatte, uten begrensninger, industrielle, konstruktive og tekniske keramiske legemer for slike bruksformål hvor elektriske, slitasjemessige, termiske, strukturelle eller andre trekk eller egenskaper er viktige eller fordelaktige, og er ikke ment å innbefatte resirkulerings- eller avfallsmaterialer som måtte forekomme som uønskete biprodukter ved behandling av smeltete metaller.

En del uttrykk som er i denne beskrivelsen og i de etterfølgende patentkravene, er definert som følger: "Keramisk/keramikk" skal ikke fortolkes i den snevre klassiske betydning av et keramisk legeme, d.v.s. at det utelukkende består av ikke-metalliske og uorganiske materialer, men henfører seg til et legeme som i overveiende grad er keramisk med hensyn til enten sammensetning eller dominerende egenskaper, selv om legemet kan inneholde mindre eller betydlige mengder av en eller flere metalliske bestanddeler som stammer fra hovedmetallet eller er frambrakt fra oksideringsmidlet eller et tttsetningsstoff, mest typisk innenfor et område av fra 1-40 volum %, men som kan inneholde enda mer metall.

"Oksidasjonsreaksjonsprodukt" betyr generelt ett eller flere metaller i en hvilken som helst oksidert tilstand hvor et metall har avgitt eller delt elektroner med et annet element, forbindelse eller kombinasjon derav. Under denne definisjonen innbefatter et "oksidasjonsreaksjonsprodukt" følgelig ett eller flere metaller i forbindelse med et oksideringsmiddel.

"Oksideringsmiddel" betyr en eller flere passende elektron-akseptorer eller elektron-delere og kan være et element, en kombinasjon av elementer, en forbindelse eller en kombinasjon av forbindelser, herunder reduserbare forbindelser, og er en damp, et fast stoff eller en væske ved forholdene under prosessen.

"Hovedmetall" (grunnmetall, modermetall) henfører seg til et metall, f.eks. aluminium, som er forstadiet for det polykrystallinske oksidasjonreaksjonsproduktet, og innbefatter dette metallet i form av et relativt rent metall, et kommersielt

tilgjengelig metall med urenheter og/eller legeringsbestanddeler, eller en legering hvori metallforstadiet er hovedbestanddelen, og når et bestemt metall blir omtalt som hovedmetallet, f.eks. aluminium, bør det identifiserte metallet leses med denne definisjonen i tankene, med mindre annet er angitt.

Det vises til tegningene, hvor:

Fig. 1 viser et utspilt perspektivriss av ei preform framstilt i samsvar med eksempel 1; Fig. 2 er et tverrsnittsriss av den sammensatte preforma ifølge fig.l; Fig. 3 er et planriss av preforma ifølge fig.2 og viser hovedmetallplaten før den er bragt i kontakt med preforma; Fig. 4 er et planriss av montasjen av preform og hovedmetallplate i henhold til fig. i; Fig 5 er et tverrsnittriss etter linjen 5-5 ifølge fig.4, hvor montasjen er belagt med et barrieremiddel i samsvar med eksempel 1; Fig. 6 er et tverrsnittriss av den belagte montasjen ifølge fig. 5, anbrakt i et inert bad i en ildfast beholder; Fig. 7a og 7b er fotografier i side- henholdsvis planriss av det sammensatte legemet dannet i samsvar med eksempel 1; Fig. 8 er et foto som viser tverrsnittet av den sammensatte digelen dannet i samsvar med eksempel 2, og viser den indre flaten av digelen; Fig. 9 er et foto av den ytre flaten av det sammensatte legemet som er dannet i samsvar med eksempel 3; Fig. 10 er et foto av det resulterende komposittlegeme framstilt i samsvar med eksempel 4; Fig. 11 er et foto av det resulterende komposittlegeme framstilt i samsvar med eksempel 5; Fig. 12 er et utspilt perspektivriss av en barrierekonstruksjon av rustfritt stål ifølge eksempel 6; Fig. 13a er et perspektivriss av den rustfrie stålbarrierekonstruksjonen ifølge eksempel 8; Fig. 13b er et tverrsnittriss som viser barrierekonstruksjonen ifølge fig. 13a lagt over et grunnmetall, som er anbrakt i et inert lag eller bad i en ildfast beholder som i

eksempel 8;

Fig. 14 er et foto av de to sammensatte legemer som er framstilt ifølge eksempel 8.

I overenstemmelse med den foreliggende oppfinnelsen blir moder-, hoved- eller

grunnmetallet (utgangsmetallet) som kan være tilført et tilsetningsstoff (som nærmere forklart i det etterfølgende) og er forstadiet for oksidasjonsreaksjonsproduktet, formet til en blokk, en barre, ei stang, en plate eller liknende og anbrakt i et inert lag, digel eller annen ildfast beholder. Grunnmetallet overdekkes med et barrieremiddel som i

det minste delvis befinner seg i avstand fra grunnmetallet. Barrieremidlet oppretter flaten, omkretsen eller grensen for det keramiske legemet, idet vekst eller utvikling av oksidasjonsreaksjonsproduktet hemmes eller avsluttes ved hjelp av barrieremidlet. Beholderen, dens innhold og barrieremidlet anbringes deretter i en ovn som tilføres et oksidasjonsmiddel, herunder et oksidasjonsmiddel i dampfase. Dette varmes opp til temperaturer som ligger under smeltepunktet for oksidasjonsreaksjonsproduktet men over smeltepunktet for grunnmetallet, hvilke temperaturer eksempelvis ved aluminium og hvor det benyttes luft som oksideringsmiddel i dampfase, generelt utgjør 850-1450°C, fortrinnsvis mellom 900 og 1350°C. Innenfor dette anvendelige temperaturområdet danner det seg et legeme eller en dam av smeltet metall, og ved kontakt med oksideringsmidlet vil det smeltete metallet reagere for å danne et sjikt av oksidasjonsreaksjonsprodukt. Ved fortsatt å bli utsatt for det oksiderende miljøet, trekkes smeltet metall progressivt inn i og gjennom eventuelt tidligere dannet oksidasjonsreaksjonsprodukt i retning av oksideringsmidlet og mot barrieremidlet. Ved kontakt med oksideringsmidlet vil det smeltete metallet reagere for å danne ytterligere oksidasjonsreaksjonsprodukt og således danne et progressivt tykkere oksidasjonsreaksjonsprodukt, idet det valgfritt kan etterlates metalliske bestandeler dispergert gjennom det polykrystallinske materialet. Det smeltede metallets reaksjon med oksyderingsmidlet fortsettes inntil oksidasjonsreaksjonsproduktet har utviklet seg eller vokst fram til barrieremidlet som hindrer eller hemmer veksten av oksidasjonsreaksjonsproduktet og frambringer det keramiske legemet med rene eller nær rene former. Barrieremidlet som anvendes med framgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen hemmer eller avslutter således vekst av det polykrystallinske materialet og medvirker til å produsere et godt avgrenset keramisk legeme med rene eller nær

rene former.

Det vil forstås at det resulterende polykrystalliske materialet kan oppvise porøsitet som kan utgjøre en delvis eller nesten fullstendig erstatning av metallfasen(e), men volumprosenten av porer vil i høy grad være avhengig av slike forhold til temperatur, tid, grunnmetalltype og tilsetnings-stoffkonsentrasjoner. Ved disse polykrystallinske keramiske strukturene er det typisk at oksidasjonsreaksjonsprodukt-krystallittene er innbyrdes forbundet i mer enn en dimensjon, fortrinnsvis i tre dimensjoner, og metallet kan være i det minste delvis sammenkoblet. På grunn av barrieremidlet har det keramiske produktet generelt godt avgrensete grenser uansett metallvoluminnholdet eller porøsiteten.

Barrieremidlet som anvendes med framgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen kan være et hvilket som helst middel eller organ som kommer i veien for, hemmer eller avslutter vekst eller utvikling av oksidasjonsreaksjonsproduktet. Passende barrieremidler kan være ethvert materiale, forbindelse, element, sammensetning eller liknende som, under de rådende forholdene ved framgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen, opprettholder en viss integritet, som ikke er flyktig og fortrinnsvis er gjennomtrengelig for oksideringsmidlet i dampfase, samtidig som det er i stand til lokalt å hemme, forgifte, komme i vegen for, hindre eller liknende fortsatt vekst eller utvikling av oksidasjonsreaksjonsproduktet.

Det synes som om en kategori barrieremidler er den klasse materialer som i hovedsak lar seg fukte av det transporterte smeltede grunnmetallet. En barriere av denne typen oppviser stort sett liten eller ingen affinitet overfor det smeltede metallet, og vekst avsluttes eller hemmes ved hjelp av barrieremidlet. Andre barrierer er tilbøyelig til å reagere med det transporterte smeltete metallet for å hemme ytterligere vekst enten ved å løse seg opp i og fortynne det transporterte metallet i utstrakt grad eller ved å danne faste reaksjonsprodukter, f.eks. intermetallinske forbindelser, noe som hindrer eller blokkerer det smeltete metallets transportprosess. En barriere av denne typen kan være et metall eller en metalllegering, herunder et hvilket som helst passende forstadium for samme, såsom et oksid eller en reduserbar metallforbindelse eller et tett keramikk. På grunn av veksthemmings- eller -blokkeringsprosessen i forbindelse med denne typen barriere, kan vekst fortsette inn i eller noe forbi barrieren før vekst avsluttes. Ikke desto mindre reduserer barrieren enhver avsluttende maskinbearbeiding eller sliping som måtte være nødvendig for produktet. Som angitt ovenfor bør barrieren fortrinnsvis være gjennomtrengelig eller porøs, og når det derfor benyttes en massiv, ugjennomtrengelig vegg, bør barrieren være åpen i minst en sone eller ved en eller begge ender for å gi oksideringsmidlet i dampfase anledning til å komme i kontakt med det smeltete grunnmetallet.

Hensiktsmessige barrierer som er særlig anvendelige ved denne oppfinnelsen er i tilfelle det brukes grunnmetaller på aluminiumbasis, kalsiumsulfat, kalsiumsilikat og trikalsiumfosfat, som i hovedsak ikke lar seg fukte av det transporterte smeltede grunnmetallet. Slike barrierer kan typisk påføres som en velling eller pasta på flatene av et fyllstofflag som fortrinnsvis er preformet som ei preform. Barrieremidlet kan også innbefatte et passende brennbart eller flyktig materiale som blir eliminert ved oppvarming, eller et materiale som dekomponeres ved oppvarming, i den hensikt å øke barrieremidlets porøsitet og gjennomtrengelighet. Dessuten kan barrieremidlet innbefatte et passende ildfast partikkelmateriale for å redusere enhver mulig krymping eller sprekkdannelse som ellers ville kunne forekomme under prosessen. Et slikt partikulært materiale som har i hovedsak den samme utvidelseskoeffisienten som fyllstofflaget, er særlig ønskelig. Dersom preforma eksempelvis omfatter aluminiumoksid og den resulterende keramikken omfatter aluminiumoksid, kan barrieren være tilsatt partikulært aluminiumoksid, fortrinnsvis med en størrelse på 5 mikrometer - 1 mm/20-1000 mesh. Aluminiumoksidpartiklene kan blandes med f.eks. kalsiumsulfat, i et forhold som varierer fra 10:1 til 1:10, idet det foretrukne forholdet er ca. 1:1. Ved en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter barrieremidlet en blanding av kalsiumsulfat (d.v.s. brent gips) og portlandcenent. Portlandcementen kan blandes med den brente gipsen i et forhold på 10:1 til 1:10, idet det foretrukne forholdet mellom portlandcement og brent gips er ca. 1:3. Om ønskes kan portlandcement benyttes alene som barrieremateriale.

En annen foretrukket utførelsesform, når det benyttes grunnmetaller på aluminiumbasis, omfatter brent gips blandet med silisiumoksid i en støkiometrisk mengde, men det kan være et overskudd av brent gips. Under prosessen reagerer den brente gipsen og silisiumoksidet til dannelse av kalsiumsilikat, hvilket resulterer i en særlig fordelaktig barriere idet den er hovedsaklig fri for revner og sprekker. Ved enda en annen utførelsesform blir den brente gipsen blandet med 25-40 vekt% kalsiumkarbonat, for derved å fremme barrieremidlets porøsitet.

Andre spesielt anvendelige barrierer for aluminiumbaserte grunnmetallsystemer innbefatter ferromaterialer, f.eks. en rustfri stålbeholder, krom- og andre ildfaste oksider, som kan ordnes som en overliggende vegg eller beholder forfyllstofflaget, eller som et sjikt for overflaten av et fyllstofflag. Ytterligere barrierer innbefatter tette, sintrete eller smeltete keramikker såsom aluminiumoksid. Disse barrierene er vanligvis ugjennomtrengelige, og blir derfor enten spesialtilvirket for å gi porøsitet eller krever en åpen seksjon såsom en åpen ende. Barrieremidlet kan danne et sprøtt produkt (som smuldrer lett) under reaksjonsbetingelsene og kan fjernes ved eksempelvis bortsliping for å utvinne det keramiske legemet.

Barrieremidlet kan framstilles eller tilvirkes i en hvilken som helst passende form og størrelse, og som fortrinnsvis er gjennomtrengelig overfor oksideringsmidlet i dampfase. Barrieremidlet kan påføres eller utnyttes som en film, pasta, velling, gjennomtrengelig eller ugjennomtrengelig folie, ark eller plate, en nettformet bane såsom en sikt eller duk av metall eller keramikk, eller en kombinasjon av disse. Barrieremidlet kan også omfatte noe fyllstoff og/eller bindemiddel.

Størrelsen og formen på barrieremidlet er avhengig av den ønskede formen for deta keramiske produktet. Dersom barrieremidlet f.eks. er plassert eller befinner seg i en forutbestemt avstand fra grunnmetallet, ville vekst av den keramiske matriseen bli avsluttet eller hemmet lokalt der hvor den støter på barrieremidlet. Formen på det keramiske produktet er generelt den omvendte av formen på barrieremidlet. Dersom en konkav barriere f.eks. befinner seg i det minste delvis i avstand fra et grunnmetall, foregår den polykrystallinske veksten innenfor det volumetriske mellomrommet som avgrenses av den konkave barrierens grense og grunnmetallets overflateareal. Vekst avsluttes i hovedsak ved den konkave barrieren. Etter at barrieremidlet er fjernet, framkommer et keramisk legeme som har i det minste et konvekst parti som er bestemt av barrieremidlets konkavitet. Det skal bemerkes at det med hensyn til et barrieremiddel som oppviser porøsitet, kan forekomme enn viss overskytende polykrystallinsk materialvekst inn gjennom porene, selv om en slik overskuddsvekst blir sterkt begrenset eller eliminert ved hjelp av de mer effektive barrierematerialene. I et slikt tilfelle kan, etter at barrieremidlet er fjernet fra det utviklete polykrystallinske keramiske legemet, eventuelt overskuddsvekst fjernes fra det keramiske legemet ved sliping, sandblåsing eller liknende, for å frambringe den ønskete keramiske delen uten gjenværende overskuddsvekst av polykrystallinsk materiale. Ifølge et annet illustrativt eksempel vil et barrieremiddel som befinner seg i avstand fra grunnmetallet og har et sylindrisk framspring i retning av metallet, frambringe et keramisk legeme med en sylindrisk fordypning med den motsatte form med den samme diameter og lengdeutstrekning (dybde) som det sylindriske framspringet.

For å oppnå minimal eller ingen polykrystallinsk overskyttende materialvekst ved formingen av keramiske komposittlegemer, kan barrieremidlet være plassert i den umiddelbare nærhet av eller på den avgrensede flategrense av et fyllstofflag eller preform. Anbringelse av barrieremidlet på den definerte overflategrense av laget eller preforma kan utføres på enhver hensiktsmessig måte, eksempelvis ved å påføre et sjikt av barrieremidlet på den bestemte overflategrensen. Et slikt barrieremiddel-sjikt kan påføres ved maling, dypping, sikting, fordamping eller ved påføring av barrieremidlet i væske-, eller pasteform, eller ved påsprøyting av et fordampbart barrieremiddel, eller ved ganske enkelt å anbringe et sjikt av fast partikkelformet barrieremiddel, eller ved påføring av et massivt tynt ark, folie eller film av barrieremiddel på den bestemte overflategrensen. Når barrieremiddlet er på plass, avsluttes vekst av det polykrystallinske oksidasjonsreaksjonsproduktet når det når fram til den bestemte overflategrensen av preforma og kommer i kontakt med barrieremidlet.

Ved en foretrukket utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen tildannes ei gjennomtrengelig formet preform (mer detaljert beskrevet i det etterfølgende) som har minst en bestemt flategrense, idet i det minste et parti av denne bestemte flategrense er forsynt med eller er påført barrieremidlet. Det vil forstås at uttrykket "preform" kan innbefatte et aggregat av enkelte preformer som til sist er bundet i en integrert komposittform; dette er mer detaljert forklart av og i kontakt med en eller flere grunnmetallflater eller et parti av en overflate av grunnmetallet slik at i det minste et parti av den bestemte flategrensen som bærer eller er påført barrieremidlet, er plassert i avstand fra eller utenfor metallflaten, og formingen av oksidasjondreaksjonsproduktet vil skje i preforma og i en retning mot den bestemte overflate med barrieremidlet. Den gjennomtrengelige preforma utgjør en del av anordningen og ved oppvarming i en ovn, blir grunnmetallet og preforma utsatt for eller innesluttet av oksideringsmidlet i dampfase, som kan benyttes i kombinasjon med et fast eller et flytende oksideringsmiddel. Reaksjonsprosessen fortsettes inntil oksidasjonsreaksjonsproduktet har trengt inn i preforma og har kommet i kontakt med den bestemte flategrensen som bærer barrieremidlet eller som barrieremidlet er lagt over. Det mest typiske er at preformas grenser og grensene for den polykrystallinske matrisen stort sett faller sammen; men individuelle bestanddeler ved overflatene av preforma kan være avdekket eller kan skyte fram fra grunnmassen, og innleiringen behøver derfor ikke å være fullstendig i så henseende at preforma er helt omsluttet av eller innkapslet i matrisen. Barrieremidlet hindrer, hemmer eller avslutter vekst ved dennes kontakt med barrieremidlet, og det forekommer i hovedsak ingen "overskuddsvekst" av det polykrystallinske materialet. Det resulterende keramiske komposittproduktet innbefatter ei preform som er innleiret til sine begrensninger i en keramisk matrise som omfatter et polykrystallinsk materiale som består stor sett av oksidasjonsreaksjonsproduktet fra grunnmetallets reaksjon med oksideringsmidlet og eventuelt en eller flere av grunnmetallet eller reduserte bestanddeler av et oksideringsmiddel.

En foretrukket utførelsesform hvor det blir benyttet et barrieremiddel i forbindelse med ei preform er illustrert i de medfølgende fig. 1-7, og som er nærmere forklart i eksempel 1. Her kan preforma typisk omfatte silisiumkarbid med en størrelse på 10 mikrometer (500 mesh). Den bestemte flategrensen er belagt med et gjennomtrengelig sjikt av CaS04 (brent gips) som skal virke som et barrieremiddel. Dette sjiktet er påført som en tiksotropisk velling eller pasta som deretter herder ved hydrolyse, for å lette håndteringen av "emnet". Etter at hele emnet er blitt varmet opp i en ovn til prosesstemperaturområdet, vokser det polykrystallinske oksidasjonsreaksjonsproduktet og trenger gjennom preforma til den bestemte flategrensen. CaS04 hindrer overskytende vekst av det polykrystallinske materialet forbi den bestemte flategrensen av den gjennomtrengte preforma. Etter å ha blitt varmet opp under oksidasjonsreaksjonsprosessen har CaS04 blitt dehydrert, slik at det er blitt lettere å fjerne det fra flatene av preforma ved svak sandblåsing, skraping eller i pussetrommel ved hjelp av pulver eller sand.

Ved et ytterligere utførelseseksempel på framstillingen av et sammensatt legeme med et negativt hulromsmønster som er det omvendet motstykke av et positivt mønster ved grunnmetallforstadiet, velges selve barrieren slik at den oppviser tilstrekkelig konstruktiv styrke til å bære emnet. Partikkelformet fyllmateriale pakkes rundt i det minste et parti av et formet grunnmetallforstadium, men det bør ikke forekomme siving av partikkelmaterialet gjennom den porøse barrieren. For å unngå siving av fyllstoffet, innbefatter barrieremidlet en perforert eller nettformet beholder såsom ei slire eller hylse (f.eks. metalltrådduk) som inneslutter det partikulære fyllstoffet. Dersom denne slira ikke er strukturelt sterk ved prosessforholdene, kan slira forsterkes eller armeres ved hjelp av ei andre, sterkere hylse (f.eks.en keramisk sylinder eller en stål- eller stållegeringssylinder) anordnet konsentrisk med den nettformete slira. Sylinderen har et perforert mønster for å tillate at oksideringsmidlet i dampfase trenger gjennom hylsa og slira for å komme i kontakt med det smeltete grunnmetallet, men kombinasjonen av sylinder og slire hindrer at det partikkelformete fyllstoffet siver gjennom barrieremidlet. Fyllstoffets overflategeometri er kongruent med beholderens innerflate, og denne overføres så til det resulterende sammensatte produktet. Fig. 12 og eksempel 6 viser dette utførelseseksemplet på et barrieremiddel i form av en metallbeholder for et vertikalt emne.

Det vil forstås at visse barrierer som det henvises til i denne beskrivelsen, kan gjennomgå kjemiske forandringer i sammensetning eller art under prosessforholdene. Når det gjelder en påført barrieresammensetning som omfatter f.eks. kalsiumsulfat-(brent gips) og aluminiumoksidpartikler under prosessforholdene, kan blandingen danne kalsium-aluminium-oksysulfat. En barriere som består av AISI 304 rustfritt stål kan oksidere under prosessforhold til metalloksidbestanddelene. Eventuelle uønskede gjenværende barrierematerialer kan lett fjernes fra det keramiske legemet.

Det keramiske komposittproduktet som oppnås ved hjelp av den foreliggende oppfinnelsen vil vanligvis være et sammenhengende produkt hvor mellom 5 og 98 volum % av det keramiske komposittproduktets totale volum består av en eller flere av preform-materialene som til den bestemte flategrensen av preforma er innleiret med en matrise av polykrystallinsk materiale. Den polykrystallinske materialmatrisen er vanligvis, når grunnmetallet er aluminium, satt sammen av 60 til 99 vol% (av det polyskrystallinske materialets volum) innbyrdes forbundne a-aluminiumoksid og 1 til 40 volum % (samme basis) ikke oksiderte bestandeler av grunnmetallet.

Selv om den foreliggende oppfinnelsen i det etterfølgende er beskrevet med særlig vekt på systemer hvor aluminium eller en aluminiumlegering er benyttet som grunnmetallet og aluminiumoksid er det tilsiktete oksidasjonsreaksjonsproduktet, er denne henvisning bare ment å tjene ikke-begrensede, illustrative formål, og det vil forstås at den foreliggende oppfinnelsen ved hjelp av den tekniske lære som den er basert på, kan tilpasses andre systemer hvor andre metaller såsom tinn, silisium, titan, zirkkonium etc. er benyttet som grunnmetallet, og hvor det tilsiktede oksidasjonsreaksjonsproduktet er dette metalloksid, -borid, - karbid eller liknende. Barrieremidlet kan således være avhengig av slike faktorer som valg av grunnmetall, tilsetningsstoffer, keramisk matrise, sammensetning av fyllmaterialet og prosessforhold. Kalsiumsulfat kan være en nyttig barriere i slike andre systemer hvor forholdene likner noe på de ved aluminium, slik tilfellet f.eks. er ved tinn og hvor luft er oksideringsmidlet. På den andre siden ville kalsiumsulfat ikke være en passende barriere under reaksjonsforhold hvor kalsiumsulfat ikke er stabilt, f.eks. titan i en nitrogenatmosfære, hvilken oksidasjonsreaksjon i overkant av 2000°C. For slike reaksjoner ved høye temperaturer vil det kunne benyttes f.eks. en tett aluminiumoksidkeramikk eller zirkoniumkeramikk, som ellers tilfredsstiller kriteriene for en barriere ifølge oppfinnelsen, og som kan motstå den høye temperaturen ved prosessen under opprettholdelse av egenskapene som er nødvendig for en barriere.

Ved framgangsmåten ifølge oppfinnelsen er oksideringsmidlet i dampfase normalt gassformet eller fordampet ved prosessforholdene for å opprette en oksiderende atmosfære, såsom atmofærisk luft. Typiske oksideringsmidler i dampform innbefatter f.eks. elementer eller forbindelser av de følgende, eller kombinasjoner av elementer eller forbindelser av de følgende, herunder flyktige eller fordampbare elementer, forbindelser eller bestanddeler av forbindelser, eller blandinger: oksygen, nitrogen, et halogen, svovel, fosfor, arsen, karbon, bor, selen, tellur, og forbindelser og kombinasjoner av disse, f.eks. metan, etan, propan, acetylen, etylen, propylen (hydrokarbonene som er karbonkilde), og blandinger såsom luft, H2/H20 og CO/C02, idet de to sistnevnte er særlig nyttige når det gjelder å redusere oksygenakitviteten i omgivelsene. Oksygen eller gassblandinger som inneholder oksygen (herunder luft) er egnete oksideringsmidler i dampfase, idet det vanligvis foretrekkes luft; dette av åpenbare økonomiske årsaker. Når et oksideringsmiddel i dampfase blir identifisert som å inneholde eller omfatte en spesiell gass eller damp, betyr dette et oksideringsmiddel i dampfase hvor den identifiserte gassen eller dampen er den eneste, den framherskende eller i det minste en viktig oksidant til grunnmetallet under de forholdene som oppnås i det benyttete oksiderende miljøet. Selv om f.eks. hovedbestanddelen av luft er nitrogen, er luftens oksygeninnhold normalt den eneste oksidant til grunnmetallet under de oppnådde betingelsene i de anvendete oksiderende omgivelsene. Luft faller derfor innenfor definisjonen en "oksygen-innholdende gass"- oksidant men ikke innenfor definisjonen av en "nitrogen-inneholdende gass"-oksidant. Et eksempel på en "nitrogeninnholdende gass "-oksidant som er benyttet i denne beskrivelsen og i patentkravene, er "formegass", som typisk inneholder ca. 96 volum % nitrogen og ca. 4 volum % hydrogen.

Oksideringsmidlet kan også innbefatte et fast oksideringsmiddel og/eller et flytende oksideringsmiddel, som er fast eller flytende ved prosessforholdene. Det faste oksideringsmidlet i dampfase. Når det blir benyttet et fast oksideringsmiddel, er det vanligvis dispergert eller tilsatt gjennom hele fyllstofflaget eller preforma eller gjennom et parti av laget eller preforma i nærheten av grunnmetallet, i partikulær form, eller kanskje som et overtrekk eller belegg på laget eller preform-partiklene. Det kan benyttes ethvert passende fast oksideringsmiddel, herunder grunnstoffer, såsom bor eller karbon, eller reduserbare forbindelser, såsom oksider eller borider med lavere termodynamisk stabilitet enn oksid- eller boridreaksjonproduktet av grunnmetallet.

Dersom det blir benyttet et flytende oksideringsmiddel i forbindelse med oksideringsmidlet i dampfase, kan det dispergeres gjennom hele fyllstofflaget eller preforma eller en del derav i nærheten av grunnmetallet, forutsatt at dette flytende oksideringsmidlet ikke blokkerer det smeltede metallets adkomst til oksideringsmidlet i dampfase. Henvisning til et flytende oksideringsmiddel betyr at det er en væske under oksidasjonsreaksjonsforholdene, og et slikt flytende oksyderingsmiddel kan ha et fast forstadium såsom et salt, som smeltes eller blir flytende ved oksidasjonsreaksjonsforholdene. Det flytende oksideringsmidlet kan alternativt ha et forstadium, f.eks. en løsning av et materiale, som benyttes til å overtrekke eller belegge, helt eller delvis, de porøse overflatene av fyllstofflaget eller preforma og som smeltes eller dekomponeres ved prosessforholdene for å danne en passende oksideringsmiddelandel. Eksempler på flytende oksideringsmidler av den definerte art innbefatter glass med lave smeltepunkter.

Selv om oppfinnelsen i det etterfølgende er beskrevet med spesiell henvisning til ei preform ved formingen av sammensatte legemer, vil det forstås at også løse fyllstofflag er anvendelige og fordelaktige ved realiseringen av denne oppfinnelsen.

Preforma bør være tilstrekkelig porøs eller gjennomtrengelig for å gi oksideringsmidlet i dampfase anledning til å trenge gjennom preforma og komme i kontakt med grunnmetallet. Preforma bør også være tilstrekkelig gjennomtrengelig for å kunne avpasse seg etter vekst av oksidasjonsreaksjonsproduktet inne i preforma uten merkbart å forstyrre eller på annen måte endre preformas utforming eller geometri. I tilfelle preforma innbefatter et fast oksideringsmiddel og/eller et flytende oksideringsmiddel som kan ledsage oksideringsmidlet i dampfase, bør preforma være tilstrekkelig porøs eller gjennomtrengelig til å tillate og akseptere utvikling eller vekst av oksidasjonsreaksjonsproduktet som stammer fra det faste og/eller flytende oksygeringsmidlet. Det vil forstås av henvisning til "preform" eller "gjennomtrengelig preform" betyr ei gjennomtrengelig preform som oppviser den i det foregående angitte porøsitet eller gjennomtrengelighets-egenskaper medmindre annet er angitt.

Den gjennomtrengelige preforma kan frambringes eller dannes i enhver forutbestemt ønsket størrelse og form ved hjelp av tradisjonelle framgangsmåter, såsom begitting, sprøytestøping, transpresstøping, vakuumforming eller på annen måte, ved behandling av et hvilket som helst passende materiale(r), mer spesielt identifisert og beskrevet annetsteds. Den gjennomtrengelige preforma kan, slik som tidligere nevnt, innbefatte et fast oksideringsmiddel og/eller et flytende oksideringsmiddel, benyttet i forbindelse med oksideringsmidlet i dampfase som oksidanten. Den gjennomtrengelige preforma bør tilvirkes med minst en flategrense, og slik at den bibeholder en betydelig formintegritet og fasthet i fersk (ubehandlet) tilstand, så vel som målnøyaktighet etter at den er gjennomtrengt av og innleiret i den keramiske matrisen. Den gjennomtrengelige preforma bør imidlertid være tilstrekkelig gjennomtrengelig til å ta imot og romme det voksende polykrystallinske oksidasjonsreaksjonsproduktet. Den gjennomtrengelige preforma bør også være istand til å kunne fuktes med grunnmetallet, og av en slik beskaffenhet at det polykrystallinske oksidasjonsreaksjonsproduktet kan binde eller klebe til og innenfor preforma for å frambringe et keramisk sammensatt produkt av høy integritet og med godt definerte grenser.

Preforma kan ha enhver størrelse eller form såfremt den berører eller befinner seg nær overflaten av grunnmetallet og har minst en overflategrense med et over- eller utenpåliggende barrieremiddel som bestemmer veksten for den polykrystallinske grunnmassen. Preforma kan eksempelvis ha halvkuleformet utforming med den flate overflategrensen i kontakt med grunnmetallflaten, mens den kuppelformete overflategrensen representerer den definerte overflategrensen som det polykrystallinske materialet skal vokse eller utvikle seg til; eller preforma kan være kubisk i form med en kvadratisk overflategrense i kontakt med metalloverflaten på grunnmetallet, idet de gjenværende fem kvadratiske overflategrensene utgjør grenser for den voksende polykrystallinske grunnmassen. En matrise av det polykrystallinske materialet som stammer fra oksidasjons-reaksjonsproduktveksten vokser ganske enkelt inn i gjennomtrengelige preforma for å trenge igjennom og innleire sistnevnte til dens definerte overflategrense med barrieremidlet, uten merkbart å forstyrre eller forflytte den.

Den gjennomtrengelige preforma ifølge denne oppfinnelsen kan være satt sammen av et hvilket som helst passende materiale, såsom keramiske og/eller metalliske partikler, pulvere, fibre, buster, tråder, hullegemer eller hule kuler, trådduk, massive kuler etc. og kombinasjoner av disse preform-materialene kan omfatte enten et løst eller bundet arrangement med mellomrom, hull, hulrom, åpninger, mellomrom som griper inn i hverandre eller liknende, for å gjøre preforma gjennomtrengelig overfor oksideringsmidlet og infiltrasjonen av smeltet grunnmetall for å tillate utvikling av oksideringsreaksjonsproduktets vekst uten å endre preformas konfigurasjon. Preforma kan innbefatte et gitter av armerende stenger, staver, rør, plater, tråder, kuler eller andre partikler, trådduk, keramisk ildfast duk eller liknende, eller en kombinasjon av hvilke som helst av de foregående, forutarrangert i en ønsket form. Preformas materiale(r) kan dessuten være homogene eller heterogene. De hensiktsmessige materialene for preforma kan, såsom keramiske pulvere eller partikler, bindes sammen ved hjelp av ethvert passende bindemiddel eller liknende som ikke forstyrrer eller kommer i veien for reaksjonene ifølge oppfinnelsen eller etterlater uønskete biproduktrester i det keramiske sammensatte produktet. Passende partikler, såsom silisiumkarbid eller aluminiumoksid, kan ha en kornstørrelse av fra omtrent 10 til 1000 eller mindre, eller det kan benyttes en blanding av kornstørrelser og typer. Partikkelmaterialet kan smeltes ved hjelp av kjent eller tradisjonell teknikk, f.eks.ved å lage en oppslemming av partikkelmaterialet i et organisk bindemiddel, hvilken oppslemming helles i ei form, hvor den størkner ved tørking eller herding ved en forhøyet temperatur.

Når det gjelder passende materialer som kan benyttes ved formingen og framstillingen av den gjennomtrengelige preforma eller fyllstofflaget ifølge denne oppfinnelsen, finnes det nærmere bestent tre klasser av anvendelige og nyttige materialer som kan identifiseres som hensiktsmessige for den gjennomtrengelige preforma.

Den første klassen inneholder de kjemiske stoffene som - under prosessens temperatur - og oksideringsforhold- ikke er flyktige, er termodynamisk stabile og ikke reagerer med det smeltete grunnmetallet eller løser seg opp i dette i utstrakt grad. Fagfolk kjenner til tallrike materialer som oppfyller disse kriteriene i det tilfellet hvor aluminium er grunnmetallet og det benyttes luft eller oksygen som oksideringsmidlet. Slike materialer innbefatter enkeltmetalloksidene av: aluminium, A1203; cerium, Ce02; hafnium, Hf02; lanthan, La203; neodym, Nd203, praseodym, ulike oksider; samarium, Sm203; skandium, Sc^CV, thorium, Th02; uran, U02; yttrium, Y203; og zirkonium, Zr02. Dessuten inngår et stort antall binære, ternære, og høyere ordens metalliske forbindelser såsom magnesium-aluminatspinell, MgOAl203, i denne klassen av stabile ildfaste forbindelser.

Den andre klassen av hensiktsmessige materialer for preforma er de som egentlig ikke er stabile i de oksiderende omgivelser og den høye temperatur ved det foretrukne utførelseseksempel, men som kan benyttes på grunn av relativt langsom kinetikk ved reduksjonsreaksj onene. Et eksempel ved dannelse av aluminakeramikkmatrise på basis av aluminium og oksygen eller luft, er silisiukarbid. Dette materialet ville oksidere fullstendig under de betingelsene som er nødvendige for å oksidere aluminium om det ikke var for et beskyttende sjikt av silisiumoksid som danner seg og dekker silisiumkrbidpartiklene, og derved begrenser ytterligere oksidasjon av silisiumkarbidet.

En tredje klasse av passende materialer for preforma ifølge denne oppfinnelsen er de som av termodynamiske eller kinetiske grunner ikke forventes å overleve det oksiderende miljøet eller å bli utsatt for det smeltete metallet som er nødvendig for gjennomføringen av oppfinnelsen. Slike materialer kan gjøres forenelige med prosessen ifølge den foreliggende oppfinnelsen dersom (1) omgivelsene eller miljøet gjøres mindre aktivt, f.eks. ved bruk av H20 eller CO/C02 som oksiderende gasser, eller (2) gjennom anvendelse av et belegg på samme, såsom aluminiumoksid, som gjør stoffene kinetisk ureaktive i det oksiderende miljøet. Et eksempel på en slik klasse av materialer ville være karbonfiber benyttet i forbindelse med et smeltet aluminiumgrunnmetall.

Dersom aluminium skal oksideres med luft eller oksygen ved f.eks. 1250°C for å frambringe en matrise som inkorporerer ei preform inneholdene nevnte fibre, vil karbonfibrene søke å reagere med både aluminium (for å danne aluminium-karbid) og de oksiderende omgivelsene (for å danne CO eller COj). Disse uønskede reaksjonene kan unngås ved å belegge karbonfibrene (f.eks. med aluminiumoksid) for å hindre reaksjon med grunnmetallet og/eller oksideringsmidlet. Karbonfibrenes tilbøyelighet til å reagere med oksideringsmidlet kan alternativt kontrolleres ved å benytte en CO/C02-atmosfære som oksideringsmiddel som søker å oksidere aluminium men ikke karbonfibrene.

Ei preform for gjennomføringen av denne oppfinnelsen kan benyttes som ei enkelt preform eller som et aggregat av preformer for å danne mer kompliserte former. Det har vist seg at det polykrystallinske matrisematerialet kan vokse gjennom nærliggende, innbyrdes berørende partier av et preform-aggregat for å binde tilstøtende preformer i et samlet eller integrert keramisk komposittprodukt. Aggregatet av preformer er anordnet slik at en vokseretning for oksidasjonsreaksjonsproduktet vil være mot og inn i preform-aggregatet for å trenge gjennom og innleire aggregatet til barrieremidlet, for å binde preformene sammen. Det kan således dannes kompliserte keramiske sammensatte legemer- hvert i ett stykke - som ellers ikke kan framstilles ved hjelp av tradisjonell produksjonsteknikk. Det vil forstås at uttrykket "preform" omfatter så vel ei enkelt preform som et aggregat av preformer, med mindre annet er angitt.

Som et ytterligere utførelseseksempel, som er forklart i de forannevnte US-patenter, kan tilsetningsstoffer i forbindelse med grunnmetallet virke fordelaktig inn på oksidasjonsreaksjonsprosessen. Tilsetningsstoffets funksjon eller funksjoner kan være avhengig av et antall faktorer utover selve tilsetningsstoffet. Disse faktorene innbefatter eksempelvis det spesielle grunnmetallet, det ønskete sluttproduktet, den bestemte kombinasjon av tilsetningsstoffer når det benyttes to eller flere tilsetningsstoffer, bruken av et eksternt tilført tilsetningsstoff i kombinasjon med et legert tilsetningsstoff, tilsetningsstoffets konsentrasjon, det oksiderende miljøet, samt prosessforholdene.

Det eller de tilsetningsstoffene som benyttes i forbindelse med grunnmetallet (1) kan tilføres som legeringsbestanddeler av grunnmetallet, (2) kan tilføres til i det minste en del av overflaten av grunnmetallet, eller (3) kan tilføres til fyllstofflaget eller preforma som en del av samme, f.eks. preformas understøttelsessone, eller det kan benyttes enhver kombinasjon av to eller flere teknikker (1), (2) og (3). Et legert tilsetningsstoff kan f.eks. benyttes i kombinasjon med et eksternt tilført tUsetningsstoff. Når det gjelder teknikk (3), hvor et eller flere tilsetningsstoffer tilføres fyllstofflaget eller preforma, kan tilsetningen utføres på enhver passende måte, eksempelvis ved å dispergere tilsetningsstoffene over hele eller en del av massen av preforma som belegg eller i partikkelform, fortrinnsvis slik at de innbefatter i det minste en del av preforma nær grunnmetallet. Påføringen av et hvilket som helst tilsetningsstoff på preforma kan også utføres ved å påføre et sjikt av ett eller flere tilsetningsstoffer på og inn i preforma, herunder hvilke som helst av dens innvendige åpninger, mellomrom, kanaler etc. som gjør den gjennomtrengelig. En hensiktsmessig påføringsmåte for ethvert tilsetningsstoff består i å gjennombløte hele laget i en væske (f.eks. en løsning) av tilsetningsstoff. Det kan også sørges for en tilsetningsstoffkilde ved å plassere et fast legeme av tilsetningsstoff i kontakt med og mellom i det minste en del av grunnmetallets overflate og preforma. Eksempelvis kan en tynn plate av silisium-inneholdene glass (anvendelig som et tilsetningsstoff for oksidasjonen av et aluminiumgrunnmetall) plasseres på en flate av grunnmetallet. Når aluminiumgrunnmetallet (som innvendig kan være tilsatt Mg) overdekket med det silikon-innholdende materialet smeltes i et oksiderende miljø (f.eks. når aluminium oksideres i luft ved mellom 850 og 1450°C, fortrinnsvis 900 til 1350°C), vil det krystallinske materialet vokse inn i den gjennomtrengelige preforma. I det tilfellet der tilsetningsstoffet påføres utvendig på i det minste en del av overflaten av grunnmetallet, vokser den polykrystallinske oksidstrukturen inne i den gjennomtrengelige preforma vesentlig forbi tilsetningsstoffsjiktet (d.v.s. til utover dybden av det påførte tilsetningsstoffsjiktet). I ethvert tilfelle kan ett eller flere tilsetningsstoffer påføres utvendig på grunnmetallflaten og/eller på den gjennomtrengelige preforma. Dessuten kan tilsetningsstoffer som er legert i grunnmetallet og/eller påført utvendig på grunnmetallet forsterkes ved tilsetningsstoffer) som er påført på preforma. Eventuelle konsentrasjonsmangler ved de tilstningsstoffene på grunnmetallet kan således rettes opp ved ytterligere konsentrasjon i det eller de tilsetningsstoffene som er påført på preforma og vice versa.

Nyttige tilsetningsstoffer for et grunnmetall av aluminium, særlig når det benyttes luft som oksideringsmiddel, innbefatter f.eks. magnesiummetall og sinkmetall, i kombinasjon med hverandre eller i kombinasjon med andre tilsetningsstoffer som baskrevet i det etterfølgende. Disse metallene eller en passende kilde for metallene kan legeres inn i det aluminiumbaserte grunnmetallet ved konsentrasjoner for hvert på mellom 0,1 og 10 vekt% basert på den totale vekten av det resulterende impregnerte metallet. Konsentrasjoner innenfor området synes å sette igang den keramiske veksten, fremme metalltransport og påvirke vekstmorfologien hos det resulterende oksidasjonsproduktet på fordelaktig måte. Konsentrasjonen for ethvert tilsetningsstoff vil være avhengig av slike faktorer som kombinasjonen av tilsetningsstoffer og prosesstemperaturen.

Andre tilsetningsstoffer som er virksomme når det gjelder å begunstige polykrystallinsk oksidasjonsreaksjons-vekst for grunnmetallsystemer på aluminiumbasis, er eksempelvis silisium, germanium, tinn og bly, særlig ved anvendelse i kombinasjon med magnesium eller sink. Et eller flere av disse andre tilsetningsstoffer, eller en passende kilde for dem, legeres inn i aluminiumgrunnmetallsystemet ved konsentrasjoner for hvert på fra 0,5 til 15 vekt% av den totale legeringen; imidlertid oppnås det mer ønskelig vekstkinetikk og vekstmorfologi i forbindelse med tilsetningsstoffkonsentrasjoner i området 1-10 vekt% av den totale grunnmetallegeringen. Bly blir som tilsetningsstoff vanligvis legert inn i det aluminiumbaserte grunnmetallet ved en temperatur på i det minste 1000°C for å ta hensyn til dets lave oppløselighet i aluminium; imidlertid vil tilsetning av andre legeringskomponenter, såsom tinn, vanligvis øke blyets oppløselighet og tillate at legeringsmaterialet tilsettes ved en lavere temperatur.

Det kan alt etter omstendighetene brukes ett eller flere tilsetningsstoffer, slik som

ovenfor forklart. Ved aluminium som grunnmetall og luft som oksideringsmiddel kan særlige nyttige kombinasjoner av tilsetningsstoffer f.eks. innbefatte (a) magnesium og silisium eller (b) magnesium, sink og siliaium. I slike eksempler faller en foretrukket magnesiumkonsentrasjon innenfor området 0,1-3 vekt%, for sink i området 1-6

vekt% og for silisium i området 1-10 vekt%.

Ytterligere eksempler på tilsetningsstoffer som kan benyttes i forbindelse med aluminium som grunnmetall innbefatter natrium, lithium, kalsium, bor, fosfor og yttrium som kan anvendes enkeltvis eller i kombinasjon med ett eller flere andre tilsetningsstoffer, avhengig av oksideringsmidlet og prosessforholdene. Natrium og litium kan benyttes i meget små mengder i området deler per million, typisk 100-200 deler per million, og hvert av disse grunnstoffer kan benyttes alene eller sammen, eller i kombinasjon med et eller flere andre tilsetningsstoffer. Sjeldne jordmetaller såsom cerium, lanthan, praseodym, neodym og samarium er også anvendelig og nyttige tilsetningsstoffer, særlig hvis de benyttes i kombinajon med andre tilsetningsstoffer.

Det er ovenfor angitt ikke nødvendig å legere et tilsetningsstoff inn i grunnmetallet. Eksempelvis vil selektiv påføring av et eller flere tilsetningsstoffer i et tynt sjikt på enten hele eller en del av overflaten av grunnmetallet muliggjøre lokal keramisk vekst fra grunnmetallets overflate eller deler av denne og gi anledning til vekst av det polykrystallinske keramiske materialet inn i den gjennomtrengelige preforma i utvalgte områder. Vekst av det polykrystallinske keramiske materialet inn i den gjennomtrengelige preforma kan således kontrolleres og styres ved den lokaliserte plassering av tilsetningsstoffet på grunnmetallets overflate. Det påførte belegget eller sjiktet av tilsetningsstoff er tynt i forhold til tykkelsen av grunnmetallegemet, og vekst eller dannelse av oksidajonsreaksjonsproduktet inn i den gjennomtrengelige preforma strekker seg betydelig forbi tilsetningsstoffsjiktet, d.v.s. til utover dybden av det påførte tilsetningsstoffsjiktet. Et slikt sjikt av tilsetningsstoff kan påføres ved maling, neddypping, silketrykking, fordamping eller annen påføringsmåte for tilsetningsstoff i flytende eller pastaform, eller ved påsprøyting, eller ved ganske enkelt å avsette et sjikt av et fast partikkelformet tilsetningsstoff eller en massiv tynn plate eller film av tilsetningsstoff på overflaten av grunnmetallet. Tilsetningsstoffet kan, men behøver ikke, innbefatte enten organiske eller uorganiske bindemidler, bærestoffer, løsningsmidler og/eller tykningsmidler.

Tilsetningsstoffene tilsettes fortrinnsvis som pulver til overflaten av grunnmetallet eller dispergeres gjennom i det minste en del av fyllstoffet. En særlig foretrukket framgangsmåte for påføring av tilsetningsstoffene på grunnmetall-overflaten består i å sprøyte en flytende suspensjon av tilsetningsstoffene i en blanding av vann og organisk bindemiddel på en grunnmetalloverflate i den hensikt å danne et klebende belegg som letter håndteringen av grunnmetallet før behandling.

Tilsetningsstoffene blir når de brukes utvendig, vanligvis påført en del av en overflate av grunnmetallet som et ensartet belegg på denne. Mengden av tilsetningsstoff er virksom over et vidstrakt område i forhold til den mengden som den er påført på og, når det gjelder aluminium, har eksprimenter ikke kunnet fastsette hverken øvre eller nedre operasjonsgrenser. Når det for eksempel benyttes silisium i form av silisiumdioksid påført utvendig som tilsetningsstoffet for et aluminiumbasert grunnmetall og hvor det som oksideringsmiddel brukes luft eller oksygen, har mengder så lave som 0,00003 gram silisium per gram grunnmetall, eller ca. 0,0001 gram silisium per kvadratcentimeter grunnmetalloverflate, sammen med et andre tilsetningsstoff med en kilde av magnesium og/eller sink frambrakt det polykrystallinske keramiske vekstfenomenet. Det har også vist seg at det kan oppnås en keramisk struktur fra et aluminiumbasert grunnmetall med luft eller oksygen som oksideringsmiddel ved å benytte MgO som tilsetningsstoffet i en mengde større enn 0,0008 gram tilsetningsstoff per gram grunnmetall som skal oksideres og større enn 0,003 gram tilsetningsstoff per kvadratcentimeter grunnmetalloverflate som MgO skal påføres på. Det synes som i viss grad en økning i mengden tilsetningsstoffer vil redusere den reaksjonstiden som er nødvendig for å produsere det keramiske komposittlegemet, men dette vil avhenge av slike faktorer som tilsetningsstofftype,

grunnmetallet og reaksjonsforholdene.

Når grunnmetallet er aluminium som innvendig er tilsatt magnesium og det oksiderende mediet er luft eller oksygen, har det vist seg at magnesium oksideres i det minste delvis ut av legeringen ved temperaturer fra 820 til 950°C. I slike tilfeller av magnesium-tilsatte systemer danner magnesium et magnesiumoksid og/eller en magnesiumaluminatspinellfase ved overflaten av den smeltete aluminiumlegering, og under vekstprosessen forblir slike magnesiumforbindelser først og fremst ved begynnelsesoksidoverflate av grunnmetallegeringen (d.v.s. "igangsetitngsoverflaten") i den voksende keramiske strukturen. Ved slike magnesiumtilsatte systemer frambringes det således en aluminiumoksidbasert struktur foruten det relativt tynne sjiktet av magnesiumaluminatspinell ved igangsettingsflaten. Denne igangsetitngsflaten kan, om ønskes, lett fjernes ved f.eks. sliping, maskinbearbeiding, polering eller sandblåsing.

Oppfinnelsen belyses i det etterfølgende ved hjelp av eksempler.

Eksempel 1.

Det henvises i detalj til fig. 1-7, hvor det for like og lignende deler er benyttet samme henvisningstall. Ifølge dette eksemplet ble det framstilt et intrikat keramisk legeme ved infiltrasjon av ei preform med en keramisk matrise. Som vist i fig. 1 og 2 omfattet preforma en montasje av tre særskilt framstilte preform-komponenter 10,

12 og 14, som ble bundet sammen med et organisk bindemiddel (Elmer's trelim). Hver av de tre preform-komponentene ble formet ved hjelp av den samme tradisjonelle framgangsmåten hvor silisiumkarbidpartikler ble blandet ensartet sammen med en organisk bindemiddelløsning (Eimer' s trelim og vann i et forhold på 4 til 1); og den resulterende blanding ble helt i en silikonform og fikk anledning til å tørke i luft for å herde. Preform-komponentene 10 og 12 omfattet hver 10 mikrometer/500 grit silisiumkarbidpartikler blandet med den ovennevnte organiske bindemiddelløsningen før blandingen ble helt i gummiformen. Preform-komponenten 14 omfattet 0.11 mm/220 grit silisiumkarbidpartikler behandlet på tilsvarende måte som komponentene 10 og 12, bortsett fra formens geometri. Preform-komponentene omfattet tp kjedehjul 10 og 12, hver med en ytre diameter på 76,2 mm og en tykkelse på 4,8 mm og en midtre boring 16 med kilespor; og én sylinder 14 med en ytre diameter på 41,4 mm, en innvendig diameter på 28,7 mm og en lengde (høyde) på 8,4 mm. De tre stive preform-komponentene ble satt sammen langs aksen 1-b ifølge det utspilte perspektivrisset i fig. 1 slik at flaten 9 på preform-komponenten 10 ble liggende an mot flaten 15 på preform-komponenten 14, mens flaten 11 på preform-komponenten 12 ble liggende an mot flaten 13 på preform-komponenten 14. Den resulterende geometrien av den samme preforma er vist i fig. 2 hvor den generelt er angitt ved 18.

En stort sett rektangulær plate 19 (fig. 3) av kommersiell alununiumlegering 380.1 tjente som grunnmetallet. Denne legeringen ble oppnådd fra Belmont Metals Inc. og hadde en nominelt identifisert sammensetning ved vekt av 8-8,5% Si, 2-3%Zn og 0,1% Mg som aktive tilsetningsstoffer, og 3,5% Cu så vel som Fe, Mn og Ni, men det egentlige Mg-innholdet var noe høyere (i området 0,17-0,185). Platen 19 hadde en lengde på ca. 127 mm og en bredde på ca. 101,6 mm og hadde en sirkulær boring plassert tilnærmet ved platens geometriske midtpunkt. Platen ble saget i to for å halvere denne mitre boringen, slik at de to platehalvdelene fikk hver sin halvsirkulær kantutsparing 20 og 21. Den delte platen 19 ble deretter satt sammen ved å påføre platehalvdelene mot preforma 18 langs aksen c-d og til anlegg mot hverandre, slik at hele ytterflaten av preform-komponentene 14 ble omsluttet av platens 19 utsparinger 20 og 21. Den midtre boringen nå dannet av de to utsparingene 20 og 21 var litt større i diameter enn preform-komponentens 14 ytre diameter for å tillate varmeutvidelse av legeringen under behandling. Den resulterende montasjen er vist i fig.4.

Et barrieresjikt 22 (fig. 5) med en tykkelse på omtrent 0,762-1,524 mm, omfattende en oppslemming av brent gips (Bondex, som inneholdt ca. 35 vekt% kalsiumkarbonat, fra Bondex Inc., St. Louis, MO), ble påført på alle flatene av montasjen, fig.4, som normalt eksponeres for atmosfæren. Imidlertid ble ikke mellomrommet 24 mellom platen 19 og preform-komponentene 10 og 12 fylt med barrieremiddel, for å tillate varmeutvidelse av den oppvarmete legeringen. Barrieremidlet ble påført ved maling på de blottlagte flatene med oppslemmingen, og barrieresjiktet 22 fikk anledning til å herde, og tørket deretter ved romtemperatur for å fjerne overskytende fuktighet. Fig.5 viser det sammensatte systemet med påført barrieresjikt.

Montasjen i fig. 6 ble dykket ned i et lag aluminiumpartikler 25 (El Alundum fra Norton Co., 0.28 mm/90 grit) i en ildfast beholder 26. Hele aggregatet, som er vist i fig. 6, ble anbrakt i en ovn (som var ventilert for å tillate luftstrømning) ved 250°C og varmet opp ved en takt på 300°C/time til 1000°C. Systemet ble holdt ved 1000°C i 96 timer, og aggregatet ble fjernet i varm tilstand slik at overskytende aluminiumlegering kunne helles av i smeltet tilstand (hvilket ble utført ved å bryte bort et parti av barrieresjiktet som dekket legeringen, for etterfølgende bortdrenering av det smeltete metallet).

Den brente gipsen som utgjorde barrieresjiktet og som var dehydrert ved prosesstemperaturen, ble lett fjernet fra aggregatets overflate ved mild sandblåsing uten å forstyrre overflaten av det sammensatte legemet.

Undersøkelse av aggregatet avslørte at a-aluminakeramikk-matrisen (a-alumina identifisert ved røntgen-diffraksjonsanalyse av materialet) hadde trengt gjennom preforma 18 opp til de barrieremiddel-belagte grenseflatene men ikke vokst utover disse grenseflatene. Dessuten hadde den smeltete legeringen dannet en oksidhud under barrieresjiktet 22; imidlertid var det ingen oksidvekst fra det smeltete legeringslegemet forbi denne oksidhuden i områder som ikke berørte preforma. Oksidhuden ble lett fjernet ved mild sandblåsing, og fotos av den resulterende keramiske gjenstanden er vist i fig. 7a og 7b.

Det foreliggende eksemplet illustrerer anvendeligheten av et barrieremiddel som omfatter brent gips (med kalsiumkarbonat) når det gjelder å hindre at ei preform "overvokses" av en infiltererende keramisk grunnmasse, for derved å oppnå en ren form. Det foreliggende eksemplet demonstrerer dessuten evnen til et barrieremiddel av brent gips til effektivt å inneslutte et smeltet legeme av aluminium, og derved minske tap av legeringsforstadiet til oksidasjon før infiltrasjon av preforma, for derved å minimere den mengde legeringsforstadium som er nødvendig for å trenge fullstendig gjennom preformlegemet.

Eksempel 2.

Et sylindrisk komposittlegeme med en glatt indre flate ble framstilt i form av en digel som var lukket ved den ene enden (76,2 mm lang, 25,4 mm i i utvendig diameter og med 3 mm veggtykkelse), ved å la en keramisk grunnmasse vokse inn i ei digelformet preform som på sine indre flater var belagt med et barrieremateriale.

Preforma ble tilvirket ved tradisjonell begittingsteknikk. En oppslemming som inneholdt 47,6 vekt% aluminapartikler (E67 Alundum fra Norton Co., maskastørrelse 1000), 23,7 vekt% kaolinleire (EPK, Georgia Kaolin, Union.

J, 98% mindre enn 20 nm partikkelstørrelse) og 28,5 vekt% vann ble blandet ensartet og helt i en form av brent gips og med den ønskete geometrien for preforma. Den digelformete preforma ble støpt i ca. 20 minutter, tørket ved 90°C og deretter for-brent ved 700°C i 30 minutter i luft.

Preforma ble belagt på sine indre flater med en oppslemmet blanding som omfattet 70 vekt% brent gips (type Bondex) og 30 vekt% silisiumdioksidpartikler (størrelse 10 mikrometer/500 mesh), og barrieresjiktet fikk herde og tørke for fjerning av overskuddsfuktighet.

En ildfast beholder ble delvis fylt med aluminiumlegering 380.1 (med den samme nominelt identifiserte sammensetning som i eksempel 1) og varmet opp inntil legeringen var smeltet. Preforma ble fylt med zirkoniumoksid-kuler (9,5 mm i diameter) og anbrakt i den ildfaste beholderen fylt med smeltet aluminium, slik at det smeltete metallets nivå omsluttet preforma og dekket i det vesentlige dens geometri uten å renne over i det indre av digelen. Zirkoniumoksidkulene ble benyttet for å gi digelen tilstrekkelig vekt for å overvinne dens oppdrift i smeltet aluminium og således holde ytterflaten av preforma i kontakt med den smeltede legeringen. Et sjikt tørt brent gipspulver etterfulgt av et sjikt silisiumdioksid ble anbrakt på toppen av den smeltete legeringen for å minske oksidasjon av den smeltede legeringen på den ellers blottlagte flaten. Dette aggregatet ble anbrakt i en ovn (ventilert for å tillate luftstrømningen), ved en temperatur på 1000°C som ble opprettholdt i 96 timer.

Aggregatet ble fjernet fra ovnen, og etter avkjøling ble den keramiske digelen og den vedhengende omsluttende overskuddslegeringen fjernet fra den ildfaste beholderen, zirkonium-dioksid-kulene ble fjernet og stykket gjennomskåret på tverrs øverst og nederst for å avdekke komposittlegemet. Barrieremidlet, dehydrert ved reaksjonsforholdene, ble lett fjernet ved mild sandblåsing av det indre av det på tvers gjennomskårne stykket. Undersøkelse av de gjennomskårne flatene viste fullstendig infiltrasjon av preforma med en a-aluminamatrise (godtgjort ved røntgen-pulverdiffraksjons-analyser av materialet) til barrieresjiktet på innerflaten av preforma, men ikke utover dette sjiktet. Det henvises til fig. 8 som viser hvordan det ureagerte overskuddsaluminium 30 omslutter ytterflaten av det keramiske sammensatte legemet 32. Innerflaten 34 av det sammensatte legemet, som var belagt med barrieresjiktet, er glatt og viser ikke noen overskuddsvekst, slik at det oppnås en fullstendig korrekt innervegg. Overskuddslegeringen kan fjernes ved smelting og fraskilling av den keramiske delen uten å skade eller forringe komposittlegemet.

l^tgenpulverdiffraksjonsanalyse av det fjernete barrierematerialet viste at sammensetningen av barrierematerialet etter prosessen i overveiende grad inneholdt kalsiumsilikat med mindre mengder ureagert kalsiumsulfat og silisiumdioksid (i a-kvartsform).

Eksempel 3.

Et albuformet sammensatt keramisk rør med en åpen ende og en lukket ende samt en glatt ytre flate, ble framstilt ved infiltrasjon av ei preform med en keramisk grunnmasse.

Preforma ble produsert ved en tradisjonell sedimentstøpeteknikk. Det ble framstilt en ensartet blanding som omfattet 65 vekt% 10 mikrometer/500 mesh aluminapartikler (38 Alundum fra Norton Co.), 30 vekt% 25 mikrometer/200 mesh aluminapartikler (38 Alundum) og 5 vekt% silisiummetallpartikler (størrelse 10 mikrometer/500 mesh). Blandingen ble oppslemmet med en organisk bindemiddelløsning (som beskrevet i eksempel 1), helt i en silikongummiform og tørket for å herde. Preforma ble fjernet fra formen, restfuktighet ble fjernet ved tørking, og preforma ble for-brent ved 1300°C i 2 timer.

Et barrierematerialet ble påført på ytterflaten av preforma ved Delegging av flaten med et omtrent 0,2 mm tykt sjikt av en oppslemmet blanding som omfattet 50 vekt% brent gips (type Bondex) og 50 vekt% aluminapartikler (38 Alundum, Norton Co., 500 mesh). Et barrieresjikt fikk anledning til å herde og tørke for å fjerne overskytende fuktighet; og den belagte preforma ble anbrakt i en ildfast beholder, avstøttet av de ildfaste alumina-kulene (12,7-19,05 mm i diameter) slik at den åpne enden av preforma var i flukt med alumina-kulene.

Aggregatet ble anbrakt i en ovn ved 1000°C for å varme opp preforma til reaksjonstemperatur. Ovnen ble åpnet og smeltet aluminiumlegering 380.1 (med den samme nominelle sammensetning som er gitt i eksempel 1) ble helt inn i den åpne enden av preforma opp til nivået for denne åpne enden, slik at den innvendige geometri av preforma var i kontakt med det smeltete legeringslegemet.

Aggregatet ble holdt ved 1000°C i 96 timer, hvoretter det ble fjernet helt ut av det keramiske røret mens den fremdeles var i smeltet tilstand.

Etter avkjølingen av det keramiske røret ble barrieresjiktet fjernet fra ytterflaten ved mild sandblåsing. Det keramiske røret ble gjennomskåret på tvers omtrent 6,4 mm fra den åpne enden. Undersøkelse av det gjennomskårne sammensatte legemet viste at en a-aluminamatrise (som godtgjort ved røntgenpulverdiffraksjonsanalyse) fullstendig hadde trengt gjennom preforma opp til det ytterste barrieresjiktet. Ytterflaten av den i fig. 9 viste keramikkgjenstand, som hadde vært overtrukket med barrierematerialet, oppviste en jevn, glatt morfologi uten noen overskytende vekst.

Analyse av det fjernete barrierematerialet etter prosessen viste at barrieresammensetningen i overveiende grad besto av aluminiumoksidsulfat (Ca4Al6012S04) med mindre mengder a-alumina og ureagert kalsiumsulfat tilstede, hvilket turde indikere omformingen av barrierematrialene under prosess-forholdene.

Eksempel 4.

Et keramisk kjedehjul ble framstilt ved infiltrasjon av ei preform med en keramisk grunnmasse og anvendelse av et barrieremateriale for å kontrollere og styre kjedehjuls-flatens geometri.

Preforma (med de samme dimensjoner og geometri som preform-komponentene 10 og 12 i eksempel 1) ble framstilt ved en tradisjonell sedimentstøpeteknikk, hvor 10 mikrometer/500 grit silisium-karbidpartikler ble blandet ensartet sammen med en organisk bindemiddelløsning (som beskrevet i eksempel 1), helt i en silikongummiform og tillatt å herde i 6 timer. Overskuddsvannet ble fjernet fra overflaten av sedimentet, og preforma ble tørket. To til tre gram silisiummetall (13 mm/2,0 mesh) ble ensartet dispergert på overflaten av ei skive av aluminiumlegering 380.1 (med den nominelle sammensetningen som er angitt i eksempel 1), hvilken skive hadde en diameter på ca.77,5 mm og en tykkelse på 12,7 mm. Den stive preforma ble fjernet fra formen og anbrakt på legeringsflaten med silisium slik at den nedre flaten av kjedehjul-preforma (analog med flaten 9 ved preforma 10 i fig.l) var

i kontakt med den sirkulære overflaten av legeringen.

Hele aggregatet av preform og legering ble belagt på alle blottlagte flater med et barrieremateriale. Barrierematerialet omfattet en vanlig oppslemmet blanding av 25 vekt% brent gips (Bondex), 25 vekt% portlandcement (Type 1 fra Keystone, Batn, PA), 25 vekt% silisiumdioksid (Crystobalite fra CED Minerals, Ohio, 0.13 mm/200 mesh) og 25 vekt% aluminapartikler (38Alundum, fra Norton, 0.7 mm/36 grit). Oppslemmingen ble påført på aggregatet på alle blottlagte flater i et 1,6-3,2 mm tykt sjikt, som fikk anledning til å herde og deretter tørke for å fjerne overskuddsfuktighet. Det barrieremateirale-dekkete aggregatet ble anbragt på toppen av et lag silisiumkarbidpartikler (1 mm/24 grit) i en beholder.

Det ovennevnte aggregatet ble anbrakt i en ovn (som var ventilert for å tillate luftstrømningen) og varmet opp i et tidsrom på 5 timer til 900°C. Ovnen ble holdt ved 900°C i 80 timer og deretter kjølt ned over en 5 timers periode. Aggregatet ble tatt ut av ovnen og fjernet fra laget. Barrieresjiktet ble fjernet fra aggregatets flater ved mild sandblåsing, og den overskytende legeringen ble skilt fra det keramiske kjedehjulet. Det keramiske kjedehjulet, som er vist i fig. 10, hadde stort sett ingen overskytende vekst av a-aluminamatrisen på den flaten som var overtrukket med barrierematerialet. De få isolerte punkter av overskuddsvekst på kjedehjulsflaten skyldes mangler ved barrierebeleggingen (d.v.s. revner eller luftlommer) og er ikke et resultat av gjennomtrengning av selve barrieresjiktet.

Eksempel 5.

Et keramisk kjedehjul ble framstilt med infiltrasjon av ei barriere-overtrukket preform, identisk med den i eksempel 4 og ved hjelp av den samme framgangsmåten, bortsett fra at barrierematerialet omfattet bare portlandcement (Type 1, fra Keystone Co.).

En vanlig oppslemming av portlandcement ble påført som et 1,6-3,2 mm tykt sjikt på aggregatet av kjedehjul-preform og 380.1 aluminiumlegeringsskive, slik som i eksempel 4 (inklusive det der omtalte silisiumsjiktet). Barrieresjiktet fikk anledning til å herde og tørke for å fjerne overskytende fuktighet. Det overtrukne aggregatet ble plassert på et lag silisiumkarbidpartikler (0.003 mm/24 mesh) i en ildfast beholder, slik som i eksempel 4. Aggregatet ble anbrakt i en ovn og varmet opp i løpet av en 10 timers periode til 900°C, hvor det ble holdt i 80 timer. Ovnen ble avkjølt i 5 timer og aggregatet fjernet. Det belagte aggregatet ble fjernet fra laget, barrieresjiktet ble lett fjernet fra overflaten av det keramiske sammensatte legemet ved mild sandblåsing, og overskytende ble skilt fra det keramiske sammensatte kjedehjulet.

Undersøkelse av det resulterende keramiske komposittlegemet viste at a-alumina-keramikkmatrisen hadde trengt fullstendig gjennom preforma opp til barrieresjiktet. Barrieresjiktet av portlandcement hindret effektivt overvekst av den keramiske grunnmassen utover preformgrensene. Det sammensatte keramiske kjedehjulet er vist i fig. 11. Som i eksempel 4 skyldes isolerte tilfeller av overskytende vekst på kjedehjulflaten defekter i barrierebelegget og ikke gjennomtrenging av dette.

Eksempel 6.

En keramisk sammensatt konstruksjon med sylindrisk form og med diameter på omtrent 82,6 mm og en lengde på omtrent 660 mm, ble framstilt ved anvendelse av et sylindrisk barrieremiddel (- organ) for å oppnå den ytre sylindriske formen på gjenstanden. Det barrieremidlet som er vist i perspektivisk splittriss i fig. 12, omfattet tre rustfrie stråleelementer (nummer 304 rustfritt stål med en nominell sammensetning ved vekt av 0,08% C, 2% Mn, 1% Si, 0,045% P, 0,03% S, 18-20% Cr, 8-12% Ni og resten Fe), nemlig en perforert sylinder 50, en nettforing 52 og ei nedre hette 54. Den perforerte sylinderen 50 målte ca. 82,6 mm i innvendig diameter og var konstruert av 22 kaliber rustfritt stål perforert ensartet over flatearealet med hull med en diameter på 1,59 mm, slik at 40% av sylinderens fleteareal var åpent for diffusjon av luft. Nettingforingen 52 målte omtrent 82,6 mm i ytre diameter og var omtrent 2,03 mm tykk, og maskene omfattet ca. 0,406 mm diameter hull, slik at 30% av dens flateareal var åpent for diffusjon av luft. Bunnhetta 54 var også konstruert av 22 kaliber rustfritt stål. Nettingforingen 52 ble benyttet for å hindre at partikler av fyllmateriale unnslapp gjennom de store perforeringene i den ytre hylsa under behandling.

Barrieremidlet av rustfritt stål ble satt sammen langs akse e-f i fig. 12. Ei stang av aluminium (med en legert sammensetning av 10% silisium og 3% magnesium) som hadde en lengde på ca. 660 mm og var ca. 30,2 mm i diameter, og var forsynt med 16 finnelignende framspring over midten på to tredeler av dens lengde, var ensartet dekket over hele sin flate med et sjikt silisiumdioksidpartikler (hovedsakelig størrelse 0.25 mm/100 mesh eller grovere) og tjente som tilsetningsmateriale samt ble tilsatt i forbindelse med et organisk bindemiddel.

Stanga ble anbrakt konsentrisk i midten av det sylindriske barriereaggregat. Aggregatet ble deretter fylt med et ensartet forhåndsblandet fyllmateriale som omfattet 95 vekt% aluminapartikler (E38 Alundum, fra Norton Co., størrelse 0.28 mm/90 mesh) og 5 vekt% silisiumdioksid (hovedsakelig 0.25 mm/100 mesh eller større) som således omsluttet og avstøttet aluminiumsstanga.

Det ovennevnte systemet ble anbrakt i en ildfast beholder, stående på sin bunnhette. Det resulterende aggregatet ble anbrakt i en ovn (ventilert for å tillate luftstrømningen) og varmet opp over en 10 timers periode til 1250°C. Ovnene ble holdt ved 1250°C i 225 timer, og ble deretter kjølt ned i en 30 timers syklus, hvoretter aggregatet ble fjernet.

Undersøkelse av det resulterende komposittmaterialet viste en keramisk sylinder som omfattet en a-aluminamatrise som innleiret alumina-fyllmaterialet og med de ytre dimensjonene av det rustfrie stålbarrierelegemet og et indre hulrom med formen av det opprinnelige grunnmetallaggregatet. Ettersom det ble benyttet et barriereelement for å forme det sylindriske keramiske legemet, krevdes det kun sliping for å lage en jevn, glatt flate på den keramiske sylinderen. I fravær av et barriereelément, ville det keramiske produktet ha fått en uregelmessig form, som ville krevd utstrakt maskinbearbeidmg og sliping.

Eksempel 7.

En keramisk komposittblokk ble framstilt ved infiltrasjon av en keramisk grunnmasse i ei formet preform som var overtrukket med et barrieremiddel for å holde veksten av den keramiske grunnmassen innenfor preformas dimensjoner.

Preforma som målte 50,8 x 50,8 mm og var 12,7 mm tykk, ble framstilt ved hjelp av en tradisjonell sedimentstøpeteknikk, hvor en vandig oppslemming omfattet 98 vekt% siHsiurnkarbidpartikler (en ensartet blanding av 70 vekt% 10 mikrometer/500 grit partikler og 30 vekt% 0.11 mm/220 grit partikler), 1,75 vekt% kommersielt tilgjengelig latex (Cascores Latex EA-4177, fra Bordon Co.) og 0,25 vekt% polyvinylalkohol, ble helt i en silikongummiform hvor den fikk anledning til å avsette seg. Overskytende vann ble fjernet fra toppen av sedimentet, og preforma ble tørket i luft. Den tørkete preforma ble brent ved 1250°C i 24 timer i luft.

Ei sirkulær skive av aluminiumlegeringen 380.1 (med den samme nominelle sammensetningen som spesifisert i eksempel 1), som målte 76,2 mm i diameter og 12,7 mm i tykkelse, hadde et sjikt av 2 gram silisiummetall (10 mikrometer/-20 mesh) ensartet dispergert over den øvre sirkulære flaten, og preforma ble plassert på toppen av denne flaten.

Den ovenfor beskrevne montasjen av preforma og den sjiktete legeringsskiva ble overtrukket på sin omkrets (d.v.s. alle de flatene på preforma og skiva unntatt deres innbyrdes anliggende flater) med en vandig oppslemming som omfattet kalsiumsilikat (Vansil W10, fra R.T. Vanderbilt, Norwalk, CT), slik at belegget fullstendig innkapslet denne montasjen. Belegget, som slik dannet en barriere ble tørket, og den barriere-innkapslete montasjen ble innleiret i silisiumkarbidpartikler (1 mm/24 grit) i en ildfast beholder, slik at den øvre belagte kvadratiske flaten av preforma var blottlagt overfor atmosfæren og i det vesentlige i flukt med nivået av laget.

Det ovennevnte aggregatet ble anbrakt i en ovn og varmet opp over en 5 timers periode til 900°C. Ovnen ble holdt ved 900°C i 100 timer og deretter kjølt ned over en 5 timers periode, og på dette tidspunktet ble aggregatet fjernet fra ovnen.

Den barriere-belagte montasjen ble fjernet fra laget og barrieremidlet ble skilt fra montasjen ved mild sandblåsing. Undersøkelse av montasjen viste at den keramiske grunnmassen som omfattet a-alumina, dannet ved oksidasjonen av aluminiumskiva, hadde trengt gjennom preforma opp til omkretsen av preforma opprettet av barrieremidlet. Isolert tilfeldig overvekst i preforma skyldtes defekter i barrierebelegget og ikke at sammensetningen hadde trengt gjennom barrieren.

Eksempel 8.

Det ble frambrakt et keramisk legeme med bestemte rektangulære dimensjoner etablert av et barrieremiddel framstilt av rustfritt stål (A1S1 304, kaliber 22) til en rektangulær konstruksjon. Det henvises i detalj til fig. 13a og 13b, hvor like og liknende deler er betegnet med samme henvisningstall, og som viser en rektangulær eske med åpne ender. Esken utgjør et barrieremiddel 79 og omfatter to rektangulære sidevegger 80 og 84 med en lengde på 241,3 mm og en bredde på 63,5 mm, to rektangulære sidevegger 82 og 88 med en lengde på 114,3 mm og en bredde på 63,5 mm, og en perforert øvre vegg 86 med en lengde på 241,3 mm og en bredde på 114,3 mm samt med perforeringer 87 som ensartet dekker dens slate for å tillate ventilering av luft. Barrieremidlet ble plassert i en ovn og varmet opp i luft ved 1000°C i 24 timer og deretter fjernet fra ovnen. Som et resultat av oppvarmingen ble barrieremidlet overtrukket med et oksidbelegg over sin overflate.

To rektangulære staver av alumimumlegering 380.1 (med den samme nominelt angitte sammensetning som i eksempel 1, som målte 228,6 mm i lengde og 101,6 mm i bredde og hadde en tykkelse på 38,1 mm, ble hver anbrakt i særskilt lag 96 av aluminapartikler (El Alundum, fra Norton, maskestørrelse 90) i separate ildfaste beholdere 98, slik at en flate av staven på 228,6 x 101,6 mm ble utsatt for atmosfæren og lå stort sett i flukt med aluminapartikkellaget, mens de øvrige fem flatene av staven var neddykket under laget. To gram av et tilsetningsstoff, silisiumdioksid, ble ensartet dispergert over den blottlagte 228,6 x 101,6 mm store flaten av hver stav. Ifølge fig. 13b ble barrieremidlet anbrakt over den ene av de innleirete aluminiumstavene slik at ytterkantene 91 av de fire sideveggene ble neddykket i aluminapartikkellaget til omtrent dybden av legeringsstaven, slik at barrieremidlet omsluttet legeringsstaven uten å være i kontakt med denne. Barrieremidlet ble deretter omgitt av ytterligere aluminapartikler (El Alundum som ovenfor) slik at de ytre flatene av sideveggene stort sett dykket ned i laget 96 i beholderen 98, idet det mellom legeringsstavens 88 flate 90 og innerflaten av den øvre veggen 86 ble etterlatt et mellomrom 94.

De to innleirete aluminiumstavene, den ene dekket av det nevnte barrieremidlet (som vist i fig. 13b), ble anbrakt i en ovn (som var ventilert for å tillate luftstrømningen) og varmet opp over en 10 timers periode til 1080°C. Ovnen ble holdt ved 1080°C i 55 timer og deretter kjølt ned i løpet av 10 timer, og ved slutten av dette tidsrommet ble beholderen med de innleirete stavene fjernet fra ovnen.

De dannete keramiske legemene ble fjernet fra sitt aluminalag, og barrieremidlet ble fjernet fra det ene keramiske legemet. Undersøkelse av det keramiske legemet 102 (se fig. 14) framstilt i forbindelse med barrieremiddel viste at legemet hadde dannet seg i mellomrommet 94 og var holdt tilbake av barrieremidlets sidevegger, idet resultatet var et keramisk legeme med rektangulær omkrets fastsatt av barrieremidlets omkrets (se fig. 14). Veksten av det keramiske legemet nådde imidlertid ikke barrieremidlets øvre flate, og det keramiske legemets øvre flate var derfor ikke så avgrenset. Fig. 14 viser det andre keramiske legemet 100 som ble resultatet av oksidasjon av forannevnte aluminiumlegering i luft uten barrieremiddel, og som oppviste en uregelmessig flate som skyldtes ubegrenset vekst.

Det foreliggende eksemplet demonstrerer nytten av et barrieremiddel når det gjelder å fastsette dimensjonene av en relativt stor keramisk komponent, framstilt ved oksidasjonen av aluminium i luft, noe som resulterte i vesentlig reduksjon av etterfølgende behandling for å oppnå en ønsket form.

Eksempel 9.

Det ble framstilt en preformblokk av 10 mikrometer/500 grit silisiumkarbid som deretter ble tilsatt 380.1 aluminiumlegering, såsom i eksempel 7. Dette aggregatet ble overtrukket på alle flatene (unntatt grenseflaten mellom preform og legering) med et barrieremateriale av beinaske av keramikkvalitet (trikalsiumfosfat) fra Hamill and Gillespie, Inc., Livingston, NJ. Barrierematerialet ble tørket, og aggregatet deretter innleiret i 1 mm/24 grit silisiumkarbidpartikler i en ildfast beholder med toppen av den belagte preforma utsatt for atmosfæren. Aggregatet ble varmet opp i luft til 900°C over en periode på 5 timer, holdt ved 99°C i 100 timer, deretter avkjølt over en 5 timers periode, hvoretter det ble fjernet fra ovnen.

Det barriere-overtrukne aggregatet ble fjernet fra laget, og en del overskuddsvekst ved grenseflaten mellom legering og preform ble lett fjernet ved hamring. Barrieremidlet ble fjernet fra det sammensatte produktet ved sandblåsing. Undersøkelse av produktet viste at preforma var gjennomtrengt av en keramisk matrise, som omfattet a-alumina, til den av barrieremidlet opprettete omkretsen.

Claims

1. Framgangsmåte for tilvirkning av et selvbærende keramisk legeme eller en selvbærende keramisk kompositt, der den selvbærende keramiske kompositten omfatter en masse av fyllmateriale eller ei formet preform infiltrert av et keramisk materiale, ved oksidasjon av et basismetetall for å danne et polykrystallinsk materiale som omfatter oksidasjonsreaksjons-produktet av basismetallet og minst en oksidant inkludert en gassfase-oksidant, og valgfritt en eller flere metalliske bestanddeler, karakterisert ved(a) forsyne i det minste en del av basismetallet med et barrieremiddel som er i det minste delvis distansert fra basismetallet for å etablere minst ei overflate av det keramiske legemet eller den keramiske kompositten; (b) varme basismetallet til en temperatur over dets smeltepunkt med under smeltepunktet for dets oksidasjonsreaksjonsprodukt for å danne et legeme av smeltet basismetall; (c) valgfritt kontakte en sone av massen av fyllmaterialet eller den formede preforma med legemet av smeltet basismetall, idet minst ei overflate av massen av fyllmaterialet eller preforma er definert av et barrieremiddel som er i det minste delvis distansert fra kontaktsonen, slik at dannelse av oksidasjonsreaksjons-produktet vil finne sted inn i massen av fyllmaterialet eller preforma og i en retning mot barrieremidlet; (d) reagere det smeltete basismetallet ved nevnte temperatur med oksidanten for å danne oksidasjonsreaksjons-produktet; (e) opprettholde minst en del av oksidasjonsreaksjons-produktet i kontakt med og mellom det smeltete basismetallet og oksidanten, for å transportere smeltet basismetall gjennom oksidasjonsreaksjons-produktet mot barrieremidlet og inn til kontakt med oksidanten, slik at friskt oksidasjonsreaksjonsprodukt fortsatt dannes ved ei grenseflate mellom oksidanten og det tidligere dannete oksidasjonsreaksjons-produktet, og ved bruk av en fyllermasse eller ei formet preform at oksidasjonsreaksjonsproduktet infiltrerer massen av fyllmateriale eller preforma; og (f) fortsette reaksjonen inntil oksidasjonsreaksjons-produktet kontakter barrieremidlet for å danne det keramiske legemet eller keramiske komposittlegemet, hvorved minst ei overflate er etablert av barrieremidlet.

2. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at barrieremidlet ved kontakt med transportert smeltet basismetall (a) er hovedsakelig ufuktbart av det transporterte smeltete basismetallet, eller (b) reagerer med det transporterte smeltete basismetallet for hovedsakelig å hindre transport av det smeltete basismetallet gjennom oksidasjonsreaksjonsproduktet.

3. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at barrieremidlet som anvendes velges i form av kalsiumsulfat, kalsiumsilikat, portlandssement, brent gips, trikalsiumfosfat eller blandinger av disse, og omfatter valgfritt silika og kalsiumkarbonat, og/eller et flyktig materiale for å gjøre barrieremidlet permeabelt for gassfaseoksidanten under prosessbeitngelsene.

4. Framgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at barrieremidlet som anvendes videre omfatter en fyller, slik som alumina, og fortrinnsvis i partikkelform med hovedsakelig samme ekspansjonskoeffisient som fyllmaterialet eller preforma.

5. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at barrieremidlet som anvendes omfatter rustfritt stål eller en kompakt keram.

6. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at basismetallet som anvendes, velges i form av aluminium, silisium, titan, tinn, zirkonium og/eller hafnium.

7. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 6, karakterisert ved at oksidanten innbefatter en fast oksidant i form av silika, bor og/eller reduserbare borider, eller en væskeformig oksidant i form av smelteglass, eller en kombinasjon av fast oksidant og en væskeformig oksidant innarbeidet i fyllmaterialet eller i preforma.

8. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 7, karakterisert ved at gassfaseoksidanten velges i form av en oksygenholdig gass, en nitrogenholdig gass, luft, prosessgass, et halogen, svovel, fosfor, arsenikk, karbon, bor, selen, tellur, en blanding av H2/H20, metan, etan, propan, acetylen, etylen, propylen, silika, en blanding av CO/C02, samt blandinger av disse.

9. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 8, karakterisert ved at preforma som anvendes, velges i form av silika, silisiumkarbid, alumina og/eller belagte karbonfibre, fortrinnsvis belagte med alumina.

10. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 9, karakterisert ved at det anvendes tilsetningsstoff i tilknytning til basismetallet, valgt i form av magnesium, sink, silisium, germanium, tinn, bly, bor, natrium, litium, kalsium, fosfor, yttrium, og/eller et sjeldent jordmetall,

11. Framgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at basismetallet velges i form av aluminium og at det polykrystallinske matrisematerialet videre omfatter ei initiell overflate av spinell dannet som et oksidasjonsreaksjonsprodukt av basismetallet, kilden for tilsetningsstoffet og oksidanten.

12. Framgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at basismetallet som anvendes, velges i form av aluminium og omfatter minst en kilde for tilsetningsstoff legert med basismetallet og minst en kilde for tilsetningsstoff påført overflata av basismetallet.

13. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 9, karakterisert ved at basismetallet som anvendes, velges i form av aluminium og brukes i tilknytning til en kilde for tilsetningsstoff, luft anvendes som oksidant, varmetrinnet utføres mellom 850°C og 1450°C, og oksidasjonsreaksjons-produktet er alumina.

14. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fyllmaterialet eller preforma som anvendes, velges i form av pulver, sfærer, tråder, staver, oblater, rør, hule legemer, partikler, fibre, whiskers, stålull, plater, barrer, pellets, slanger, og/eller ildfaste fiberduker.

15. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fyllmaterialet eller preforma som anvendes, velges i form av enkle oksider av aluminium, cerium, hafnium, lanthan, neodym, praseodym, samarium, scandium, thorium, uran, yttrium og/eller zirkonium.

16. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fyllmaterialet eller preforma som anvendes, velges i form av aluminiumoksid, silisiumkarbid, silisium-aluminium-oksynitrid, zirkoniumoksid, bariumtitanat, bornitrid, silisiumnitrid, magnesiumaluminat, jern-krom-aluminium-legering, samt blandinger av disse.

17. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at preforma som anvendes, velges i form av silika, silisiumkarbid og/eller alumina.

18. Framgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at minst en av forbindelsene som anvendes velges i form av partikler med størrelse fra 13 ttm til 2000 itm.

19. Framgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at minst en kilde for tilsetningsstoff forsynes i det minste delvis i fyllmaterialet eller i preforma.

20. Framgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at det sjeldne jordmetallet som anvendes velges i form av lanthan, cerium, praseodym, neodym eller samarium.

21. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at barrieremidlet løses i og fortynnes i det smeltete basismetallet ved kontakt med det smeltete metallet for å hindre ytterligere vekst av oksidasj onsreaksj onsprodukt.

22. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at oksidasjonsreaksjonsproduktet omfatter et basismetalloksid, basismetallnitrid, basismetallborid og/eller basismetallkarbid.

23. Framgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den kompakte keramen omfatter alumina og/eller zirkoniumoksid.

24. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at preforma og basismetallet kombineres som en montasje og at montasjen forsynes med barrieremidlet på alle overflatene som eksponeres overfor gassfase-oksidanten.

25. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at minst en del av minst ei overflate av det keramiske eller keramiske kompositt-legemet er frigjørbart festet til minst en del av barrierematerialet.