NO175677B - Framgangsmåte for tilvirkning av selvbærende keramiske legemer med differensiert mikrostruktur - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en framgangsmåte for tilvirking av et selvbærende keramisk legeme ved oksidasjon av et basismetall, som angitt i den innledende del av patentkrav 1.

Bakgrunn.

De senere år har det vært en økende interesse for å erstatte metaller med keramer, fordi disse i mange henseende har overlegne egenskaper. Det er på den annen side flere kjente begrensninger eller vanskeligheter forbundet med dette, bl.a. avleirings-problemer, forming av komplekse stykker, prisen, og egenskapene som kreves av det endelige produktet. Mange av disse begrensningene eller vanskelighetene har blitt overvunnet av oppfinnelsene beskrevet i patentskrifter tilhørende foreliggende rettighetshaver og diskutert i den etterfølgende seksjon. Disse beskriver nye pålitelige framgangsmåter for framstilling av keramiske materialer, inkludert formede kompositter.

De følgende patentsøknadene beskriver nye framgangsmåter for å produsere et selvbærende legeme ved oksidasjon av en basis ved å danne et polykrystallinsk oksidasjonsprodukt, med valgfritt metallisk innhold. (A) NO-A-851011 (B) NO-A-852900 (C) NO-A-860362

(D) NO-A-873796 (publ. etter foreliggende søknads prioritetsdato)

Som forklart i disse patentsøknadene, blir polykrystallinske keramiske materialer

eller polykrystallinske keramiske komposittmaterialer produsert ved en oksidasjonsreaksjon mellom et basismetall og en gassformig oksidant dvs. et fordampet eller vanligvis gassformig materiale, som oksiderende atmosfære. Metoden er beskrevet i den overnevnte patentsøknad (A). I følge denne nye framgangsmåten blir basismetallet, f.eks. aluminium, oppvarmet til en temperatur høyere enn smeltetemperaturen, men lavere enn smeltepunktet til oksidasjonsproduktet, hvorved det dannes et bad av smeltet basismetall, som i kontakt med den gassformige reaktanten danner oksidasjonsproduktet. Ved denne temperaturen er oksidasjonsproduktet, eller i det minste en del av denne, i kontakt med og strekker seg mellom badet av smeltet metall og oksidanten, og smeltet metall

blir sugd eller transportert gjennom det dannede oksidasjonsproduktet og mot oksidanten. Det transporterte smeltede metallet danner mer oksidasjonsprodukt i kontakt med oksidanten, på overflata av det tidligere formede oksidasjonsprodukt. Ettersom prosessen skrider frem, blir ytterligere metall transportert gjennom denne formasjonen av polykrystallinsk oksidasjonsprodukt, og således "vokser" det kontinuerlig fram en struktur av sammenbundne krystallitter. Det resulterende keramiske stykket kan inneholde metalliske komponenter, som f.eks. uoksiderte komponenter av basismetallet, og/eller hulrom. I det tilfelle at et oksid er oksidasjonsproduktet, er oksygen eller en gassblanding som inneholder oksygen (inkludert luft) en passende oksidant, og av disse er luft vanligvis foretrukket av åpenbare økonomiske grunner. Imidlertid er oksidasjon brukt generelt i alle de ovennevnte patentsøknadene og i denne beskrivelsen, og refererer til tap eller deling av elektroner fra et metall til en oksidant, som kan være ett eller flere elementer og/eller forbindelser. I overenstemmelse med dette kan andre elementer enn oksygen, eller forbindelser, tjene som oksidant, som forklart mere detaljert nedenfor.

I noen tilfeller kan basismetallet kreve nærværet av en eller flere tilsatsstoffer for å lette eller positivt influere på veksten av oksidasjonsproduktet, tilsatsstoffene blir da forsynt i form av legeringskomponenter i basismetallet. F.eks. i det tilfelle at aluminium er basismetallet og luft er oksidanten, blir tilsatsstoffer som magnesium og silisium, for å nevne to av en større gruppe tilsatsstoffer, legert med aluminium og anvendt som basismetall. Det resulterende oksidasjonsproduktet inneholder alumina, typisk a-alumina.

Den ovennevnte patentsøknad (B) avslører en videre utvikling basert på oppdagelsen at passende vekstvilkår som beskrevet ovenfor, for basismetaller som krever tilsatsstoffer, kan fremkalles ved å anvende ett eller flere tilsatsstoffer på overflata eller overflatene av basismetallet, og slik kan en unngå nødvendigheten av å legere basismetallet med tilsatsstoffene, f.eks. metaller som magnesium sink og silisium, i det tilfelle at aluminium er basismetallet og luft oksidanten. Med denne forbedringen er det mulig å bruke kommersielt tilgjengelige metaller og legeringer som ellers ikke ville inneholde eller ha formålstjenlig sammensetning av tilsatsstoffer. Oppdagelsen er fordelaktig også i det at keramisk vekst kan oppnås på en eller flere ønskede områder på basismetallets overflate istedenfor overalt, og dermed gjøre prosessen mer effektivt anvendt, f.eks. ved å dope bare en overflate, eller en eller flere deler av en overflate, av basismetallet.

Hittil ukjente keramiske komposittkonstruksjoner og framgangsmåter for å lage dem er beskrevet i den ovennevnte patentsøknad (C) som bruker en oksidasjonsreaksjon for å produsere keramiske komposittstrukturer som omfatter et hovedsakelig inert fyllmateriale infiltrert av det polykrystallinske keramiske nettverket. Et basismetall, lokalisert inntil en mengde av gjennomtrengelig fyllmateriale, oppvarmes til det danner en masse av smeltet basismetall som reagerer med en gassformig oksidant som beskrevet ovenfor, til det danner oksidasjonsproduktet. Ettersom oksidasjonsproduktet vokser og infiltrerer det tilstøtende fyllmaterialet, blir smeltet basismetall trukket gjennom det tidligere dannede oksidasjonsproduktet, og til massen av fyllmateriale, hvor det reagerer med oksidanten og danner ytterligere oksidasjonsprodukt på overflata av det tidligere formede produktet, som beskrevet ovenfor. Den resulterende vekst av oksidasjonsproduktet infiltrerer eller omgir fyllmaterialet, dette resulterer i dannelsen av en keramisk komposittstruktur, beskrevet som et polykrystallinsk keramisk nettverk som omgir fyllmaterialet. Som beskrevet i den ovennevnte patentsøknad

(D), kan en prosessforandrer bli benyttet med et basismetall for å raffinere mikrostrukturen til det resulterende produkt, sammenlignet med produktet fra en

umodifisert prosess. Denne raffineringen kan forbedre egenskaper som f.eks. bruddstyrken.

De ovennvnte patentsøknadene beskriver produksjonen av oksidasjonsreaksjons-produktet som raskt "vokser" til den ønskede tykkelse, på en måte som frem til nå har vært ansett som vanskelig eller umulig med konvensjonell keramisk prosess-teknologi.

Formål.

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å anvise en forbedret framgangsmåte for framstilling av keramiske legemer som omfatter et antall soner ved sida av hverandre, som skiller seg fra hverandre i en eller flere egenskaper, slik som sammensetning eller dens målbare yteevne, hvorved nødvendigheten av en etterbehandling for å oppnå et jevnt heterogent keramisk legeme reduseres.

Oppfinnelsen.

Oppfinnelsen er angitt i den karakteriserende del av patentkrav 1. Ytterligere fordelaktige trekk framgår av de uselvstendige kravene 2 til 8.

Den foreliggende oppfinnelsen anviser en framgangsmåte for å produsere en selvbærende keramisk konstruksjon som omfatter et antall soner forskjellig fra hverandre i en eller flere egenskaper, og der hver sone utgjør oksidasjonsproduktet av et basismetall og en gassformig oksidant, og om ønskelig, uoksiderte metalliske bestanddeler. En eller flere prosessbetingelser forandres under dannelsen av den keramiske strukturen, slik at en sone av oksidasjonsproduktet dannet før prosessbetingelsen(e) ble forandret, avviker i en eller flere egenskaper fra minst en sone av oksidasjonsproduktet dannet etter den nevnte forandring. Det resulterende produkt utgjør en jevn keramisk konstruksjon inneholdende flere soner, hver med forskjellige egenskaper. Generelt blir et basismetall oppvarmet i nærvær av en gassformig oksidant til over sitt smeltepunkt, men lavere enn smeltepunktet til oksidasjonsproduktet, for dermed å danne en masse av flytende metall. Ved denne temperaturen, eller i dette temperaturområdet, reagerer det smeltede basismetall med den gassformige oksidanten til et oksidasjonsprodukt, som i hvertfall delvis blir holdt i kontakt med og strekker seg mellom badet av smeltet metall og den gassformige reaktanten. Ved denne temperaturen blir smeltet metall kontinuerlig transportert inn og gjennom oksidasjonsproduktet som nettopp ble dannet, og kommer i kontakt med den gassformige oksidanten ved grenseflata mellom det tidligere dannede oksidasjonsreaksjonsproduktet og den gassformige oksidanten. Slik dannes et gradvis tykkere lag av oksidasjonsprodukt. Det har blitt oppdaget at ved å forandre en eller flere av prosessbetingelsene under denne progressive prosessen, kan oksidasjonsproduktet dannet etter forandringen, avvike i en eller flere egenskaper fra oksidasjonsproduktet dannet tidligere eller rett før forandringen. Dessuten vil strukturen til keramen fortsette å være sammenhengende, selv om en eller flere av egenskapene til oksidasjonsproduktet viser en diskontinuitet. Den resulterende keramiske konstruksjon omfatter om ønsket ett eller flere oksidasjonsprodukter, og uoksiderte metalliske bestanddeler.

Å endre prosessbetingelsene kan være (1) å tilføre en ny gassformig oksidant og å erstatte den opprinnelige med denne, (2) skaffe en prosessforandrer og tilsette denne

til det transporterte smeltede basismetall, eller (3) øke eller senke reaksjonstemperaturen, eller en kombinasjon av enten (1), (2), eller (3). Den resulterende keramiske konstruksjonen er funnet å inneholde minst to soner av oksidasjonsprodukter som skiller seg fra hverandre i enten en eller flere egenskaper, noe som utelukkende skyldes de respektive oksidasjonsprosessene som foregår før og etter den valgte forandring. I samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, kan egenskapen, eller egenskapene, som avviker mellom de forskjellige sonene av oksidasjonsprodukter, være forskjeller i sammensetning og målbar ytelse.

Basismetallet, som kan være dopet (som forklart i nærmere detalj nedenfor), og som er forløper til oksidasjonsproduktet, er formet som en bolt, barre, stang, plate, eller tilsvarende. Denne er plassert i et arrangement med et inert bad, smeltedigel, eller en annen motstandsdyktig beholder.

Dette arrangementet blir varmet opp i nærvær av en gassformig oksidant til en temperatur over smeltepunktet til basismetallet, men under smeltetemperaturen til oksidasjonsproduktet, for dermed å danne en masse av smeltet basismetall. Ved denne temperaturen reagerer basismetallet med den gassformige oksidanten til et lag av oksidasjonsprodukt. Imidlertid kan det når visse tilsatsstoffer brukes, f.eks. når magnesium blir brukt som tilsatsstoff for basismetallet aluminium-silisium og luft som oksidant, dannes et tynt lag med spinell, f.eks. magnesium-aluminium-spinell. Denne dannes tilnærmet fullstendig i det initielle sjikt.

Ved denne temperaturen, eller i dette temperaturområdet, blir smeltet metall transportert til og gjennom oksidasjonsproduktet (som beskrevet i de ovennevnte patentsøknadene), og mot den gassformige oksidanten. Smeltet metall fortsetter å reagere med den gassformige reaktanten på grenseflata mellom det tidligere dannede oksidasjonsprodukt, og den gassformige oksidanten. Dermed dannes et progressivt tykkere lag av oksidasjonsprodukt.

Det har blitt oppdaget at en eller flere prosessbetingelser kan forandres underveis i denne progressive prosessen, slik at oksidasjonsprodukt dannet etter, eller som et resultat av forandringen, avviker i en eller flere egenskaper fra oksidasjonsproduktet dannet før forandringen. Forskjellen i produktene kan være i sammensetning, slik som oksid mot nitrid, eller i målbar ytelse, som hardhet eller bruddstyrke, eller i den metallografiske mikrostrukturen. I samsvar med dette kan en eller flere av egenskapene forandres, og det en eller flere ganger. Den bundne keramiske konstruksjon som er resultatet av dette, utgjør oksidasjonsproduktet av basismetallet og den gassformige oksidanten.

Å endre prosessbetingelsene kan foretas med en eller flere metoder eller en kombinasjon av disse. Forandringen kan være: (1) å skaffe en ny gassformig oksidant og å erstatte den opprinnelige med denne, (2) skaffe en prosessforandrer og forene den med det transporterte smeltede basismetall, eller (3) øke eller senke reaksjonstemperaturen, eller en kombinasjon av enten (1), (2), eller (3).

I samsvar med en del av den foreliggende oppfinnelsen, er en kilde til den nye gassformige oksidanten fremskaffet for å foreta forandringen. Oksidasjonsreaksjonen mellom det smeltede basismetallet og den opprinnelige gassformige oksidanten fortsetter lenge nok til at det dannes et lag, eller en sone som består av oksidasjonsproduktet fra basismetallet, den opprinnelige gassformige oksidanten, og uoksiderte metalliske bestanddeler. Den opprinnelige gassformige oksidanten blir så skiftet ut med den nye, og oksidasjonen av det smeltede basismetallet fortsetter så med den nye gassformige oksidanten. Denne reaksjonen fortsetter så lenge at det dannes en sone av oksidasjons-produkt fra det smeltede basismetallet og den nye gassformige oksidanten av ønsket tykkelse. Den keramiske massen består da av en sammenhengende kombinasjon av de respektive reaksjonsprodukter. F.eks. kan basismetallet aluminium først reagere med luft og danne alumina. Prosessen kan så forandres ved at det tilføres nitrogengass slik at aluminiumnitrid dannes. Prosessbetingelsene kan reverseres. Det resulterende keramiske legeme består av et sammenhengende stykke.

I samsvar med et annet aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen, kan en forandring være tilførsel av en prosessmodifikator (som forklart i den ovennevnte patentsøknad (D)) til basismetallet. I det tilfelle at en bruker aluminium som basismetall og luft som oksidant, kan passende prosessmodifikatorer være: nikkel, kobolt, zirkonium, titan, niob, kopper, eller krom. Prosessmodifikatoren, fortrinnsvis i pulver- eller partikkel-form, strøs over eller bringes i kontakt med en eller flere overflater på basismetallet eller den "voksende" keramiske masse. Den umodifiserte oksidasjonsprosessen fortsetter lenge nok til at det dannes et lag, eller en sone, av ønsket tykkelse med oksidasjonsprodukt fra den umodifiserte prosessen. En passende mengde av en prosessforandrer tilsettes basismetallet, og den etterfølgende oksidasjonsprosess forandres slik at det dannes en keramisk mikrostruktur som er forbedret relativt til den som ble dannet før forandringen. Den modifiserte prosessen fortsetter lenge nok til at det dannes en sone av forbedret oksidasjonsprodukt av ønsket tykkelse. Den keramiske massen utgjøres slik av en sammenhengende kombinasjon av de forskjellige mikrostrukturene.

Det burde påpekes, i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, at prosessbetingelsene som et resultat av en bestemt forandring, kan forringe eller degenerere den initielle sone, eller en eller flere soner av dannet oksidasjonsprodukt. For eksempel kan bestemte oksidasjonsbetingelser merkbart forringe visse oksidasjonsprodukter. Derfor må det vises forsiktighet for å sikre at oksidasjons-reaksjonsbetingelsene som er påvirket, er forenelig med sonen eller sonene med oksidasjonsprodukter dannet før den bestemte forandringen. I tillegg må en, siden oksidasjonsreaksjonene i den foreliggende oppfinnelsen skjer ved høy temperatur, vise forsiktighet i konstruksjon av et bestemt system, slik at det tas hensyn til forskjellene i termisk utvidelseskoeffisient mellom nabosoner, eller sidestilte soner, av separate oksidasjonsprodukter. En ekstrem forskjell i termisk utvidelseskoeffisient mellom soner kan føre til at den ene sprekker. Imidlertid kan en viss forskjell i termisk utvidelse mellom nabosoner fremskaffe en indre spenning i det keramiske legeme, som ved å plassere en indre sone av et oksidasjonsprodukt i press ved at det formes en sone av oksidasjonsprodukt rundt som har en større termisk utvidelseskoeffisient. En slik iboende spenning kan i visse brukstilfeller føre til en forbedret ytelse til sluttproduktet.

Som forklart i de ovennevnte patentsøknadene, kan tilsatsstoffer, brukt i forbindelse med basismetallet, positivt influere på oksidasjonsreaksjonsprosessen, spesielt i systemer der aluminium er basismetallet. Derfor vil en i noen tilfeller trenge å bruke et tilsastsstoff i tillegg til prosessforandreren. Tilsatsstoffet eller tilsatsstoffene brukt i forbindelse med basismetallet kan (1) forsynes som legeringkomponenter til basismetallet, (2) påføres til minst en del av overflata til basismetallet, eller (3) påføres, eller inkorporeres i, deler av eller hele fyllmaterialet eller formen, eller en hvilken som helst kombinasjon av metodene (1), (2), eller (3) kan brukes. For eksempel kan et legert tilsatsstoff brukes alene, eller i kombinasjon med et annet senere påført tilsatsstoff. I det tilfelle at en bruker metode (3), hvor ytterligere tilsatsstoff eller tilsatsstoffer påføres fyllmaterialet, kan påføringen skje ved enhver passende metode, som forklart i de forannevnte patentsøknadene.

Virkningen eller virkningene av et bestemt tilsatsstoff avhenger av en mengde faktorer. Slike faktorer kan være f.eks. den spesifikke kombinasjonen av tilsatsstoffer når to eller flere blir brukt, bruken av et eksternt påført tilsatsstoff kombinert med et tilsatsstoff legert med forløpermetallet, konsentrasjonen til det involverte tilsatsstoff, oksidasjonsmiljøet, prosessbetingelsene, og som fortalt ovenfor, identiteten og konsentrasjonen til modifiseringsmetallet som er tilstede.

Brukbare tilsatsstoffer for basismetallet aluminium, spesielt med luft som oksidant, inkluderer magnesium, sink, og silisium, enten alene eller i kombinasjon med andre tilsatsstoffer, som beskrevet nedenfor. Disse metallene, eller en passende kilde til disse, kan legeres med det aluminium-baserte basismetallet, hver med en konsentrasjon på mellom 0.1-10%, basert på den totale vekt av det resulterende dopede metall. Disse tilsatsstoffene, eller en passende kilde til disse (e.g. MgO, ZnO, eller Si02), kan brukes eksternt på basismetallet. Slik er en keramisk struktur av alumina oppnåelig for basismetallet aluminium-silisium med luft som oksidant, ved å bruke MgO som tilsatsstoff i mengder større enn 0.0008 g/g basismetall som skal oksideres, og større enn 0.003 g/cm<2> basismetall hvorpå MgO skal påføres. Imidlertid avhenger konsentrasjonen av nødvendig tilsatsstoff, som forklart ovenfor, av identitet, tilstedeværelse, og konsentrasjon av modifiserings-metallet.

Andre eksempler på tilsatsstoffer for basismetallet aluminium inkluderer natrium, germanium, tinn, bly, litium, kalsium, bor, fosfor, og yttrium, som kan brukes alene eller i kombinasjon med ett eller flere tilsatsstoffer, avhengig av oksidanten, identiteten og mengden av modifiserings-metall tilstede, og prosessbetingelsene. Sjeldne jordmetaller som cerium, lantan, praseodym, neodym, og samarium er også brukbare tilsatsstoffer, også her spesielt nyttige når de brukes i kombinasjon med andre tilsatsstoffer. Alle tilsatsstoffene er, som forklart i de ovennevnte patentsøknadene, effektive i å fremheve polykrystallinsk vekst for oksidasjonsreaksjons-systemer med basismetallet aluminium.

Eksempel 1.

En sammenhengende keramisk konstruksjon som består av en sone med alumina og en sone med aluminium-nitrid ble framstilt i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen, ved å forandre sammensetningen til den gassformige oksidanten under dannelsen av den keramiske konstruksjonen.

Et sylindrisk bolt av aluminiumlegeringen fra Belmont Metals Inc., med sammensetning som vist i tabell A, og målene 2.5 cm i diameter og en 1.2 cm høy, ble lagt i en seng av alumina oppi en ildfast smeltedigel. Den lå slik at den ene sirkulære sida av stykket var avdekket mot atmosfæren og samtidig betydelig nedsenket i underlaget. Dette arrangementet ble plassert i en induksjonsovn med en kontrollert atmosfære. Stykket ble oppvarmet i en strøm av oksygen (400 cmVmin) til en overflatetemperatur på 1000°C (målt med et optisk pyrometer) over en time. Oksidasjonen i oksygen holdt på i 7 timer under de beskrevne forholdene. Atmosfæren ble så skiftet til dannelsesgass, med sammensetning 96% nitrogen og

4% hydrogen. Oksidasjonen fortsatte så i 5 timer i dannelsesgassen. Det resulterende legeme ble funnet fram og undersøkt i snitt. Dette viste en sammenhengende struktur som besto av to nabosoner. En analyse av sonene med røntgendiffraksjon bekreftet at alumina var den første sonen og aluminium-nitrid var den andre. Figur 1 er et

mikroskopfotografi med 200X forstørrelse som viser at sonen av alumina 2 og sonen av aluminium-nitrid 4 er uten diskontinuitet i fysisk mikrostruktur.

Claims (8)

1. Framgangsmåte for tilvirking av et selvbærende keramisk legeme ved oksidasjon av et basismetall, hvor det keramiske legemet har en differensiert mikrostruktur, og med et mangfold av soner, som skiller seg fra hverandre ved deres respektive sammensetning og/eller en eller flere andre egenskaper, hvorved det keramiske legemet framstilles i henhold til følgende trinn: (a) varme basismetallet i nærvær av en gassformig oksidant, slik at det dannes en masse av smeltet metall, og reagere det smeltete metallet med oksidanten ved en passende temperatur slik at det dannes et oksidasjonsreaksjons-produkt, hvilket produkt er i kontakt med og strekker seg mellom massen av smeltet metall og den gassformige oksidanten, (b) ved nevnte temperatur transportere det smeltete metallet gjennom oksidasjonsreaksjons-produktet mot den gassformige oksidanten slik at oksidasjonsreaksjons-produktet fortsatt dannes på grenseflata mellom den gassformige oksidanten og tidligere dannet oksidasjonsreaksjons-produkt, for dermed å danne et progressivt tykkere lag av oksidasjonsreaksjons-produkt, og (c) fortsette reaksjonen lenge nok til å danne det keramiske legemet, for endelig å gjenvinne det keramiske legeme, karakterisert ved at prosessbetingelsene endres under dannelsen av det keramiske legemet, enten ved (i) at den gassformige oksidanten erstattes med en andre gassformig oksidant, hvoretter basismetallet reageres med den andre gassformige oksidanten, slik at det dannes en sone som består av oksidasjonsreaksjons-produktet av basismetallet og den andre gassformige oksidanten, og/eller (ii) at basismetallet forenes med en prosessmodifikator og at oksidasjonsreaksjonen fortsettes for derved å danne en sone som består av oksidasjonsreaksjons-produktet av basismetallet og den gassformige oksidanten, hvorved dens mikrostruktur er mer foredlet sammenlignet med oksidasjonsreaksjons-produktet dannet før nevnte forandring, og/eller (iii) at temperaturen endres til en annen passende temperatur, hvoretter oksidasjonsreaksjonen fortsettes ved den endrede temperatur for derved å danne en sone av oksidasjonsreaksjons-produkt dannet ved den endrede temperatur; for derved å danne flere soner med ulike innbyrdes egenskaper.

2. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at et fyllmateriale, før oppvarmingen, plasseres i forhold til basismetallet slik at oksidasjonsreaksjons-produktet infiltrerer fyllmaterialet, for derved å danne en selvbærende keramisk kompositt som består av oksidasjonsreaksjons-produktet og fyllmaterialet.

3. Framgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at basismetallet velges i form av aluminium, titan, zirkonium, hafnium, silisium, og/eller tinn.

4. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at den gassformige oksidanten velges i form av en gassblanding med sammensetning 96% nitrogen og 4% hydrogen eller en gassblanding som inneholder oksygen.

5. Framgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det foretas en endring i henhold til minst to av trinnene (i) - (iii).

6. Framgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at endringene av prosessbetingelsene foretas to eller flere ganger for å produsere mangfoldet av soner.

7. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 6, karakterisert ved at oksidanten som anvendes velges i form av luft, og at basismetallet som anvendes velges i form av Al, og at prosessmodifikatoren som anvendes velges i form av Ni, Co, Zr, Ti, Nb, Cu eller Cr.

8. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 7, karakterisert ved at prosessmodifikatoren som anvendes velges i form av pulver eller partikler som strøs over eller bringes i kontakt med en eller flere overflater av basismetallet eller den keramiske massen som er under utvikling.