PL156504B1 - A method of a self-supporting ceramic block production,especially of a ceramic composite,and a self-supporting block of a ceramic composite - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

@ OPIS PATENTOWY® PL © 156504 © BI

Numer zgłoszenia: 267686

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej

Data zgłoszenia: 10.09.1987

IntCl^{* 5}:

C04B 35/10 C04B 35/56

WWlflM

Sposób wytwarzania wyrobów z kompozytu ceramicznego

Pierwszeństwo:

16.09.1986,05,907924

Uprawniony z patentu:

Lanxide Technology Company, LP, Newark, US

Pełnomocnik:

PATPOL Spółka z o.o., Warszawa, PI

Zgłoszenie ogłoszono:

21.07.1988 BUP 15/88

O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.03.1992 WUP 03/92

PL 156504 BI

1. Sposób wytwarzania wyrobów z kompozytu ceramicznego, posiadających wewnątrz, jeden lub

5) kilka kanałów, odwrotnie odwzorowujących kształt geometryczny lub model metalu fugatywnego, a wyrób z kompozytu ceramicznego otrzymuje się przez utlenienie metalu macierzystego utleniaczem, w celu wytworzenia metalu polikrystalicznego, złożonego zasadniczo z produktu reakcji utleniania macierzystego utleniaczem i jednego lub kilku składników metalicznych, zawierających składniki i pochodzące z metalu fugatywnego, znamienny tym, że w pierwszym etapie procesu ukształtowany metal fugatywny i metal macierzysty tak umieszcza się względem siebie, że powstający produkt reakcji utleniania z metalu macierzystego obejmuje przynajmniej część ukształtowanego metalu fugatywnego, w drugim etapie ogrzewa się metal macierzysty do temperatury powyżej jego temperatury topnienia, ale poniżej temperatury topnienia produktu reakcji utleniania, aby wytworzyć bryłę roztopionego metalu macierzystego i przy tej temperaturze przeprowadza się reakcję roztopionego metalu macierzystego utleniaczem, aby wytworzyć produkt reakcji utleniania i przynajmniej część produktu reakcji utleniania utrzymuje się w styku z i pomiędzy bryłą roztopionego metalu a utleniaczem, aby progresywnie transportować roztopiony metal macierzysty przez produkt reakcji utleniania, w kierunku do utleniacza i ukształtowanego metalu fugatywnego aby umożliwić kontynuowanie wytwarzania produktu reakcji utleniania na powierzchni międzyfazowej, pomiędzy utleniaczem a poprzednio wytworzonym produktem reakcji utleniania z tym, że reakcję kontynuuje się przez czas, wystarczający dla objęcia w materiale polikrystalicznym przynajmniej części ukształtowanego metalu fugatywnego, przy czym metal fugatywny rozprasza się w materiale polikrystalicznym jednocześnie tworząc jeden lub kilka kanałów, które, zasadniczo odwrotnie odwzorowują kształt geometryczny tej pochłoniętej części ukształtowanego metalu fugatywnego i oddziela się uzyskany wyrób od nadmiaru wypełniacza, jeżeli on istnieje.

SPOSÓB WYTWARZANIA WYROBÓW Z KOMPOZYTU CERAMICZNEGO

Claims (2)

1. Zast rzężenia patentowe

   1. Sptsób wytwarzania wyrobów z kompozytu ceramicznego, posiadających wewnątrz jeden lub kilkę kanałów, odwrotnie odwzorowujących kształt geommtryczny lub model metalu fugatywnego, a wyrób z kompozytu ceramicznego otrzymuje się przez utlenianie metalu macierzystego utleniaczem, w celu wytworzenia materiału polikrystaliznnego, złożonego zasadniczo z produktu reakcji utlenienia maaierzystego utteniaceθm i jednego lub kilku składników metolicznych, zawierających składniki i pochodzące z metalu fugatywnego, znamienny tym, że w pierwszym etapie procesu ukształtowany metal fugatjwny 1 maaćerzysty tak umieszcza się siebie, że powstajęcy produkt reakc^ utleniania z metalu maci^i-zystego obejmuje przynajmniej część ukształtowanego mei^^u fugatywnego, w drugim etapie ogrzewa eię maacarzysty do temperatury powyżej Jego temperatury topnie nia, ale poniżej temperatury topnienia produktu reakcj utlenienia, eby wytworzyć bryłę roztop^nego metolu maacerzystego i przy tej temperaturze przeprowadza się reakcję roztopionego maacerzys tego ο^βηίθοζθη, aby wytworzyć produkt reakcj u tlenienia i przynajmniej część produktu reakcj utleniania utrzymuje się w styku z, i pomiędzy bryłą roztopionego metalu a utlanaaczam, aby progresywnie transportować roztopiony maacerzysty przez produkt reakcj utleniania, w kierunku do utleniacza i ukształtowanego metalu fugai^ywnego, aby umooliwić kontynuowanie wytwarzania produktu reakcji utleniania na powierzchni międzyfazowee, pomiędzy utlθniiztem a poprzednio wytworzonym produktem reakeci utlenienia z tym, le reakcję kontynuuje się przez czas wys tarcza jęcy dla objęcia w maaariale poiLl^t<r^/^^^^^:Lcznm przynajmniej części ukształtowanego metalu fugatywnego, przy czym fugatywny rozprasza

   6ię w matoriale polikrysialicąnym jednocześnie tworzęc Jeden lub kilka kanałów, które zasadniczo odwrotnie odwzorowuję kształt gttmθtrnczny tej pochłoniętej części ukszłałtowanego metalu fugat^w^nego i oddziela się uzyskany wyrób od nadmiaru wypθtniaiz, Jeżeli on istnieje.
2. 2. Sposób według zastrz.l, z n a m i e π n y y m, Ze stosuje się mees! fugatymy maięin temperaturę topnienia wylszę od temperatury reskec i. 3. Sposób według zastrz .:1, z n a m i e π n y y m, le jako metal ma^arzys^ stosu je się aluminium. 4. Sposób według zas^z.!, z n a m i e η n y y m, le Jako utleniacz stosuje się utleniacz a fazie pary. 5. Sposób według zast rz.4, z n a m i e η n y y m, le utleniacz w fazie pary stanowi gaz zawierajęcy tlen . 6. Sposób według zastrz.2. z n a m i e η n y y m, le fugatywny wybiera się z grupy złożonej z lelaza, niklu, chromu oraz ich stopów ' i zwięzków międzymee^^cznych.

   7. Sposób według zastrz .6, z n a i e η n y t y m, le stosuje się matoł fugatywny w postaci jednego lub kilku drutów tak ukształtował iych, aby utworzyły siatkę.

   8. Sposób według zastrz.l. z n a m i e η n y y m, le reakcję prowadzi się w tempe· rati-jrze 850 - 1450°C.

   t y m, le korzystnie stosuje się t y m, le jako utleniacz stosuje się t y m, le do metalu maccerzystego w

   9· Sposób według zastrz.8, znamienny temperaturę 900 - 1350^OC.

   10. Sposób według zastrz.l, znamienny powietrze.

   11. Sposób według zastrz^.l, znamienny postaci aluminium dodaje się domieszkę w połęczeniu z metalem maiierzystye.

   12. Sposób według zastrz.il, znamienny tym, le jako domieszkę stosuje się źródło magnezu i/łub cynku oraz źródło krzemu, ołowiu, cyny, germanu, sodu, litu, wapnia,

   156 504 boru, fosforu, itru i/lub aetali ziem rzadkich oraz ich mieszanin.

   13. Sposób według zastrz.l, znamienny fugatywny nakłada się powłokę.

   t y m, ze na ukształtowany metal

   14. Sposób według zastrz.13, znamienny tym, że materię powłoki wybiera się z grupy złożonej z tlenku chromu i tlenku niklu.

   15. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że utleniacz wybiera się z grupy złożonej z jednego lub kilku następujących mać^rial^ów: gaz zawierajęcy tlen, gaz zawierający azot, chlorowiec, siarka, fosfor, arsen, węgiel, bor, selen lub tellur albo zwięzki chlorowca lub wymienionych pierwiastków mieszanina Η^/Η,,Ο, metan, etan, propan, acetylen, etylen, propylen i mieszanina 00/00,,.

   16. Sposób według zastrz.15, znamienny się powietrze pod ciśnieneern atmosferycznym.

   t y m, że jako utleniacz stosuje

   17. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że wyrób z kompozytu ceram.cznego otwiera się tak, aby odsłonić przynajmniej Jeden z kanałów na zewnętrznej powierzchni wyrobu.

   18. Sposób wytwarzania wyrobów z kompozytu ceramicznego, posiadających wewnnęrz jeden lub kilka kanałów, odwrotnie odwzorowujęcych kształt geomeeryczny ukształtowanego metalu fugatywnego, przy czym wyrób z kompozytu ceramicznego zawiera osnowę ceramicznę, otrzymaną przez utlenienie maaierzystego z wytworzeniem msteeiału polikrystalicznego, złożonego zasadniczo z produktu reakcji utleniania meealu maαiθrrzstego ute^naczeem i jednego lub kilku składników metalicznzjh, łęcmle ze składnikami metalu fugatywnego oraz wypełniacza inf ίΗ wowneego przez tę osnowę, znamienny tym, że w piei-wszym etapie procesu ukształoowany me^l. fugatywny wspiera się masę wypełniacza 1 tak umieszcza się przy metalu maacerzzstym, że powstająjz produkt reakeci u tleniania infilt uuje w wypełniacz i obejmuje przynajmniej część uktctałtowanθgo imeslu fugatywnego, przy czym wypełniacz jest przepuszczalny dla utleniacza, w celu umooliwienia jego styku z roztop^nym metalem macierzystym oraz jast przepuszczalny dla wzrostu poprzez niego produktu resk^i utleniania.

   W drugim etapie ogrzewa się meeal yatjθrzystz do temperatury powyżej jego temperatury topnienia, dla poniżej temperatury topnienia produktu reakeci utleniania, w celu wytworzenia bryły roztopionego me^^lu i przy tej temperaturze przeprowadza się reakcję roztopi-onego meta lu ma ca rzys tego z uden^eM, w celu wytworzenia produktu rea^ci utleniania i utrzymuje się przynajmniej część produktu reskeci utlenienia w styku z, i pomiędzy bryłą roztopionego mtalu a ut^naa^em, aby progresywnie trans po ro ować roztopiony meal mac^^zysty poprzez produkt utleniania w kierunku do utlenaacza i uktrtαłtowaπego meealu fugatywnego, aby ummożli wić kontynuowanie wytwarzania produktu reskeci utleniania na powierzchni międzyfazowej , pomiędzy utlentjceym a poprzednio wytworzonym produktem reek^i utleniania i kontynuuje się tę reakcję przez czas, wystarczajęcy dla objęcia przynajmniej części uksrtαłtowanegt metalu fugatywntgt mateΓlatem polikrystalicnzym, przy czym meal fugatywny rozprasza się w mae^riale ρolikryΞtalicnzym z równoczesnym wytworzeniem jednego lub kilku kanałów, które odwrotnie odwzorowuję kształt geome ryczny objętej części uksz ta łtowanθgt metalu fugatw/nego oraz oddziela się uzyskany wyrób kompozytu ceramicznego od nadmiaru wypełniacza, jeżeli on istnieje·

   19. Sposób według cθsttc.l8, znamienny ty m, ze stosuje się meeal fugatywny ^^aęcy temperaturę topnienia wyższę od tempθtatury reakcci w dtugym etapie.

   20. Sposób według casttz.l8_I z z a m i e n n y t z m, ze jako me^l μθ^θγ^θΙζ stosuje się aluminium. 21. Sposób rtedług zas trz.18, z n a m i 6 n n y t z ze jako utleniacz stosuje się utleniacz w fazie pary. 22. Sposób według zas trz.21, z n a m i β n n y t y m, że utleniacz w fazie pary stanowi gaz, cawierαjąjy tlen.

   156 504

   23. Sposób według zastrz.19, znamienny tym, że metal fugatywny wybiera się z grupy złożonej z żelaza, niklu, chromu oraz ich stopów i związków międzyrnmeaaicznych.

   24. Sposób według zastrz.23, znamienny tym, że stosuje się meeal fugatywny w postaci jednego lub kilku drutów tak ukształtowanych, aby tworzyły siatkę.

   25. Sposób według zastrz.18, znamienny tym, że wypełniacz wybiera się z grupy złożonej z wydrążonych brył, cząstek, proszków, włókien, wiskerów, kulek, pęcherzyków, waty, płytek, agregatów, drutów. prętów, granulek. rurek, tkanin z włókien ogniotrwałych lub ich mieszanin.

   26. Sposób według zastrz.25, znamienny tym. że materiał wypełniacza wybiera się z grupy złożonej z teenku glinowego, węglika krzemu. teenoazotku krzemowoo-linowego, teenku cyrkonu, borku cyrkonu, azotku tytanu, tytanianu baru, azotku boru, azotku krzemu i ich mieszanin.

   27. Sposób według zastrz.18, zne temperaturze 850 - 1450°C.

   mienny tym. że reakcję prowadzi się w

   28. Sposób według zastrz.27, temperaturę 900 - 1350°C.

   znemienny

   29. Sposób według zastrz.18, się powietrze.

   znamienny t y m. że korzystnie stosuje się t y m. że jako utleniacz stosuje

   30. Sposób według zastrz.18, znemienny w postaci aluminium dodaje się domieszkę w połęczeniu z t y m. że do metalu maaierzystego metalem macierzystym.

   31. Sposób według zastrz.30, znamienny tym. że Jako domieszkę stosuje się źródło magnezu i/uub cynku oraz źródło krzemu, ołowiu, cyny, germanu, sodu, liuu, wap· nia, boru, fosfor, itru i/uub mealii ziem rzadkich oraz ich Mes^^f^r^ln.

   32. Sposób według zastrz.18, znam! fugatywny nakłada się powłokę.

   33. Sposób według zastrz.32, znam! się z grupy złożonej z ^enku chromu i teanku e η n y t y m, że na ukszta Urwany meal β η n y t y m, że maeriał powłoki wybiera niklu.

   34. Sposób według zastrz.18, znamienny tym, że utleniacz wybiera się z grupy złożonej z jednego lub kilku następujących mae^rriał^ów: gaz zbierający tlen, gaz zawierający azot, chlorowiec, siarka, fosfor, arsen, węgiel, bor, selen lub tellur lub zwięzki ihlotowit lub powyższych pierwiastków, mieszanin H^/H^O. metan, etan, propan, acetylen, etylen, propylen i mieszanina CO/COg.

   35. Sposób według zastrz.34, znamienny tym, że jako utleniacz stosuje się powietrze pod ciśne^nemi atmosferycznym.

   36. Sposób według zastrz.18, znamienny tym, że wyrób z kompozytu ceramicznego otwiera się tak, aby odsłonić przynajmniej jeden z kanałów na zewnętrznej powierzch ni wyrobu.

   Przedmioei^m wynalazku Jest sposób wytwarzania wyrobów z kompozytu ceramicznego, posiadających oewoitrz jeden lub kilka kanałów, odwrotnie odwzorowujących kształt geometryczny fugatywnego

   Przedmiot niniejszego zgłoszenia Jest zwięzany z przedmiotem opisu patentowego nr 4 713 360, który opisuje ogólnie odkrycie sposobu wytwarzania wyrobów ceramicznych, przez zastosowanie szczególnego zjawiska utlenianie prekursora metalu maacerzystego. Reakcja

   156 504 utleniania noże być wspomagana przez zastosowanie domieszki wprowadzonej stopowo w metal macierzysty i daje wyroby ceramiczne o żądanej wielkości, hodowane jako produkt reakcji utleniania maaierzystego.

   Powyższy sposób utleniania ulepszono przez zastosowanie zewnętrznych domieszek nakładanych na powierzchnię prekursora metalu maaierzystego, jak opisano w amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr 822 999 z 1986 r.

   Zastosowanie powyższych sposobów utleniania dla wytworzenia wyrobów ceramicznych, obejmujących Jeden lub kilka wypełniaczy, opisano w zgłoszeniu pctentowyil PL nr 257 812. Zgłoszenie to opisuje nowy sposób wytwarzania wyrobu z kompozytu ceramicznego, przez hodowanie produktu reakcj u tlenienia z me^.lu madę rzys tego, w przepuszczalne madę wypełniacza. Uzyskiwany w wyniku kompozyt nie ma jednak określonego kształtu.

   Możliwość wytwarzania wyrobu ceramicznego o okreśoonym kształcie, to znaczy wzżi.wość hodowania wyrobu ceramicznego do określonej wielkości i kształtu, uzyskano przez infiltaację produktem reakcji utlenianie uksztaHowanej formy wstępnej z wypełniacza, to znaczy przez inflibację ukształtooιcπej formy wstępnej z wypełniacza do jej powierzchni granicznej. Sposób ten opisano w zgłoszeniu patentowym PL nr 265 519.

   Dalszy rozwój tych sposobów umożliwia wytwarzanie amonośnych struktur ceramicznych, które zawieraję ^^i^wąt^z jednę lub więcej wnęk, odwrotnie odwzorowuj ęcych kształt geoi^me ryczny formy pozytywowej z uksztat^wanego prekursora meealu macίerzystego, umieszczonej w złożu wypełniacza dostosowujęcej się pod względem kształtu, który jest przynajmniej częściowo samooppaalny w określonych warunkach, Jak opisano w zgłoszeniu patθntowym PL nr 263 840. Deszcze dalszy rozwój powyższych sposobów jmotlioia wytwarzanie wyrobów ceramicznych o kształcie negatywowym, który odwrotnie odwzorowuje pozytywowy model z prekursora meealu macierzystego umieszczony przy masie wypełniacza, jak opisano w opisie pctentowym PL nr 267 239 W obu tych zgłoszeniach wnęka odwrotnie odwzorowuje kształt gtoπιmtrycząy metalu maaieΓzyρtego

   Niniejszy wynalazek wyraźnie nawięzuje do opisów wszystkich powyższych zgłoszeń patentowych. Dla pewnych zastosowań, interesujące Jest zastępianie meeaii ceramikę, ponieważ pod pewnych właściwości ceramika jęst lepsza niż meal. Istnieje jednak kilka znanych ograniczeń lub trudności w realizacji takiego zastępienia, na przykład uniwersalność przeliczania skali, zdolność do wytwarzania skomplikowanych kształtów, uzyskanie właściwości wymaganych dla ostatecznego zastosowania oraz koszty. Wynnaezki przedstawione w opisanych powyżej zgłoszeniach patentowych pokonuję wiele z tych ograniczeń lub trudności i stwarzagę nowe sposoby pewnego wytwarzania macericłóo ceramicznych, łącznie z ktmpptytcmi.

   Wynalazek opisany w zgłoszeniu pcttntowym PL nr 263 840 pokonuje trudności zw^zane z wytwarzaniem wyrobów ceramicznych ze skomplikowanymi wnękami wewnnęrznymi, zwłaszcza w przypadku kształtów z wnękami wklęsłymi. Kon^oetąJoąalnt lub znane sposoby wytwarzania wyrobów ceramicznych o takich kształtach, przez zagęszczanie i spiekanie częstek proszku nie nadaję się do zastosowania, ponieważ wewnęęrznego modeeu, potrzebnego dla uzyskania zędanego kształtu geomeerycznego nie można łatwo usun© po utworzeniu bryły wokół niego. Chociaż takie kształty geomeryczne części, można czasami wykonać przez obróbkę skrawaniem gotowego półwyrobu ceramicznego do żteanego kształtu. Dest to jednak rzadko stosowane ze względu na duże koszty.

   Przedmiotowy wynalazek dotyczy jeszcze innego sposobu wytwarzania wyrobów ceramicznych, posiadających oewnątrz jeden lub kilka kanałów odwrotnie odwzorowajęcych kształt gttmeeryJzny lub model z meealu fugatyMnego, a wyrób z kompozytu ceramicznego otrzymuje się przez utlenienia meealu maaierzyρtegt ultencJceem w celu wytworzenia mcerί.cłu pollkryρlclconnego złożonego zasadniczo z produktu reskogi u tlenienia tego meealu maierzystego utleniaczem i jednego lub kilku składników meg^licznych, zawierających składniki ptJhteztJt z meealu fugatywąegt, charekte ryżuje się tym, ze w piewwszym etapie procesu uksztajtowr^any me^jL fugatywny i me^l macieΓzysty tak umieszcza się względem siebie, że wzrost lub rozwój produktu reakcji utleniania z meeBlu maajeΓzyptegt obejmuje przynajmniej część uksztaltowanegt meealu fugctyontgt, w drugim etapie ogrzewa się metal maaier2ysty do temperatury powyżej

   156 504 jego temperatury topnienia, ale poniżej temperatury topnienia produktu reakcji utleniania, aby wytworzyć bryłę roztopionego Mt^^Lu macJerzystego i przy tej temperaturze przeprowadza się reakcję roztopó^r^e^go me^lLu mcJerzystego utlenćaczem, w celu wytworzenia produktu reakcji utleniania i przynajmniej część produktu reakcji utleniania utrzymuje się w styku z, i pomiędzy bryłę roztopóonego meealu maJerzystego a utlenajzzem, aby progresywnie trensporoować roztopiony meeal maaJerzysty przez produkt reakcji utleniania, w kierunku do utleniacza i ukształiowanegi meealu fugatywnego, aby umoożiwić kontynuowanie wytwarzania produktu reakcji utleniania na powierzchni M-ęd^yfazowej , pomiędzy utlenajzzern a poprzednio wytworzonym produktem reakcji utleniania z tym, że reakcję kontynuuje się przez jzes wystarjzajęjy dla objęjia przynajmniej jzęści ^sz^l^wanego metalu fugatywnzgo materiaZem polikrystalizznym, przy jzym metal fugatywny rozprasza się w Mter^ale polikrystalicznym, jednojześnie tworzęj jeden lub kilka kanałów, które zasadnijzo odwrotnie odwzorowuję kształt gzomeeryjzny tej pochłoniętej jzęści ukształiowanegi metalu fugatywnego i oddziela się uzyskany wyrób od nadmiaru wypełniajza, jeżeli on istnieje.

   Korzystnie stosuje się mseal fugatywny temperaturę topnienia wyższę od temperatury reakcji w drugim etapie, a jako m8tθeiał maojerzysty stosuje się aluminium.

   Korzystnie Jako utleniacz stosuje się utleniacz w fazie pary, szczególnie stanowi gaz zawierajęjy tlen.

   W uprzywilβiowanej postaci sposobu πθΖ81 fugatywny wybiera się z grupy złożonej z żelaza, niklu, jhromu oraz ich stopów i zwięzków (niędzymeeaaijznyjh, względnie stosuje się go w postaci jednego lub kilku drutów, toirzęcych sieć drutów.

   Korzystnie realtcję prowadzi się w temperaturze 850 - 1450°C» szJzególziz 900 - 1350°C. Celowo jako utleniacz stosuje się powwetrze, a do meealu μοΙζ^^tego w postaci aluminium, dodaje się domieszkę w połęjzeniu z metalem maajerzystym, którę stanowi źródło magnezu i/lub jynku oraz źródło krzemu, ołowiu, jyny, germanu, sodu, l^U, wapnia, boru, fosforu, itru i/uub metali ziem rzadkich orez ich mieszanin.

   W uprzywilejowanej postaci sposobu na ukształiowany meeal fugatywny nakłada się powłokę, którę wybiera się z grupy złożonej z teenku jhromu i teenku niklu, a utleniacz wybiera się z grupy złożonej z Jednego lub kilku następujęcych eateriαłóo: gaz zawierająJn tlen, gaz zawierajęjy azot, j^^orowiej, siarka, fosfor, arsen, węgiel, boi-, selan lub tellur albo zwięzki jhl^oi^c^wja lub oymneπiizyJh pierwiastków, mieszanina l^/HgO, metan, etan, propan, acetylen, etylen, propylen i mieszanina C0/C0₂·

   Korzystnie jako utleniacz stosuje się powietrze pod j^śneenemm atmosferycznym.

   Uprzywilejowanie na końju projesu wyrób odsłania się tak, aby odsłonić jo najmniej jeden z kanałów na zewnętrznej powierzjhm wyrobu,

   W idmn8nie sposobu wytwarzania wyrobów kompozytu jeramijznego, posiadającyjh wewontrz Jeden lub kilka kanałów, odwrotnie odwzoiowouęjyjh kształt geimetryjzzy uksztαłiowaπegi metalu fugatywnego, przy jzym wyrób z kompozytu jeramicz^nego zawiera osnowę jeramicznę, otrzyprzez utlenienie metalu maj^i-zystego z wytworzeniem eateriałl poliki^ystaUcnniago, złożonego ztsadniczo z produktu reakcji utleniania meealu macierzystego utlentcczem i jednego lub kilku składników eetaliccznJh, łę^nie ze składnikami meealu fugatywnego oraz wypełniacza infilo wjaneisgo przez tę osnowę, jha rak te ryzuje się tym, że w pierwszym etapie projesu ukształiowazn meeal fugαtyozn wspiera się masę wypełniaoza i tak ueizszjcα się przy mZ^^Lu ma c ie rzys tym, że powstaj^y produkt rzakcj i utleniania infilnuje się w wypełniajz i obejmuje przynajmniej jzęści ukscttłiowanzgo mz^lu fugatywnego, przy jzym oypełziajz jest przepuszczalny dla utleniacza, w jzlu umeOZioizniα jego styku z roctopionye metalem eaaJercysnye oraz jest przepuszczalny dla wzrostu poprzez niego produktu reakcji utleniania. W drugim etapie ogrzewa się metal majerzysty do temperatury powyżej jego temperatury topnienia, ale poniżej tzeρezaturn topnienia produktu reakcji utleniania, w jelu wytworzenia bryły roztopionego meealu i przy tej temperaturze przeprowadza się lzakcjt roztopionego mezalu mcizrzystego z utlent8czee, w jzlu wytworzenia produktu rzakcji utleniania, utrzymuje się przynajmniej jzęść produktu reakcji utleniania w styku z, i pomiędzy bryłę roztopionego metalu a utZentcceem, aby progresywnie transporoować roztopiony meeal maajerzysty przez produkt

   156 504 reakcji utleniania w kierunku do utleniacza i ukształtowanego mt^lu fugatywnego, aby kontynuować wytwarzanie produktu reakcji u tlenienie na powierzchni międzyfazowej , pomiędzy utlenaaceem a poprzednio wytworzonym produktem reakcji utleniania i kontynuuje się tę reakcję przez czas wystarczający dla objęcia przynajmniej części uksctałtowanego meealu fugatywnego materiatem polikrystaliczyym, przy czym ι^βΐ fugatywny rozprasza się w materiale polikrystalicnnym z równoczesnym wytworzeniem jednego lub kilku kanałów, które odwrotnie odwzorowuję kształt geomθtrycczy objętej części ukszta l^wanego metalu fugatywnego oraz oddziela się uzyskany wyrób kompozytu ceramicznego od nadmiaru wypełniacza Jeżeli on istnieje.

   Korzystnie stosuje się meal fugatywny majęcy temperaturę topnienia wyższę od temperatury reakeci w drugim etapie, a Jako metal mać^r^y^ty stosuje się aluminium.

   Korzystnie jako utleniacz stosuje się utleniacz w fazie pary, szczególnie gaz zawieraj ęcy tlen.

   W uprzywilejowanej postaci sposobu metal fugatywny wybiera się z grupy złożonej z żelaza, niklu, chromu oraz ich stopów i zwięzków międzymetaticczych, względnie stosuje się go w postaci jednego lub kilku drutów tworzęcych sieć drutów.

   Korzystnie wypełniacz wybiera się z grupy złożonej z wydrążonych brył, częstek, proszków, włókien, wiskerów, kulek, pęcherzyków, waty, płytek, agregatów, drutów, prętów, granulek, rurek, tkaniny z włókien ogniotrwałych lub ich mieszanin, albo jego materiał wybiera się z grupy złożonej z ^enku glżnowego, węglika krzemu, tienoazotku krzemowooglinowego, H-enku cyrkonu, borku cyrkonu, azotku tytanu, tytanianu baru, azotku boru, azotku krzemu i ich mieszanin .

   Korzystnie reakcję prowadzi się w temperaturze 850 - 1450°C, szczególnie 900 - 1350^oC. Celowo jako utleniacz stosuje się powóetrze, a do malu ma ce rzys tego, w postaci aluminium dodaje się domieszkę w poleczeniu z metalem maacerzystym, którę stanowi źródło magnezu i/tob cynku oraz źródło krzemu, ołowiu, cyny, germanu, sodu, Ιϋυ, wapnia, boru, fosforu, itru i/uub meel^ ziem rzadkich oraz ich mieszanin.

   W uprzywilejowanej postaci sposobu na ukształoowany ι^βΐ fugatywny nakłada się powłokę, którą wybiera się z grupy złożonej z tlenku chromu i tlenku niklu.

   Korzystnie utleniacz wybiera się z grupy złożonej z jednego lub kilku następujących maeriałówgaz cawierający tlen, gaz cawierająjy azot, chlorowiec, siarka, fosfor, arsen, węgiel, brom, selen lub tellur lub zwięzki chlocowca lub wymienionych pierwiastków, mesz.aninę H₂/H₂0, metan, etan, propan, acetylen, etylen, propylen i mieszanina C0/C0₂.

   Korzystnie jako utleniacz stosuje się powietrze pod ciśnieniem atmosferycznym.

   Uprzywilejowanie na końcu procesu wyrób poddaje się otwarciu w przynajmniej jeden z kanałów na zewnętrznej powierzchni wyrobu. Ogólnie rzecz bioręc przedmiotowy wynalazek łączy ** sobie sposoby według innych zgłoszeń patentowych z dodatkowymi nowymi koncepcjami, aby umożliwić wytwarzanie wyrobów ceramicznych, posiadających wowrinę^ jeden lub kilka kanałów, łącznie ze skomplikowanymi przejściami, wzajemnie połęczonymi ze sobę, zmianami kierunku, gwałtownymi skrętami i skomplikowanymi kształtami. Umiżlioiα rzeczywiście odwrotne odwzorowanie przybliżonych wymiarów i kształtu modelu z fuga tywnego, to znaczy upr'cidziż uksctałtowazij struktury o żądαnym kształcie, wykonanej z mi^]Iu, który stwarza możliwość rozproszenia go w maaerialc polik rys aa 1 ιοζ^π , złożonym z produktu reakcji utleniania ^^e^lu macierzystego. Po rozproszeniu w Maeri-ale polikrystalicnymm metal fugatywny pozostawia po sobie jeden lub kilka kanałów odwrotnie odozorżoujęjyjh jego pierwotny kształt. Żądazi kształty geomitryccni wei^nnęi-znych otworów lub kanałów w wyrobie ceramicznym można uzyskać sposobem według wynalazku znacznie łatwiej nil koπweπzjonalnymi sposobami lut przez mercenie, szlitowαzie itp. półwyrobu ceramicznego do lęclanego kształtu.

   W zastosowaniu do niniejszego opisu 1 za łączonych zastrzeżeń patentowych poniżej podano zastępijąje definicje określeń:

   Określenie ceramiczne nie jest ograniczone do y/yrobu ceramicznego w sensie klasycznym, to znaczy w tym sensie, że jest on wykonany cytooiwicie z maaeriałów niemetalicznych i nieorganicznych, ale raczej odnosi się do wyrobu, który jest głównie ceramiczny pod względem

   156 504 składu lub dominujących właściwości, chociaż może także zawierać niewielkie lub znaczne ilości jednego lub kilku składników metalicznych, pochodzących z metalu macierzystego, albo też zredukowanych z utleniacza lub domieszki, najbardziej typowo w zakresie 1-40& objętościowych, ale może zawierać jeszcze więcej mθtalu.

   Określenie “produkt reakcji utleniania* oznacza ogólnie jeden lub kilka «teCl. w dowolnym stanie utlenoonym, w którym meeal oddał swe elektrony lub poddiaeił się elektronami lub innymi pierwiastkami, związkiem lub ich mieszaninę. Odpowiednio “produkt reakcci utleniania* według taj definicji stanowi produkt reakcj jednego lub kilku meal:L z utleniaczem, takim jak opisano w tym zgłoszeniu.

   Określenie utleniacz* oznacza jeden lub kilka odpowiednich akceptorów elektoonów i może być ciatem stałym, cieczą lub gazem /parą/ albo ich kombinaacą, np. ciało stałe i gaz, w warunkach procesu.

   Metal macieΓzy8ty* oznacza taki nBeal, na przykład aluminium, który jest prekursorem polikrystal^izn^^go produktu reakcj utleniania i zawiera ten ^^et^l Jako stosunkowo czysty ι^βΐ, dostępny w handlu z zanieczyszczeniami i/lub składnikami stopowymi, albo stop, w którym tan prekursor ^^er^^lu jest głównym składnicom, a kiedy mówi się o danym metalu Jako o meealu maciθΓzystym, na przykład aluminium, wówczas należy to rozumieć według niniejszej definicJi, chyba że z kontekstu wynika inaczej.

   “Meeal iugatywny* oznacza mes^l, zwięzek międzymtθCiiiny lub stop, który po objęciu przez wzrastajmy polikrys tdćczny produkt reakcj utleniania zostaje rozproszony w tym mβcθriclt polikrystaliznnym, pozostawiajęc po sobie kanał zasadniczo zgodny z wielkością i kształeni z przestrzemę poprzednio zajmow^ę przez mees! iugaty^wny. Należy ponadto zauważyć, że ^ee^:i iugatywny może mieć dowolny żędany lub użyteczny kształt lub postać, na przykład wydrężone bryłki, cząstki, proszki, włókna, druty, kulki, pęcherzyki, wata metalowa, płytki, agregaty, pręty, płytki, rurki, tkanina druciana, struktura gąbczasta, ruraczki i arkusze.

   Określenie “kanał* lub kanały* zaslosowano szeroko dla oznaczenia niewypełnionej przestrzeni, wnęki, przejścia itp., nie koniecznie o jednakowych wymiarach, wewnątrz masy lub bryły o odpowwedniej lub Zędanej konfiguracj, przy czym określenie to nie ogranicza sią do konfiguracj rurowej .

   Wynalazek zostanie dokładniej opisany na podstawie rysunku, na którym iig.l przedstawia zestaw złożony z prekursora metalu macierzystego i uksztaaiiwanego Mtalu iugatywnego, umieszczonych przy sobie wewπątrz złoża częstkowego wypełniacza, przy czym zestaw ten jest umieszczony w naczyniu ogniotwwałym, iig.2 - zestaw z iig.l w widoku z góry z pominiąitθm wypełniacza, dla lepszej przejrzystości rysunku, iig.3 - zestaw z iig.l w przekroju wzdłuż linii 3-3 z iig.l, fig.4 - kompozyt ceramiczny uzyskany z zestawu z iig.l w widoku perspektywicznym, z pokazaniem linią przerywanę otworów wewnnęrznych, aiorząiych sieć kanałów, iig.5, 6 i 7 - mikrofotografie przekrojów iateriałów kompozytowych odpowiednio według przykładów 1,

   2 i 3, c iig.8 przedstawia fiaigΓaiię wyrobu z kompozytu ceramicznego, posiadającego wewnątrz kanały wykonane sposobem według wynalazku, przy czym jeden z kanałów jest oświetlony od tyłu, aby przedstawić ciągłość oświetlonego kenału.

   W praktycznej realizacji przedmiotowego wynalazku iaaCerzysay stanowi część zestawu, złożonego z prekursora metalu macierzystego i uksitaaiiwanego meealu iugatywnego. Metal iugatywny otrzymuje kształt, który jest zasadniczo odwrotnie odwzorowywany. Jako jeden lub kilka kanałów w wyrobie ceramicznym, korzystnie z kompozytu ceramicznego zwanym dalej bryłę. Przez stosowanie sposobu według przedmiotowego wynalazku, skomplikowane kształty, takie jak sieć kanałów mogę być odwrotnie odwzorowywane w bryle ceramicznej podczas wytwarzania lub wzrostu materiału ceramicznego. Określenie ^dw^inie odwzorowywany* oznacza, ze kanały w bryle ceramicznej , uzyskane sposobem według przedmiotowego wynalazku, sę określone przez wawr^^ne powierzchnie bryły ceramicznej, które sę zasadniczo przystające do kształtu ukszaaaiiwanego mt^lu iugatywnego, stosowanego w tym procesie. Metal iugatywny można odpowiednio kształoować dowolnymi odpowiednimi sposobami lub środkami, na przykład z drutów

   156 504 g

   me talowych można wykonać siatkę drutów o określonym kształcie, wymiarach i usytuowaniu siatki kanałów. Altennatywnie kawałek mt^2.u, taki jak pręt, folię, drężek lub płytkę możne odpowiednio obrabiać ski^awanie^a lub przez cięgniemie do żędanego kształtu, albo też m-ei^^l fugatywny można odlewać, formować, wytłaczać lub inaczej kształoować, aby nadać mu kształt geoi^e ryczmy, przystający do kształtu Żędanego dla kanałów, które maję być wytworzone w bryle ceramicznej. Typowe, odpowiednie wymmary dJ^t^goścu^wa elementów ukształoowanego metalu ^gat^nego sę większe od odpowiednich grubości przekrojów poprzecznych.

   Możliwe jest zatem wytwarzanie brył ceramicznych z bardzo wąskimi otworami, na przykład przez stosowanie drutu jako ukształtowanego fugatiwzego. Ukształoowazy maeal fugatywny może zawierać jeden lub kilka kawałków aejalu odpowiednio ukształow^anych przez jeden lub kilka sposobów lub środków tek, że po umieszczeniu w złożu wypełniacza lub innym umieszczeniu przy prekursorze metalu ma^a^ystego, wzrestajęcy mtaelał polikrys talćczny, uzyskiwany przez utlenianie metalu maacerzystego, pochłania ukształoowany metal fugatywny i infiltruje w wypełniacz lub przynajmniej w Jego część.

   Maaoeiały i warunki reakcc i dobiera się tak, że metθeiał polikrystalcczny nie wzrasta w, i nie zajmuje przestrzeni zajmowanej przez ukształoowany 1^0). fugatywny, ale obejmuje uksztαłlowazy fugatywny, który zostaje następnie rozproszony w otaczającym go materiale polikrystalicznym. Niezależnie od tego, czy meeal fugatywny rozpuszcza się w maerl-ale polikrys aeij^icznm' l^u»b jego składnikach, przechodzi do stopu, dyfunduje lub inaczej reaguje z matβriajθm polikrystalicznmm lub Jego składnikami wynik jest taki, że ukształoowany aejal fugatywny ostatecznie migruje z przestrzeni, którę poczętkowo zajmował w otaczającę go bryle materiału polikrystaiiznnego. Pozostaje uksztαłOowazy kanał, który zasadniczo odwrotnie odwzorowuje kształt geomaeryczny ukształow^i^ne^go m^e<^^u fugatywnego. Istotnę zaletą przedmiotowego wynalazku jest zatem rme01iwlezie wytwarzania kształtu geomeerycznego kanałów w ceramice przez kszłałlowanie lub obróbkę kszta t^wanego eejalu fugatywnego, zamiast wiercenia lub innej obróbki skrawaniem bryły ceramicznoe.

   Prekursor mac^rzystego może mieć dowolny odpowiedni lub dogodny kształt taki jak wlewki, płytki, pręty itp, aby zapewnić źródło metalu maacerzystego. Jeśli chodzi o wytwarzanie żądanych kanałów, nie trzeba nadawać maierzy^seamu żądanego określonego kształtu, jeżeli tylko wystarczająco dużo metalu mecierzystego jest tak umieszczone względem rkszłatlowanego metalu fugatywnego, że ten meeal fugatywny lub żędana jego część została objęta przez wzrastającę bryłę polikrysaalicneego maeriału ot marnowanego przez u tlenienie Mtialu eatCerzysłego. Meeal macierzysty można wybrać z grupy złożonej z aluminium, cyrkonu, tytanu, cyny i krzemu.

   Wypeeniaczea stosowanym, eweetuBlnie przy praktycznej realizacji wynalazku, być jeden lub kilka z wielu różnych maeriałów, odpowiednich do tego celu. Przykaadowo wypełniacz może zawierać maeriał częstkowy, taki jak drobne ziarna ogniotrwałego tlenku mealu, takiego jak Oenek glznowy, albo też może być w postaci włókien lub wis^rów lub w postaci maeriału włóknistego podobnego do waty, na przykład włókna ceramiczne. Wyppeniacz może zawierać kombinację dwóch lub więcej takich kształtów gjomeerycznych, na przykład kombinację η^η elkich ziaren i włókien. Konieczne jest jedynie, aby kształt fizyczny wypełniacza był taki, aby ukształlrwann meeal fugatonzy można było umieścić za lub o złozu lub macie wypełniacza i aby wypełniacz był taki, aby o opisanych poniżej warunkach reakcci utleniania oedług wynalazku był przepuszczalny dla utleniacza, kiedy jego przechodzenie jest niezbędne dla uzyskania styku utlenaacza z metalem macijtzystya i dla wzrostu poprzez wypełniacz produktu realicci utleniania. Wypejniacz musi być przepuszczalny d3a utleniacza, kiedy stosuje się utleniacz w fazie paty» aby utleniacz ten mógł dojść do styku z roztopiznmrn m^talem m9αCjtzystya w masie wypełniacza i utlenić tez meal.

   W praktycznej realizacji erzedaiolowegl wynalazku, zestaw złozony z uksztαłlrwanego mtalu fugatywnego i prekursora me^lu matierzysłjgl» przygotowuje się przez umieszczenie ukszłałlowanego mei^^u fuga^^wzego i meealu mais^irzystego obok siebie. Składniki te mogę być wspierane, jeżeli jest to potrzebne, za pomocę dowolnych odpowiednich środków, na przykład

   156 504 ukształtowany metal fugatywny podpiera się na lub częściowo albo całkowicie w złożu wypełniacza. Złoże wypełniacza moze również stykać się, albo częściowo lub całkowicie obejmować bryłę meealu maierzystego. Zastosowanie wypełniacza nie jest konieczne i uksztal^wany metal fugatywny oraz meeal macćerzysty mogę być umieszczone jeden przy drugim, jeżeli nie stosuje się wypełniacza. W każdym przypadku zestaw taki ogrzewa się do temperatury, w zakresie powyżej temperatury topnienia metalu macierzystego i poniżej temperatury topnienie produktu reakcj utleniania. Ogrzewanie to umoożiwia powstanie bryły lub jeziorka roztopoonago metalu macerzystego, który jest wystawiony na działanie środowiska utlenlajccego przy wspomnianej tempeeaturza. Roztopiony meeal maacerzysty reaguje z utlenćaczem, tworzęc polikrystalcczny maeeiał złożony z produktu reakcj utleniania, przez co rozpoczyna się obejmowanie uksztat^wanego meealu fugafywnego, w rosnęcym materiale polikrystalicnnym. Przynajmniej część produktu reakcj utleniania jest utrymmywania w styku z, i pomiędzy roztoponnmrn metalem maαierznstym a utei^niazeem tak, że po dalszym cięgom wystawieniu na działanie utleniacza, roztopiony meeal maacerzysty jest progresywnie wcięgany w, i poprzez produkt reakcj utleniania do styku z utlθniaczθy, co powoduje cięgły wzrost yateriiłu polikrystalicneago na powierzchni międzyfazowae, pomiędzy poprzednio utworzonym produktem reakcj utleniania a utlθniirzem. Gdy produkt reakcj utlenienia nadal wzrasta, infiltuuje on w wypełniacz, jeżeli wypełniacz jest stosowany i obejmuje ukształowwany meeal fugatywny. Proces tan jast kontynuowany az rosnęcy imseia! polikrystaliczny pochłonie ukształoowany metal fugatywny lub jego wybranę część, która zostaje następnie rozproszona w mBtβriale pol.i^k icnymm.

   Maeriał polikrystiliczny bryły ceramicznej wytworzony według wynalazku oprócz tego, że ewentualnie zawiera objęty nim wypełniacz, może zawierać Jeden lub kilka składników metalccznych, takich jak nieutlenoone składniki metalu macferzysi^ego i/lub puste przestrzenie, zależnie od warunków, w których przeprowadzana jast reakcja utleniania. Maa^ri-ał polikrystalcczny zawiera również, przynajmniej w sJSiedrtwie lub w obszarze przestrzeni pierwotnie zajmowanej przez lkształtwwann metal fugatywny, rozproszone składniki mtalu fugatywnego. Typowo w tych maeriałach polikrystaliznnych produkt reakcj u tlenienia zawiera połęczone krystality, korzystnie w trzech wymiarach. Składniki maealiczne lub wtręcenia, albo też puste przestrzenie, mogę również być przynajmniej częściowo połęczone.

   Metal fugatywny może być takim mtalsm, którego temperatura topnienia jest w przybliżeniu taka sama lub niższa niż temperatura wzrostu, chociaż w pewnych przypadkach dokładność odwzorowania meeaii fugatywnych może być pogarszana przez odkształcenie, na skutek przedwczesnego roztopienia lub mięknienia ukształow^i^r^ego metalu fugatywnego w warunkach reakcji utleniania. Oednakże szkodlwwego wpływu na wierne odwrotne odwzorowanie uksrtałtowanego metalu fugatw^niego ze strony takiego przedwczesnego topnienia lub mięknienia można uniknęć, jeżeli model metalowy jest wsparty przez złoze lub jeżeli zastosuje się powłokę z drobnych częstek samospaialnego lub spiekalnego maaeriału prrnwierajęcych do tego metelu tak, ze po osięgnięci^u podwyższonej temperatury powłoka spaja się lub spieka tworzęc twardę skorupę, otaczajęcę ukształoowany metal fugatywny. Taka powłoka lub skorupa nie powinna być nieprzepuszczalna, aby uniknęć dyspergowania mtalu fugatywnego w produkt reakcji utleniania. Powłoka może być taka, że reaguje z mtieri^aem polikrystaliczn|m albo zostaje rozproszona w nim lub staje się nie do odróżnienia od maaeriału polikrystaliztnego.

   Problem zwięzany z przedwczesnym miękmeneem lub roztapianemu, lkształtowanego metalu fugatywnego i na skutek tego ze stratę dokładności odwrotnego odwzorowania lkształtwwanego metalu fugatywnego, zostają rintejszotn przez zastosowanie w charakterze metalu fugatywnego, metalu lub stopu, którego temperatura topnienia jest wyższa od temperatury, przy której można skutecznie przeprowadzać reakcję utleniania. Kiedy stosuje się aluminiowy meeal maciewówczas odpowiednimi metalami fugatywnymi, które maj temperaturę topnienia wyższę niż temperatura przy której powstaje produkt reakcj utleniania, mogę być przykaadowo stopy żełazo-choom-auuminium typu sprzedawanych pod nazwami, handlowymi FECRALLOY, KANTHAL i CABOT 214^, które to tarwⁿ s^j o^dpowiednio znakami towarowymi firn United Kingdom ^Atomis ^Ener^gy Authority, Kanthal Corporation and Cabot Company.

   156 504

   W pewnych przypadkach może być pozędene zastosowanie wyłożenia ścianek kanałów, aby zmodyfikować łub polepszyć właściwości tych ścianek. Wyłożenie takie można uzyskać przez powleczenie ukształtowanego metalu fugatywnego odpowiednim materiałem, który zostaje pochłonięty przez bryłę ceramicznę i staje się integralny z nię, w obszarze przylegającym do utworzonych kanałów. Alternatywnie można wybrać powłokę, która reaguje z roztopóonym metalem macierzystym tworzęc związek taki jak tlenek, który potem służy jako wyłożenie kanałów?.

   W warunkach reakcji utleniania fugatywny z powłokę dysperguje w maatriał polikrystaliczny i w obszarze ptzylθgaąęcyi do kanałów z maaeriału powłokowego zostaje utworzona powłoka. Maaeriał powłokowy wybiera się tak, aby uzyskać powłokę o żądaoyih właściwościach, na przykład odpornę na korozję. Przykaadowo ukształtowany fugatywny może być powleczony niereagującymi częstkami, takimi jak węglik krzemu, tlenek glnoowy itp. Wzrastajęcy maerl-ał polikrysłaliczny infiltruje w te cząstki i obejmuje meal fugatywny, wytwarzajęc w ten sposób wyłożenie kanału, które zawiera osnowę z maatriału polikrystalizrnego, obejm jęcę te cząstki. Alternatywnie ukształoowany meal fugatywny może być powleczony zwięzkeem reagują cym, takim jak teanek, który jest redukowany przez meeal maacarzysty. Powleczenie m^żna nakładać przez wytwarzanie częstek tesnkc^wych w postaci pasty, z odpowiednim spoiwem, takim jak klej organiczny, przy czym na ukształoowany meal fugatywny można nakładać jednę lub więcej powłok, dla uzyskania żądanej grubości. Przykładowo, przy wytwarzaniu iatθriału polikrystalicotego z alfa ttenktim gl^owym, ttrzimywanym przez utlenianie aluminóowego metalu maacerzystego w powietrzu, tlenek, taki jak tlenek chromu, który jest redukowalny przez roztopiony aluminiowy maćerzysty, nakłada się jako powłokę na metal fugatywny, tak jak stop Kanthal /stop żalazt-chrom-αlrmirirm/. Tlenek chromu zostaje w wyraźny sposób zredukowany do mealicznago chromu, który zostaje rozproszony w bryła caraiicznθt , prawdopodobnie przez reakcję z jednym lub z kiioma meealami z alumintowtgo imeslu mace^rzystego. Utlenianie równoczesne z redukcję teenku chromu wytwarza tlenek gMnowy z takm wynikiem, że ścianki kanałów w bryle ceramicznej sę wyłożone zasadniczo teθnktim gmowym. Sposób ten można stosować również w połęizenir z jednym lub kikomma obojętnymi maariałami częstkowymi, jak Mółwono powyżee, na przykład przez zmieszanie częstek teenku chromu i teanku genowego i nałożenie powłoki z tej mieszaniny na meeal fugatywny. Widać zatem, że powłokę nakładaj na ukształtowany meeal fugatywny można wykorzystywać nie tylko dla wytwarzania wyłożenia ścianek kanałów, lecz również dla wprowadzania jednego lub kilku składników, które jako takie lub jako składniki produktu rea^ci sę rozproszone w bryle ittaiiczrtj bez ograniczenia do obszarów wyłożenia ścianek kanałów.

   Naw^ązu^c obecnie do rysunków, na fig.l przedstawiono naczynie ogniotrwałe 2, na przykład naczynie z tlenku gl^owego, zawierające złoze wypełniacza 4, w któtyi umieszczony jest uks2tałtowary me^^L fugat^^wny 6. Poniżej płaszczyzny Χ-Χ znajduje się wsporcze złoże Θ z iząstkootgo maatriału obojętnego, który nie jest zwilzalny przez me^iL macerzysty i jest nieprzepuszczalny dla wzrostu produktu reskoci u tlenienia w warunkach procesu. Przykładowo, w przypadku alumnóowego meialu iaaierztstegt przy średnich temperaturach reakcj, złoze wsporcze 8 może zawierać cząstki El Alundum, produkt Horton Company. W złożu wyplemi-acza 4 znajduje się bryła ietalr macerzystego 10 wsparta na złozu wsporczym 8. Metal maierzysły 10 może być dowolnego odpowiedniego kształtu, a jak pokazane w przykładzie z fig.l, 2 i 3 ma on zasadniczo kształt płaskiego pros^kęta, posladajęcego powierzchnię górnę 11, przeciwległą powierzchnię dennę 13 i nie oznaczone powierzchnie boczne. I^szta^owa^ imeal fugatywny 6 zawiera w przedstaw^cnym przykładzie wykonania zespół drutów z meealu fugatywnego o przekroju kołowym. jak pokazano na fig.l, 2 i 3 na drucie 12 przy jego wolnym końcu osadzona jest podkładka 15, a drut 12 ma średnicę większę niż drut 14, który z kolei ma średnicę większę niż którykolwiek z drutów 16a, 16b, lóc, 16d i 16e, z których wszystkie maję jednakowę średnicę. Jak pokazano na fig.3, drut 14 jest umieszczony zasadniczo równolegle do powierzchni górnej 11 metalu maierzystego 10, podobnie jak każdy z drutów 16a-16e, chociaż tylko drut 16a jest widoczny na fig.3. Drut 12 me jest równoległy do powierzchni górnej 11, ale jest umieszczony ukośnie do góry względem niej w kierunku od wolnego końca drutu 12 do punktu jego styku z duKem 14. Jeden koniec każdego z drutów 16a-16e dotyka drutu 14.

   156 504

   Oddzielne druty można łączyć ze sobę odpowiednim klejem, połączeniem mechanicznym lub dowolną odpowiednią techniką łączenia metoai, na przykład przez lutowanie, lutowanie twarde lub spawanie. Alternatywnie ukształtowany fugatywny 6 lub jego segmenty mogą być odlewane, albo też w inny sposób ^^twarzane jako integralny zespół. Należy zauważyć, że ukształtowany matoł fugatywny 6 może być wytwarzany o dowolnym, odpowiednio żądanym kształcie. Przykładowo Jeden lub kilka drutów można giąć, a ukształtowany metal fugatywny może zawierać kształtki takie jak tarcze, sześciany, cylindry o przekroju kołowym, owalnym lub wielokątnym, albo też kształtki takie Jak elementy gwintowane, rowkowane lub ząbato itd. Przykaadowo sprążyną śrubową, wykonaną z odpowiedniego meealu fugatywnego, można zastosować dla wytworzenia spirannego kanału wewnątrz bryły ceramicznej Kształtki oraz druty proste lub wygiąte w spirale albo pętlę można łęczyc ze eobą według potrzeby, w celu uzyskania jednego lub kilku kanałów o żądanym kształcie.

   Zestaw z fig.l ogrzewa się do temperatury w zakresie wystarczająco wysokim dla roztopienia metolu maccerzystego 10 i Jego utlenienia, ale nie dla roztopienie metalu fugatywnego w ukształtowanym metalu fugayw^r^y^m 6 lub produktu reakcji utleniania, wytwarzanego z metalu maacerzystogo. Utleniacz w fazie pary przenika złoże wypełniacza 4 i styka sią z roztoptonym metalem maacerzystym, w wymienionym zakresie tempeeatury, aby utlenić ten roztopiony meeal maajertysty i spowodować wzrost produktu reek^! utleniania z niego. Przykładowo, kiedy metalem matiirzystym jest alumiątowy matoł maacarzysty, temperatura makeci utleniania może ^być w zakresie 800 - 14^5O°C, korzystnie 900 - 13^⁰^ a (przy zastosowaniu ftowietrza lub innego gazu zawierającego tlan, jako utleniacza, wynikowym produktem reakcji utleniania jest jenek glnnowy, alfa. Roztopiony maacerzysty jest transportowany poprzez wytworzony produkt reskeci utleniania aby utworzyć bryłę ceramiczną, która wzrasta do granicy zaznaczonej linią przerywaną 5 na fig.l. Gdy reakcja trwa, ukształtowany metal fugatywny 6 zostaje objąty przez (maseiał p^likrystal·cczny. Reakcja jest kontynuowana, aż wzrastający matoriał polikrystołcczny dokona infiltracji, przynajmniej części otaczającego złoża wypełniacza 4 i całości lub prawie całości ukształtowanego meealu fugatywnego 6. Może być korzystne, aby oddalone części drutów 12 i 16a-16e włącznie wystawały poza granicę wzrostu bryły ceramicznej, otrzymywanej przez utlenianie metalu maacerzystogo, aby usytuowanie drutów było widoczne w bryle ceramicznej Mtć^l. fugatywny 6 zostaje rozproszony w po^-iki^y^s aal^icnnym, który obejmuje go, na skutek czego migruje i pozostawia pustą przestrzeń lub kenał w przestrzeni, poprzednio zajmowanej przez ukształtowany metal fugatywny 6. Bez zamiaru ograniczenia przez teorię wydaje sią, że ukształtowany meeal fugatyw/ny 6 utrzymuje sią wystarczająco długo w warunkach rea^ci utleniania, aby ograniczyć wzrost maieriału polik rystalicąiego wokół niego tak, ze po ewentualnym rozproszeniu metalu fugatywnego w bryle ceramicznej pozostają kanały, które zasadniczo odwrotnie odwzorowują kształt ukszta to w^t^nego metalu fugatywnego 6 lub mówią bardziej dokładnie odwrotnie odwzorowują poprzedni kształt, obecnie rozproszonego uksztβłtow8nego meealu fugatywnego 6. Wymiary każdego elementu lub cząści uksztottowanego meealu fugatywnego 6 są przynajmniej w przybliżeniu przystające do wymiarów kanałów utworzonych w bryle ceramicznej

   Po zakończeniu ri8kcji, co korzystnie ma miejsce zasadniczo po zasadniczo jałkooitym utlenieniu bryły met^l.u macerzystego, w celu unikniącia zatykania wytworzonych kanałów metalem macierzysTym i po objąciu ukszłałtowθnego metolu fugatywnego 6 oraz cząści wypełniacza 4 przez matoriał polikrystalcczny, zestaw pozostawia się do ochłodzenia i uzyskaną w wyniku bryłę z kompozytu ceramicznego, której wymiary są oznaczone linią przerywaną 5 na fig.l, oddziela sią od nadmiaru wypełniacza, jeżeli wystąpuje, pozostałego w naczyniu 2. Talki nadmiar wypełniacza lub jego cząść może tworzyć spójną bryłą, ponieważ wypełniacz lub jego cząść może być sαmotpetaląy w temperaturze reskeci. N8wet jeśli wystąpi cząściooi spieczenie, nadmiar wypełniacza można jednak ł^awwo oddzielić od bryły z komiozytu ceramicznego przez piaskowanie, szlitowanie ltp. Ekonomicznym sposobem jest zastosowanie piaskooaąia cząstkami matoriału, który nadaje sią do stosowania jako wypełniacz lub jako składnik wypełniacze tak, że usuniąty wypełniacz i ziarna stosowane do piaskowania mogą być ponownie użyte Jako wypełniacz w nastąpnej operami, V każdym przypadku bryłę z kompozytu ceramicznego, posiadającą

   156 504 wewnątrz jeden lub kilka kanałów, obrabia się skrawaniem lub szlifuje się, albo też inaczej kształtuje w celu nadania żydanego kształtu zewnętrznego. Przykładowo, jak przedstawiono na fig.4, bryłę 18 z kompozytu ceramicznego obrobiono skrawaniem, nadajyc jej kształt płaskiego prostopadłościanu, który ma powierzchnię górny 20, powierzchnię przednię 22 i powierzchnię tylną 24, W tej bryle 18 utworzone sę kanały, złożone ze złączonych ze sobę kanałów kołowych 12* z zagłębieniem 15*. połączonym z kanałem rozgałęźnym 14*. który z kolei jest połęczony z szeregeem kanałów odpływowych I6a*, 16b*. 16c*, 16d*l 16e*. Jeden koniec kanałów odpływowych uchodzi na powierzchni czołowej 22, a Jeden koniec kanału 12* uchodzi na powierzchni tylnej 24 bryły 18. Należy zauważyć, że kształt różnych kanałów odwrotnie odwzorowuje kształt ukształtowanego meealu fugatywnego 6. Kanały maję oznaczenia identyczne jak poszczególne druty, których kształt kanały te odwrotnie odwzorowuję, z dodaniem oznaczenia*. Bryła 18 stanowi więc wyrób, który nadaje się do stosowania jako dysza lub rozdzielacz płynu, wprowadzanego kanałem 12* i wypływajęcego poprzez kanały 16a* - 16a*. Kanały sę dokładnie usytuowane i zwymiarowane bez konieczności wiercenie w bryle 18. Zamiast wzrostu bryły ceramicznej do zgrubnego kształtu i następnie obróbki skrawaniem do końcowego kształtu zewnętrznego, bryłę ceramicznę można hodować do żędanego kształtu i wielkości stosujęc odpowiednie sposoby, na przykład używajęc formę wstępnę z wypełniacza, jak opisano szczegółowo w zgłoszeniu paten^Nym PL nr 265 519. Sposoby takie pozwaaaję na uniknięcia konieczności nadmiernego szl^c^ania lub obróbki skrawaniem bryły ceramicznej .

   Jeżeli istnieje potrzeba, to bryłę ceramicznę można hodować, aby całkowicie pochłonęła model z mBealu fugatywnego, a wtedy żaden kanał nie będzie uchodzić do powierzchni zewnętrznej. Taki wyrób ceramiczny można otworzyć, to znaczy można go przecięć, szlioować, przełamać, obrabiać skrawaniem itd. tak, aby uzyskać połęczenie lub odsłonięcia przy przynajmniej jednym z kanałów na powwerzchni.

   Wyrób z kompozytu ceramicznego, wytworzony według przedmiotowego wynalazku, nadaje się do stosowania jako dysza wypływu płynu, dysza przędzalnicza, dysza dozujęca lub podobny wyrób służęcy do regulacji lub ułatwiania przepływu lub przejścia płynu takiego jak ciecz, gaz, roztopiony imeal, polimer, żywica itp.

   Określenie dysza wypływu płynu oznacza dowolny typ dyszy, tak Jak dysze wytrysku lub wypływu cieczy, dysze wyΐłaczajęce, dysze stosowane do przedmuchiwania roztopionego maaeriału lub do wirowego spajania włókien syntetycznych itd., a dysza przędzalnicza oznacza specjalistycznt! dyszę, stosowany zwykle przy przędzeniu włókien szklanych lub syntetycznych włókien z polimerów organicznych. Mt^l ^gat^ny jest uksztal^wany i umieszczany w wypełniaczu zależnie od kształtu i wymiarów żydanych od kanału lub kanałów, które będę tworzyć drogę przepływu płynu. Kanały wytwarzane w bryle ceramicznej kształoiwwane sę tak, aby mały wlot i wylot przez takie ukszta ł wanie metalu fuga t^nego, to znaczy, aby utworzone kanały były dostępne z jednej lub z kilku powierzchni bryły kompozytu ceramicznego, ewentualnie z nasttρujyjy po procesie operację otwierania bryły ceramicznej ρosiadajęjij wewnęyrz wytworzone żydane kanały, aby uzyskać dostęp do jednego lub kilku kanałów. Przez otwieranie bryły z kompozytu ceramicznego rozumie się obróbkę skrawaniem, cięcie, szlifowanie, wiercenie, łamanie itp. bryły jireiC2nej, w celu uzyskania dostępu do jednego lub kilku kanałów. Sposób według wynalazku umoóliwia wytwarzanie wyrobów z kompozytu ceramicznego o skomplikowanej drodze przepływu płynu. Przykaadowo w/edług wynalazku można wytworzyć wyrób, który łączy wiele kanałów wlotowych z mniejszy lcczbę kanałów wylotowych lub z pojedyrtczym kanałem wicowym, albo tez odwrotnie, który dzieli przepływ wlotowy z pojedyńczego kanału wlotowego na pewny lćczbę kanałów wylotowych, jak na przykład w przypadku dyszy witryskówacza palówa do silnika spalnóowegó lub w przypadku dyszy przędzalniczej iadaJyjij się do wytłaczania włókien polίmerowych. Podobnie przez specjalne dobranie wymiarowi metalu fugatywnego, można uzyskać skomplikowany drogę przepływu, pomiędzy kanałem olotowym a kanałem wylotowym, która to droga tworzy przykaadowo komorę mieszania oddzielnych płynów, dostarczanych do kanału przez wiele kanałów wejściowych.

   Chociaż przykłady wykonania wynalazku opisano szczegółowo w odniesieniu do al^uminuum jako metalu maacerzystego, to innymi odpowiednimi metalami maacerzys tymi spełniającymi

   156 504 kryteria przedmiotowego wynalazku sę krzem, tytan, cyna, cyrkon i hefn, ale bez ograniczenia do nich. Przykładowo, gdy metalem maaćerzystym jest aluminium, przykłady wykonania wynalazku zawierają alfa teenek glinowy lub azotek glinu jako produkt reakcji utleniania; tytan jako metal maacerzysty i azotek tytanu jako produkt reakeci utleniania; krzem jako metal maderzysty i węglik krzemu jako produkt reakeci utleniania.

   Można stosować utleniacz stały, ciekły lub w fazie pary, albo kombinację takich utleniaczy. Przykaadowo typowe utleniacze stanowi tlen, azot, chlorowiec, siarka, fosfor, arsen, węgiel, bor, selen, tellur i ich zwięzki oraz kombinacje, na przykład dwutlenek krzemu, jako źródło tlune; metan, etan, propan, acetylen, etylen i propylen. Jako źródła węgla oraz mieszaniny takie jak powietrze, H^/HgO i CO/OO,,, przy czym dwie ostatnie / to znaczy Η^/Η,,Ο i C0/C0₂/ sę użyteczne przy zmniθjszoiej aktywności tlenu w środowisku. Odpowiednio struktura ceramiczna według wynalazku moża posiadać produkt reakeci utleniania, zawierający między innymi jeden lub kilka tlenków, azotków, węglików, borków i tlenoazotków. Mówiąc bardziej szczegółowo, produktem resk^i utlenianie może być jeden lub kilka z następuję cych zwięzków: denek glnnowy, azotek glinu, węglik krzemu, borek krzemu, borek glinu, azotek tytanu, azotek cyrkonu, borek tytanu, borek cyrkonu, węglik cyrkonu, azotek krzemu, krzemian molibdenu, węggik tytanu, węglik hafnu, borek hafnu i denek cyny.

   Chociaż przykłady wykonania wynalazku opisano w odniesieniu do zastosowania utleniaczy w fazie pary, można stosować dowolne odpowiednie utleniacze. CeżeH utleniacz gazowy lub w fazie pary stosuje się dla wytworzenia bryły ceramicznej , która obejmuje wypeeniacz, stosuje się taki wypełniacz, który jest przepuszczalny dla utleniacza w fazie pary tak, że po wystawieniu złoża wypełniacza na działanie utleniacza, utleniacz w fazie pary przenika to złoże wypełniacza do styku z roztopinnym metalem macerzystym, znajdujęcym się w nim. Określenie “utleniacz w fazie pary” oznacza maeriał zamieniony w parę lub normalnie gazowy, który daje atmosferę utleniającą, korzystnie pod ciśnieniem atmosferycznym. Przykładowo, korzystnymi utjeniaczθml w fazie pary sę tlen lub mieszaniny gazowe zawierające tlen, łęcznie z powietrzem, jak w przypadku, kiedy metalem maijerzystyn jest aluminium, a żądanyn produktem reskoci jest denek gtonowy, przy czym powietrze jest zwykle korzystne z oczywistych względów ekonomicznych. Kiedy utleniacz identyfikuje się jako zawierajęcy dany gaz lub parę, oznacza to utleniacz, w którym ten gaz lub para jest jedynym, głównym lub przynajmniej ziajzęcym utleniaczem metalu ma cerzys tego, w warunkach otrzepanych w zastoiowanym środowisku utleniajęcym. Przykładowo, chociaż głównym składnikiem powietrza jest azot, tlen zawarty w powietrzu jest j edynym utjenicreem malu madę rzys tego, ponieważ tlen jest znacznie siiniejrzm utleniaczem niz azot. Powietrze podlega zatem pod definicję utlenaacza gaz rawierający tlen, a nie pod definicję utleni.acza gaz ziwilrająjy azot”. Przykaadem utlenaacza gaz zawierający azot jest gaz fomuięcy, który typowo zawiera 9f% objętośdowych azotu i 4% objętośdowych wodoru.

   Kiedy stosuje się utleniacz stały, jest on zwykle rozproszony w całym złożu wypełniacza lub w części złoża, przy metalu maiilrzystym w postaci częstkow/ej zmieszanej z wypełniaczem lub jako powłoka na częstkach wypełniacza. Można stosować dowolny odpowiedni utleniacz w stanie stałym, ^ęcmie z pierwiastkami, takimi jak bor lub węgiel lub redukowanymi zoiąrkimi, takimi jak dwutlenek krzemu lub pewne borki o stabilności termodynamicznej niższej niż ma borkowy produkt nak^i utleniania imalu ma ierzystego. P rzykładool, kiedy dwutlenek krzemu stosuje się jako utleniacz stały dla αlunlniowego metalu maacer^stego, wynikowym produktem nak^i utleniania jest denek glnnowy.

   W pewnych przypadkach reakcja utleniania może postępować tak gwałtownie z utlenijrlnm stałym, że produkt reakcji utleniania ma tendencję do stapiania się na skutek egzotermicznej natury procesu. Zjawisko to może pogorszyć mikrostrukturalną jednorodność bryły ceramicznej. Takiej gwałtownej makeci egzotermicznej można uniknęć lub spowdnić ją przez domieszanie stosunkowo obojętnych wypełniaczy, które wykazuję niskę zdolność reskeci. Przykładowo takm odpowiednim ^^^p^łna^cz^m obojęnnym jest wypełniacz, który jest identyczny z rim.lr2^i^r^^^n produktem reakcji utleniania.

   156 504

   Jeżeli stosuje się utleniacz ciekły, całe złoże wypełniacza lub jego część przy roztopionym metalu jest nasycona utleniaczem. Określenie utleniacz ciekły oznacza taki, który Jest ciekły w warunkach reakcji utleniania, a więc utleniacz ciekły może mieć prekursor stały, taki jak sól., który roztapia się w warunkach realcctci utleniania. Altennatwnie utl^en^acz ciekły może mieć prekursor ciekły, na przykład roztwór Maeriału, który stosuje się do nasycenia części lub całości wypełniacza, na przykład przez zanurzenie lub który jest roztapiany lub rozkładany w warunkach resk^i utleniania, aby uzyskać odpowiednię częsteczkę utleniacza. Przykładami utleniaczy ciekłych według takiej definicji sę szkła o niskiej tempera turze topnienia.

   Wypełniacz, jeżeli jest stosowany, może zawierać albo pojedyńczy yaieriał, albo mieszaninę dwóch lub więcej maaeriałów, które nie będę rozpraszane w yateriale polikrystalczznym. Odpowiednia klasa wypełniaczy obejmuje te chemmkkaia, które w temperaturze i w warunkach utleniających procesu nie sę lotne, sę stabilne termodynarnmcznie i nie reaguję ani nie rozpuszczaję się oadmyernir w roztop^nym maacerzystym. Fachowcy znaję wiele materiałów spełniających te warunki. Przykładowo, kiedy stosuje się aluminiowy μθ^Ι maacerzysty i powietrze lub tlen jako utleniacz, maaB^słami takimi sę tlenki pojadyńczych ιηβ^ϋ: aluminium, AlgOg, wapnia CaO; ceru CeO₂, hefnu HfOg, lantanu LagOg, litu l_i₂0, magnezu MgO, neodymu NdgOg, prazeodymu, różne tlenki, samaru So^^, skandu Sc₂Og, toru ThO₂, uranu U0_2< itru Υ2θ3 oraz cyrkonu, Zr0₂. Ponadto ta klasa stabinnych zwięzków ogniotrwałych obejmuje dużę lćczbę zwięzków meealicznych drugiego, trzeciego i wyższych rzędów, takich jak spinel ΜθρηθζοΜ^-Ιίηον^ MgO.AlgOg.

   Druga klasa odpowiednich wypełniaczy lub składników wypełniaczy obejmuje te, które nie sę samożstnie stabilne w środowisku utlenaaęccym, przy wysokiej temperaturze według korzystnego przykładu wykonania, ale które ze względu na stosunkowo powolnę kinetykę reskoci rozkładu mogę być użyte jako faza wypełniacza w rosoęcea bryle ceramicznej Przykaadem jest węglik krzemu. Mateeiał ten utleniałby się całkowicie w warunkach niezbędnych dla utlenienia aluminium tennem lub powietreem według wynalazku, gdyby nie ochronna warstwa dwutlenku krzemu, wytwarzająca się i pokrywajęca cząstki węglika krzemu, aby ograniczyć dalsze Jego utlenianie. Ochronna warstwa dwutlenku krzemu imo0liiiα również spiekanie się lub spajanie częstek ^^ęli.ka krzemu ze sobę i z innymi składnikami wypełniacza.

   Trzecia klasa odpowiednich materiiłów wypełniacza obejmuje te materiały, takie jak włókna węglowe, od których ze względów eeymodtoimijzntjh lub kinetycznych, nie oczekuje się przerzynania w środowisku utlenigęccym, niezbędnym dla praktycznej realizacji wynalazku lub przy wystawieniu na działanie roztopionego w korzystnym przykładzie wykonania, ale które można uczynić kompatybilne z procesem wynalazku, jeżeli środowisko uczynił się miej aktywnym, na przykład przez zastosowanie H^/H^ lub CO/CO2 w charakterze gazów utleniających lub przez nałożenie powłoki, takiej jak teenek glinowy, która czyni wypełniacz kinetycznie niereagującym w środowisku u tlenajęcymm lub w styku z rortopiotym metalem.

   Jak wyjaśniono we ispomyiiotch zgłoszeniach patentowych mateΓiαłt dommeszkuuęce, stosowane w połęczeniu z metalem maacerzystym, mogę w pewnych przypadkach korzystnie wpływać na proces reskoci utleniania, zwłaszcza w systemach, gdzie stosuje się alumioium jako ιηεΜί maacerzysty. Działanie materiαłu domieszkującego może zależeć od wielu czynników, innych niż sam dommeszkuuęcy. Czynnikami takimi sę na przykład określona kombinacja domieszek, gdy stosuje się dwie lub więcej domieszek; zastosowanie domieszki podawanej z μβπ^γζ, w połączeniu z domieszkę stopowę z metalem maaierzystym; stężenie dommeszki, środowisko utleniające i warunki procesu.

   Dommeszka lub dommeszki stosowane w pouczeniu z metalem macierzystym, mogę być stosowane jako składniki stopowe iwalu maa cer^stego, albo mogę być nakładane na przynajmniej część powierzchni meMlu maacer^stego lub mogę być wprowadzane w część lub całość Mter^αłu wypełniacza lub formy wstępnej albo też można stosować ich dowolnę kombbnację. Przykaadowo domieszkę stopowę można stosować oddzżelnie lub w pouczeniu z drugę domieszkę nakładanę z ^wonę^. W przypadku, gdy dodatkowę domieszkę lub domieszki wprowadza się do yaieriału wypełniacza, można to zreilroować w dowolny odpowiedni sposób, jak wyjaśniono

   156 504 w innych zgłoszeniach patentowych.

   Domieszki użyteczne dla aluminiowego metalu macierzystego, zwłaszcza przy zastosowaniu powietrza jako utleniacza, obejmuję magnez, cynk i krzem, albo oddzielnie, albo w połączeniu ze sobę lub w połączeniu z innymi domieszkami jak opisano poniżej. Metale te lub odpowiednie źródło mtal^ mogą być wprowadzane stopowo w mtal maaćerzysty na bazie aluminium ze stężeneern dla każdego z nich 0,1 - 10% wagowych całkowitego ciężaru wynikowego metalu domieszkowanego. Te maeriały domieszkujące lub odpowiednie ich źródło, na przykład MgO, ZnO lub SiO₂, można stosować zewnętrznie na meeal maacerzysty. Tak więc strukturę ceramiczną z teenku glioowego można uzyskać w przypadku stopu ałuiinUum-kytem jako metalu macierzystego, stosując powietrze jako utleniacz, przy użyciu MgO jako domieszki powierzchniowej w ilości wiąkszej niż około 0,0008 g na gram metalu maaierzysttgo, który ma być utleniony i wiąkszej niż około 0,003 g na centymetr kwadratowy powierzchni meealu mcćiirzystego, na którą nakłada się MgO.

   Dodatkowe przykłady mtei-iałi^w domieszkujących, skutecznych w przypadku aluminiowych meali maacerzystych, utlenaanych powietrzem, obejmują sód, german, cyną, ołów, lit, waprt, bor, fosfor i itr, które można stosować oddzielnie lub w kombinacj z jedną lub kikkmrna domieszkami zależnie od utleniacza i warunków procesu. Użytecznymi domieszkami są również pierwiastki ziem rzadkich takie jak cer, lantan, prazeodym, neodym i saMr, znowu zwłaszcza kiedy są stosowane w połączeniu z innymi domieszkami. Wszystkie te maaeriały domieszkujące, skutecznie wspomagają wzrost polikrystθlicieego produktu reakcji utleniania, w przypadku sys^nów z metalem macierzysyym na bazie aluminium. Struktura z kompozytu ceramicznego, otrzymana przy praktycznej realizacji przedmiotowego wynalazku, stanowi gąstą epójną masę, w której 5 - 98% objątości całej struktury, z wyłączeneem kanałów, utworzona jest przez jeden lub kilka składników wypełniacza za topionych w polikrystalicisim maerialLe osnowy. Polikrystalćcitny matθtiał osnowy jest zaywyczat, gdy metalem macierzystym jest aluminium, złożony z 60 - 98% wagowych złączonego denku ginoowego alfa i 1-4C% wagowych iieutlenkonych składników meealu iaaCerzyttego i mtialu fugatOnego.

   Poniższe przykłady ilustruję praktyczną realizację wynalazku.

   Przykład I. Bryłę z kompozytu ceramicznego tak wytworzono według przedmiotowego wynalazku, aby w jej strukturze zawarty był spiralny kanał. Zastosowanym metalem fugasownyi był dostąpny w handlu drut mtalowy /Kan^al A/ o nastąpującym składzie wagowo stopu+ ⁵% Al, 22% 0,E% ^^, reszta Fe^, temperatura topienia oltoło 1⁵1°°^ ^średnica ^0,8 mm. Drut yoiniąto śrubowo, uzyskując element o długości około 54,4 mm i o średnicy 22 mm. Element ten ogrzano w atmosferze denu ^prz^y temperaturze 12⁰⁰°C przez 36 a^by uy^yska^ć powłoką denkową na powierzchni tego elementu. Tak zwiniąty drut wyjąto i umieszczono wokół cslindsiyznegk wlewka ze stopu aluminium 380.1 /produkt Belmont teeals/ o nominalnym składzie wagowym 8 - 8,5% Si, 2-3% Zn i 0,1% Mg jako aktywne domieszki i 3,5% Cu, jak również Fe, Mn i Ni oraz reszta Al, ale ttoitrdziliims, że zawartość Mg jest nieco w.ąksza niż w zakresie 0,17 - 0,18%. Wlewek miał długość 25,4 mm i średnicą 22 mm tak, ze zwoje drutu zaczynały się przy jednym końcu wlewka, a kończyły się przy drugim końcu wlewka. Wlewek owiniąty drutem umittziyoik w złożu denku gd^wego jako maeri-ału wypełniacza, 38 Alundum /produkt Norton Co., sito 90//, który był zawarty w naczyniu ogniotowθSin tak, że jedna kołowa powierzchnia wlewka wystawała nieco powyżej poziomu złoza wypełniacza. Wystawą cząstek denku glńoowego /El Alundum, produkt Norton, sito 90//, które były zasadniczo ogniotrwałe przy temperaturze procesu, jeśli chodzi o objącie produktem reakcj utleniania /tlnnek glinowy/, imittyiyoik na złożu wypełniacza tak, aby przykryć odsłoniątą powierzchnią wlewka. ^stsw taki umieszczono w ^piecu i ogrzewano przez 5 h do 1050^OC. Temppratu^ pieca utrzymywano na wartości 1050°C w powietrzu pirzez ⁴³ 1^-% a nastanie pi.ec oddadzano przez dalsze ^{5 h}. Zestaw wyjąto z pieca i ktysmlaik bryłę kompozytu ceramicznego, zawierającą produkt reakcj utleniania aluminium, obejmujący składniki złoża wypełniacza z tlenku glńnowego. Nadmiar nie objątego ι^θηοΐυ wypełniacza usuniąto z powierzchni kompozytu 1 przeciąto bryłę kompozytu ceramicznego, aby odsłonić uzyskany spiralny kanał matącs kształt ge^e^yczny zwiniętego drutu z metalu fugatyo.'ntgk. Na fig. 5 przedstawiono mikrofotografię przekroju kompozytu ceramicznego w powiąltszeniu 100x« 3ek pokazano na rysunku, dokonało się rozproszenie metalu

   156 504 fugatywnego z pierwotnie zajmowanego miejsca, przez co powstał kanał. Zmierzono, ze średnica uzyskanego kanału wynosiła 0,9 mm. Niewielka różnica średnicy drutu z metalu fugatywnego i średnicy kanału zwięzana jest z różnicę rozszerzalności cieplnej drutu po nagrzaniu i skurczu cieplnego bryły kompozytowej po ochłodzeniu.

   Przykład II. Bryłę z kompozytu ceramicznego wytworzono według przedmiotowego wynalazku tak, aby mała wewnętrz swej struktury cztery zasadniczo równoległe kanały. Zastosowany metal fugatywny, stanowiły cztery żyły drutu niklowego /czystość 99,93·^% o temperaturze topnienia 1453°C/ o długości w przybliżeniu 10 cm i średnicy 1 mm. Pręt z takiego samego stopu aluminium 380.1 jak zastosowano w przykładzie 1 o długości 114 mm, szerokości 51 mm i grubości 12,7 mm, umieszczono w złożu z takich samych częstek ogniotrwałego teanku genowego /El alundum, produkt Norton, sito 90/ jak zastosowano w przykładzie 1 tak, że powierzchnia 107 x 51 mm była odsłonięta do atmosfery i -usytuowana zasadniczo na poziomie złoża ogniotrwałego. Na wierzch odsłoniętej powierzchni stopu aluminuum nałożono warstwę materiału wypełniacza z tlenku ginoowego /38 Alundum, produkt Norton, sito 90/ o grubości około 6,3 mm. Cztery druty nilowe umieszczono zasadniczo równolegle do siebie na wierzchu warstwy wypełniacza tak, że przebiegały zasadniczo równolegle do powierzchni 107 x 51 mm usytuowanego poniżej pręta ze stopu ał^uminium i w jednakowej odległości od tego pręta. Druty przykryto następnie warstwę takiego samego mat^ri-ału wypełniacza z tlenku glnoowego /38 Alundum. Zestaw ten umieszczono w (piecu i l^grz^wanl w powietrzu przez 5 ^h do 10⁸0°C. Tempeeatuj ^pieca utrz-ymywano na wartości 1°⁸⁰°C (przez 48 h i nastanie ochładzano (przez 5 ^ha. Zestaw wyj^ęto z ^pieca i otrzmmαęl w wyniku bryłę kompozytu ceramicznego, rawitrajęct produkt reakcji utleniania /tlenek glńnowy/ obejmujęcy składniki mθteriału wypełniacza /ifonek glinowy/. Otrzymany wyrób przecięto w celu przedstawienia zawartych w nim kanałów, w miejscu usytuowania drutów niklowych. Na fig.6 przedstawiono fotografię przekroju bryły kompplrzowet, gdzie widać cztery równoległe kanały w tej strukturze. Zmierzono średnicę Jednego kanału. Wⁿmⁱ^ła 1,06 mm.

   Przykład III. Powtórzono proces i zestaw według przykładu 2, z tym, że druty meealu fugat^O^nego zawierały maeriał Kanthal A, zastosowany w przykładzie 1, pokryty na powierzchni warstwę /zmieszany z alkohltem połowęnylowym, służęcym jako nośnik, nakładanie warstwę/, a następnie mieszaninę koloidalnę częstek dwutlenku krzemu i tlenu kuglnoowego /38 Alundum produkt Norton Co, ziarno 500/. Zestaw ten ogrzewano, w takmm samym cyklu jak opisano w przykładzie 2 i wyjęto z niego wyrób z kompozytu ceramicznego, który przecięto, aby odsłonić utworzone kanały. Na fig.7 przedstawiono mikrofotografię w powiększeniu 50x, gdzie widać jeden z kanałów wytworzonych przez usunięcie metalu fugatywnego z jego pierwotnego położenia. Mikrofotografia ta pokazuje ponadto pierścienice wyłożenia, które jest zasadniczo koncentryczne z kanałem i jest uzyskiwane z powłoki. Po analizie tego wyłożenia za pomocę mikroskopu tlektlnlowego okazało się, że wyłożenie zawiera zasadniczo teenek glnnowy. Zmierzono średnicę kanału pokazanego na fig.7. Wynmiła ona 0,9 mm.

   Przykład IV. Powtórzono znowu zestaw z przykładu 2 z tym, że cztery druty z metalu fugatywnego, wykonane były ze stopu Ni-Cr-Al /Cabot 214, produkt Cabot Corporation/, o składzie wagowym 16¾ Cr, 4,5¾ Al, 2% Co, 2,5¾ Fe, 0,5% W, 0,05% C, 0,02% Y, 0,01% 8 i resz^ta Ni, ^mperatura to^pnienia w prz^ybliżeniu ¹345°C. Zestaw ten umieszczono w piecu i ojzewaⁿo przez ^{5 h} do 1050^OC. Tempeeatuj ^pieca ut rzymyoaęl na wartości 1050°C (przez 72 h, a następnie piec ochłodzono przez 5 h. Wyęto wyrób z kompozytu ceramicznego i przecięto go, aby przedstawić kanały utworzone przez wybranie drutów metalu fugatywnego z ich pierwotnego położenia 1 rozproszenie w strukturze ceramicznej. Na fig.8 przedstawiono fotografię przekroju kompozytu ceramicznego, z umieszczeniem źródła światła poniżej jednego z ^^^twomnych kanałów, aby ośwOetlić go i w ten sposób zademonstrować cięgłość oświetlonego kanału. Chociaż powyżej opisano szczegółowo tylko kilka przykaadów wykonania wynalazku, fachowcy łatwo ocenię, że przedmiotowy wynalazek obejmuje wiele kombinaac! i odmian, innych niż te przedstawione przykładowo.