PL158307B1 - Method of obtaining a self-supporting tower packing body and composite body obtained thereby - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania ksztaltki kompozytowej, znamienny tym, ze nagrzewa sie metal rodzimy do temperatury przewyzszajacej temperature jego topienia celem uzyskania roztopio- nego metalu i doprowadza do zetkniecia go z masa zawierajaca weglik czteroboru, utrzymuje sie ta temperature przez czas wystarczajacy na infiltracje roztopionego metalu rodzimego w wspo- mniana mase i na przereagowanie roztopionego metalu rodzimego z weglikiem czteroboru, celem wytworzenia co najmniej jednego zwiazku zawierajacego bor, utrzymuje sie infiltracje reaktywna przez czas wystarczajacy do wytworzenia ksztaltki samonosnej zawierajacej co najmniej jeden zwiazek borowy metalu rodzimego, po czym poddaje sie ksztaltke samonosna dzialaniu srodowiska naweglajacego dla przeksztalcenia resztek metalu rodzimego w ksztaltce w weglik metalu rodzimego. PL PL PL

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

© OPIS PATENTOWY ® PL © 158307 © BI

Numer zgłoszenia: 276564

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej

Data zgłoszenia: 20.12.1988

IntCl⁵:

C04B 35/60 C04B 35/58 {ΐν'Λϊ'ί· ¢Sposób wytwarzania kształtki kompozytowej oraz kształtka kompozytowa

Pierwszeństwo:

23.12.1987,US,137382

Uprawniony z patentu:

Lanxide Technology Company LP, Newark, US

Pełnomiocnik:

PATPOL Spółka z o.o., Warszawa, PL

Zgłoszenie ogłoszono:

21.08.1989 BUP 17/89

O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.08.1992 WUP 08/92

PL 158307 BI

57) 1. Sposób wytwarzania kształtki kompozytowej, znamienny tym, że nagrzewa się metal rodzimy do temperatury przewyższającej temperaturę jego topienia celem uzyskania roztopionego metalu i doprowadza do zetknięcia go z masą zawierającą węglik czteroboru, utrzymuje się tą temperaturę przez czas wystarczający na infiltrację roztopionego metalu rodzimego w wspomnianą masę i na przereagowanie roztopionego metalu rodzimego z węglikiem czteroboru, celem wytworzenia co najmniej jednego związku zawierającego bor, utrzymuje się infiltrację reaktywną przez czas wystarczający do wytworzenia kształtki samonośnej zawierającej co najmniej jeden związek borowy metalu rodzimego, po czym poddaje się kształtkę samonośną działaniu środowiska nawęglającego dla przekształcenia resztek metalu rodzimego w kształtce w węglik metalu rodzimego.

SPOSÓB WYTWARZANIA KSZT/A.TKI KOMPOZYTOWEJ ORAZ KSZTAŁTKA KOMPOZYTOWA

Claims (8)

1. Zaet rzeźnia patentowe

   1. Sposób wytwarzania Kształtki kompozytowej, znamienny tym₍źe nagrzewa się metal rodzimy do temperatury przewyższającej temperaturę Jago topienia ca^^m uzyskania roztopionego metalu i doprowadza do zetknięcia go z masę zawierającą węglik czteroboru, utrzymuje elę tę temperaturę przez czas wystarczający na infiltaację roztopionego metalu rodzimego w wspomnianą masę i na przereagowanie roztopionego metalu rodzimego z węglikiem czteroboru, celem wytworzenia co najmniej Jednego zwięzku zewierającego bor, utrzymuje się intubację ^ekr^nę przez czas wystarczający do wytworzenia kształtki samonoónej zawierającej co najmniej Jeden zwięzek borowy metalu rodzimego, po czym poddaje się kształtkę samonośnę działaniu środowiska nawęglającego dla przekształcenia resztek metalu rodzimego w kształtce w węglik metalu rodzimego.
2. 2. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, źe kształtkę zanurza się w proszku grafioowym, zaś argon styka się w podwyższonej temperaturze z proszkeem 1 kształtką celem wytworzenia czynników nawęglajęcych.

   , że kształtkę umieszcza się się z co/C0₂ 1 H^CH^
3. 3. Sposób według zastrz.l. Znamienny tym atmosferze gazu nawęglającego wybranego z grupy składającej
4. 4. Sposób według zastrz.l, znamienny w temperaturze 1500 - ²²00^OC.

   t y m, że nswęglanle przeprowadza się
5. 5. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że newęglenie przeprowadza się w czasie 5-48 godzin.
6. 6. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że nawęglanie przeprowadza się w temperaturze 15⁰⁰ - ²²°0°C i w czasie 5-48 godzin.
7. 7. Kształtka kompozytowa znamienna tym, że ziwlita fazę metalową wybranę z grupy ekłedajęcej elę z cyrkonu, tytenu 1 hafnu w ilości około 0,5 - 2% objętoścoowych oraz tró,jwymiarowo połęczonę wewnętrznie fazę ceramicznę sięgajęcę do granic materiału kompo zyłowego, które to faza ceramiczna zawiera węglik wybrany z grupy skłedaJęciJ się z węglika cyrkonu, węglika tytanu 1 węglika hafnu, a także zawiera borek metalu odpowledajęcego węglikowi, przy czym borek ma postać płytkowią.
8. 8. Kształtka według zaetrz.7, znamienne ty a, że fezę metalowę etanowi cyrkon, wspomniany węglik Jest węgli^em cyrkonu, zaś borek Jest borkiem cyrkonu.

   Przedmiotem wynalazku Jest sposób wytwarzania kształtki kompozytowej takiej Jak kształtkę kompozytowa ZrBg-Zr^-Zr oraz kształtka kompozytowa. W szczególności wynalazek dotyczy sposobu moddfikacji kształtki kompozytowej wykazujęcej co najmniej Jeden zwięzek zswίireJący bor /np. borek lub węgUk/ otrzymany przez reakt^wnę iniiltaβcJ^ roztopionego meta· lu rodzimego w złoże lub masę zawierającą węglik czteroboru i ewentualnie Jeden lub kilka wypełniaczy obojętnych potrzebnych do utworzenia kształtki.

   Istnieje coraz większe zalntβeθ80oenle użyciem ceramiki do celów konstrukcyjnych będęcych do tej pory domenę meiaei. Zainteresowanie to zostało spowodowane tym, że ceramika wykazuje nad metalami przewagę pod niektórymi względami takimi jak odporność na korozję, twa^ość, o^dpotęo^ść na zużycie, moduł epr^ążyβto^ścl ¹ ^roo^orność.

   158 307

   Głównym ograniczenie· w użyciu ceramiki do tych celów Jest wykonalność 1 koszt wytworzenia pożędanych struktur ceramcznych. Jakkolwiek dobrze znanymi sę sposoby wytwarzania ceramicznych kształtek borkowych na drodze prasowania na gorąco, spiekania reaktywnego 1 reaktywnego prasowania na gorąco, a nawet osiągnięto pewne ograniczone sukcesy w wytwarzaniu tymi sposobami ceramicznych kształtek borkowych, to cięgle istnieje zapotrzebowanie na bardziej skuteczny i ekonomczny sposób wytwarzania gęstych zawierających borki.

   Ponadto drugim poważnym ograniczaniem w użyciu. ceramiki w zastosowaniach konstrukcyjnych Jest to, że ceramika z reguły wykazuje brak clągllwoścl /ttn, tolerancji no uszkodzenia lub odporność na łamane/. Brak clągllwoścl uwidacznia sią w tendencji do gwałtownych, łatwo powodowanych katastroficznych uszkodzeń ceramiki w zastosowaniach, w których występuję raczej umiarkowane naprężenia rozclęgajęce. Wydaje się. że brak clągllwoścl Jest szczególnie często spotykanym w monnlitycznych ceramicznych kształtkach borkowych.

   Wyżej wzmiankowany problem próbowano przezwyciężyć stosując ceramikę w komminncji z metalami, np. Jako cermaty lub knmpooyty z osnowę metalową. Celem tego znanego podejścia do sprawy było uzyskanie komblnaac! najlepszych właściwości ceramiki /tu, twardości 1/lub sztywno^i/ oraz najlepszych właściwości metali /tzn. clęgllwości/. Jakkolwiek zanotowano pewne ogólne sukcesy w cermetowym obszarze produkcji zwlęzków borkowych, to cięgle istnieje zapotrzebowanie na bardziej skuteczne 1 ekonomiczne metody przygotowywania maerlał^t^w zawieraJęcych borki.

   z wyżej przedstawionych problemów zwięzanych z produkcję maf^riał^i^w zawierajęcych borki zostało ujawnionych w zgłoszeniu patenoowym USA nr 073 533 dokonanym 15 lipce 1987 r. Poniższe określenia użyte w zgłoszeniu nr 073 533 odnoszę się również do niniejszego zgłoszenia.

   Okrojenie ΜΜΐ rodzimy* odnosi się do takiego metalu /np. cyrkonu/, który Jest prekursorem produktu reakcji utleniania polikrystalicznego, to znaczy borku mtalu rodzimego lub innego borowego zwięzku mtalu rodzimego i obejmuje ten mtal w postaci czystej lub względnie czystej, w postaci metalu dostępnego handlowo a zawierającego zanieczyszczenia i/lub dodatki stopujęce oraz w postaci stopu, w którym głównym składnl^em Jest tenże mtal będący prekursorem. Jeżeli Jako mtal rodzimy wymienia aię określony mtal /np. cyrkon/ wówczas należy to rozumieć zgodnie z powyższę definicję, chyba, że inaczej to wynika z kontekstu.

   Rodzimy borek metalu* 1 borowy zwięzek mtalu rodzimego oznaczaję zawierający bor produkt reakcji utworzony w wyniku reakcji pomiędzy węglikiem czteroboru 1 metalem rodzimym 1 obejmuję zwi.ęzkl boru z rodzmiy^m metalem drugiego rzędu Jak również zwózki trzeciego 1 wyższego rzędu.

   WęęHk Mttalu rodzimego oznacza produkt reakcji zawierajęcy węgiel wytworzony w wyniku reakcji węglika czteroboru z metalem rodzimym.

   Jak wynika ze zgłoszenia patentowego nr 073 533 samonośne kształtki ceramiczne sę wytwarzane przy wykorzystaniu infiltracji metalu rodzimego 1 procesu reakcji /infiltracji reaktywnej w obecności węglika czteroboru. Złoże lub mesa węglika czteroboru Jest infiltrowana przez roztopiony mtal rodzimy, przy czym złoże może składać się całkowicie z węglika czteroboru, w wyniku czego uzyskuje się samonoέią kształtkę zJwlerajęcę co najmniej Jeden borowy zwięzek mtalu rodzimego, które to związki obejmuję borek metalu rodzimego lub borowęgllk mtalu rodzimego lub oba te związki naraz, a także z reguły węglik metalu rodzimego. Ujawniono także, że maBa węglika czteroboru, która me być infiltrowana może również zawierać Jeden lub kilka wypełniaczy obojętnych zmietzanych z węglikiem czteroboru. OdpowOednln dodeJęc obojętny wypełniacz uzyskuje się kształtkę kompozytowę z osnowę wytworzoną przez reaktywną infiltrację mealu rodzimego, która to osnowa obejmuje co najmniej Jeden zwięzek zawierający bor, może zawierać węglik metalu rodzimego 1 osadza obojętny wypseniacz. Zwraca się ponadto uwagę, że stanowiąca ostateczny produkt kształtka kompozytowa w każdym przypadku /tzn. z wypełniaczem lub bez wypaplacie/ może zawierać meal co najmniej w postaci metalicznego składnika piβrootitln mtalu rodzimego.

   158 307

   W sposobie ujawnionym w zgłoszeniu patentowym nr 073 533 masa zawierająca węglik czteroboru Jest umieszczana w pobliżu lub w styku z roztopionym metalem lub stopem mt^lu, roztapaanmm w zasadniczo obojętnym otoczeniu 1 w okreśinnym przedziale temperatur. Roztopiony metal infiltruje w maaę węglika czteroboru 1 reaguje z węglikiem czteroboru tworzęc co najmniej Jeden produkt reakcji. Węęlik czteroboru Jest przynajmniej częócoowo redukowany przez roztopiony metal rodzimy tworzęc zwięzek borowy metalu rodzimego /np. borek metalu rodzimego i/lub związek borowy w cieplnych warunkach procesu/. Z reguły Jest wytwarzany również węglik metalu rodzimego, a w niektórych przypadkach borowęgllk metalu rodzimego. Co najmniej część produktu reakcji Jest utrzymywana w styku z Mtalem, a roztopiony metal Jest cięgnięty lub transportowany w stronę nleprzereagowanego węglika czteroboru przez zasysanie lub wskutek zjawiska ołoskowotoici. Ten przetransportowany metal tworzy dodatkowy mtal rodzimy, borki, węgliki i/uub borowwęgiki a twDi^zenie lub wzrost kształtki ceramicznej Jest kontynuowane aż do zużycia albo metalu rodzimego albo węglika czteroboru względnie do momentu, w którym temperatura reakcji przekroczy zakres temperatur odpowiedni dla procesu. Uzyskana struktura zawiera Jeden lub kilka borków metalu rodzimego, borowy zwięzek metalu rodzimego, węglik metalu rodzimego, mtal /któyym mogę być również stopy 1 z^ęzkl mlędzymetaliczne/ 1 pustki oraz ich dowolne kombinaace. Ponadto powyższe poszczególne fazy mogę być lub nie być wzajemnie połęczone w Jednym lub kilku wymbarach całej kształtki. Ostateczny udział objętościowy zwlęzków zawierających bor /tzn· borków 1 zwlęzków boru/, zwlęzków zatoieraJęcyJh węgiel oraz faz mee^lJLcznych, a także stopień wzajemnych połęczeó mogę być sterowane przez zmianę Jednego lub kilku czynników takich Jak poczętkowa gęstość masy węglika czteroboru, względne udziały węglika czteroboru 1 rodzimego stopy rodzimego meealu, nasycenie węglika czteroboru wypełniaczem, temperatura i czas. Odpowwednie otoczenie lub atmosfera w warunkach procesu muui wykazywać względnę obojętność lub słabę reaktywność. Ujawniono, że właściwę atmosferę można uzyskać stosujęc argon lub próżnię, ujawniono również, że w przypadku użycia cyrkonu Jako metalu rodzimego, uzyskany kompozyt zawierał dwuborek cyrkonu, węglik cyrkonu 1 szczętkowo cyrkon w postaci bθteliJzaθJ. Ujawniono także, że przy użyciu llL^mnalι^m Jako metalu rodzimego uzyskano borowwgliki glnnowe takie Jaki AlgB^gC?· Al Al ^B24^4 ^z Pozo^ewieniem aluminium Jako metalu rodzimego 1 innych nlepΓzerθagowaaych n^ut^o^nych składników mtalu rodzimego. Inne rodzime, które ujawniono Jako odpowiednie do zastosowanie w procesie toi krzem, tytan, hafn, lanten, żelazo, wapń, wanad, niob, magnez 1 beryl.

   Zadaniem wynalazku Jest d^^lsze ulepszenie znanego sposobu wytwarzania kształtek kompozytowych.

   Wynaszek niniejszy dotyczy sposobu mooyyfkacji powstałej w kształtce kompozytowej resztki metalu rodzimego. Zawartość mtalu rodzimego może być zmodyfikowana lub wysterowane przez wystawienie kształtki kompooy^lto^^j /tzn. resztek mtalu rodzimego zawartych w kształtce kompooynowot/, na działanie otoczenia nawęglajęcego /tzn. albo gazowych czynników naw¢gleJęcych albo stałego ma^i^l.ału węglowego/, które bodynikuje ekład resztkowego metalu rodzimego, tym samym modyfl^t^jęc Jego właściwości. Ponedto mogę ulec moodyikacjl właściwości uzyskanej kształtki kompozytowe. Meeele rodzime takie Jak cyrkon, tytan 1 hafn sę odpowiednie do poddania ich procesowi nawęglenia zgodnie z obecnym wynalazkiem. Zgłoszenia niniejsze nawiązuje w pierwszym rzędzie do kształtek kompozytowych ZrB₂“ZrC-Zr, dalej określanych Jako kształtki kompozytowe ZBC. Oest zrozumiałym, że Jakkolwiek specjalny naciek położono na kształtki kompozytowe ZBC, to podobne sposoby wytwarzania mogę być stosowane również w przypadku kształtek komppzytowych, dla których metalem rodz^ym Jest tytan 1 hafn.

   Po ukształtowaniu komppzytu ZBC Jest on zanurzony w znajdującym się w odpowiednim naczyniu żaroodpornym złożu grafitu lub złożu mK^i^^ału będącego donorem węgle. Wynptnloae naczynie żaroodporne zostaje nagrzane na przykład w elektyycnyyb piecu oporowym z atmosferę argonową. Sędzi się, że w czasie nagrzewania zosteję udostępnione dla przeprowadzenia reakcji niewielkie ilości HgO lub 0₂· Te niewielkie ilości HgO lub 0₂ sę elbo slboiβtala zawarte w argonie albo zoetaję uwolnione ze złoża grafloowego lub kompozytu ZBC. Tak więc, przy nagrzaniu węgiel zawarty w złożu graflUi'^ może reagować z tlenem tworzęc gazowy czynnik nawęggajęcy. Możne również zapewnić bezpośrednie źródło czynników nawalajęcych takich na przykład Jak mieszanina C0/C0₂ lub mieszanina HgCH^. Przypuszcza się. że węgiel z czynnika aawęglaJgcalo rozpuszcza

   158 307 się w fezie ZrC^__x kompozytu ZBC 1 może być transportowany przez kompozyt ZBC dzięki dyfuzji wakansowej. Węgiel może być tek przetransponowany by zetknąć sią z resztką metalu rodzimego tworząc dodatkowe ilości fazy wąglika metalu rodzimego /np. jeżeli metalem rodzimym jest cyrkon, wówczas wBkutek nawęglanie uzyskuje sią fazą ZrCi_x/· Tym niemniej cząść węgle ze złoża grafloowego może dyfundoweć bezpośrednio w fazę ZrC^_x«

   Nawęglanie Jest korzystna ponieważ pozwala na przekształcenie fezy szczątkowego metalu rodzimego w fazę na przykład twardszą 1 bardziej żaroodporną, szczególnie w zastosowaniach wyi^eggjęcych wytrzymałości w wysokich temperaturach. Kompozyt ZBC zaczyna tracić swoją wytrzymałość w temperaturach równych lub przekraczajłcych temperaturą topnienia fazy szczątkowego metalu rodzimego. Poddając kompozyt ZBC późniejsemu nawęglaniu przekształca się fazę metalu rodzm-nego w węglik metalu rodzimego /np. cyrkon bądący metalem rodz^ym zostaje przekształcony w ZrC/.

   Zawartość metalu rodzimego z reguły pozostającego w kompozycie ZBC wynosi około 5-^0% objątościowych. Wystawiając kompozyt ZBC na działanie czynników nawęglejących można obniżyć zawartość pozostałego metalu rodzimego, którym Jest cyrkon do na przykład od około O do około 2% objątoścoowych.

   Zmodyfikowany kompozyt ZBC Jest użyteczny dla cząści stosowanych w aeronautyca 1 kosmonautyce. takich jak wkładki do dysz, ponieważ mała zawartość metalu pozwala na użycie kompozytu ZBC nawet w temperaturach wyższych od poprzednio przewidywanych, bez znacznego obniżania clągliwości i odporności na udar cieplny kształtki kompozytowej ZBC, Tak wiąc, nawęglanie według obecnego wynalazku jest szczególnie użyteczne dla zastosowań oymagagących odporności na erozję wysokotemperaturową, posiadających dobre właściwości związane z udarem cieplnym i wykazujących wzglądnie wysoką wytrzymałość w wysokich temperaturach, wynoszących na ^przykład 2²00 - ²700°C. Tym niemniej, poalaoa^{ż p}rzetiieg nawęglania jest zależny o^d czasu to można na kształtce kompozytowej ZBC wytworzyć strefę lub powierzchnią nawęglonę. Tak wiąc nożna uczynić by zewnętrzna powierzchnia kształtki kompozytowej ZBC była odporna na zużycie, a rdzeń tejże kształtki kompozytowej ZBC zachował dużą zawartość mtalu posiadając odpowiednio wysoką clągliwość. Taka kompozytowa kształtka ZBC byłaby szczególnie przydatna przy wytwarzaniu płyt 1 pierścieni ścieranych oraz wkładek wirrikkowych pomp przemysłowych pracują cych w warunkach korozyjnych i erozyjnych. Cyrkon Jako mtal wykazuje dużą odporność na działanie stężonych kwasów ale jednocześnie posiada małą odporność na zużycie. Modyfikujęc kompozytowa wkładką ZBC można wytworzyć odporną na zużycie ceramiczną powierzchnią zewnętrzną zachowując odporne na korozję wnętrze kompooytu. Ponadto, Jeżeli zasadniczo cały cyrkon metaliczny zostanie przekształcony w fazą ZrC^^, a zwęglanie będzie kontynuowane, wówczas staje się mż^wym zoiąkszallθ zawartości węgla w fazie ZrC^* /np. od około ZtCq do około

   Zi~Cq gg/* Jeżeli takie przekształcenie zostanie wzbudzone, wówczas można oczekiwać wzrostu twardości i żaroodporności kompozytu ZBC, Tak wiąc obecny sposób 1 nowa kształtki kompozytowe tym sposobem wyprodukowane zwląkszaję zakres możliwych zastosowań kompozytowych kształtek ZBC

   Wynalazek zostanie wyjaśniony na przykładzie iuu^trwwanym rysunkiem, na którym przedstawiono schematycznie widziany z boku przekrój pokazujący kompozytową kształtkę ZBC 3 umieszczoną w proszkowym złożu grafi^nym 2 znajdującym się wewnątrz żaroodpornego naczynia 1 1 przygotowaną do zabiegów według obecnego wynalazku.

   Obecny wynalazek oparty Jest na odkryciu, że właściwości ceramicznej kształtki kompozytowej, a szczególnie ceramicznej kształtki kompozytowej wytworzonej przez reaktywną inf 1.1trację rodzimego mtalu takiego Jak cyrkon, hafn lub tytan w masą węglika czteroboru, mogą być zmodyfikowana przez późniejsze aawęęlanle. Nawęglanie takie może zmienić mikrostrukturę a przez to wynikowe właściwości mechaniczne cząści lub zasadniczo całej kompozytowej kształtki ZBC.

   Kompozytowa kształtka moźa być zmodyfikowana przez wystawienie kompozytu na działanie gazowych czynników nawęgle jących. Takie gazowe czynniki aawęglβjęce mogą być wytworzone na przykład przez umieszczenia kompozytowej kształtki ZBC w złożu grafOwny» i przereagowanio co najmniej cząści złoża gra^^wego z wilgocią lub tlenem w kontrolowanej atmosferze pieca. Tym niemnej, atmosfera pieca powinna z reguły zawierać gaz nia reagujący, taki Jak argon. Nio Jest wyjaśn^nym czy to zanieczyszczenie zawarte w argonie dostarczają niezbędny

   158 307 dla utworzenia czynników nawęglajęcych 0₂. czy też argon stanowi jedynie środek transportowy dla zanieczyszczeń wytwarzanych dzięki pewnego rodzaju ulatnianiu składników złoża grafitowego czy też kompozytowej kształtki ZBC. Dodatkowo, gazowe czynniki nawęglajęce nogę być wprowadzane bezpośrednio do pieca o kontrolowanej atmosferze podczas nagrzewania kompozytowej kształtki ZBC·

   Przy wprowadzaniu gazowych czynników nawęglajęcych do pieca o kontrolowanej atmosferze należy tak zaprojektować rozmieszczenie wnętrza pieca, by czynniki nawęglajęce mogły się zetknęć przynajmniej z częścią powierzchni kompozytowej kształtki ZBC zanurzonej w luźno rozsypanym proszku grafi^Nym. Sądzi się, że węgiel zawarty w czynnikach nawęglajęcych lub węgiel ze złoża grafi^nego rozpuszcza się w wewnntrznie połęczonej fazie węglika cyrkonu, która może wówczas przetransportować rozpuszczony węgiel zasadniczo przez całę kompozytowę kształtkę ZBC, w razie potrzeby na drodze dyfuzji wakansowej· Dyfuzja węgla w resztkowy metal rodzimy, którym jast cyrkon Jeet znikoma 1 dlatego przy braku fazy węglika cyrkonu byłoby niepraktycznym lub nieekonomicznym rozpuszczanie węgla w całym resztkowy· metalu pozostałym w kompozytowaj kształtce ZBC, ponieważ proces teki zająłby zleokraślonę ilość czaeu. Dyfuzja węgla tak w fazę węglika cyrkonu Jak 1 w fazę cyrkonu metalicznego sę zależne od czasu, ale szybkość transportu węgla w fazie węglika cyrkonu Jest znacznie większa niż w fazie cyrkonu metalicznego. Po wprowadzeniu poZędanej ilości węgla w kompozytowę kształtkę ZBC i zetknięciu tego węgle z pozostałym cyrkonem stanowiącym metal rodzimy, cyrkon ten zostaje przekształcony w ZrC. Jest to przJk8ZtałcJnie pożędane, ponieważ zmodyfikowany kompozyt ZBC przy ogranic^nym zmniejszeniu wytrzymałości na gięcie 1 ciągliwości zwlększcnę twardość i zwiększony moduł sprężystości· Ponadto ze względu na obniżenie zawartości metalu w kompozycie ZBC zostaję poprawione Jego właściwości przy podwyższonych temperaturach, stwierdzono, że kompozyty ZBC, w których zawartość szczętkowego mtaiu rodzimego wynosi od 5 do 30% objętoścoowych mogę być tak zmodyfikowane przez późniejszą obróbkę nawęglajęcę, że w kompozytowej kształtce ZBC zawartość metalu rodzimego wynosi od około O do około 2, a z reguły od około 0,5 do około 2% objętościowych. Tak więc zasadniczo całość metalu rodzimego, a z reguły od około 4,5 do 28% objętoścoowych mtalu rodzimego ulega przekształceniu z cyrkonu w ZrC.

   Ponadto, regulując czae wystawienia kompozytowej kształtki ZBC na działanie czynników nawęglajęcych oraz temperaturę w której Jest prowadzony proces naw^glania można utworzyć na zewnętrznej powierzchni kompozytowej kształtki ZBC strefę lub warstwę nawęgloną. W wyniku takiego procesu można otrzymać twardą, odpornę na zużycie powierzchnię ktayzaJącę rdzeń z kompozytu ZBC o większej zawartości metalu 1 o większej ciągliwości·

   Stwierdzono, że Jeżeli kompozyt ZBC zawierający z reguły od około 5 do 30% objętościowych szczątkowego metalu rodzimego, którym Jest cyrkon zostanie przez 5 do 48 godzin poddany działaniu czynników zawęglβjęyych w piecu o regulowanej atmosferze pracującym w temperaturze ottoło ¹⁵O° - ^22OO°C w ati08fθrzJ. Irtóra eltładając si.ą zasadniczo z argonu dostarcza co najmniej nieco wilgoci lub tlenu, to kompozyt ZBC zostanie zawęglozł w rezultacie czego uzyskuje się bardziej poZędanę kształtkę kompozytową.

   Poniżej podano przykład realizacji sposobu według wynalazku dla zilu8tkowazia różnych aspektów dodatkowej obróbki zBwęąlajęyJJ kształtki kompooytoweJ, a w szczególności kompozytowej kształtki ZBC.

   Przykład. Wytworzono kompozytowę kształtkę ZBC, której różne właściwości mechaniczne przedstawiono w tabeli i. Wszystkie powierzchnie kompozytowej kształtki ZBC zostały odtłuszczone ultrddźwt^kowo przy zastosowaniu acetonu 1 etanolu.

   Kompozyt Z8C został następnie zagrzebany w złożu sproszkowanego grafitu o dużej czystości, przy czym przeciętna średnice yzęJiθk wynosiła około 75 mikronów. Złoże ze sproszkowanego grafitu było umieszczone w formie grafitowej. Forma od góry była przykryta płytę grafitową. Cały zestaw wraz z zanurzonę w łożu kompozytowę kształtką ZBC umieszczono w piecu oporowym o zamkniętej at«^8fβrzθ· Atmosferę w piecu stanowił argon. Na poczętku piec odpompowano przy rt^eraturze otoczenia do cielenia 1 x 1⁰^ tor, a nastanie ponownie napełniono Jrg^k„2 nem. Znowu piec kdpkmpkoazo do ciśnienia około 1 x 10 tor, po czym nagrzano do temperatury (^oło ⁵°O°C. ^Piac ponownie napełniono argonem pozostawiają Jego stały ^pływ z szyblcośc^

   15Θ 307 około Jednego litra na minutę przy ciśnieniu około 0,14 etm. Piec w czasie ponad 6 godzin podgrzano ^ao temperatur^y olcoło l⁷50°C, a następnie utrzymywano w temperaturze 1⁷5O°C przez około 12 godzin 1 wreszcie ostudzono w czasie około 6 godzin. Po ostudzeniu wyjęto z pieca nawęglony kompozyt ZBC i usunięto nadmiar proszku grafitowego przez wydrnmucaaie.

   W tabeli l zestawiono mechaniczne właściwości kompozytu ZBC po zakończeniu procesu nawęglanla. Wyraźnie widać, że zawartość szczętkowego metalu rodzimego, którym Jest cyrkon, została zmniejszona z około 10 do 0,5% objętościowych, zaś twardość, moduł sprężystości i moduł ścinanie wzrosły kosztem ograniczonego zmnnejszenia wytrzymałości na zginanie. Zwraca się uwagę, że wytrzymałość na zginanie wynosząca około 500 MPa Jest odpowiednią dla wielu zastosowań aero i kosmosu!ycznych.