PL159873B1 - Sposób wytwarzania produktu gromadzacego cieplo PL PL - Google Patents
Sposób wytwarzania produktu gromadzacego cieplo PL PLInfo
- Publication number
- PL159873B1 PL159873B1 PL1988273535A PL27353588A PL159873B1 PL 159873 B1 PL159873 B1 PL 159873B1 PL 1988273535 A PL1988273535 A PL 1988273535A PL 27353588 A PL27353588 A PL 27353588A PL 159873 B1 PL159873 B1 PL 159873B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- parent metal
- oxidant
- oxidation reaction
- reaction product
- metal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 272
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 272
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 112
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 102
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 100
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 90
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 64
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 105
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 75
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 40
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 35
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 28
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 25
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 10
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Inorganic materials [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 claims description 7
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J calcium sulfate hemihydrate Chemical compound O.[Ca+2].[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 7
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011507 gypsum plaster Substances 0.000 claims description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims description 3
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 claims 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims 2
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 claims 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 34
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 34
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 11
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 11
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 11
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 9
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 6
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- -1 borides Chemical class 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 3
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002063 parent metal alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018566 Al—Si—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000521 B alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JXOOCQBAIRXOGG-UHFFFAOYSA-N [B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[Al] Chemical group [B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[Al] JXOOCQBAIRXOGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N dihydroxy(oxo)silane Chemical compound O[Si](O)=O IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- BPILDHPJSYVNAF-UHFFFAOYSA-M sodium;diiodomethanesulfonate Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)C(I)I BPILDHPJSYVNAF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/65—Reaction sintering of free metal- or free silicon-containing compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/0056—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using solid heat storage material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12007—Component of composite having metal continuous phase interengaged with nonmetal continuous phase
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
- Y10T428/131—Glass, ceramic, or sintered, fused, fired, or calcined metal oxide or metal carbide containing [e.g., porcelain, brick, cement, etc.]
- Y10T428/1314—Contains fabric, fiber particle, or filament made of glass, ceramic, or sintered, fused, fired, or calcined metal oxide, or metal carbide or other inorganic compound [e.g., fiber glass, mineral fiber, sand, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
- Y10T428/131—Glass, ceramic, or sintered, fused, fired, or calcined metal oxide or metal carbide containing [e.g., porcelain, brick, cement, etc.]
- Y10T428/1317—Multilayer [continuous layer]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Table Devices Or Equipment (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
- Fats And Perfumes (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Furnace Charging Or Discharging (AREA)
Abstract
1. Sposób w ytw arzania produktu grom adzacego cieplo, zaw ierajacego korpus m etalu macierzystego i sam oistnie spójna warstwe ceram iczna, utw orzona jako calosc z metalow ym korpusem i oslaniajaca ten korpus, znamienny tym, ze polega na stosow aniu etapu ogrzew a- nia korpusu m etalu m acierzystego w obecnosci utlenia- cza do tem peratury powyzej tem peratury topnienia tego m etalu macierzystego lecz ponizej tem peratury topnienia jego produktu reakcji utleniania, nastepnym dla utw o- rzenia stopionego m etalu macierzystego oraz w tej tem - peraturze, nastepnego etapu pow odow ania reagow ania stopionego m etalu m acierzystego z utleniaczem zew netr- znie wzgledem powierzchni tego korpusu dla utw orzenia stanow iacej calosc z korpusem m etalu macierzystego warstwy pro duktu reakcji utleniania, przenoszenia tego stopionego m etalu macierzystego przez w spom niany produkt reakcji utleniania do kontaktu z utleniaczem , tak ze p rodukt reakcji utleniania kontynuuje form ow anie przy pow ierzchni posredniej pomiedzy utleniaczem a utw orzonym uprzednio produktem reakcji utleniania, tw orzac tym sam ym w sposób ciagly coraz grubsza w ar- stwe produktu reakcji utleniania na zew natrz od tej pow ierzchni i jednoczesnie odciagajac stopiony m etal z tego korpusu oraz kontynuow ania tej reakcji przez okres czasu w ystarczajacy do rozbudow ania tej coraz grubszej w arstw y na w ystarczajaca g ru b o sc ,. .. FIG. 1 PL PL
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stykowego produktu gromadzącego ciepło, stanowiącego'metalowy korpus osłonięty utworzoną jako całość ceramiczną powłoką oraz produkt tego rodzaju. Bardziej szczegółowo, wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania produktu gromadzącego ciepło przez ukierunkowane utlenienie masowego metalu prekursorowego dla utworzenia ceramicznej powłoki, stanowiącej całość z utlenianym przez nią nieprzereagowanym metalem, podlegającym stopieniu i krzepnięciu podczas oddziaływania jako medium gromadzące ciepło.
Wiadomo, że metale w pctównaniu z rozmaitymi innymi materiałami mają dużą przewodność cieplną i są traktowane jako media gromadzące ciepło. W tego rodzaju zastosowaniach, metal jako medium gromadzące ciepło podlega kolejnym cyklem topnienia pod wpływem ogrzania i krzepnięcia wskutek ochłodzenia i z tego względu jest traktowany jako materiał o zmiennej fazie. Niektóre metale (i stopy) mają stosunkowo duże utajone ciepło przekształcenia i dają korzystną możliwość zastosowania ich do wymiany i gromadzenia ciepła, ponieważ stosunek powierzchni wymiennika ciepła do objętości gromadzenia może być znacznie mniejszy, w danym cyklu czasowym, niż dla meteriałów o mniejszej przewodności cieplnej. Ponadto, przy temperaturze topnienia każdego materiału jest absorbowane utajone ciepło stapiania. Jednakże w temperaturach, w których zmiany ciepła utajonego można korzystnie zastosować do gromadzenia ciepła, metale ogólnie nie są przydatne, ponieważ nie zachowują swego kształtu lub sztywność po stopieniu.
W takim przypadku, odpowiedni pojemnik na metalowe medium gromadzące ciepło powinien umożliwiać przenoszenie ciepła pomiędzy zewnętrzem tego pojemnika a metalem przy jednoczesnym utrzymaniu jego własności mechanicznych pomimo zmian faz (topnienia i krzepnięcia) metalu zamkniętego w tym pojemniku. Ponadto, osłonięty materiał zmieniający fazy powinien mieć bezpośredni kontakt z płynem przenoszącym energię. Kryteria te spełnia pojemnik ceramiczny, nadający się do przenoszenia ciepła, a równocześnie wystarczająco mocny strukturalnie aby utrzymywać ten metal w temperaturach roboczych.
W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych 4146057 (wydanym 27 marca 1979 dla J. Friedmana i in.) jest ujawniony układ gromadzący energię do buforowania nieciągłości i/lub asynchronizmu między źródłem energii a użytkowym poborem energii. Układ gromadzenia energii zawiera sekcję buforową, zawierającą ceramiczny pojemnik wypełniony aluminum i połączony z
159 873 obiegiem potasu i obiegiem wyjścia mocy i energii. Poza ogólnym stwierdzeniem, że pojemnik ceramiczny jest przydatny do przetrzymywania aluminium w układzie gromadzenia ciepła, nie ma tu ujawnienia ani sugestii, w jaki sposób ta ceramika jest wytwarzana, ani że sama stanowi warstwę produktu reakcji metalu.
W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych 2 823 151 (wydanym 11 lutego 1958 dla Y ntema i in.) jest ujawnione tworzenie powłoki zawierające stop lub związek międzymetaliczny na substracie metalowym, zwłaszcza na substracie molibdenowym, w celu uzyskania odporności substratu na utlenianie w wysokich temperaturach. Powłoka jest opisana jako stop molibdenowo-krzemowoborowy lub związek międzymetaliczny i jest utworzona na molibdenowym substracie metalowym przez reagowanie leżącego pod spodem molibdenu z krzemem i borem, lub przez platerowanie niemolibdenowego substratu metalowego molibdenem, a następnie reagowanie molibdenu z krzemem. Jednakże ten opis patentowy jest skierowany wyłącznie na powłoki i nie ma żadnej sugestii medium gromadzącego ciepło, ponieważ molibden nie jest topiony ani nie podlega przekształceniom stapiania i krzepnięcia. Ponadto Yntema i in. nie ujawnili utleniania substratu metalowego dla wytworzenia osłaniającego pojemnika ceramicznego, nadającego się do przetrzymywania substratu molibdenowego w stanie stopionym.
Z brytyjskiego zgłoszenia patentowego 2 159 542 (złożonego 13 marca 1985 przez Zielingera i in.) jest znany sposób wytwrzania izotropowych tlenkowych warstw ochronnych na powierzchniach metalu, w którym szybkość narastania warstwy jest kontrolowana przez zmianę ciśnienia tlenu w środowisku narastania. Jednakże Zielinger i in. nie ujawnili ani nie zasugerowali narastania warstwy ceramicznej o dowolnej wystarczającej wytrzymałości dla przetrzymywania powleczonego materiału w stanie stopionym ani nie zasugerowali wytwarzania medium gromadzącego ciepło.
Opis patentowy Stanów Zjednoczonych 4 657 067 dla Rappa i in. ujawnia materiał gromadzący ciepło, wykorzystujący ciepło stapiania stopów entektycznych, tak że jest wytwarzana zewnętrzna powłoka mająca wyższą temperaturę topnienia niż entektyczny rdzeń. Materiał ten jest wytwarzany przez topienie stopu przemiany fazowej, a następnie powolne chłodzenie wytopu, tak że materiał o wysokiej temperaturze topnienia, występujący w całkowitej kompozycji, krzepnie pierwszy i osłania powłoką wewnętrzny rdzeń entektyczny o niższej temperaturze topnienia.
Nowy i przydatny sposób wytwarzania samopodtrzymujących korpusów ceramicznych poprzez ukierunkowane ultenianie masowego metalu prekursorowego (metalu macierzystego) jest ujawniony w następujących, współbieżących i powszechnie dostępnych zgłoszeniach patentowych. Ukierunkowane utlenianie prowadzi samorzutnie do sposobu wytwarzania medium gromadzącego ciepło, stanowiącego samoosłonięty metal.
Zgodnie z tym, zgłoszenie patentowe USA Nr seryjny 818 943 złożone 15 stycznia 1986 na rzecz Newkirka i in. opisuje ogólny sposób wytwarzania materiałów ceramicznych przez ukierunkowane ultenianie stopionego metalu macierzystego. W tym sposobie, produkt reakcji utleniania tworzy się początkowo na powierzchni bryły stopionego materiału macierzystego odsłoniętej dla utleniacza, a następnie rozprzestrzenia się na zewnątrz od tej powierzchni, gdy stopiony metal jet przenoszony przez produkt reakcji utleniania do kontaktu z utleniaczem przy powierzchni pośredniej pomiędzy utleniaczem a uprzednio utworzonym produktem reakcji utleniania, gdzie reaguje tworząc coraz grubszą warstwę produktu reakcji utleniania. Proces ten można wzbogacić przez zastosowanie domieszek stopionych z metalem macierzystym, tak jak w przypadku glinowego metalu macierzystego utlenionego na powietrzu. Sposób ten ulepszono przez zastosowanie domieszek doprowadzonych na zewnętrzną powierzchnię metalu macierzystego, jak ujawniono w zgłoszeniu patentowym USA Nr Seryjny 822999, złożonym 17 stycznia 1986 na rzecz Newkirka i in. W tym kontekście, rozpatruje się utlenianie w najszerszym sensie, oznaczającym że jeden lub więcej metali oddaje lub dzieli elektrony z innym pierwiastkiem lub kombinacją pierwiastków dla utworzenia związku. Odpowiednio do tego „utleniacz oznacza biorcę lub częściowego biorcę elektronów.
W sposobie opisanym w zgołszeniu USA Nr Seryjny 819 397, złożonym 17 stycznia 1986 na rzecz Newkirka i in., złożone produkty ceramiczne wytwarza się przez powodowanie narastania polikrystalicznego produktu ceramicznego wgłąb złoża wypełniacza w sąsiedztwie bryły stopionego metalu macierzystego. Stopiony metal reaguje w gazowym utleniaczu, takim jak tlen, tworząc ceramiczny produkt reakcji utleniania, przenikający wypełniacz. Otrzymany produkt reakcji utle6
159 873 niania, np. tlenek glinu, może narastać wgląb poprzez masę wypełniacza w miarę ciągłego odciągania stopionego metalu macierzystego przez produkt reakcji utleniania i reagowania z utleniaczem. Cząsteczki wypełniacza są osadzone wewnątrz polikrystalicznego produktu ceramicznego, zawierającego złożony produkt reakcji utleniania. Zgłoszenia patentowe nie ujawniają przystosowania ukierunkowanego procesu utleniania do wytwarzania ceramicznej osłony wokół metalowego substratu. Sposób według wynalazku wykorzystuje ukierunkowany proces narastania do powstawania ceramicznej osłony wokół bryły metalu dla utworzenia medium gromadzącego ciepło.
Zgłoszenie patentowe USA Nr Seryjny 861 025, złożone 6 maja 1986, ujawnia szczególnie skuteczne sposoby, w których wypełniacz jest formowany jako forma wstępna o kształcie odpowiadającym pożądanej geometrii końcowego produktu złożonego. Ta forma wstępna jest wytwarzana konwencjonalnymi sposobami tak, aby posiadała wystarczającą nierozdzielność kształtu i wytrzymałość w stanie surowym i powinna być przenikalna względem przenoszenia produktu reakcji utleniania. Można również stosować mieszaninę materiałów wypełniacza i rozmaite wielkości sita.
Dla wyhamowania lub powstrzymania narastania produktu reakcji utleniania przy wybranej granicy dla uzyskania kształtu lub geometrii struktury ceramicznej można zastosować materiały zaporowe. Wynalazek ten ujawniono w zgłoszeniu patentowym USA Nr seryjny 861024, złożonym 8 maja 1986 na rzecz Newkirka i in. i zatytułowanym „Sposób wytwarzania kształtowych kompozycji ceramicznych z zastosowaniem materiału zaporowego.
Zgłoszenia patentowe USA Nr seryjny 823 542, złożone 27 stycznia 1986 i Nr seryjny 896 157, złożone 13 sierpnia 1986, ujawniają sposoby wytwarzania wnękowych korpusów ceramicznych, mających rozmiar i grubość trudne lub niemożliwe do odwzorowania za pomocą uprzednio dostępnej technologii. Opisane tam wynalazki polegają na osadzaniu kształtowego metalu macierzystego w dobranym wypełniaczu i infiltrowaniu wypełniacza osnową ceramiczną otrzymaną poprzez utlenianie metalu macierzystego dla utworzenia polikrystalicznego produktu reakcji utleniania tego metalu macierzystego i utleniacza i ewentualnie jeden lub więcej składników metalicznych. Praktycznie stosując wynalazek, kształtuje się metal macierzysty jako model, który następnie umieszcza się lub otacza wypełniaczem, który odwrotnie odwzorowywuje geometrię kształtowego metalu macierzystego. W tym sposobie, wypełniacz (1) jest przenikalny dla infiltracji przez narastający produkt reakcji utleniania, (2) ma wystarczającą podatność w przedziale temperatur ogrzewania do przystosowania się do rozmaitej rozszerzalności cieplnej pomiędzy wypełniaczem a metalem macierzystym, powiększonej o dowolną zmianę objętości metalu w temperaturze topnienia, oraz (3) w razie potrzeby, przynajmniej w strefie podtrzymującej otaczającej model, jest samoistnie samowiążący, przez co wypełniacz ma wystarczającą wytrzymałość rozdzielczą dla utrzymania odwrotnie odwzorowanej geometrii podczas migracji metalu macierzystgo przez złoże jak opisano poniżej.
Osadzony kształtowy metal macierzysty jest ogrzewany do zakresu temperatur powyżej jego temperatury topnienia, lecz poniżej temprtury topnienia produktu reakcji utleniania dla utworzenia stopionego metalu macierzystego. Stopiony metal macierzysty reaguje w tej temperaturze z utleniaczem, tworząc produkt reakcji utleniania. Przynajmniej część produktu reakcji utleniania jest urzymywana w tym zakresie temperatur i w kontakcie pomiędzy bryłą stopionego metalu a utleniaczem, przez co stopiony metal jest progresywnie odciągany z bryły stopionego metalu przez produkt reakcji utleniania, tworząc jednocześnie wnękę w miarę, jak produkt reakcji utleniania kontynuuje formowanie wewnątrz złoża wypełniacza przy powierzchni pośredniej pomiędzy utleniaczem a uprzednio utworzonym produktem reakcji utleniania. Reakcja ta jest kontynuowana w tym zakresie temperatur przez okres czasu wystarczający do przynajmniej częściowego osadzenia w wypełniaczu produktu reakcji utleniania poprzez jego narastanie, dla utworzenia złożonego korpusu mającego w sobie wspomnianą wyżej wnękę. W końcowym etapie, otrzymany samopodtrzymujący, złożony korpus jest oddzielany od ewentualnego nadmiaru wypełniacza.
Według obecnego wynalazku opracowano sposób wytwarzania medium gromadzącego ciepło, zawierającego metalowy rdzeń lub korpus i wewnętrznie spójną ceramiczną osłonę. Ceramiczna osłona stanowi całość i otacza metalowy substrat poprzez reagowanie części bryły stopionego metalu macierzystego z utleniaczem, korzystnie utleniaczem w fazie gazowej. Tym samym, ceramiczna osłona stanowi produkt reakcji utleniania stopionego metalu macierzystego utleniacza,
159 873 Ί a medium gromadzące ciepło stanowi pozostałą bryłę nieutlenionego metalu macierzystego, która nie przereagowała dla utworzenia ceramicznej osłony.
Bryła metalu macierzystego jest ogrzewana w obecności utleniacza do temperatury powyżej tempertury topnienia metalu macierzystego, lecz poniżej temperatury topnienia produktu reakcji utleniania, tworząc przez to bryłę stopionego metalu macierzystego. W tej temperaturze, stopiony metal macierzysty reaguje z utleniaczem na zewnątrz powierzchni bryły metalu macierzystego, tworząc warstwę produktu reakcji utleniania, która zapoczątkowuje osłonięcie nieprzereagowanej bryły stopionego metalu macierzystego. Stopiony metal macierzysty jest przenoszony przez otaczający produkt reakcji utleniania do kontaktu z utleniaczem przy powierzchni pośredniej pomiędzy utleniaczem a uprzednio utworzonym produktem reakcji utleniania, tworząc tym samym w sposób ciągły coraz grubszą warstwę lub osłonę z produktu reakcji utleniania, powstającą na zewnątrz powierzchni bryły metalu macierzystego i zmniejszającą ilość leżącego pod spodem stopionego metalu macierzystego.
Stopiony metal macierzysty jest przenoszony przez warstwę produktu reakcji do kontaktu i reakcji z utleniaczem przez okres czasu wystarczający do wytworzenia osłaniającej warstwy produktu reakcji utleniania w postaci ceramicznej otoczki, mającej wystarczającą grubość ścianki dla pomieszczenia pozostałej bryły metalu macierzystego, zawierającej nieprzereagowany lub nieutleniony metal macierzysty i dla przeniesienia obciążeń podczas pracy, gdy osłonięty powłoką metalowy korpus będzie stapiany. Ta grubość powłoki będzie zależała od takich czynników jak rodzaj lub skład metalu macierzystego, wymiary bryły metalu macierzystego i parametry lub warunki ostatecznego zatosowania. Tym samym, otrzymany produkt stanowi bryłę metalu macierzystego, zawierającą nieprzereagowany lub nieutleniony metal macierzysty, pokryty lub osłonięty wewnętrznie spójną powłoką ceramiczną, stanowiącą produkt reakcji utleniania stopionego metalu macierzystego i utleniacza. Ilość i objętość nieprzereagowanego lub nieutlenionego metalu macierzystego osłoniętego powłoką ceramiczną jest mniejsza niż ilość i objętość metalu macierzystego stanowiącego bryłę metalu macierzystego, będącego prekursorem procesu. Tym samym, wewnątrz ceramicznej powłoki powstaje samoczynnie przestrzeń w wyniku zmniejszenia ilości metalu macierzystego, który przereagował tworząc ceramiczną powłokę. Ta przestrzeń lub wnęka może absorbować rozszerzanie się bryły metalu podczas pracy jako medium gromadzące ciepło, które inaczej powodowałoby pękanie lub uszkodzenie ceramicznej powłoki wskutek zmiany objętości po stopieniu osłoniętej bryły lub niedopasowania rozszerzalności termicznej pomiędzy ceramiczną powłoką a leżącą pod spodem bryłą metalu.
W rozwiązaniu zalecanym, osłona stanowi ceramiczną osnowę wypełnioną odpowiednim wypełniaczem korzystnie wypełniaczem ceramicznym. Odpowiednio do tego, masa materiału wypełniacza jest umieszczona w sąsiedztwie powierzchni metalu macierzystego, korzystnie przez stosowanie wypełniacza jako powłoki bryły metalu macierzystego. Można stosować dowolny odpowiedni wypełniacz, taki jak tlenki metalu, borki, węgliki, lub azotki (np. cząsteczki, włókna lub kryształy tlenku glinu lub węglika krzemu). Powłokę materiału wypełniacza można nakładać na powierzchnię bryły metalu macierzystego, za pomocą odpowiedniego nośnika takiego jak spoiwo organiczne, spalane lub ulatniane podczas procesu, dla nadania powłoce wystarczającej wytrzymałości bezwładnościowej. Następnie bryła metalu macierzystego jest ogrzewana, a stopiony metal macierzysty reaguje z utleniaczem, tworząc powłokową warstwę produktu reakcji utleniania, jak opisano powyżej. Powstający produkt reakcji utleniania infiltruje materiał wypełniacza, a reakcja utleniania jest kontynuowana przez okres czasu wystarczający, aby w materiale wypełniacza był osadzony lub infiltrowany produkt reakcji utleniania. Otrzymana osłona ceramiczna w tym rozwiązaniu stanowi kompozycję ceramicznego produktu reakcji utleniania i materiału wypełniacza.
W następnym rozwiązaniu, powłoka materiału wypełniacza może według wynalazku stanowić materiał, który reaguje z niektórymi stopionymi metalami macierzystymi, tworząc ceramiczną strefę przytrzymującą, zawierającą lub przytrzymującą stopiony metal macierzysty podczas formowania ceramicznej osłony np. krzemiankowej dla glinowego metalu macierzystego z powietrzem jako utleniaczem. Reakcja stopionego metalu macierzystego z utleniaczem może być poprzedzona lub połączona z reakcją metalu macierzstego z materiałem powłokowym.
159 873
W następnym rozwiązaniu, zwłaszcza gdy jest stosowany materiał wypełniacza, umieszcza się odpowiedni materiał, jak opisano w zgłoszeniu patentowym USA Nr seryjny 861 024 dyskutowanym uprzednio, w sąsiedztwie powłoki materiału wypełniacza usytuowanej przeciwległe względem zewnętrznej powierzchni metalu macierzystego. Tego rodzaju materiał zaporowy, który korzystnie jest przepuszczalny dla gazu, będzie zapobiegał lub zatrzymywał powstawanie produktu reakcji utleniania przy materiale zaporowym, kontrolując w ten sposób grubość ściany ceramicznej powłoki. Ten materiał zaporowy może stanowić przykładowo mieszaninę lub zawiesinę gipsu modelarskiego w wodzie, lub złoże cząstek lub włókien w rodzaju wolastonitu (mineralnego krzemianu wapnia).
W opisie i zastrzeżeniach stosowano określenia, oznaczające co następuje:
„Ceramiczny ma oznaczać nie tylko materiał ograniczony do materiału ceramicznego w klasycznym sensie, to jest składającego się całkowicie z materiałów niemetalicznych i nieorganicznych, ale raczej materiał głównie ceramiczny pod względem albo składu albo dominujących właściwości, jakkolwiek materiał ten może zawierać niewielkie lub znaczne ilości jednego lub więcej składników metalicznych i/lub porowatość (wzajemnie połączoną i izolowaną) pochodzące z metalu macierzystego, lub wyredukowane z utleniacza lub domieszki najczęściej w zakresie od około 1-40% objętościowo lub wyższym.
„Produkt reakcji utleniania oznacza zasadniczo jeden lub więcej · metali w stanie utlenionym, w którym metal oddał lub dzieli elektrony z drugim pierwiastkiem, związkiem lub ich kombinacją. Zgodnie z tym, „produkt reakcji utleniania według tej definicji oznacza produkt reakcji jednego lub więcej metali z utleniaczem takim jak opisane.
„Utleniacz oznacza jedną lub więcej odpowiednich substancji przyjmujących lub dzielących elektrony i może mieć postać stałą, ciekłą lub gazową (para) względnie ich kombinacje (np. postać stała i gazowa) w warunkach procesu.
„Metal macierzysty ma oznaczać stosunkowo czyste metale, metale dostępne w handlu z zanieczyszczeniami i/lub składnikami stopowymi, oraz stopy i związki międzymetaliczne metali. Gdy jest wymieniony szczególny metal, to należy go identyfikować z tą definicją, o ile nie wynika inaczej z kontekstu.
Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój przez środek zasadniczo cylindrycznego medium gromadzącego ciepło, wykonanego według obecnego wynalazku, a fig. 2 - fotografię widoku z góry medium gromadzącego ciepło, wykonanego według wynalazku.
W praktycznym stosowaniu sposobu według wynalazku, kształtuje się metal macierzsty, który może być domieszkowany (jak wyjaśniono bardziej szczegółowo poniżej), na odpwiednią postać lub bryłę, np. kulę, krążek, pręt lub tym podobne. Powierzchnia kształtowanej bryły metalu macierzystego jest wystawiona, dostępna lub kontaktuje się z utleniaczem lub środowiskiem utleniającym korzystnie z utleniaczem w fazie gazowej. Powierzchnia bryły oznacza zewnętrzną powierzchnię lub powierzchnie, względnie jej część, odłoniętą dla utleniacza. Tak więc, powierzchnia bryły może stawiać jedną lub więcej powierzchni, powierzchnie boczne, czołowe, rowki, nawiercenia, otwory, występy, kołnierze lub tym podobne. Zwykle bryłę układa się na ognioodpornej podporze, w rodzaju złoża cząstek ogniotrwałych, przepuszczalnego w razie potrzeby dla utleniacza w fazie gazowej i stosunkowo obojętnego w warunkach procesu, tak że podpora ta nie jest zwilżana przez stopiony metal. Jeżeli bryła metalu macierzystego zostanie złożona na obojętnym złożu, wówczas bryła metalu może zmieniać kształt podczas ogrzewania, lecz ta zmiana kształtu jest zwykle niewielka i nie przeszkadza w końcowym zastosowaniu produktu. W razie potrzeby, bryła metalu macierzystego może kontaktować się ze stałym lub płynnym utleniaczem, lub może być powleczona wypełniaczem, przepuszczalnym względem narastania produktu reakcji utleniania, jak wyjśniono szczegółowo poniżej, zapobiegając tym samym zmianie kształtu.
Układ ten jest zawarty w odpowiednim tyglu ogniotrwałym. W rozwiązaniu, w którym ceramiczny pojemnik gromadzi materiał wypełniacza (jak opisano szczegółowo poniżej), metalowa bryła może być zanurzona bezpośrednio w złożu odpowiedniego wypełniacza, takiego jak cząsteczki, włókna lub kryształy zawarte w ogniotrwałym tyglu, lub może najpierw mieć nałożoną na powierzchnię powłokę z wypełniacza a następnie być umieszczona w tyglu. Wypełniacze tego rodzaju są zwykle ceramiczne, np. tlenek glinu, krzemionka lub węglik krzemu, zaś ukierunkowane
159 873 9 narastanie ulteniania przebiega na pożądaną lub wybraną głębokość, jak opisano bardziej szczegółowo poniżej.
Otrzymany zestaw zawierający bryłę metalu macierzystego oraz podporę lub złoże cząstek ogniotrwałych, zwykle umieszczonych w odpowiednim tyglu, ogrzewa się w środowisku utleniającym do temperatury powyżej temperatury topnienia metalu macierzystego, lecz poniżej temperatury topnienia produktu reakcji utleniania. Jednakże zakres roboczy lub zalecany temperatur może nie wychodzić poza cały przedział temperatur pomiędzy temperaturami topnienia metalu macierzystego i produktu reakcji utleniania. Odpowiednio do tego, w tej temperaturze lub w tym zakresie temperatur, metal macierzysty topi się, tworząc stopiony metal macierzysty, który po zetknięciu z utleniaczem reaguje, tworząc warstwę produktu reakcji utleniania, otaczającą nieprzereagowany, stopiony metal macierzysty. Po dalszym wystawieniu na środowisko utleniające, stopiony metal macierzsty jest przenoszony wgłąb poprzez uprzednio utworzoną otaczającą warstwę produktu reakcji utleniania, w kierunku utleniacza. Przenoszony stopiony metal kontaktuje się z utleniaczem przy powierzchni pośredniej pomiędzy utleniaczem, zwykle atmosferą, a uprzednio utworzonym produktem reakcji utleniania, tak, że trwa formowanie coraz grubszej otaczającej warstwy produktu reakcji utleniania na zewnątrz powierzchni bryły metalu, zmniejszając jednocześnie ilość stopionego metalu macierzystego. Ponieważ ceramiczna osłona jest rozbudowywana zewnętrznie przez pobieranie metalu macierzystego z wnętrza osłony i reagowanie tego metalu z utleniaczem, zatem wewnątrz osłony powstaje wnęka skurczowa.
Zwykle ceramiczna osłoną medium gromadzącego ciepło, wytworzonego sposobem według wynalazku, jest cienka w stosunku do grubości lub rozmiaru nieprzereagowanego metalu macierzystego, zamkniętego w tej osłonie. Tym samym pusta przestrzeń, samorzutnie powstająca w obecnym procesie, może absorbować rozszerzanie się metalowego substratu po ogrzaniu i stopieniu podczas pracy, co w przeciwnym wypadku mogłoby spowodować uszkodzenie osłony ceramicznej wskutek niedopasowania rozszerzalności termicznej pomiędzy metaloym substsratem i ceramiczną osłoną i zmiany objętości po stopieniu metalu. Reakcja jest kontynuowana przez okres czasu wystarczający do uformowania odpowiedniej grubości ściany otaczającej warstwy ceramicznej, powłoki lub osłony, i powoduje powstanie osłony stanowiącej całość z leżącym pod spodem nieprzereagowanym metalem mcierzystym. Jednakże należy uwzględnić, że jakkolwiek ceramiczna osłona jest formowana jako całość z leżącym pod spodem metalem macierzystym, przy czym powstaje pusta przestrzeń, to jednak położenie tej pustej przestrzeni i/lub zamkniętego, nieprzereagowanego metalu może się przesuwać, podnosić lub w inny sposób przemieszczać wewnątrz osłony podczas pracy medium gromadzącego ciepło w temperaturach powyżej temperatury topnienia lub temperatury krzepnięcia stopu bryły metalu. Odpowiednia grubość ścianki będzie zależała od czynników związanych z poszczególnym rozwiązaniem, takich jak rodzaj lub skład metalu macierzystego, wymiary i geometria bryły metalu macierzystego, parametry robocze i obciążenia mechaniczne, którym będzie podlegało medium gromadzące ciepło podczas pracy. Przykładowo, osłona ceramiczna o grubości około 1 do 2,5 mm, powstała na kulistej bryle metalu macierzystego w postaci stopu aluminium o średnicy około 25,4 mm, wystarczała do odpowiedniego pomieszczenia nieutlenionego substratu metalu macierzystego przy umiarkowanym obciążeniu zewnętrznym w temperaturach roboczych powyżej temperatury krzepnięcia stopu aluminium.
Ceramiczna osłona według wynalazku stanowi produkt reakcji utleniania stopionego metalu macierzystego z utleniaczem. Produkt reakcji utleniania stanowiący ceramiczną osłonę może zawierać nieprzereagowany metal macierzysty i/lub porowatość, wynikającą z częściowego lub prawie całkowitego przemieszczenia metalu, jednakże procentowa objętość metalu macierzystego i/lub przestrzeni pustych w ceramicznej osłonie będzie w dużym stopniu zależała od takich warunków jak temperatura, czas i rodzaj metalu macierzystego. Faza produktu reakcji utleniania jest w postaci ziarn krystalicznych, które przynajmniej częściowo są wzajemnie połączone, korzystnie w trzech wymiarach. Tak więc, osłona ceramiczna wykazuje wiele pożądanych właściwości klasycznej ceramiki (tj. twardość, ogniotrwałość, odporność na zużycie itd.) oraz dodatkowe zalety (w przypadkach gdy występuje znaczna faza metalowa) wynikające z obecności rozłożonej lub przeniesionej nieprzereagowanej fazy metalu mianowicie znacznie wyższą ciągliwość i odporność na pękanie, oraz większą przewodność termiczną w poprzek grubości ściany ceramicznej
159 873 osłony, co zapewnia bardziej skuteczne przenoszenie energii ze źródła energii na zewnątrz osłony ceramicznej do metalowego substratu dla zmagazynowania.
W zalecanym rozwiązaniu wynalazku, na powierzchnię bryły metalu macierzystego jest nakładana powłoka z odpowiedniego wypełniacza. Materiał powłokowy może stanowić obojętny wypełniacz w rodzaju cząstek, kryształów, włókien lub tp. tlenku glinu, azotku glinu lub węglika krzemu. Wypełniacz jest nałożony na zewnętrzną powierzchnię bryły metalu macierzystego w dowolny odpowiedni sposób i odpowiada geometrii bryły metalu. Przykładowo, materiał wypełniacza można zmieszać ze spoiwem organicznym takim jak alkohol poliwinylowy lub metyloceluloza dla zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości w stanie zwilżonym podczas formowania i w temperaturach procesu można go usunąć przez odparowanie lub ulotnienie. Podczas ogrzewania i w przedziale temperaturowym, powłoka wypełniacza powinna przystosowywać się do odmiennej rozszerzalności cieplnej wypełniacza i metalu macierzystego w połączeniu z dowolną zmianą objętości metalu w temperaturze topnienia. Podczas reakcji stopionego metalu macierzystego-z utleniaczem, powstaje produkt reakcji utleniania, który infiltruje złoże lub powłokę wypełniacza. Tak więc, otrzymana osłona ceramiczna stanowi kompozycję stanowiącą osnowę ceramiczną z produktu reakcji utleniania z osadzonymi składnikami materiału powłokowego. W razie potrzeby, materiał powłokowy może zawierać materiał, który przereaguje przynajmniej częściowo ze stopionym metalem macierzystym. Przykładowo, w przypadku glinowego metalu macierzystego, utlenianego w powietrzu i tlenku glinu jako zamierzonego produktu reakcji utleniania, jako materiał wypełniacza można zastosować krzemionkę lub związki krzemu lub bor względnie związki boru. Związki te będą przynajmniej częściowo reagowały ze stopionym glinem jako metalem macierzystym. W takim przypadku, reakcję utleniania metalu macierzystego utleniaczem można poprzedzać lub połączyć z reakcją metalu macierzystego z materiałem wypełniacza.
Powłoka materiałów wypełniacza może również zawierać mieszaniny materiałów reaktywnych i obojętnych, takich jak mieszaniny występujące w glinach nieorganicznych. W ten sposób jest możliwe dobieranie składu lub własności powłoki.
W rozwiązaniach według wynalazku, w których stosuje się powłokę materiału wypełniacza, nakładaną na powierzchnię metalu macierzystego, w sąsiedztwie tego materiału powłokowego można umieścić substancję zaporową, jak ujawniono w zgłoszeniu patentowym USA Nr seryjny 861024, cytowanym powyżej, przeciwległe względem powierzchni bryły metlu macierzystego. Jak ujawniono w tym zgłoszeniu, narastanie produktu reakcji utleniania jest zasadniczo zatrzymane przez substancję zaporową, tak aby zamknąć ceramiczną osnowę w obrębie powłoki materiału wypełniacza. Jak ujawniono w powyższym zgłoszeniu, odpowiednią substancję zaporową może stanowić dowolny materiał, związek, pierwiastek, kompozycja lub tym podobne, który w warunkach procesu według wynalazku utrzymuje pewną nierozdzielność, nie jest nadmiernie lotny i korzystnie jest przepuszczalny dla utleniacza w fazie gazowej przy jednoczesnej zdolności do miejscowego hamowania tłumienia, zatrzymywania, zakłócania, zapobiegania lub tym podobne, kontynuowaniu narastania produktu reakcji utleniania.
Substancje zaporowe odpowiednie do stosowania z glinowym metalem macierzystym i utleniaczami gazowymi zawierającymi tlen stanowią siarczan wapnia (gips modelarski), krzemian wapnia w rodzaju wolastonitu, cement portlandzki i ich kombinacje. Ponadto, jeżeli stosuje się substancję zaporową, wówczas można również zastosować odpowiedni ogniotrwały materiał cząsteczkowy, dla zredukowania jakiegokolwiek możliwego skurczu lub pękania, które mogłyby wystąpić podczas procesu wskutek ogrzewania i które mogłyby ujemnie wpłynąć na morfologię osłony ceramicznej. Jak stwierdzono powyżej, liczne z tych substancji zaporowych są samoistnie samopodpierające, gdy pozostawi się je do zestalenia lub hydrolizy.
Jakkolwiek wynalazek został tu opisany ze szczególnym odniesieniem do glinu jako zalecanego metalu macierzystego, to można również zastosować inne odpowiednie metale macierzyste, które spełniają kryteria wynalazku i stanowią użyteczne media gromadzące ciepło, takie jak krzem, tytan, hafn i cyna. Na fig. 1 pokazano medium gromadzące ciepło, wytworzone zgodnie z wynalazkiem. Metal macierzsyty stanowi korzystnie stop entektyczny mający dużą entropię topnienia, taki jak glinowo-krzemowy stop mający punkt entektyczny 580°C przy 12,5% wagowo krzemu. Dla optymalizacji gromadzenia ciepła mogą być przydatne również stopy hiperentektyczne i stopy trójskładnikowe i wieloskładnikowe. Medium gromadzące ciepło zawiera osłonę ceramiczną 4
159 873 otaczającą bryłę metalu macierzstego 6, którą stanowi pozostały nieprzeniesiony i nieprzereagowany metal macierzysty. Pusta przestrzeń 8 wynikająca ze zubożenia bryły metalu macierzystego ma objętość wystarczającą do absorbowania rozszerzania się metalu podczas pracy.
Niektóre meta); macierzyste przydatne jako medium gromadzące ciepło w szczególnych warunkach temperatury i środowiska utleniającego spełniają kryteria wymagane do ukierunkowanej reakcji utleniania bez specjalnych dodatków lub modyfikacji. Przykładowo, szczególnie przydatny może być siop aluminiowy 4032 zawierający około 12% wgowo krzemu i 1% magnezu.
Jak stwierdzono powyżej, metalem macierzystym według obecnego wynalazku może być stosunkowo czysvy metal, np. glin, lecz korzystnie jest to stop zawierający znaczną ilość krzemu i/lub węgla, z tego względu że metal macierzysty ma mieć zdolność do jednorodnego mieszania się z produktem reakcji utleniania. Z tego względu można dobrać rodzaj metalu macierzystego tak, aby uzyskać pożądane właściwości gromadzenia ciepła w otrzymywanym medium gromadzącym lub przenoszącym ciepło. Poprzez zmianę składu stopu metalu macierzystego można dobierać właściwości zmiany fazy brył metalu podczas pracy szczególnego medium gromadzącego ciepło, przez co można wpływać na własności gromadzenia ciepła przez medium. Rodzaj bryły metalu według obecnego wynalazku nie jest zatem ograniczony do metalu macierzystego, tj. tego metalu który będzie reagował z utleniczem, tworząc produkt reakcji utleniania, np. glinu w powietrzu dla utworzenia tlenku glinu. Przykładowo, stopy glinowo-krzemowe mają ogólnie dużą gęstość gromadzenia ciepła, ponieważ glin a szczególnie krzem mają duże entropie topnienia. Według obecnego wynalazku, glinowy stop metalu macierzystego, mający zawartość krzemu do około 30% wagowo, może być utleniony, tworząc produkt reakcji utleniania w postaci tlenku glinu, bez reagowania znacznej ilości krzemu metalicznego. Tym samym, skład bryły metalu po utlenianiu może być odmienny, przynajmniej w stosunku względnym, od składu bryły metalu macierzystego przed zajściem reakcji utleniania. Jak stwierdzono powyżej, można zastosować utleniacz stały, ciekły lub gazowy względnie kombinacje tych utleniaczy. Przykładowo, typowe utleniacze stanowią, bez ograniczenia, tlen, azot, halogen, siarkę, fosfor, arsen, węgiel, bor, selen, tellur, ich związki i kombinacje, przykładowo krzemionkę (jako źródło tlenu), metan, etan, propan, acetylen, etylen i propylen (jako źródło węgla) i mieszaniny takie jak powietrze H2/H2O i CO/CO2, przy czym dwie ostatnie (tj. H2/H2O i CO/CO2 są przydatne do zmniejszania aktywności tlenu w środowisku.
Zaleca się utleniacz gazowy, zaś szczególne rozwiązania wynalazku tu opisane dotyczą stosowania utleniaczy w fazie gazowej. Jeżeli będzie użyty utleniacz gazowy lub w postaci pary, wówczas złoże lub powłoka wypełniacza jest przepuszczalna dla gazu, tak że po wystawieniu powłoki wypełniacza na działanie utleniacza, utleniacz w fazie gazowej przenika złoże wypełniacza, kontaktując się z zawartym w nim stopionym metalem macierzystym. Określenie „utleniacz w fazie gazowej oznacza odparowany lub normalnie gazowy materiał tworzący atmosferę utleniającą. Przykładowo, zalecanymi utleniaczami w fazie gazowej są tlen lub mieszaniny gazowe zawierające tlen (włącznie z powietrzem) gdy metal macierzysty stanowi glin, przy czym powietrze jest zwykle bardziej zalecane z oczywistych względów ekonomicznych. Gdy utleniacz ma zawierać szczególny gaz lub parę, oznacza to utleniacz, w którym podany gaz lub para stanowią jedyny utleniacz metalu macierzystego w warunkach panujących w stosowanym środowisku utleniającym. Przykładowo, jakkolwiek głównym składnikiem powietrza jest azot, to zawartość tlenu w powietrzu stanowi utleniacz dla metalu macierzystego, ponieważ tlen jest znacznie silniejszym utleniaczem niż azot. Z tego względu powietrze podlega określeniu „zawierający tlen utleniacz gazowy, a nie określeniu „zawierający azot utleniacz gazowy. Przykładem „zawierającego azot utleniacza gazowego jest „gaz formujący, który zawiera około 96% objętościowo azotu i 4% objętościowo wodoru.
Gdy zastosuje się utleniacz stały, to jest on zwykle rozproszony w całym złożu lub powłoce wypełniacza lub poprzez część powłoki w sąsiedztwie metalu macierzystego, w postaci cząsteczek lub proszku zmieszanego z wypełniaczem, względnie jako warstwa lub powłoka na cząsteczkach wypełniacza. Można zastosować dowolny stały utleniacz włącznie z pierwiastkami takimi jak bor lub węgiel, lub redukowalnymi związkami takimi jak dwutlenek siarki lub niektóre borki o mniejszej stabilności termodynamicznej niż borkowy produkt reakcji metalu macierzystego. Przykładowo gdy jako stały utleniacz glinowego metalu macierzystego zastosuje się bor lub redukowalny borek, wówczas otrzymanym produktem reakcji utleniania jest borek glinu.
159 873
W niektórych przypadkach reakcja utleniania może przebiegać tak gwałtownie ze stałym utleniaczem, że produkt reakcji utleniania zaczyna się topić wskutek egzotermicznego charakteru procesu. Zjawisko to może zniszczyć jednolitość mikrostrukturalną bryły ceramicznej. Tej gwałtownej reakcji egzotermicznej można uniknąć, mieszając do kompozycji stosunkowo obojętne wypełniacze, które wykazują niską reaktywność. Tego rodzaju wypełniacze absorbują ciepło reakcji, minimalizując jakikolwiek efekt termiczny. Przykładem takiego odpowiedniego wypełniacza obojętnego jest wypełniacz zasadniczo taki sam jak zamierzony produkt reakcji utleniania.
Jeżeli zastosuje się utleniacz płynny, wówczas całe złoże wypełniacza lub jego część w sąsiedztwie stopionego metalu może być powleczona lub nasączona poprzez zanurzenie i wysuszenie, a utleniacz impregnuje wypełniacz. Odniesienie do utleniacza płynnego oznacza taki utleniacz, który jest płynny w warunkach reakcji utleniania i przez to płynny utleniacz może mieć stałego prekursora, takiego jak sól, która jest stopiona w warunkach reakcji utleniania. Alternatywnie, płynny utleniacz może być płynem lub roztworem, stosowanym do impregnowania części lub całego wypełniacza i który jest stapiany lub rozkładany w warunkach reakcji utleniania dla uzyskania odpowiedniej jakości utleniania. Przykładami takich płynnych utleniaczy są szkła o niskiej temperaturze topnienia.
Materiał wypełniacza przydatny w praktykowaniu niektórych rozwiązań tego wynalazku stanowi taki materiał, który w warunkach reakcji utleniania jak opisano poniżej jest przepuszczalny na przechodzenie utleniacza w fazie gazowej. W każdym przypadku, wypełniacz jest również przepuszczalny względem narastania lub rozbudowywania poprzez ten wypełniacz produktu reakcji utleniania. Wypełniacz również powinien posiadać przy temperaturze procesowej wystarczającą wytrzymałość rozdzielczą, wytwarzaną początkowo lub gwałtownie tak aby utrzymać odwrotnie odwzorowaną geometrię przez dostosowanie wypełniacza do bryły metalu macierzystego, gdy stopiony metal migruje z wnęki początkowo wypełnionej bryłą metalu do jednoczesnego (z migracją) formowania wnęki. Jeżeli zastosuje się utleniacz gazowy, to utworzony produkt reakcji utleniania jest zasadniczo nieprzepuszczalny dla otaczającej atmosfery i z tego względu atmosfera pieca, np. powietrze, nie może się przedostać do powstającej wnęki. W ten sposób wewnętrz wnęki powstaje obszar nieskiego ciśnienia, utworzony przez migrację stopionego metalu macierzystego. Powstająca powłoka produktu reakcji utlenienia jest zwykle początkowo zbyt słaba, aby wytrzymać powstającą w poprzek niej różnicę ciśnień, połączoną z siłami grawitacyjnymi, toteż niepodparta wykazuje tendencję do opadnięcia do wewnątrz, wypełniając przynajmniej część przestrzeni opuszczonej przez stopiony metal macierzysty i tym samym zmieniając kształt wnęki wyznaczonej początkowo przez bryłę metalu. Dla uniknięcia,tego opadnięcia lub częściowego opadnięcia, zaleca się dobierać wypełniacz, który w temperaturze powyżej temperatury topnienia metalu macierzystego i bliskiej (lecz poniżej) temperatury reakcji utleniania, powoduje częściowe spiekanie lub w inny sposób wiąże ze sobą narastającą warstwę produktu reakcji utleniania wystarczająco, aby uzyskać wytrzymałość strukturalną od zewnątrz wnęki, pozwalającą na utrzymanie odwzorowanej geometrii modelu w powstającej wnęce przynajmniej tak długo, dopóki narastający produkt reakcji utleniania nie będzie miał wystarczającej grubości, aby stał się samopodtrzymujący względem powstającej różnicy ciśnień w poprzek ściany wnęki.
Odpowiednim samowiążącym wypełniaczem jest taki wypełniacz, który w odpowiedniej temperaturze albo samoistnie powoduje spiekanie lub powoduje spiekanie lub wiązanie wskutek dodania do niego odpowiednich dodatków lub modyfikatorów powierzchniowych. Przykładowo, odpowiednim wypełniaczem do stosowania z glinowym metalem macierzystym wykorzystującym utleniacz w postaci powietrza jest proszek tlenku glinu z dodatkiem czynnika wiążącego krzemionkę w postaci drobnych cząstek lub masy zalewanej na proszek tlenku glinu. Tego rodzaju mieszaniny materiałów będą częściowo spiekać się lub wiązać w warunkach reakcji utleniania w których będzie powstawała osnowa ceramiczna, lub poniżej nich.
Bez dodatku krzemionki, cząsteczki tlenku będą wymagały znacznie wyższych temperatur dla związania. Inna odpowiednia klasa wypełniaczy obejmuje cząsteczki lub włókna, które w procesowych warunkach reakcji utleniania, tworzą powłokę produktu reakcji na ich powierzchniach, powodującą wiązanie cząstek w pożądanym zakresie temperatur. Przykładem tej klasy wypełniacza w przypadku glinu jako metalu macierzystego i powietrza jako utleniacza, są drobne cząstki
159 873 13 wąglika krzemu (np. nr sita 500 i drobniejsze), które tworzy powłokowe wiązanie dwutlenku krzemu w zakresie temperatur odpowiednim dla reakcji utleniania glinu.
Nie jest konieczne, aby cała masa lub złoże wypełniacza zawierało spiekalny lub samowiążący wypełniacz lub czynnik spiekający względnie wiążący, jakkolwiek układ taki mieści się w zakresie wynalazku. Samowiążący wypełniacz i/lub czynnik wiążący lub spiekający mogą być rozproszone tylko w cząści złoża wypełniacza w sąsiedztwie i otoczeniu bryły metalu macierzystego na głębokości wystarczającej do utworzenia po spieczeniu lub innego rodzaju wiązaniu obudowy powstającej wnęki, mającej wystarczającą grubość i wytrzymałość mechaniczną dla zapobieżenia opadnięciu wnęki, zanim zostanie uzyskana wystarczająca grubość produktu reakcji utleniania. Tym samym wystarcza, aby „strefa podtrzymująca wypełniacza otaczajcąego model zawierała wypełniacz, samoistnie spiekalny lub samowiążący w odpowiednim zakresie temperatur lub zawierała spiekający lub wiążący czynnik, skuteczny w odpowiednim zakresie temperatur. Określana w opisie i zastrzeżeniach „strefa podtrzymująca wypełniacza oznacza taką grubość wypełniacza otaczającego bryłę metalu macierzystego, która po związaniu jest przynajmniej wystarczająca dla nadania wytrzymałości strukturalnej, koniecznej do utrzymania odwzorowywanej geometrii bryły metalu do czasu, aż narastający produkt reakcji utleniania stanie się samopodtrzymujący przeciwko opadnięciu wnęki, jak opisano powyżej. Rozmiar strefy podtrzymującej wypełniacza będzie ulegał zmianie w zależności od wielkości i ukształtowania bryły metalu i wytrzymałości mechanicznej, uzyskanej przez spiekalny lub samowiążący wypełniacz w strefie podtrzymującej. Strefa podtrzymująca może sięgać od powierzchni bryły metalu wgłąb złoża wypełniacza na odległość mniejszą niż ta na którą narośnie produkt reakcji utleniania lub na pełną odległość narastania. W niektórych przypadkach, strefa podtrzymująca może być całkiem cienka. Przykładowo, jakkolwiek strefa podtrzymującą wypełniacza może być złoże wypełniacza otaczające metal macierzysty, zamknięte w obrębie większego złoża wypełniacza niesamowiążącego lub niespiekalnego, to strefa podtrzymująca może w niektórych przypadkach stanowić jedynie powłokę cząstek samowiążących lub spiekalnych, przylegających do modelu za pośrednictwem odpowiedniego kleju lub czynnika powlekającego.
W każdym przypadku, wypełniacz nie powinien ulegać spiekaniu stapiania ani reakcji w taki sposób, że powstawałaby nie przepuszczalna masa blokująca infiltrację produktu reakcji utleniania, lub w przypadku zastosowania utleniacza gazowego, przejście tego utleniacza gazowego. Ponadto, ewentualnie powstała masa spieczona nie powinna formować się w tak niskiej temperaturze, aby ulegać pękaniu w wyniku niedopasowania rozszerzalności pomiędzy metalem a wypełniaczem przed osiągnięciem temperatury narastania wytwarzając niejednorodny kompozyt podczas rozbudowywania osnowy ponieważ wówczas osnowa wypełni również pęknięcia w związanym wypełniaczu. Przykładowo, glinowy metal macierzysty podlega nie tylko rozszerzalności termicznej po ogrzaniu stałego lub stopionego metalu, ale i znacznemu zwiększeniu objętości po stopieniu. To nakłada wymaganie, aby złoże wypełniacza, w którym jest osadzony model metalu macierzystego, nie ulegało spiekaniu ani innemu samowiązaniu, tworzącemu sztywną strukturę otaczającą model metalu macierzstego, przed jego odmiennym rozszerzeniem względem wypełniacza, w przeciwnym bowiem przypadku to rozszerzenie spowoduje pękanie samozwiązanej struktury.
Czynnik wiążący lub spiekający można wprowadzić jako składnik wypełniacza w tych przypadkach, kiedy sam wypełniacz nie będzie posiadał wystarczających właściwości samowiążących lub spiekających dla uniknięcia opadnięcia utworzonej ceramicznej warstwy w przestrzeń zajmowaną uprzednio przez metal macierzysty. Ten czynnik wiążący może być przemieszany z całym wypełniaczem względnie w obszarze bliskim lub sąsiadującym z metalem macierzystym. Odpowiednie w tym celu materiały stanowią matriały organo-metaliczne, które w warunkach utleniania wymaganych dla tworzenia produktu reakcji utleniania będą przynajmniej częściowo rozkładać się i wystarczająco zlepiać wypełniacz, aby uzyskać wymaganą wytrzymałość mechaniczną. Spoiwo nie powinnę. przeszkadzać procesowi reakcji utleniania ani pozostawiać niepożądanych, resztkowych produktów ubocznych w obrębie powstającego złożonego produktu ceramicznego. Odpowiednie do tego celu spoiwa są dobrze znane. Przykładem odpowiednich spoiw organometalicznych jest czteroetyloortokrzemian, pozostawiający w temperaturze reakcji utleniania ilość krzemionki, która skutecznie zlepia wypełniacz z wymaganą wytrzymałością rozdzielczą.
159 873
Jak wyjaśniono w zgłoszeniach patentowych, materiały domieszkowe stosowane w połączeniu z metalem macierzystym korzystnie wpływają na proces reakcji utleniania, szczególnie w układach zawierających glin jako metal macierzysty. Domieszka lub domieszki stosowane w połączeniu z metalem macierzystym (1) mogą być wprowadzone jako składniki stopowe metalu macierzystego, (2) mogą być nakładane na przynajmniej część powierzchni metalu macierzystego, lub (3) mogą być wprowadzane do części lub całego materiału wypełniacza, względnie można zastosować dowolne połączenie technologii (1), (2) lub (3). Przykładowo, stopiona domieszka może być zastosowana pojedynczo lub w połączeniu z drugą nakładaną zewnętrznie domieszką. W przypdku technologii (3) , w której dodatkowa domieszka lub domieszki są wprowadzane do materiału wypełniacza, można tego dokonać w dowolny odpowiedni sposób, jak wyjaśniono we wspomnianych zgłoszeniach patentowych. Funkcja lub funkcje poszczególnego materiału domieszkowego mogą zależeć od wielu czynników. Czynniki te obejmują przykładowo szczególny metal macierzysty, szczególne połączenie domieszek przy zastosowaniu dwóch lub więcej domieszek, zastosowanie zewnętrznie nakładanej domieszki w połączeniu z domieszką stopioną z metalem prekursorem, stężenie stosowanej domieszki, środowisko utleniające i warunki procesu.
Domieszki przydatne dla glinowego metalu macierzystego, szczególnie z powietrzem jako utleniaczem, stanowią magnez, cynk i krzem, albo wyłącznie albo w połączeniu z innymi domieszkami, jak opisano poniżej. Metale te, lub odpowiednie źródło tych metali, mogą być wtopione w metal macierzysty na bazie glinu ze stężeniem każdego pomiędzy około 0,1-10% wagowo w stosunku do całkowitego ciężaru otrzymywanego, domieszkowanego metalu.
Należy jednakże zauważyć, że niektóre domieszki również tworzą użyteczne stopy z metalem macierzystym, wykazujące optymalne właściwości gromadzenia ciepła i dlatego te domieszki można zastosować w zakresach entektycznych. Przykładowo, entektyki Al-Si lub Al-Si-Mg spełniają podwójny cel domieszkowanego metalu macierzstego wykazującego wysoką zdolność gromadzenia ciepła. Te materiały domieszkowe lub odpowiednie ich źródło (np. MgO, ZnO lub SiO2) można zastosować zewnętrznie na metal macierzysty. Tym samym, można uzyskać strukturę ceramiczną tlenku glinu z gliwnowo-krzemowego metalu macierzystego i powietrza jako utleniacza i przez zastosowanie jako domieszki MgO, nakładanego na powierzchnię metalu w ilości większej niż około 0,0008 grama Mg na gram metalu macierzystego, przeznaczonego do utlenienia i większej niż 0,003 grama Mg na centymetr kwadratowy metalu macierzystego, na który jest nakładany Mg.
Dodatkowe przykłady materiałów domieszkowych dla glinowego metalu macierzystego stanowią sód, german, cyna, ołów, lit, wapń, bor, fosfor i itr, które mogą być stosowane indywidualnie lub w połączeniu z jedną lub więcej innych domieszek, w zależności od utleniacza i warunków procesu. Przydatne domieszki stanowią również pierwiastki ziem rzadkich, takie jak cer, flantan, prazeodym, neodym i samar, tak samo zwłaszcza wówczas, gdy są zastosowane w połączeniu z innymi domieszkami. Te materiały domieszkowe, jak wyjaśniono w cytowanych Zgłoszeniach patentowych, skutecznie aktywują narastanie polikrystalicznego produktu reakcji utleniania dla metali macierzystych na bazie glinu.
Poniżej jest podany przykład obecnego wynalazku, stanowiący ilustrację sposobu.
Przykład . Trzy cylindrycznie ukształtowane bloki ze stopu glinu oznaczonego 380,1 (z Belmont Metals, mającego skład nominalny wagowo 8-8,5% Si, 2-3% Zn i 0,1% Mg jako domieszki aktywne i 3,5% Cu jak również Fe, Mn i Ni, jednakże aktualna zawartość Mg była trochę wyższa w zakresie 0,17-0,18%) mająca 22,2 mm wysokości i 25,4 mm średnicy, obrobiono mechanicznie dla zaokrąglenia ich krawędzi. Na powierzchnię każdego bloku nałożono równomiernie cienką warstwę, grubości około 2,54 mm, materiału powłokowego, zawierającego 50% wagowo proszku tlenku glinu (C-75, niemielony, z Alcan Aluminium Ltd.) 20% wagowo proszku tlenku glinu (C-71, normalnie zmielony, z Alcan Aluminium Ltd.) i 30% wagowo glinki (z Edgar Plastic Kaolin). Powlokę pozostawiono do wysuszenia i powleczone bloki zanurzono w substancji zaporowej zawierającej jednolitą mieszaninę 70% wagowo włókien wolastonitu (mineralny krzemian wapnia, klasa FP, z Nyco Inc.) i 30% wagowo gipsu modelarskiego (Bondex, z Bondex Inc.), umieszczonej w ogniotrwałym tyglu. Zestaw tygla wraz z jego zawartością umieszczono w piecu zasilanym powietrzem jako utleniaczem i podgrzano przez 4 godziny do 950°C. Piec przetrzymy wa no w 950°C przez 60 godzin, a następnie schłodzono do temperatury otoczenia w przeciągu 4 godzin.
159 873
Tygiel i jego zawartość wyjęto z pieca, a z tygla wyjęto trzy produkty. Z powierzchni tych produktów usunięto nadmiar substancji zaporowej przez lekkie piaskowanie. Badanie produktów wykazało, że produkt reakcji utleniania zinfiltrował materiał powłokowy. Jedno z trzech mediów gromadzących energię cieplną zostało przekrojone dla zaobserwowania metalowego substratu i pustej przestrzeni. Fig. 2 stanowi fotogrfię wytworzonego produktu, a Fig. 1 stanowi przekrój produktu, ukazujący ceramiczną osłonę 4, metalowy korpus 6 i pustą przestrzeń 8. Produkt został ogrzany z tempratury pokojowej do 700°C, powyżej temperatury topnienia metalowego rdzenia i z powrotem schłodzony do teperatury pokojowej, kolejno pięciokrotnie. Nie stwierdzono żadnych pęknięć ani uszkodzenia ceramicznej osłony.
FIG. 2
FIG. I
Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł
Claims (36)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób wytwarzania produktu gromadzącego ciepło, zawierającego korpus metalu macierzystego i samoistnie spójną warstwę ceramiczną, utworzoną jako całość z metalowym korpusem i osłaniającą ten korpus, znamienny tym, że polega na stosowaniu etapu ogrzewania korpusu metalu macierzystego w obecności utleniacza do temperatury powyżej temperatury topnienia tego metalu macierzystego lecz poniżej temperatury topnienia jego produktu reakcji utleniania, następnym dla utworzenia stopionego metalu macierzystego oraz w tej temperaturze, następnego etapu powodowania reagowania stopionego metalu macierzystego z utleniaczem zewnętrznie względem powierzchni tego korpusu dla utworzenia stanowiącej całość z korpusem metlu macierzystego warstwy produktu reakcji utleniania, przenoszenia tego stopionego metalu macierzystego przez wspomniany produkt reakcji utleniania do kontaktu z utleniaczem, tak że produkt reakcji utleniania kontynuuje formowanie przy powierzchni pośredniej pomiędzy utleniaczem a utworzonym uprzednio produktem reakcji utleniania, tworząc tym samym w sposób ciągły coraz grubszą warstwę produktu reakcji utleniania na zewnątrz od tej powierzchni i jednocześnie odciągając stopiony metal z tego korpusu oraz kontynuowania tej reakcji przez okres czasu wystarczający do rozbudowania tej coraz grubszej warstwy na wystarczającą grubość, aby osłonić nieprzereagowany metal macierzysty i aby utworzyć wnękę będącą skutkiem tego odciągania oraz etapu odzyskiwania otrzymywanego produktu gromadzącego ciepło.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się substancję zaporową przynajmniej częściowo oddaloną od tego korpusu metalu macierzystego i kontynuuje się wspomnianą reakcję aż po tę substancję zaporową dla wytworzenia warstwy o grubości wyznaczonej przez tę substację zaporową.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że metal macierzysty zawiera glin, zaś utleniacz zawiera powietrze.
- 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że glinowy metal macierzysty zawiera składnik lub mieszaniny składników, wybranych z grupy krzemu i magnezu.
- 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się zakres temperatur od około 690°C do 1450°C.
- 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w połączeniu ze wspomnianym metalem macierzystym stosuje się domieszkę.
- 7. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że w połączeniu ze wspomnianym metalem macierzystym stosuje się domieszkę.
- 8. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wspomniana substancja zaporowa jest wybrana z grupy gipsu modelarskiego, cementu portlandzkiego i krzemianu wapnia oraz ich mieszanin.
- 9. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wspomniany metal macierzysty stanowi glin, ulteniaczem jest gaz zawierający tlen, stosuje się domieszkę w połączeniu z tym metalem macierzystym, a wspomniana substancja zaporowa jest przepuszczalna dla gazu i jest wybrana z grupy gipsu modelarskiego, cementu portlandzkiego i krzemianu wapnia oraz ich mieszanin.
- 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że metal macierzysty stanowi stop glinu i krzemu.
- 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że wspomniany stop stanowi stop entektyczny.
- 12. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że wspomniany stop zawiera ponadto magnez.
- 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że metal macierzysty jest wybrany z grupy krzemu, tytanu, cyrkonu, hafnu i cyny.
- 14. Sposób wytwarzania produktu gromadzącego ciepło, zawierającego korpus metalu macierzystego i smoistnie spójną warstwę ceramiczną, utworzoną jako całość z metalowym korpusem i osłaniającą ten korpus, znamienny tym, że polega na stosowaniu etapu umieszczenia masy materiału wypełniacza w sąsiedztwie powierzchni korpusu metalu macierzystego, drugiego etapu ogrzewania korpusu metalu macierzystego w obecności ulteniacza do temperatury powyżej tempratury topnienia tego metalu macierzystego lecz poniżej temperatury topnienia jego produktu159 873 reakcji utleniania, utworzonego w trzecim etapie, dla utworzenia stopionego metalu macierzystego oraz w tej temperaturze trzeciego etapu powodowania reagowania tego stopionego metalu macierzsytego z utleniaczem zewnętrznie względem powierzchni tego korpusu dla utworzenia warstwy produktu reakcji utleniania na tym korpusie, przenoszenia tego stopniowego metalu macierzystego przez wspomniany produkt reakcji utleniania do utleniacza i do masy materiału wypełniacza, tak że produkt reakcji utleniania kontynuuje formowanie się przy powierzchni pośredniej pomiędzy utleniaczem a utworzonym uprzednio produktem reakcji utleniania, tworząc tym samym w sposób ciągły coraz grubszą warstwę produktu reakcji utleniania, infiltrującą ten materiał wypełniacza na zewnątrz od tej powierzchni i jednocześnie odciągając stopiony metal z tego korpusu oraz kontynuowania tej reakcji przez okres czasu wystarczający do rozbudowania tej części grubszej warstwy na wystarczającą grubość, aby osadzić przynajmniej część tego materiału wypełniacza i tym samym osłonić nieprzereagowany metal macierzysty i aby utworzyć wnękę będącą skutkiem tego odciągania oraz etapu odzyskiwania otrzymywanego produktu gromadzącego ciepło.
- 15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że stosuje się substancję zaporową przynajmniej częściowo oddaloną od tego korpusu metalu macierzystego i kontynuuje się wspomnianą reakcję aż po tę substancję zaporową dla wytworzenia warstwy o grubości wyznaczonej przez tę substancję zaporową.
- 16. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że jako metal macierzysty stosuje się glin, zaś utleniacz zawiera powietrze.
- 17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że glinowy metal macierzysty zawiera składnik lub mieszaninę składników, wybranych z grupy krzemu i magnezu.
- 18. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że stosuje się zakres temperatur od około 690°C do 1450°C.
- 19. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że stosuje się domieszkę w połączeniu ze wspomnianym metalem macierzystym.
- 20. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że stosuje się domieszkę w połączeniu ze wspomnianym metalem macierzystym.
- 21. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że stosowany utleniacz jest utleniaczem gazowym, zaś masa materiału wypełniacza jest przepuszczalna względem tego utleniacza i względem infiltracji poprzez narastanie produktu reakcji utleniania.
- 22. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że jako metal macierzysty stosuje się glin zaś jako utleniacz stosuje się powietrze, przy czym w połączeniu z tym metalem macierzystym przy czym w połączeniu z tym metalem macierzystym stosuje się domieszkę.
- 23. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że metal macierzysty stanowi stop glinu i krzemu.
- 24. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że wspomniany stop stanowi stop eutektyczny.
- 25. Sposób według zastrz. 14 albo 21 albo 22 albo 23 albo 24, znamienny tym, że stosuje się masę materiału wypełniacza, charakteryzującą się utrzymywaniem wystarczającej podatności do przystosowania się do zmiany objętości metalu macierzystego w temperaturze topnienia i do rozmaitej rozszerzalności cieplnej pomiędzy metalem macierzystym i wypełniaczem oraz przynajmniej w strefie podtrzymującej wypełniacze otaczającej ten korpus metalu macierzystego, samoistnym samowiązaniem tylko w temperaturze powyżej temperatury topnienia tego metalu macierzystego lecz poniżej i wystarczająco blisko temperatury reakcji utleniania dla umożliwienia tego przystosowania, przez co wypełniacz ma wystarczającą wytrzymałość rozdzielczą dla zapobieżenia opadnięcia wnęki transportującej metal macierzysty.
- 26. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że wspomniana substancja zaporowa jest wybrana z grupy gipsu modelarskiego, cementu portlandzkiego i krzemianu wapnia oraz ich mieszanin.
- 27. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że wspomniany metal macierzysty stanowi glin, utleniaczem jest gaz zawierający tlen, stosuje się domieszkę w połączeniu z tym metalem macierzystym, a wspomniana substancja zaporowa jest przepuszczalna dla gazu i jest wybrana z grupy gipsu modelarskiego, cementu portlandzkiego i krzemianu wapnia oraz ich mieszanin.159 873
- 28. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że materiał wypełniacza stanowi tlenek metalu, borek, węglik lub azotek.
- 29. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że materiał wypełniacza jest wybrany z grupy tlenku glinu, węglika krzemu, węgla powleczonego ceramicznie, krzemionki, glinki, azotku glinu, azotku krzemu, dwuborku tytanu, tlenku tytanu i ich mieszanin.
- 30. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że stosuje się źródło stałego ulteniacza, które wprowadza się do materiału wypełniacza i powoduje się reagowanie tego źródła ze wspomnianym metalem macierzystym dla wytworzenia produktu reakcji utleniana.
- 31. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że stosuje się źródło płynnego ulteniacza, które wprowadza się dó materiału wypełniacza i powoduje się reagowanie tego źródła ze wspomnianym metalem macierzystym dla wytworzenia produktu reakcji utleniania.
- 32. Sposób według zastrz. 30 albo 31, znamienny tym, że stosuje się źródło w połączeniu z utleniaczem gazowym.
- 33. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że metal macierzysty stanowi stop glinu i krzemu.
- 34. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że wspomniany stop stanowi ' stop eutektyczny.
- 35. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że wspomniany stop zawiera ponadto magnez.
- 36. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że metal macierzysty jest wybrany z grupy krzemu, tytanu, cyrkonu, hafnu i cyn.,.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/069,732 US4873038A (en) | 1987-07-06 | 1987-07-06 | Method for producing ceramic/metal heat storage media, and to the product thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL273535A1 PL273535A1 (en) | 1989-05-02 |
| PL159873B1 true PL159873B1 (pl) | 1993-01-29 |
Family
ID=22090869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL1988273535A PL159873B1 (pl) | 1987-07-06 | 1988-07-05 | Sposób wytwarzania produktu gromadzacego cieplo PL PL |
Country Status (28)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4873038A (pl) |
| EP (1) | EP0299903B1 (pl) |
| JP (1) | JPH01113486A (pl) |
| KR (1) | KR960000474B1 (pl) |
| CN (1) | CN1030403A (pl) |
| AT (1) | ATE84562T1 (pl) |
| AU (1) | AU603462B2 (pl) |
| BG (1) | BG60378B1 (pl) |
| BR (1) | BR8803313A (pl) |
| CA (1) | CA1318774C (pl) |
| CS (1) | CS276901B6 (pl) |
| DD (1) | DD281812A5 (pl) |
| DE (1) | DE3877444T2 (pl) |
| DK (1) | DK372588A (pl) |
| FI (1) | FI93224C (pl) |
| HU (1) | HUT63130A (pl) |
| IL (1) | IL86986A (pl) |
| IN (1) | IN169536B (pl) |
| MX (1) | MX168772B (pl) |
| NO (1) | NO176806C (pl) |
| NZ (1) | NZ225291A (pl) |
| PH (1) | PH25710A (pl) |
| PL (1) | PL159873B1 (pl) |
| PT (1) | PT87915B (pl) |
| RO (1) | RO101830B1 (pl) |
| RU (1) | RU1794074C (pl) |
| YU (1) | YU128688A (pl) |
| ZA (1) | ZA884789B (pl) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5202059A (en) * | 1987-06-12 | 1993-04-13 | Lanxide Technology Company, Lp | Coated ceramic filler materials |
| JPH05507123A (ja) * | 1990-05-09 | 1993-10-14 | ランキサイド テクノロジー カンパニー，リミティド パートナーシップ | 金属マトリックス複合材を得るためのバリヤ材料 |
| US5505248A (en) * | 1990-05-09 | 1996-04-09 | Lanxide Technology Company, Lp | Barrier materials for making metal matrix composites |
| AU643089B2 (en) * | 1991-02-15 | 1993-11-04 | Toa Medical Electronics Co., Ltd. | Apparatus for regulating liquid temperature |
| US7153338B2 (en) * | 2003-05-20 | 2006-12-26 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Advanced erosion resistant oxide cermets |
| US7074253B2 (en) * | 2003-05-20 | 2006-07-11 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Advanced erosion resistant carbide cermets with superior high temperature corrosion resistance |
| US7175687B2 (en) * | 2003-05-20 | 2007-02-13 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Advanced erosion-corrosion resistant boride cermets |
| US7544228B2 (en) * | 2003-05-20 | 2009-06-09 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Large particle size and bimodal advanced erosion resistant oxide cermets |
| US7175686B2 (en) * | 2003-05-20 | 2007-02-13 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Erosion-corrosion resistant nitride cermets |
| DE10335425B3 (de) | 2003-08-01 | 2004-08-26 | Öko-Insel Energietechnik GmbH | Wärmespeicher |
| US7731776B2 (en) | 2005-12-02 | 2010-06-08 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Bimodal and multimodal dense boride cermets with superior erosion performance |
| DE102006019339B3 (de) * | 2006-04-24 | 2008-01-31 | Henze, Michael, Dipl.-Ing. | Künstlicher Wasser-Wärmespeicher unter der Erde |
| DK2220343T3 (da) * | 2007-10-03 | 2013-08-05 | Isentropic Ltd | Apparat til energilagring og fremgangsmåde til energilagring |
| CA2705769A1 (en) * | 2007-11-20 | 2009-05-28 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Bimodal and multimodal dense boride cermets with low melting point binder |
| US20110108020A1 (en) * | 2009-11-11 | 2011-05-12 | Mcenerney Bryan William | Ballast member for reducing active volume of a vessel |
| CN102236460B (zh) * | 2010-04-28 | 2013-11-27 | 周正三 | 感测装置、微型触控装置及感测装置的制造方法 |
| WO2011163399A1 (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-29 | Thermal Storage Systems | High energy density thermal storage device and method |
| US20120018116A1 (en) * | 2010-07-21 | 2012-01-26 | Terrafore, Inc | Thermal energy storage system comprising encapsulated phase change material |
| US20120037337A1 (en) * | 2010-08-16 | 2012-02-16 | Zillmer Andrew J | Heat transfer system, apparatus, and method therefor |
| CN102252545A (zh) * | 2011-05-23 | 2011-11-23 | 武汉理工大学 | 一种应用于太阳能空调的熔融盐相变蓄热装置 |
| WO2013061978A2 (ja) * | 2011-10-24 | 2013-05-02 | 国立大学法人北海道大学 | 潜熱蓄熱材及び蓄熱体 |
| FR2996630B1 (fr) | 2012-10-09 | 2014-12-19 | Commissariat Energie Atomique | Procede de realisation d'un echangeur de chaleur contenant un materiau a changement de phase, echangeur obtenu et utilisations aux hautes temperatures. |
| US20140182319A1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | Arlon J. Hunt | Thermal energy storage for temperature regulation in electric vehicles |
| US9650556B2 (en) | 2013-01-24 | 2017-05-16 | Southwest Research Institute | Encapsulation of high temperature molten salts |
| US9566552B2 (en) | 2014-04-07 | 2017-02-14 | Ford Global Technologies, Llc | Temperature maintenance and regulation of vehicle exhaust catalyst systems with phase change materials |
| US9181838B2 (en) | 2014-04-07 | 2015-11-10 | Ford Global Technologies, Llc | Temperature maintenance and regulation of vehicle exhaust catalyst systems with phase change materials |
| EP3135741B1 (en) * | 2014-04-24 | 2023-08-23 | National University Corporation Hokkaido University | Latent heat storage body and latent heat storage body manufacturing method |
| JP2016079351A (ja) * | 2014-10-22 | 2016-05-16 | 株式会社デンソー | 複合蓄熱材 |
| WO2017200021A1 (ja) * | 2016-05-17 | 2017-11-23 | 国立大学法人北海道大学 | 潜熱蓄熱体マイクロカプセルおよび潜熱蓄熱体マイクロカプセルの製造方法 |
| IT201700073173A1 (it) * | 2017-06-29 | 2018-12-29 | Danieli Off Mecc | Dispositivo di accumulo energetico e relativo metodo di realizzazione |
| US11566529B2 (en) | 2017-08-22 | 2023-01-31 | General Electric Company | Turbine component with bounded wear coat |
| JP7016109B2 (ja) * | 2018-02-15 | 2022-02-04 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 複合構造体、複合構造体の製造方法、及び蓄熱方法 |
| CN109443023B (zh) * | 2018-12-19 | 2024-10-01 | 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 | 一种棱锥体松化料层填料 |
| EP4019605B1 (en) * | 2019-08-23 | 2024-10-02 | National University Corporation Hokkaido University | Microcapsule for latent heat storage materials, method for producing same, powder containing microcapsules for latent heat storage materials, and heat storage device comprising said powder |
| JP2023038675A (ja) * | 2021-09-07 | 2023-03-17 | 国立大学法人北海道大学 | 潜熱蓄熱粒子、熱交換材料、および潜熱蓄熱粒子の製造方法 |
| JP7773178B2 (ja) * | 2021-09-07 | 2025-11-19 | 国立大学法人北海道大学 | 潜熱蓄熱粒子、熱交換材料、および潜熱蓄熱粒子の製造方法 |
| JP2023172734A (ja) * | 2022-05-24 | 2023-12-06 | 新光電気工業株式会社 | 潜熱蓄熱体及び潜熱蓄熱体の製造方法 |
| JP2023172735A (ja) * | 2022-05-24 | 2023-12-06 | 新光電気工業株式会社 | 潜熱蓄熱体及び潜熱蓄熱体の製造方法 |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2741822A (en) * | 1951-01-29 | 1956-04-17 | Carborundum Co | Preparation of refractory products |
| US3255027A (en) * | 1962-09-07 | 1966-06-07 | Du Pont | Refractory product and process |
| US3298842A (en) * | 1963-03-22 | 1967-01-17 | Du Pont | Process for preparing hollow refractory particles |
| US3296002A (en) * | 1963-07-11 | 1967-01-03 | Du Pont | Refractory shapes |
| US3419404A (en) * | 1964-06-26 | 1968-12-31 | Minnesota Mining & Mfg | Partially nitrided aluminum refractory material |
| US3473987A (en) * | 1965-07-13 | 1969-10-21 | Du Pont | Method of making thin-walled refractory structures |
| DE1567844A1 (de) * | 1965-08-13 | 1970-10-22 | Tokyo Shibaura Electric Co | Methode zur Herstellung einer gesinterten Masse von Aluminium-Nitrid |
| US3421863A (en) * | 1966-03-04 | 1969-01-14 | Texas Instruments Inc | Cermet material and method of making same |
| US3437468A (en) * | 1966-05-06 | 1969-04-08 | Du Pont | Alumina-spinel composite material |
| US3789096A (en) * | 1967-06-01 | 1974-01-29 | Kaman Sciences Corp | Method of impregnating porous refractory bodies with inorganic chromium compound |
| US3473938A (en) * | 1968-04-05 | 1969-10-21 | Du Pont | Process for making high strength refractory structures |
| JPS5013205B1 (pl) * | 1969-11-08 | 1975-05-17 | ||
| US3864154A (en) * | 1972-11-09 | 1975-02-04 | Us Army | Ceramic-metal systems by infiltration |
| US3973977A (en) * | 1973-11-01 | 1976-08-10 | Corning Glass Works | Making spinel and aluminum-base metal cermet |
| JPS5426014A (en) * | 1977-07-29 | 1979-02-27 | Fuji Giken Kogyo | Vacuum block |
| US4146057A (en) * | 1977-11-07 | 1979-03-27 | Rockwell International Corporation | Thermal buffer system |
| US4512388A (en) * | 1981-06-19 | 1985-04-23 | Institute Of Gas Technology | High-temperature direct-contact thermal energy storage using phase-change media |
| DE3210370C2 (de) * | 1982-02-11 | 1984-04-12 | Walter Dr. 5902 Unglinghausen Helmbold | Langzeit-Wärmespeicher |
| EP0116809B1 (en) * | 1983-02-16 | 1990-05-02 | MOLTECH Invent S.A. | Cermets and their manufacture |
| NZ211405A (en) * | 1984-03-16 | 1988-03-30 | Lanxide Corp | Producing ceramic structures by oxidising liquid phase parent metal with vapour phase oxidising environment; certain structures |
| NZ212704A (en) * | 1984-07-20 | 1989-01-06 | Lanxide Corp | Producing self-supporting ceramic structure |
| US4851375A (en) * | 1985-02-04 | 1989-07-25 | Lanxide Technology Company, Lp | Methods of making composite ceramic articles having embedded filler |
| ZA86811B (en) * | 1985-02-04 | 1986-10-29 | Lanxide Corp | Composite ceramic articles and methods of making same |
| US4657067A (en) * | 1985-06-19 | 1987-04-14 | Ohio State University | Hypereutectic direct-contact thermal storage material and method of production thereof |
| MX164959B (es) * | 1986-05-08 | 1992-10-09 | Lanxide Tecnology Company Lp | Un metodo para producir un cuerpo compuesto ceramico |
| US4923832A (en) * | 1986-05-08 | 1990-05-08 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of making shaped ceramic composites with the use of a barrier |
-
1987
- 1987-07-06 US US07/069,732 patent/US4873038A/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-07-01 YU YU01286/88A patent/YU128688A/xx unknown
- 1988-07-01 IN IN542/CAL/88A patent/IN169536B/en unknown
- 1988-07-01 NO NO882937A patent/NO176806C/no unknown
- 1988-07-01 AU AU18623/88A patent/AU603462B2/en not_active Ceased
- 1988-07-04 IL IL86986A patent/IL86986A/xx not_active IP Right Cessation
- 1988-07-04 CS CS884848A patent/CS276901B6/cs unknown
- 1988-07-04 BR BR8803313A patent/BR8803313A/pt not_active Application Discontinuation
- 1988-07-04 PH PH37163A patent/PH25710A/en unknown
- 1988-07-04 DD DD88317545A patent/DD281812A5/de not_active IP Right Cessation
- 1988-07-05 MX MX012180A patent/MX168772B/es unknown
- 1988-07-05 PL PL1988273535A patent/PL159873B1/pl unknown
- 1988-07-05 RO RO1988134374A patent/RO101830B1/ro unknown
- 1988-07-05 CN CN88104148A patent/CN1030403A/zh active Pending
- 1988-07-05 HU HU883523A patent/HUT63130A/hu unknown
- 1988-07-05 PT PT87915A patent/PT87915B/pt not_active IP Right Cessation
- 1988-07-05 ZA ZA884789A patent/ZA884789B/xx unknown
- 1988-07-05 DK DK372588A patent/DK372588A/da not_active Application Discontinuation
- 1988-07-05 RU SU884356002A patent/RU1794074C/ru active
- 1988-07-05 EP EP88630122A patent/EP0299903B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-07-05 BG BG84765A patent/BG60378B1/bg unknown
- 1988-07-05 AT AT88630122T patent/ATE84562T1/de not_active IP Right Cessation
- 1988-07-05 NZ NZ225291A patent/NZ225291A/xx unknown
- 1988-07-05 DE DE8888630122T patent/DE3877444T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-07-06 FI FI883227A patent/FI93224C/fi not_active IP Right Cessation
- 1988-07-06 JP JP63168656A patent/JPH01113486A/ja active Pending
- 1988-07-06 KR KR1019880008455A patent/KR960000474B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1988-07-06 CA CA000571327A patent/CA1318774C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL159873B1 (pl) | Sposób wytwarzania produktu gromadzacego cieplo PL PL | |
| PL153691B1 (en) | Method of making ceramic composite ware | |
| DK165831B (da) | Poroes keramisk genstand | |
| US5667742A (en) | Methods for making preforms for composite formation processes | |
| AU643446B2 (en) | Methods of producing ceramic and ceramic composite bodies | |
| JPH01317156A (ja) | 自己支持セラミック複合材料体及びその製造方法 | |
| KR950005503B1 (ko) | 조밀한 표면층을 가진 자립성 세라믹 복합체의 제조 방법 | |
| US4818454A (en) | Method of making ceramic composite articles by inverse shape replication of an expendable pattern | |
| US4830799A (en) | Method of making shaped ceramic articles by shape replication of an expendable pattern | |
| EP0262074B1 (en) | Method of making ceramic composite articles by inverse shape replication of an expendable pattern | |
| NZ221747A (en) | Producing composite ceramic structures with intrinsically fitted encasement members thereon | |
| US5268234A (en) | Self-supporting ceramic articles having shape-replicated surfaces | |
| EP0277084B1 (en) | Method of making shaped ceramic articles by shape replication of an expendable pattern | |
| US4832892A (en) | Assembly for making ceramic composite structures and method of using the same | |
| US5000894A (en) | Method of making shaped ceramic articles by shape replication of an expendable pattern | |
| US5158917A (en) | Set up comprising an expendable pattern and a gas-permeable conformable material | |
| US5100837A (en) | Method of making ceramic composite bodies incorporating filler material and bodies produced thereby | |
| US5185298A (en) | Method of making ceramic composite bodies incorporating filler material and bodies produced thereby | |
| CS276457B6 (en) | Process for preparing ceramic composite |