PT89320B

PT89320B - Processo de producao e modificacao das propriedades de corpos ceramicos compositos

Info

Publication number: PT89320B
Application number: PT89320A
Authority: PT
Inventors: Terry Dennis Claar; Kevin Peter Pochopien; Gerhard Hans Schiroky
Original assignee: Lanxide Technology Co Ltd
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1993-08-31
Also published as: KR890009805A; NO885541L; NZ227465A; ZA889567B; IE62923B1; IL88577A0; MX168774B; BR8806733A; DD276472A5; AU620360B2; HUT63133A; CN1035104A; JP2703589B2; PL276699A1; RO102741A2; ATE87603T1; EP0322341B1; DK707488D0; PL158308B1; AU2643888A

Description

DESCRIÇÃO

DA

PATENTE DE INVENÇÃO

N.°89 320

REQUERENTE: LANXIDE TECHNOLOGY COMPANY. LP. , norte-americana, industrial, com sede em Tralee In dustrial Park, Newark, Delaware 19711,Estados Unidos da América.

EPÍGRAFE:

PROCESSO DE PRODUÇÃO E MODIFICAÇÃO DAS PROPRIEDADES DE CORPOS CERÂMICOS COMPOSITOS

INVENTORES: Terry Dennis Claar e Kevin Peter Pochopien, Gerhard Hans Schiroky.

Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.

Estados Unidos da América, em 23 de De zembro de 1987, sob o n\ 137,397.

INPI. MOO. 113 RF 18732

LANXIDE TECHNOLOGY COMPANY, LP

PROCESSO DE PRODUÇÃO E MODFICAÇÃO DAS PROPRIEDADES

DE CORPOS CERÂMICOS COMPOSITOS

Campo da Invenção

--a presente invenção refere-se de um modo geral a um novo processo de fabricação de um corpo cerâmico compósito, tal como um corpo compósito de ZrB₂~ZrC-Zr (de aqui em diante designado por compósito ZBC). Mais particu 1armente, a presente invenção refere-se a um processo para modificar as propriedades resultantes de um corpo cerâmico compósito, por exemplo pela minimização da quantj_ dade de porosidade presente no corpo compósito.0 corpo compósito compreende um ou mais compostos contendo boro ( por exemplo, um boreto ou um boreto e um carboneto) que foram fabricados pela infiltração reactiva de um metal original fundido num leito ou massa co£ tendo carboneto de boro e, optativamente, um ou mais materiais de enchimento inertes, para formar o corpo. Dá-se particular ênfase à modificação das propriedades de um corpo compósito ZBC (isto é, a infiltração reactiva de uma massa contendo carboneto de boro ou me-2-

metal original de zircónio). Contudo crê-se que os processos aqui divulgados sejam genericamente aplicáveis a um certo número de metais originais diferentes.

Fundamentos da invenção

Nos últimos anos, tem havido um interesse crescente pelo uso de cerâmicas para aplicações estruturais nas quais historicamente se têm usado os metais. 0 ímpeto para este interesse tem .sido a relativa superioridade das cerâmicas, quando comparadas com os metais, relativamente a certas propr iedades, tais como resistên_ cia à corrosão, a dureza, a resistência ao desgaste, o módulo de elasticidade e as capacidades refractárias. Porém, uma limitação importante para o uso das cerâmicas para esses fins é a factibilidade'é o custo de produção das estruturas cerâmicas desejadas. Por exemplo, a produção de corpos cerâmicos de boreto pelos processos de prensagem a quente, a sinterização com reacção e prensagem a quente com reacção é bem conhecida. Embora tenha havido algum êxito limitado na produção de corpos cerâmicos de boreto segundo os processos atrás referidos, ainda existe a necessidade de um proce_s so mais eficiente e económico para preparar materiais densos conte£ do boreto.

Além disso, uma segunda limitação importante do uso de cerâmica para aplicações estruturais é que as cerâmicas, de um modo geral, apresentam uma falta de resistência (tolerância aos da_ nos ou resistência à fractura). Essa falta de resistência tende a provocar avarias catastróficas súbitas e facilmente induzidas da

cerâmica, em aplicações que envolvam esforços de tracção moderados. Esta falta de resistência tende a ser particularmente comum em co_r pos monolíticos cerâmicos de boreto,

Uma solução para ultrapassar, o problema atrás refer£ do tem sido a tentativa de usar cerâmica em combinação com metais, por exemplo sob a forma de cermets de matriz metálica. 0 objectj_ vo desta solução conhecida é obter uma combinação das melhores propriedades da cerâmica, (por exemplo, dureza e/ou rigidez) e as melhores propriedades do metal (por exemplo, ductibi1 idade). Embora tenha havido algum êxito geral na área dos cermets na produção de compostos de boreto, continua a existir a necessidade de processos mais eficazes e económicos para preparar materiais densos contendo boreto.

Discussão de pedidos de patente relacionados

Muitos dos problemas atrás referidos associados com a produção de materiais contendo boreto têm sido abordados no pedido de patente americano N⁹ 073 533 também pendente, depositado em nome de Danny R. White. Michael K. Aghajanian e T. Dennis Claar, em 15 de Julho de 1987, e intitulado Process for Preparíng Self-Supporting Bodies and Products Made Thereby. 0 assunto do pedido de patente N⁹ 073 533 (De aqui em diante designado por pedido de patente ‘533) é aqui expressamente incorporado por referência.

As definições seguintes foram usadas no Pedido 533, aplicando-se igualmente ao presente pedido de patente.

-4Metal original refere-se a um metal (por exemplo.o zircónio) que é o precursor para o produto policristalino da reacção de oxidação, isto é, o boreto de metal original ou outro compos. to do metal original com boro, e inclui esse metal como um metal puro ou relativamente puro,um metal comercialmente disponível tendo impurezas e/ou constituintes de liga e uma liga em que o metal precursor é o constituinte principal; e, quando um metal específico é mencionado como metal original (por exemplo o zircónio) o metal identificado deve ser compreendido tendo esta definição em men_ te, a menos que de outro modo seja indicado pelo contexto.

Boreto do metal original e Compostos do metal orj_ ginal com boro significam um produto da reacção contendo boro fo_r mado por reacção entre carboneto de boro e o metal original e inclui um,composto binário de boro com o metal original bem como com postos ternários ou de ordem mais elevada.

Carboneto do metal original significa um produto da reacção contendo carbono formado por reacção de carboneto de boro e metal original.

Resumindo sumariamente a descrição do pedido de paten. te'533, produzem-se corpos de cerâmica auto-suportados por utilização do processo de -infiltração e reacção do metal original (isto é, a infiltração reactiva) na presença de um carboneto de boro. Particularmente, um leito ou massa de carboneto de boro é infiltrada pelo metal original fundido e o leito pode ser constituído inteiramente por carboneto de boro, resultando assim um corpo auto-suportado

compreendendo um ou mais compostos do metal original contendo boro, compostos esses que incluem um boreto do metal original ou um carboneto do metal original, com boro, ou ambas as coisas, podendo tj_ picamente também incluir um carboneto do metal original. E também revelado que a massa de carboneto de boro que deve ser infiltrada também pode conter um ou mais materiais de enchimento inertes mistura, dos com carboneto de boro. Consequentemente, pela combinação de um material de enchimento inerte, o resultado será um corpo compósito tendo uma matriz produzida pela infiltração reactiva do metal original, compreendendo a referida matriz pelo menos um composto contendo boro e podendo a matriz também incluir um carboneto de metal original, penetrando a matriz no material inerte. Faz-se ainda notar que o produto final do corpo compósito em ambas as formas de realização atrás referidas (isto é, com ou sem material de enchimentcT)'po3e incluir um metal residual sob a forma de pelo menos um constituinte metálico do metal original.

De um modo geral, no processo divulgado do pedido de patente‘533, coloca-se uma massa compreendendo um carboneto de boro adjacente ou em contacto com o corpo de metal ou liga de metal fundidos, que se funde num meio substancialmente inerte, numa gama particular de temperaturas. 0 metal fundido infiltra-se na massa de carboneto de boro e reage com o carboneto de boro para formar pelo menos um produto da reacção. 0 carboneto de boro é redutível, pelo menos em parte, pelo composto contendo boro (por exemplo um boreto de metal original e/ou composto do metal original com boro, nas condições de temperatura do processo). Tipicamente, produz-se

também um carboneto do metal original, produzindo-se em certos c£ sos o carboneto de boro de metal original. Pelo menos uma porção do produto da reacção é mantida em contacto com o metal e o metal fundido é deslocado ou transportado no sentido do carboneto de boro que não reagiu por uma acção capilar ou de torcida. Este metal trans portado forma boreto, carboneto de metal original e/ou carboneto de boro, e a formação ou desenvolvimento de um corpo cerâmico continua até que o metal original ou o carboneto de boro tenha sido consumido, ou até que a temperatura da reacção se altere para sair da gama de temperaturas da reacção. A estrutura resultante compreende um ou mais do seguinte grupo: um boreto do metal original, um composto do metal original com boro, um carboneto do metal original, um metal (que como se descreve no pedido de patente '533 deve abranger ligas e compostos intermetá1icos ou espaços vazios) qualquer combinação dos fnesmosT^Além disso, estas várias fases podem ou não estar inter. ligadas em uma ou mais dimensões em todo o corpo. As fracções, em volume, finais dos compostos contendo boro (isto é boreto e compostos de boro), compostos contendo carbono e fases metálicas, e o grau de interligação podem ser controlados variando uma ou mais con_ dições, tais como a densidade inicial do corpo de carboneto de boro, as quantidades relativas de carboneto de boro e metal original, as ligas do metal original, a diluição do carboneto de boro com material de enchimento, a temperatura e o tempo.

ambiente ou atmosfera típicos utilizados no pedido de patente*533 foi ambiente relativamente inerte ou não reactivo nas condições do processo. Em particular, foi descrito que um gás de árgon, ou um vácuo, por exemplo, seriam atmosferas do processo adequadas. Foi ainda referido que, quando se usar o zircónio como me-7-

tal original, o compósito resultante era constituído por diboreto de zircõnio, carboneto de zircõnio emetal original de zircõnio.Foi também mencionado que, quando se usouummetal original de alumínio no processo, o resultado foi um carboneto de boro e alumínio, tal como ^a13^B4q^C2’ ^AlBi2^C2 ^e^^{ou A}^^B24^C4’ original de alumínio e outros constituintes do metal original não oxidados e que não reagiram. Outros metais originais que foram indicados c£ mo sendo adequados para ser usados nas condições do processo incluem o silício, o titânio, o háfnio, o lantânio, o ferro, o cálcio, o vanádio, o nióbio, o magnésio e o berílio.

Contudo, verificou-se que, quando se utiliza o metal zircõnio como metal original os compostos de ZrE^-ZrC-Zr que resuj_ tam têm uma quantidade indesejável de porosidade localizada pelo menos numa porção do mesmo. Foi assim necessário determinar a causa dessa porosidade e proporcionar sua solução para o problema.

Sumário da Invenção

Apresente invenção foi desenvolvida tendo em conta do precedente e para eliminar as deficiências da técnica anterior.

A presente invenção proporciona um processo para a redução da quantidade de porosidade presente num corpo compósito. Mais particularmente, a quantidade de porosidade pode ser reduzida pela utilização de pelo menos um de dois processos diferentes, i sc> ladamente ou em combinação. 0 primeiro processo refere-se a mistura de pelo menos um dos seguintes compostos: carboneto de tântalo,

carboneto de zircónio e/ou diboreto de zircónio com uma massa permeável de material de carboneto de boro, antes da infiltração rea£ tiva da massa com o metal original. 0 segundo processo utiliza um metal original de zircónio como metal original para a formação de um corpo compósito ZBC.Pela redução da quantidade de porosidade por exemplo, num compósito ZBC pode reduzir-se a maquinagem requerida para remover a porosidade indesejável ou mesmo eliminar-se comple tamente.

Em termos gerais, de acordo com a primeira característica da presente invenção pode misturar-se pelo menos um dos S£ guintes compostos: carboneto de tântalo (TaC), carboneto de zircónio (ZrC) e/ou diboreto de zircónio (ZrB₂) com um material de B^C para formar, uma massa permeável que deve ser infiltrada reactivamente. Os aditivos atrás mencionados podem ser adicionados numa quantidade de cerca de 5-50 por cento, em peso. Depois de misturar as matérias primas, elas são prensadas em seco para formar um pré-molde, de acordo com o descrito no pedido de patente *533.

Além disso, de acordo com uma segunda característica da presente invenção, pode utilizar-se um metal de esponja de zircónio contendo menos de 1000 ppm, em peso, de estanho, de preferêin cia menos de 500 ppm, em peso, de estanho, como contaminante de l_i_ ga, como metal original em vez do metal original referido no pedido de patente'533, que continha aproximadamente 1000-2000 ppm, em peso, de estanho.Pela utilização de qualquer dos processos atrás referidos em termos gerais, pode formar-se um corpo compósito com uma quantidade reduzida de porosidade.

-9Além disso, outros aditivos, sozinhos ou em combinação podem ser misturados com o material de B^C para modificar as propriedades do corpo compósito resultante. Em particular podem com binar-se aditivos como VC, NbC, WC,W„B_r e Mo„B_r com o material de

Z b c b

B^C numa quantidade de cerca de 5-50 por cento, em peso, antes da infiltração reactiva do material de B^C. Esses aditivos, bem como os que atrás foram indicados (isto é, TaC,ZrC e ZrB₂) podem afectar propriedades tais como dureza, o módulo de elasticidade, a densidade e as dimensões dos grãos.

Deve entender-se que, embora os aditivos atrás referj_ dos tenham sido indicados pelas suas fórmulas químicas puras, são aceitáveis certos níveis ou quantidades de impurezas, desde que as impurezas não interfiram com os processos segundo a presente invenção nem, contrjbuam com subprodutos indesejáveis para o material ac_a bado.

Além disso, põe-se uma ênfase particular na modificação das propriedades do corpo compósito ZBC (isto é, a infiltração reactiva de uma massa contendo carboneto de boro com um metal orig_i_ nal de zircónio). Contudo crê-se que os processos aqui divulgados se aplicam genericamente a um certo número de metais originais diferentes .

-10Breve Descrição dos Desenhos:

A fig. 1 é uma vista em alçado esquemática, em corte transversal , mostrando um pré-molde (2) de B^C modificado, em contacto com um lingote de metal original de zircónio (3), estando ambos contidos num vaso refractário (1); e

A fig. 2 é uma vista em alçado esquemática, em corte transversal, mostrando um pré-molde de B^C (2), em contacto com um metal original de esponja de zircónio (3), estando ambos contidos num vaso refractário (1).

Descrição pormenorizada das formas de realização preferidas

A presente invenção refere-se a processos para a modificação das propriedades mecânicas de um corpo compósito que é produzido pela infiltração reactiva de um metal original numa massa contendo carboneto de boro. Por exemplo, pela combinação de pelo menos um aditivo com um material de carboneto de boro, podem ajustar-se propriedades mecânicas, tais como a dureza, o módulo de elasticidade, a densidade, a porosidade e as dimensões dos grãos. Como se descreve no pedido de patente'533, pode preparar-se um pré-molde de carboneto de boro por um qualquer de uma ampla gama de processos convencionais de moldação de corpos cerâmicos, inçluindo a prensagem uniaxial, a prensagem isostática, a modelação por deslizamento, a modelação por sedimentação, a modelação por fita,a moldagem por injecção, enrolamento de filamentos de materiais fibrosos, etc.

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Adiciona 1 mente é mencionado que pode verificar-se uma ligação inicial do material que constitui o pré-molde, antes da infiltração reactiva, por processos tais como sinterização ligeira dos materiais ou pelo uso de vários materiais aglutinantes orgânicos ou inorgânicos que não interferem com o processo nem contribuem com subprodutos indesejáveis para o material acabado. Descobriu-se que, pela combinação de pelo menos um material do s£ guinte grupo de materiais (isto é, aditivos) com o material deca_r boneto de boro, pode verificar-se uma modificação das propriedades do corpo cerâmico compósito resultante. Aditivos tais como TaC,ZrC, ZrB^ >VC ,MbC ,WC ,W^Bj- e/ou Mo^O^ P°^{deni ser} combinados com material de carboneto de boro e podem ser moldados ou modelados para produzir um pré-molde com integridade de forma e uma resistência em ver_ de suficientes sendo permeável ao transporte do metal ori g i na 1 , tejn do preferencia uma porosidade entre cerca de 5-90 por cento, em v£ lume, e mais preferivelmente uma porosidade entre 25-75 por cento, em volume. E ainda descrito que outros materiais, tais como o carboneto de silício,o diboreto de titânio, a alumina e o dodecarbone_ to de alumínio, podem ser combinados com o pré-molde forma de carboneto de boro. Estes materiais podem também ser utilizados na pre. sente invenção como materiais de enchimento, desde que não afectem adversamente as propriedades mecânicas resultantes do corpo compo^ to nem o processamento do corpo compósito.

Seguindo os procedimentos gerais de processamento apresentados no pedido de patente*533 e utilizando uma disposição de acordo com a fig. 1, verificou-se que a quantidade de porosidade

do corpo compósito pode ser reduzida (isto é, pode obter-se uma densidade maior).

Especificamente, misturando cerca de 5-50 por cento, em peso, de qualquer dos compostos TaC,ZrC,ou ZrB₂, tendo um nível de pureza de pelo menos cerca de 99%, com um material de carboneto de boro e um material aglutinante adequado, tal como um aglutinante orgânico ou inorgânico, e formando um pré-molde de acor do com os processos apresentados no pedido de patente'533 e, em seguida, infiltrando reactivamente um metal de zircónio fundido no pré-molde de carboneto de boro, reduz-se a quantidade de porosidade num corpo compósito ZBC resultante, em relação a um corpo compósito ZBC que não utiliza os referidos materiais de enchimento.

Os seguintes são exemplos de um primeiro aspecto da pres^ate Ãuv-eJição. Pretende-se que os exemplos sejam ilustrativos dos vários aspectos dos efeitos de adição de um qualquer dos compostos TaC,ZrC ou ZrB₂ a um material de carboneto de boro, antes de se infiltrar reacti vamente um metal original de zircónio no me.s mo.

EXEMPLOS 1-3

Preparou-se um pré-molde de carboneto de boro, medi£ do 2,54 cm(1) de diâmetro e 0,95 cm (3/8) de espessura misturando cerca de 85 por cento, em peso, de B^C (1000 grits, da ESK), cerca de 5 por cento, em peso, de aglutinante orgânico (Acrawax-C da Lonza, Inc) e cerca de 10 por cento, em peso, da TaC (da Atlan

tic Equipment Engineers). Colocou-se a mistura numa matriz de aço e prensou-se a seco a uma pressão de cerca de 140,61 Kg/cm² (2000 psi). Como se representa na fig. 1, o pré-molde (2) foi colocado numa porção inferior de um vaso refractârio de grafite (1) (feito de grafite tipo ATJ da Union Carbide) e colocada em contacto com um lingote de metal original de zircónio (2) (liga de Zr tipo 702 da Teledyne Wah Chang Albany). Colocou-se o vaso refractârio de grafite, juntamente com o seu conteúdo num forno aquecido por resistência com atmosfera controlada. A atmosfera no forno era de árgon sendo o árgon da Matheson Gas Products, Inc. 0 forno foi primeiro evacuado à temperatura ambiente até uma pressão de 1X10²Torr e, em seguida, novamente cheio com árgon. Evacuou-se depois o forno até uma pressão de cerca de 1X10 Torr e, em seguida, aqueceu-se de cerca da temperatura ambiente até uma temperatura de aproximadamente 250°C, durante um período de cerca de 30 minutos Aqueceu-se em seguida o forno de aproximadamente 250°C até cerca de 450°C, com uma velocidade de 100°C por hora. Encheu-se o forno mais uma vez com árgon que ficou a fluir com um caudal de 0,5 litros por minuto, mantendo-se a uma pressão de aproximadamen.

te 0,14 Kg/cm (2 psi). Aqueceu-se o forno até uma temperatura de cerca de 1950°C, durante um período de 2 horas e manteve-se depois aproximadamente 1950°C durante 2 horas. 0 forno foi então arrefecido durante aproximadamente 5 horas. Após o arrefecimento, retirou-se o compósito ZBC formado do forno.

corpo compósito ZBC resultante foi examinado e ve_ rificou-se que a quantidade de porosidade no quarto inferior do

corpo compósito ZBC (isto é, a porção do corpo que estava inicialmente mais distante do lingote de metal original) tinha sido reduzida em relação à quantidade de porosidade nos compósitos de ZBC produzidos por um processo idêntico (isto é, sendo as fases idêntj_ cas, excepto quanto à presença de TaC no pré-molde). Mais pormenorizadamente, os corpos compósitos ZBC produzidos sem a incorporação de TaC no pré-molde apresentavam uma quantidade substancial de porosidade numa interface (4) entre a superfície inferior do pré-molde (2) e o vaso refractário (1). Contudo, essa porosidade foi substancialmente eliminada de maneira substancialmente completa pe_ la prática dos processos segundo a presente invenção.

Os procedimentos atrás representados foram seguidos exactamente, excepto que, em vez de usar TaC como aditivo usaram-se ZrC.e ZrB^ para o pré-molde de carboneto de boro. Em particular, adicionou-se cada um dos compostos ZrC e ZrB^ (também obtidos na Atlantic Equipment Engineers) individualmente ao material de carboneto de boro que constitui o pré-mo1 de,numa quantidade de cerca de 10 por cento, em peso . Após seguir as fases de processamento apresentados no Exemplo 1 anterior, observou-se que a porosidade nos corpos compósitos ZBC resultantes era eliminada de maneira substancialmente completa.

Um segundo aspecto da presente invenção refere-se à eliminação substancialmente completa da porosidade que se verifica numa interface entre um pré-molde de carboneto de boro e um vaso refractário de grafite utilizando uma liga de zircõnio como metal original diferente daquela que foi usada no pedido de paten te*533 descrevem 0 uso de uma liga de zircónio tipo 702 comercialmente disponível. Contudo descobriu-se inesperadamente que 0 uso de uma liga tipo 702 pode ser prejudicial para 0 corpo compósito ZBC resultante porque a liga tipo 702 contém aproximadamente 0,1-0,2 por cento, em peso, de estanho (isto é, 1000-2000 ppm, em peso, de estanho). Descobriu-se que a apresença de estanho nessas quantidades é indesejável porque parece que quando 0 pré-molde de B^C é infiltrado reactivamente pela liga de metal original tipo 702, a zona de metal na frente de infiltração torna-se rica em estanho. Esta zona ou camada de metal rico em estanho acumula-se na interface, ou junto da interface que existe entre a parte inferior do pré-molde de B^C e 0 vaso refractário de grafite (isto é na interface (4) ou adjacentes à mesma, na Fig. (1). Parece que esta camada de estanho se volatiza na interface (4), dando origem a porosidade no compósito ZBC. Este problema pode ser mitigado utilizando um metal original de esponja de zircónio contendo menos de 1000 ppm, em peso, de estanho, de preferência menos de 500 ppm, em peso, de estanho. Assim, pela utilização de um metal origj_ nal de esponja de zircónio da Teledyne Wah Chang Albany, com um teor de estanho de cerca de 200 ppm, a quantidade de porosidade produzida na interface (4) é eliminada de maneira substancialmente completa. Eliminam-se assim os custos adicionais de rectificação ou maquinagem.

exemplo seguinte é um exemplo de um segundo aspecto da presente invenção. Este exemplo destina-se a ilustrar os vários aspectos do efeito da utilização de um metal original de es-1'6-

ponja de zircónio para infiltrar reactivamente o pré-molde de carboneto de boro.

EXEMPLO 4

Preparou-se um pré-mo1 de de carboneto de boro de acor, do com as fases apresentadas nos Exemplos 1 a 3. Mas a composição do pré-molde era cerca de 95 por cento, em peso, de carboneto de boro e cerca de 5 por cento, em peso, de aglutinante orgânico (Acra, wax C de Lonza , Inc . ).

Como se representa na Fig. 2, o pré-molde de carboneto de boro (2) foi colocado numa porção inferior de um vaso refractário de grafite (1) e o pré-molde (2) de carboneto de boro foi colocado_em contacto com o metal original de esponja de zircónio (3). Colocou-se o vaso refractário de grafite, juntamente com o seu conteúdo num forno de aquecimento por resistência com atmo^ fera fechada. A atmosfera no forno de árgon sendo o árgon da Matji eson Gas Products, Inc. 0 forno foi primeiro evacuado à temperatu_2 ra ambiente, até uma pressão de 1 X 10 Torr e, em seguida, de no. vo cheio com árgon. Evacuou-se depois o forno até uma pressão _ ρ de cerca de 1 X 10 Torr e, em seguida, aqueceu-se desde aproximadamente a temperatura ambiente até uma temperatura de cerca de 250°C, durante um período de cerca de 30 minutos. Aqueceu-se em seguida o forno desde cerca de 250°C até cerca de 450°C, com uma velocidade de 100°C por hora. Encheu-se de novo o forno com árgon que ficou a fluir com um caudal de cerca de 0,5 litros por minuto

-1 7-

e manteve-se a uma pressão de aproximadamente 0,14 Kg/mm (2 psi). 0 forno foi aquecido até uma temperatura de cerca de 1950° durante um.período de 2 horas e depois mantido aproximadamente a 1950°C durante cerca de 2 horas. Arrefeceu-se depois o forno durante cerca de 5 horas. Após o arrefecimento retirou-se o compósito ZBC formado do forno.

corpo compósito ZBC resultante foi examinado e verificou-se que a quantidade de porosidade no corpo compósito ZBC tinha sido reduzida em relação à quantidade de porosidade nos com pósitos ZBC produzidos por um processo idêntico, excepto quanto ao uso de liga de zircónio tipo 702. Mais pormenorizadamente, os corpos compósitos ZBC produzidos pelo uso de uma liga de zircónio tipo 702 apresentaram tipicamente uma quantidade substancial de por£ sidade na interface entre o pré-molde (2) e o vaso refractário (1), na interface designada por (4). Contudo, essa porosidade foi e1imj_ nada de maneira substanc i a 1 mente completa pela utilização de um me. tal original de esponja e zircónio,com um teor de estanho relativa, mente baixo.

Embora a presente invenção tenha sido descrita nas suas formas de realização preferidas, deve entender-se que a presen. te invenção não se limita à descrição precisa aqui contida, podendo pelo contrário, ser realizada de outros modos, com várias alterações, modificações e aperfeiçoamentos., que possam ocorrer aos espe. cialistas destas técnicas, sem nos afastarmos do escopo da presente invenção, conforme é definido nas reivindicações anexas.

Claims

Reivindicações

1.- Processo para a produção de um corpo auto-suportado, caracterizado pelo facto de compreender:

a escolha de um metal original;

o aquecimento do referido metal original numa atmosfera substancialmente inerte até ‘uma temperatura acima do seu ponto de fusão para formar um corpo de metal original fundido e estabelecer o cor,tacto do corpo de metal original fundido- com uma massa compreendendo carboneto de boro e pelo menos um aditivo escolhido no grupo constituído por carboneto de tântalo, carboneto de zircónio e diboreto de zircónio;

a manutenção da referida temperatura durante um intervalo de tempo suficiente para permitir a infiltração do metal original fun carboneto de boro para formar pelo menos um composto contendo boro; e a continuação da referida reacção de infiltração durante um intervalo de tempo suficiente para produzir um corpo auto-suportado compreendendo pelo menos um composto do metal original contendo boro.
2.- Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pêlo facto de estar presente pelo menos um aditivo na referida massa que compreende carboneto de boro, em uma quantidade de cerca de 5-50 por cento, em peso.
3-s.'-'· Protresso de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de estar presente pelo menos um aditivo na referida massa que compreende carboneto de boro, em uma quantidade de aproximadamente 10 por cento, em peso.
4.- Processo para a produção de um corpo auto-suportado, caracterizado pelo facto de compreender:

a escolha de um metal original de esponja de zircónio;

o aquecimento do referido metal original de esponja de zirconio numa atmosfera substancialmente inerte até uma temperatura acima do seu ponto de fusão para formar um corpo de metal original fundido e estabelecer o contacto do corpo de metal original fundido com uma massa compreendendo carboneto de boro;

a manutenção da referida temperatura durante um intervalo de tempo suficiente para permitir a infiltração do referido metal original fundido na referida massa e permitir a reacção do referido metal original fundido com o referido carboneto de boro, para formar pelo menos um composto contendo boro; e a continuação da reacção de infiltração durante um intervalo de tempo suficiente para produzir o referido corpo auto-suportado compreendendo pelo menos um composto de metal original contendo boro.
5. - Processo de acordo com a. reivindicação 4, caracterizado pelo facto de o referido metal original de esponja de zircónio conter,jnenos-jde- cerca de lOOOppm, em peso, de estanho.
6. - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de o referido metal original de esponja de zircónio conter menos de cerca de 500 ppm, em peso, de estanho.
7. - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de o referido metal original de esponja de zircónio conter cerca de 200 ppm, em peso, de estanho.
8. - Processo para a produção de um corpo auto-suportado, caracterizado pelo facto de compreender:

a escolha de um metal original de esponja de zircónio contendo menos de cerca de 1000 ppm, em peso, de estanho;

o aquecimento do referido metal original numa atmosfera substancialmente inerte até uma temperatura acima do seu ponto de fusão para formar um corpo de metal original fundido e estabelecer o contacto do corpo de metal original fundido com uma massa compreendendo carboneto de boro e pelo menos um aditivo escolhido no grupo formado por carboneto de tântalo, carboneto de zircõnio e diboreto de zircõnio, estando os aditivos presentes em uma quantidade de cerca de 5-50 por cento, em peso;

a manutenção da temperatura durante um intervalo de tempo suficiente para permitir a infiltração do referido metal original fundido na massa e permitir a reacção do metal original fundido com carboneto-~de boro, para formar pelo menos um composto contendo boro; e a continuação da reacção de infiltração durante um intervalo de tempo suficiente para produzir um corpo auto-suportado compreendendo pelo menos um composto de metal original contendo boro.

Lisboa, 22 de Dezembro de 1988 O Agente kj·.-m; <ki rropneJuJe industrial