RU1828462C - Способ получени издели из керамического композиционного материала - Google Patents
Способ получени издели из керамического композиционного материалаInfo
- Publication number
- RU1828462C RU1828462C SU874203819A SU4203819A RU1828462C RU 1828462 C RU1828462 C RU 1828462C SU 874203819 A SU874203819 A SU 874203819A SU 4203819 A SU4203819 A SU 4203819A RU 1828462 C RU1828462 C RU 1828462C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- briquette
- reaction product
- ceramic
- oxidation reaction
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 claims abstract description 84
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 61
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 19
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 13
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 10
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 abstract description 61
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 34
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 abstract description 20
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 48
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 16
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 13
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 5
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- -1 reducible compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000005480 shot peening Methods 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- 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 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 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 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 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 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000882 Ca alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 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
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 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
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 239000006194 liquid suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 150000002681 magnesium compounds Chemical class 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur 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
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 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
-
- 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
-
- 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
- C04B35/652—Directional oxidation or solidification, e.g. Lanxide process
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Refuse Collection And Transfer (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Назначение: предлагаетс способ производства самонесущего керамического композита путем окислени основного металла дл образовани поликристаллического керамического материала, состо щего практически из продукта реакции окислени основного металла окислителем , включающий парофазный окислитель, и необ зательно, одну или несколько металлических составных частей. Сущность изобретени : проницаемый наполнитель, например, в виде брикета, по крайней мере, с одной поверхностью, несущей проницаемый слой, привод т в контакт с массой расплавленного алюмини , нагретого до температуры, превышающей его точку плавлени , но не доход щей до точки плавлени продукта реакции окислени . По крайней мере часть продукта реакции окислени поддерживают в контакте с (и между) расплавленным металлом и окислителем дл перемещени расплавленного металла через продукт реакции окислени к проницаемому слою и в контакте с окислителем,так что продукт реакции окислени продолжает образовыватьс на границе раздела между окислителем и ранее образованным продуктом реакции окислени , который имеет пропитанный наполнитель. Реакцию продолжают дл пропитки по крайней мере части сло продуктом реакции окислени и дл получени промежуточной керамической массы, имеющей керамический композит , поверх которого находитс керамический слой. В качестве сло используют материал, который после его пропитки продуктом реакции окислени имеет прочность , более низкую, чем прочность композиционного материала издели . Например, используют ZrOa или НГО2, которые претерпевают при охлаждении мартенситное превращение , вызывающее микрорастрескивание и соответственно снижение прочности сло . Керамический слой удал ют с нижележащего керамического композита дл самонесущего керамического композита, имеющего поверхность, установленную проницаемым слоем. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. ю ю со
Description
Изобретение относитс к способам производства самонесущих керамических композитов путем направленного роста продукта реакции окислени основного металла в проницаемую массу наполнител и в прилегающий к ней снаружи слой, так что получающийс композиционный слой имеет механическую целостность более слабую по
сравнению с механической целостностью получающейс композиционной массы наполнител и его можно отдел ть от нее, тем самым устанавлива границу пропитанной массы.
Насто щее изобретение обеспечивает способ установлени поверхностной границы на изделии из керамического композита , который желателен при производстве изделий из керамического композита сетчатой формы, в частности, имеющих больший размер и выполненный за одно целое или имеющих сложную форму.
В способе производства самонесущего керамического композита привод т в контакт зонную часть или более широкую поверхность массы наполнител с массой расплавленного металла, полученного нагреванием основного металла до температуры , превышающей его точку плавлени , но не доход щей до точки плавлени продукта реакции окислени . Масса наполнител может иметь заданную форму, например, фасонного брикета, окруженного рыхлым проницаемым слоем.
В пределах указанного температурного диапазона расплавленный металл реагирует с парофазным окислителем, образу продукт реакции окислени . Как объ снено более подробно ниже, парофазный окислитель может использоватьс вместе с твердыми или жидким окислител ми. По крайней мере на одной поверхности массы наполнител имеетс слой или покрытие из материала, плотно облегающего ее поверхность , и слой, по крайней мере, частично удален от зоны контакта, так что образование продукта реакции окислени будет происходить в массу наполнител и в направлении к и, по крайней мере, частично в слой. По крайней мере часть продукта реакции окислени поддерживают в контакте с и между расплавленным металлом и окислителем дл выт гивани расплавленного металла через продукт реакции окислени к окислителю, так что продукт реакции окислени продолжает образовыватьс на границе раздела между окислителем и ранее образованным продуктом реакции окислени , который пропитал массу наполнител , тем самым образу композит.
Реакцию продолжают, дава возможность осуществл ть рост за пределы поверхности и в слой до тех пор. пока, по крайней мере, часть сло не пропитаетс продуктом реакции окислени , тем самым получа промежуточную керамическую массу, включающую керамический слой и лежащий под ним керамический композит с.заданной границей раздела между ними, определ ющей
0
5
0
5
0
границу или поверхность конечного продукта . Слой, включающий этот перероет, заранее выбираетс конструктивно более слабым или менее прочным по сравнению с нижележащим керамическим композитом. Относительные механические целостности двух слоев предопредел ютс выбором материала и/или состава наполнител и лежащего на нем сло , последовательностью этих материалов, продуктом реакции окислени и его сродством дл этих материалов и одного или нескольких условий технологического процесса. Эта промежуточна керамическа масса, включающа пропитанный слой и прилегающий к нему композит, обычно охлаждают и керамический слой удал ют или отдел ют от нижележащего композита любым подход щим механическим способом дл получени самонесущего керамического композита, имеющего определенную поверхность, установленную границей раздела между слоем и пропитанной массой наполнител .
Издели из керамического композита, полученные предлагаемым способом, могут быть выращены с практически однородными свойствами по поперечному сечению до толщины, до сих пор трудно достижимой при использовании обычных способов производства плотных керамических структур. Предлагаемый технологический процесс производства этих продуктов не требует больших затрат, св занных с обычными способами производства, включающими приготовление мелкозернистого высокочистого, однородного порошка и уплотнение спеканием , гор чее прессование и/или гор чее изостатическое прессование.
Используемые в тексте описани и при- 0 легаемой формуле изобретени нижеприведенные термины означают следующее.
Термин керамический нельз слишком ограниченно истолковывать, как св занный с керамической массой в классическом смысле, то есть в том смысле, что она состоит целиком из неметаллических и неорганических материалов, а его следует относить к массе, котора преобладающе вл етс керамической в отношении или составе или основных свойств, хот масса может содержать незначительное или значительное количества одной или нескольких металлических составных частей, получаемых из основного металла дл окислител или вл ющихс примесью, наиболее типичным содержанием которых вл етс 1-40 об. %. но содержание металла может быть еще большим.
Термин продукт реакции окислени обычно означает один или несколько метал5
5
0
5
лов в любом окисленном состо нии, в котором металл имеет отданные электроны или электроны, разделенные с другим элементом , соединением или их комбинацией. Таким образом, такое определение термина продукт реакции окислени включает продукт реакции одного или более металлов с окислителем.
Термин окислитель означает один или более подход щих акцепторов электронов или распределителей электронов и может быть элементом, комбинацией элементов, соединением или комбинацией соединений , включающей восстанавливаемые соединени , и представл ет собой газообразное , твердое или жидкое вещество в услови х технологического процесса.
На чертеже показан схематический вертикальный разрез, иллюстрирующий сборку , состо щую из слитка основного металла D подход щей укладке, на который сверху наложен брикет, несущий проницаемый слой. Вс сборка помещена внутрь резервуара из огнеупорного материала.
Металл формируют в виде слитка, плашки , прутка, пластины и т.п. и помещают в пласт из инертного материала, тигель или другой контейнер из огнеупорного материала . Затем формуют или изготавливают про- ницаемый фасонный брикет (более подробно описанный ниже) так, чтобы имелась , по крайней мере, одна определенна поверхностна граница. Брикет должен быть проницаем дл парофазного окислител и дл растущего продукта реакции окислени . Брикет помещают р дом с и, предпочтительно, в контакте с одной или более поверхност ми или частью поверхности основного металла, так, что по крайней мере асть определенной поверхностной границы брикета обычно располагаетс на некотором удалении от металлической поверхности основного металла. Предпочтительно , брикет находитс в контакте с верхней поверхностью основного металла, но при желании брикет может быть частично , но не полностью погружен расплавленный металл, так как полное погружение предотвратило бы или блокировало бы образование поликристаллической матрицы.
Проницаемый слой формируют, прикладывают или нанос т в виде покрыти или сло на брикет дл того, чтобы была, по крайней мере, одна поверхность, котора бы практически повтор ла геометрию определенной поверхностной границы брикета. Слой вл етс достаточно пористым дл того , чтобы быть проницаемым дл парофазного окислител и дл выращиваемого
продукта реакции окислени . Проницаемый слой, который не об зательно должен быть равномерным по толщине, имеет прилегающую поверхность или противолежащую оп- 5 ределенной поверхностной границе брикета. Образование продукта реакции окислени будет происходить в направлении к определенной поверхностной границе и проницаемому слою, который устанавли0 вает поверхность, периметр, или границу керамического композита. Контейнер и его содержимое помещают в печь, куда подают окислитель, включающий парофазный окислитель . Эту структуру нагревают до темпе5 ратур, ниже точки плавлени продукта реакции окислени , но выше точки плавлени основного металла, котора , например, в случае использовани алюмини и воздуха в качестве парофазного окислител , обычно
0 лежит в пределах 850-1450°С, и, более предпочтительно, в пределах 900-1350°С. Внутри этого температурного интервала или предпочтительного температурного диапазона образуетс масса или лужа рас5 плавленного металла и в месте контакта с окислителем (окислител ми) расплавленный металл будет реагировать, образу слой продукта реакции окислени .
В процессе выдержки расплавленный
0 металл постепенно выт гиваетс через любой ранее образованный продукт реакции окислени в направлении окислител vi к определенной поверхностной границе, котора находитс в контакте с проницаемым
5 слоем. При контакте с окислителем расплавленный металл будет реагировать, образу дополнительное количество продукта реакции окислени .
Процесс продолжают до тех пор, пока
0 продукт реакции окислени не прорастет за определенную поверхностную границу, по крайней мере, в часть проницаемого сло или получени промежуточной керамической массы, включающей нижележащую
5 массу керамического композита, пропитанную продуктом реакции окислени ,и керамический слой, который, по крайней мере, частично был пропитан продуктом реакции окислени . При выполнении технологиче0 ского процесса заранее предопредел етс , что получающийс керамический слой имеет более слабую механическую полостность по сравнению с массой керамического композита . Механическа полостность может
5 быть определена как такое качество или прочность в соответствующих керамических структурах, которые позвол ют удалить керамический слой, например, дробеструйной очисткой, обработкой в барабане с абразивной средой или эрозией
шламом без нарушени или повреждени нижележащей массы керамического композита , котора остаетс практически невредимой в процессе и после удалени керамического сло .
Промежуточна керамическа масса, включающа слой и наполнитель, пропитанные продуктом реакции окислени , удал ют из печи и дают возможность охладитьс до температуры ниже 850°С, предпочтительно, ниже 400 С и до комнатной температуры. В предпочтительном воплощении при охлаждении в керамической матрице керамического сло будут развиватьс микротрещины вследствие мартенситового фазового перехода составных частей сло , заключенных внутри выращенной матрицы, привод к тому, что керамический слой становитс легче удал ть с массы керамического композита, чем в том случае, если бы не было предварительного охлаждени промежуточной керамической массы. Впоследствии растрестнутый керамический слой удал ют, например, методом аэрозии с массы керамического композита.
Проницаемый слой может включать любой материал (материалы), соединение (соединени ) или т.п., совместимые с ростом матрицы продукта реакции окислени , имеющий более слабую механическую целост- ность по сравнению с нижележащей массой композита дл того, чтобы проницаемый слой, включающий любой продукт реакции окислени ,мог быть легко удален, предпочтительно , методом эрозии или другим мето- дом с нижележащей массы композита без его повреждени , например, растрескивани , точечной коррозии или т.п.
Проницаемый слой также может включать любые материалы, соединени или т.п., которые при последующем процессе охлаждени развивают микротрещины вследствие мартенситового фазового перехода. вл ющегос следствием того, что слой нестабилизирован или становитс нестабили- эированным в процессе роста продукта реакции окислени . Состав сло будет главным образом зависеть от состава брикета и образующейс керамической матрицы, но также может зависеть от окислител и уело- еий технологического процесса. Материалы и услови реакции заранее выбираютс такими , чтобы пропитанный композиционный слой по прочности был слабее прилегающего к нему пропитанного композиционного наполнител и чтобы слой мог быть легко отделен на границе раздела. В предпочтительном воплощении изобретени , использующем в качестве основного металле алюминий и в качестве основного металла
алюминий и в качестве окислйЧел - воздух, дл формировани матрицы альфа-глинозема , проницаемый слой включает нестабилизированное соединение, выбранное из группы, состо щей из оксидов циркони , гафни и их смесей. В частности, если проницаемый слой включает нестабилизированный оксид циркони и в качестве наполнител глинозем. Слой, пропитанный продуктом реакции окислени в виде глинозема механически слабее прилегающего к нему пропитанного пласта и может быть легко отделен от пласта на границе раздела дробеструйной обработкой, шлифовкой, эрозией, шламом или т.п.
Проницаемый слой может быть выполнен в виде покрыти , укладки или т.п. из пластинок, проволоки, частиц, порошков, пузырьков и т.д. и их комбинаций. Может быть использовано любое подход щее св зующее вещество дл обеспечени соответствующей прочности до обжига, например, поливиниловый спирт или т.п., который не преп тствует проведению реакции в предлагаемом способе. В частности, полезными вл ютс частицы большего размера, например , 24 меш или более, так как они как правило образуют очень слабые композиты. Однако, могут использоватьс более мелкие частицы, в виде добавок. Материал проницаемого сло может формироватьс на поверхности брикета известным или обычным способом, например, путем образовани шлама из частиц в органическом св зующем вещества, нанесени шлама на поверхность и затем схватывание его посредством сушки при повышенных температурах.
Результирующий самонесущий керамический композит как конечный продукт пропитываетс до своих границ керамической матрицей, содержащей поликристаллический материал, состо щий практически из продукта реакции окислени основного металла парофазным окислителем и, необ зательно , одной или нескольких металлических составных частей, таких, как неокисл емые составные части основного металла, примеси или металлические составные части восстанавливающегос окислител . Наиболее типично, когда границы пласта наполнител или брикета наполнител и поликристаллической матрицы практически совпадают, но отдельные составные части на поверхност х пласта или брикета могут быть обнаружены или могут выступать из матрицы и поэтому может быть не полне пропитка наполнител матрицей. Кроме того , очевидно, что результирующа поликристаллическа матрица может иметь пористость, котора может быть частичным
или почти полным замещением металлической фазы, но объемный процент пор будет зависет в основном от таких условий, как температура, врем реакции, тип основного металла, и концентрации примеси. Обычно в этих поликристаллических керамических структурах кристаллиты продукта реакции окислени взаимосв заны более, чем в одном измерении, предпочтительно, в 3-х измерени х и металлическа фаза или пориста фаза могут быть, по крайней мере, частично взаимосв заны. Предлагаемое изделие из керамического композита обычно имеет четко определенные границы.
Таким образом, проницаемый слой ус- танавливает границу самонесущего керами- ческого композита и способствует производству самонесущего керамического композита сеточной или близкой к ней структуры, который имеет четко определен- ные границы
Керамический композит, полученный предлагаемым способом, должен быть обычно св занным продуктом, включающим в пределах 5-98 об % от общего объема керамического композиционного продукта одного или нескольких наполнителей, погруженных до определенной поверхностной границы брикета или пласта в поликристаллическую матрицу Когда в ка- честве основного металла используетс алюминий, поликристаллическа матрица обычно включает около 60-99 об.% (от объема поликристаллической матрицы) взаимосв занного окисла альфа-глинозема и около 1-40 об.% (тот же базис) неокисленных составных частей и основного металла
Хот насто щее изобретение описано выше с акцентом на системы, в которых используетс алюминий или алюминиевый сплав в качестве основного металла, и глинозем вл етс продуктом реакции окислени , эти системы приведены только в качестве примера и, совершенно очевидно, что насто щее изобретение применимо к другим системам, в которых используютс в качестве основного металла другие металлы , такие, как олово, кремний, титан, цирконий и т.д. и предполагаемым продуктом реакции окислени вл етс окись металла, нитрит, борид. карбид или т.п. Также изобретение описано ниже со ссылкой на кон- кретный брикет, используемый дл производства композитов, но. совершенно очевидно, что в процессе реализации изо- бретени могут использоватьс любые пласты рыхлого наполнител , материалы или т.п., имеющие, по крайней мере, одну определенную поверхностную границу. Таким образом, когда в данном описании упоминаютс термины брикет или проницаемый брикет, под этим необходимо подразумевать любую массу наполнител , котора проницаема дл парофазного окислител и выращиваемого продукта реакции окислени этого изобретени и котора имеет, по крайней мере, одну определенную поверхность .
Опишем далее насто щее изобретение на примере, показанном на чертеже. Основной металл 1 погружен в практически инертный наполнитель 2, так что верхн поверхность металла не выступает за его уровень. Брикет 3, имеющий заданную фасонную поверхность 4, помещают на верхнюю поверхность основного металла. На поверхность 4 нанос т проницаемый слой 5 без нарушени геометрии этой плоскости. Эта сборка содержитс в подход щем резервуаре или лодочке 6 из огнеупорного материала . Следует заметить, что сборка располагаетс таким образом, что рост или развитие продукта реакции окислени будет происходить внутрь брикета 3 и в направлении к определенной поверхностной границе 4. Продукт реакции окислени пропитывает или засасываетс в брикет 3 и, по крайней мере, часть проницаемого сло 5. Дл получени промежуточной керамической массы, как было описано выше, сборку нагревают в печи до повышенной температуры в присутствии парофазного окислител , так что поликристаллическа керамика пропитывает брикет, выход за его границу, по крайней мере, в часть проницаемого сло практически без повреждени или смещени брикета. Промежуточна керамическа масса включает керамический слой (слой, пропитанный поликристаллической кера микой), лежащий сверху керамического композита (брикета, пропитанного поликристаллической керамикой). Керамический слой обладает меньшей механической прочностью по сравнению с керамическим композитом и он может быть удален, например, дробеструйной очисткой, и т.д., с керамического композита без нарушени механической целостности или структуры последнего.
Обычно, промежуточной керамической массе дают возможность охладитьс путем удалени сборки из печи перед отделением керамического сло от нижележащего керамического композита. После удалени керамического сло вдоль поверхностной границы, результирующий керамический продукт представл ет собой самонесущий керамический композит, имеющий определенную поверхность, установленную проницаемым слоем.
В технологическом процессе этого изобретени парофазный окислитель обычно вл етс газообразным в услови х технологического процесса дл создани окислительной среды, такой как атмосферный воздух. Обычно парофазные окислители включают, например, следующие элементы или соединени или комбинации элементов или соединений, включа летучие или испар ющиес элементы, соединени или составные части соединений или смесей: кислород, азот, галоген, сера, фосфор, мышь к, углерод, бор, селен, теллур и их соединени и комбинации, например, метан , этан, пропан,ацетилен,этилен, пропилен (углеводород в качестве источника углерода) и смеси, такие как воздух, Н2/Н20 и СО/С02, причем последние две смеси полезны в отношении снижени содержани кислорода (включа воздух), в воздух более предпочтителен по экономическим соображени м . Когда парофазный окислитель идентифицируетс как содержащий или включающий определенный газ или пар, это означает парофазный окислитель, в котором идентифицированный газ или пар вл етс единственным, преобладающим или, по крайней мере, важным окислителем основного металла в услови х, полученных в используемой окислительной среде. Например , хот основной составной частью воздуха вл етс азот, содержание кислорода в воздухе вл етс обычно единственным окислителем основного металла в услови х, полученных в используемой окислительной среде.
Поэтому воздух подходит под определение кислородсодержащего газообразного окислител , а не под определение азотсодержащий газообразный окислитель. Примером азотсодержащего газообразного окислител , используемого в данном описании и пунктах формулы изобретени вл етс формующий газ, который обычно содержит около 96 об % азота и около 4 об.% водорода.
Окислитель может также включать твердый окислитель и/или жидкий, окислитель, которые вл ютс твердыми или жидкими в услови х технологического процесса. Твердый окислитель и/или жидкий окислитель используетс в сочетании с парофазным окислителем. При использовании твердого окислител последний обычно рассеивают или подмешивают по всей площади пласта наполнител или брикета, или в части пласта или брикета, прилегающей к основному металлу. Он может быть а виде частиц или в виде покрыти на пласте ил.и частицах брикетов . Может использоватьс любой твердый окислитель, включающий такие элементы , как бор или углерод или восстанавливаемые соединени , такие, как окислы, карбиды или бориды более низкой термодинамической стабильности по сравнению с оксидом или боридом, вл ющимс продуктом реакции основного металла.
Если жидкий окислитель используетс вместе с парофазным окислителем, он мо0 жет быть рассе н или подмешан по всей площади пласта наполнител или брикета или в части их, прилегающей к основному металлу, при условии, что такой жидкий окислитель не блокирует доступ к парофаз5 ному окислителю. Термин Жидкий окислитель означает окислитель, вл ющийс жидким в услови х реакции окислени , и поэтому жидкий окислитель в исходном состо нии может быть твердым, например.
0 солью, котора вл етс расплавленной или жидкой в услови х реакции окислени . Альтернативно , жидкий окислитель может быть жидким в исходном состо нии, например, может быть раствором материала, исполь5 зуемого дл нанесени на часть пористых поверхностей пласта наполнител или брикета и который расплавл етс или разлагаетс в услови х технологического процесса дл обеспечени подход щей окислитель0 ной компоненты. Примерами определенных здесь жидких окислителей вл ютс низко- плавкие стекла.
Брикет должен быть достаточно пористым или проницаемым дл того, чтобы па5 рофазный окислитель мог проникать через брикет и входить в контакт с основным металлом . Брикет также должен быть достаточно проницаемым дл обеспечени роста продукта реакции окислени внутри него
0 без значительного нарушени осадки или, иначе говор , изменени конфигурации или геометрии брикета. В случае, если брикеУ включает твердый окислитель и/или жидкий Окислитель, который может сопровождать
5 парофазный окислитель, тогда брикет должен быть достаточно пористым или проницаемым дл выращиваемого продукта реакции окислени твердым и/или жидким окислителем. Совершенно очевидно, чтоес0 ли в тексте за вки упоминаетс брикет или проницаемый брикет это означает проницаемый брикет, имеющий вышеупом нутую пористость и/или проницаемость, если не оговорено особо.
5 Проницаемые брикеты могут создаватьс или формироватьс любого заданного желаемого размера и формы любыми обычными способами, например, литьем из шликера , мнжекционным формованием, литьевым прессованием, вакуумным формованием дл или же путем обработки любых подход щих материалов, более подробно описанных в других публикаци х. Как было указано выше, проницаемый брикет может включать твердый окислитель и/или жидкий окислитель, используемый вместе с паро- фазным окислителем. Проницаемый брикет должен иметь по крайней мере одну поверхностную границу и должен сохран ть цело- стность формы и иметь достаточную прочность в необожженном состо нии, а также сохран ть точные размеры после прорастани через него керамической матрицы . Однако, проницаемый брикет должен быть достаточно проницаемым дл выращиваемого внутри его поликристаллического продукта реакции окислени . Проницаемый брикет должен быть также способным смэ- чиватьс основным металлом и иметь такой состав, чтобы поликристаллический продукт реакции окислени мог соедин тьс или сцепл тьс и внутри брикета дл получени керамического композиционного продукта высокой целостности и с четко определенными границами.
Брикет может быть любого размера или формы, если только обеспечиваетс его прот женный поверхностный контакт с металлической поверхностью основного металла и имеет, по крайней мере, одну поверхностную границу с наложенным на нее проницаемым слоем, коУорый определ ет цель дл растущей поликристаллической матрицы Например, брикет может иметь полусферическую форму, плоска поверхность которого находитс в контакте с поверхностью основного металла, а куполообразна поверхность представл ет определенную поверхностную границу, к которой должен расти поликристаллический материал Брикет может иметь кубическую форму, одна квадратна поверхность которого контактирует с металлической поверхностью основного металла, а остальные п ть квадратных поверхностных границ вл ютс целевыми точками дл растущей поликристалличе- ской матрицы. Матрица поликристалличв- ского материала вл юща с средствием продукта реакции окислени просто растет в проницаемый брикет и в слой дл пропитывани брикета до его определенной поверхностной границы, и по крайней мере частичного пропитывани прилегающего к нему проницаемого сло по существу без порчи или вытеснени проницаемого брикета .
Проницаемый брикет этого изобретени может быть составлен из любого подхо- д щего материала, такого, как керамические и/или металлические частицы, порошки , волокна, усики, проволоки, полые тела или шарики, металлическа ткань, сплошные шарики и т.д. и их комбинации. В качестве материалов брикета могут исполь- зоватьс незакрепленна или св занна цепочка , имеюща промежутки, отверсти или т.п., котора делает брикет проницаемым дл окислител , и расплавленного основного металла, вызывающего рост продуктов
0 реакции окислени без изменени формы брикета. Брикет может включать решетку усиливающих прутков, брусков, трубочек, пластин, проводников, шариков или других частиц, металлическую ткань, керамическую
5 огнеупорную ткань или т.п. или комбинацию любых вышеуказанных элементов, предварительно установленных в желаемом виде. Кроме того, материалы брикета могут быть гомогенными или гетерогенными. Материэ0 лы брикета, такие, как керамические порошки или частицы могут быть соединены между собой любым подход щим св зующим веществом , которое не оказывает вредного воздействи на реакции предлагаемого тех5 нологического процесса и не оставл ет никаких нежелательных остаточных побочных продуктов внутри керамического композиционного продукта Подход щие частицы. такие как карбида кремни или глинозема
0 могут иметь размер в пределах 10-100 меш или меньше или может использоватьс примесь других размеров и типов.
Частицы могут формироватьс известными или обычными методами, например,
5 путем образовани шлама из частиц в органическом св зующем веществе, выливани шлама в форму и обеспечение возможности схватывани шлама в форме путем его сушки при повышенной температуре
0 При формовании и производстве брикета или пласта наполнител может использоватьс любой из р да подход щих материалов. Такими подход щими материалами вл ютс материалы, которые при тем5 пературе и услови х процесса окислени не вл ютс летучими, вл ютс термодинамически стабильными и не взаимодействуют с или чрезмерно раствор ютс в расплавленном основном металле. Некоторые полез0 ные наполнители могут быть снабжены защитным покрытием дл обеспечени их стабильности и предотвращени нежелательных реакций. В случае, когда в качестве основного металла используетс алюминий,
5 а в качестве окислител используетс воздух или кислород, такими материалами могут быть, например, окислы металла, бориды, нитриды и карбиды алюмини , цери , гафни , лантана, празеодима, самари , циркони и металлические соединени высшего пор дка, такие, как алюмомагнези- альна шпинель и покрытые углеродные волокна .
Некоторые из этих составных частей должны быть покрыты защитным противо- окислительным покрытием дл того, чтобы они могли выдержать услови процесса окислени . В этом случае покрытие должно быть совместимым с образованием матрицы.
В процессе реализации насто щего изобретени может использоватьс один брикет или сборка брикетов дл получени более сложных форм. Было обнаружено, что материал поликристаллической матрицы может быть выращен через соседние контактирующие части сборки дл соединени смежных брикетов в единый или интегральный керамический композит. Сборка брикетов , снабженна на поверхности (поверхност х) проницаемым слоем, размещаетс таким образом, что направление роста продукта реакции окислени должно быть к и в сборку брикетов дл пропитывани сборки и проницаемого сло , тем самым соединени брикетов вместе. Таким образом , сложные и фасонные керамические композиты могут быть сформованы в виде цельной массы, что невозможно было бы сделать, использу обычные способы производства керамических издел ий. Совершенно очевидно, что используемый здесь термин брикет означает брикет или сборку брикетов (если не оговорено особо), которые могут быть окончательно соединены в цельный композит .
Примесь или примеси, используемые вместе с основным металлом - алюминием в качестве легирующих составных частей основного металла, могут наноситьс , по крайней мере, на часть основного металла или могут вводитьс наполнитель или брикет или в их часть. Например, легирующа примесь может быть использована в комбинации с нанесенной снаружи примесью. В случае, когда примесь или примеси ввод т в слой наполнител или бри-кет, можно распредел ть легирующие примеси в части всей массы брикета в виде покрытий или в виде частиц, предпочтительно, включа , по крайней мере, часть брикета, прилегающую к основному металлу. Введение любой добавки и наполнитель может также осуществл тьс путем нанесени сло ее введени внутрь брикета через любые его внутренние отверсти , промежутки, проходы или т.п., которые делают его проницаемым. Обычным способом введени любой из примесей вл етс просто смачивание используемого наполнител в жидкости, представл ющей собой раствор примесного материала.
Источник примеси может также обеспечиватьс путем помещени твердой массы примеси в контакте с и между, по крайней мере, частью поверхности основного металла и брикетом. Например, на поверхность основного металла может накладыватьс тонкий лист кварцевого стекла (полезного в качестве примеси дл окислени алюмини , используемого в качестве основного метал0 ла). Когда алюминий (который может быть легирован магнием) с наложенным на него сверху материалом, содержащим кремний, плав т в окислительной среде (например, в случае алюмини на воздухе при темггерату5 ре в пределах 850-1450°С, предпочтительно , 900-1850°С) происходит рост поликристаллической керамической матрицы в проницаемый слой. В случае, когда примесь прикладываетс снаружи, по край0 ней мере, к части поверхности основного металла, поликристаллическа окисна структура обычно растет внутри проницаемого брикета по существу за слой примеси (то есть за глубину приложенного сло при5 меси). В любом случае одна или более примесей могут снаружи прикладыватьс к поверхности основного металла и/или к проницаемому брикету. Кроме того, примеси , введенные внутрь основного металла
0 и/или приложенные к нему снаружи, могут быть дополнены примес ми, прилегаемыми к вышеупом нутым формам.
Таким образом, недостаточна концентраци примесей, введенных внутрь основ5 ного металла и/или приложенных к нему снаружи может быть восполнена дополнительной концентрацией соответствующих примесей, вводимых в брикет и наоборот. Полезными примес ми дл алюмини ,
0 используемого в качестве основного металла , когда воздух используетс в качестве окислител , вл ютс , например, магний и цинк в комбинации друг с другом или в комбинации с другими примес ми, как описано
5 ниже. Эти металлы или подход щий источник металлов могут вводитьс в качестве легирующих примесей в алюминий при концентраци х дл каждого в пределах 0,1-10 мас.% от общего веса результирующего ле0 гированного металла. Указанные концентрации примесей инициируют керамический рост, усиливают перемещение металла и благопри тно вли ют на морфологию роста результирующего продукта реакции окислени .
5 Концентраци дл любой одной примеси будет зависеть от таких факторов, как комбинаци примесей и температура, при которой осуществл етс технологический процесс.
Как объ снено выше, в зависимости от обсто тельств может использоватьс одна
или несколько примесей. Например, в случае использовани в качестве основного ме- талла алюмини и в качестве окислител - воздуха, полезными комбинаци ми примесей вл ютс а) магний и кремний или 6) магний, цинк и кремний. В таких примерах предпочтительными вл ютс содержание магни в пределах 0,1-3 мас.%. цинка - в пределах 1-6 мае % и кремни - в пределах 1-10 мас.%.
Дополнительными примерами примесных материалов, полезных дл алюмини , вл ютс натрий, литий, кальций, бор, фосфор и иттрий, которые могут использоватьс в отдельности или в комбинации от окислител и условий технологического процесса. Натрий и литий могут использоватьс в очень малых количествах, обычно в пределах 100-200 частей на миллион и они могут использоватьс отдельно или вместе в комбинации с другими примес ми. Также полезными примес ми вл ютс редкозе- мельныеэлементы, такие как церий, лантан, празеодим, неодим и самарий, особенно когда они используютс в комбинации с другими примес ми.
Можно контролировать рост поликристаллического керамического материала в проницаемый брикет путем локализованного размещени примесногр материала на поверхность основного металла. Слой легирующей добавки вл етс тонким относительно толщины массы основного металла и рост или образование продукта реакции окислени в проницаемый брикет происходит по существу за этот слой Слой примесного материала может наноситьс кистью окунанием, шелкографией, напылением или разбрызгиванием или просто накладыванием сло частиц примеси в твердом виде или твердого тонкого листа или пленки примеси на поверхность основного металла. Примесный материал может включать (но не об зательно ) или органические. или неорганические св зующие вещества, носители , растворители и/или сгустители. Более предпочтительно, примесные материалы прикладывать в виде порошков к поверхности основного металла или рассеивать, по крайней мере, над частью наполнител . Один предпочтительный способ прикладывани примесей к поверхности основного металла заключаетс в использовании жидкой суспензии примесей в смеси воды с органическим св зующим веществом, котора разбрызгиваетс на поверхность основного металла дл получени сцепл ющегос покрыти , которое облегчает обращение с основным металлом до его обработки.
При использовании кремни в виде двуокиси кремни , прикладываемого снаружи в качестве примеси к алюминию, легированному магнием, используемому в качестве основного металла при использовании воздуха или кислорода в качестве окислител , дл стимулировани роста поликристаллического керамического материала необходимо было использовать 0,00003 г кремни
0 на грамм основного металла или около 0,0001 г кремни на 1 см открытой поверхности металла вместе со второй примесью, имеющей источник магни и/или цинка. Было также обнаружено, что при использова5 нии алюмини в качестве основного металла и воздуха или кислорода в качестве окислител можно получать керамический композит, использу МдО в качестве примеси в количестве, превышающем 0.0008 г Мд
0 на грамм основного металла и превышающем 0,003 г М на 1 см2 поверхности основного металла, на которую прикладываетс МдО. Было обнаружено, что увеличение количества примесных материалов уменьшает
5 врем реакции, необходимое дл получени керамического композита, но это также зависит от таких фактаров, как тип примеси, тип основного металла и услови реакции. Когда основным металлом вл етс
0 алюминий, легированный магнием, и в качестве окислител используетс воздух или кислород, было установлено, что магний, по крайней мере, частично окисл етс из сплава при температурах в пределах 820-950°С.
5 В таких системах с использованием в качестве примесного материала магни магний образует окись магни и/или алюмомагне- зиальную шпинель на поверхности расплавленного алюминиевого сплава и в процессе
0 роста такие соединени магни остаютс главным образом на начальной окисной поверхности сплава основного металла в растущей керамической структуре. Таким образом, в таких системах с использовани5 ем в качестве примесного материала магни структура, основанна на окиси алюмини , получаетс отдельно от сравнительно тонкого сло алюмомагнезиальной шпинели на начальной поверхности. При желании эта
0 начальна поверхность может быть легко удалена дроблением, механической обработкой , шлифовкой, или дробеструйной очисткой
П ример.Слитокалюминиевогосплава
5 толщиной 1 дюйм, шириной 7/8 дюйма и длиной 8 дюймов, содержащий 5 мас.% кремни , 3 мас.% магни , 91,7 мас.% алюмини , остальное - примеси, помещали горизонтально -на слой сравнительно инертного материала 38 Alundum с тонкостью помола частиц 100 меш (поставщик фирма Norton), наход щийс в тигле. Затем на слиток накладывалс брикет, имеющий определенную поверхностную границу Брикет мог быть изготовлен обычным лить- ем из шликера и изготовлен был из шлама, включающего 47,6% частиц глинозема (Е67 Alundum, размер частиц 1000 меш, фирма Norton), 23.7% каолиновой глины (ЕРК, 98% частиц имеет размер менее 20 мкм, фирмы Georgia Kaolin) и 28,5% воды. После получени однородной смеси она выливалась в гипсовую форму, имеющую желаемую геометрию брикета Слегка затвердевший в течение примерно 20 мин брикет подвергалс сушке при 90°С и затем предварительно обжигалс при температуре 700°С в течение 30 мин на воздухе. Брикет покрывалс оксидом циркони с размером частиц, например . 24 меш на его определенной поверхностной границе. Затем полученна слоиста сборка помещалась в печь (через печь продувалс воздух), в которой поддерживалась температура 1000°С. По истечении 96 ч был получен керамический к омпозит. поверх которого располагалс слой оксида циркони , пропитанный продуктом реакции окислени
Слой оксида циркони имел меньшую механическую прочность по сравнению с нижележащим керамическим композитом После охлаждени слой оксида циркони был удален дробеструйной очисткой и был получен самонесущий керамический композит , имеющий определенную поверхност-
ную границу, установленную слоем оксида циркони
Claims (1)
- Формула изобретени 1.Способ получени издели из керамического композиционного материала, включающий изготовление брикета заданной формы из материала-наполнител , нанесение на по крайней мере одну поверхность брикета сло материала, проницаемого дл газообразного окислител , размещение брикета в контакте с алюминием, легированным по меньшей мере одной добавкой, выбранной из группы кремний, магний и цинк, нагрев брикета в контакте с алюминием в окислительной атмосфере до температуры выше точки плавлени алюмини , но ниже точки плавлени продукта реакции окислени алюмини , выдержку в течение времени, достаточного дл пропитки межзернового пространства брикета продуктом реакции окислени алюмини , охлаждение и удаление поверхностного сло абразивной обработкой, отличающийс тем, что в качестве материала сло используют соединени , совместимые с продуктом реакции окислени , обеспечивающие более низкую механическую прочность после его пропитки продуктом реакции окислени и охлаждени , чем прочность наход щегос под ним композиционного материала.2 Способ по п 1, отличающийс тем, что в качестве материала сло используют оксид из группы Zr02, Hf02 с размером частиц 24 мкм6
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US94540486A | 1986-12-22 | 1986-12-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU1828462C true RU1828462C (ru) | 1993-07-15 |
Family
ID=25483045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU874203819A RU1828462C (ru) | 1986-12-22 | 1987-12-14 | Способ получени издели из керамического композиционного материала |
Country Status (29)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4824622A (ru) |
| EP (1) | EP0272997B1 (ru) |
| JP (1) | JP2525841B2 (ru) |
| KR (1) | KR880007399A (ru) |
| CN (1) | CN87101297A (ru) |
| AT (1) | ATE86237T1 (ru) |
| AU (1) | AU602741B2 (ru) |
| BG (1) | BG60616B1 (ru) |
| BR (1) | BR8706952A (ru) |
| CA (1) | CA1307385C (ru) |
| CS (1) | CS276997B6 (ru) |
| DD (1) | DD286135A5 (ru) |
| DE (1) | DE3784472T2 (ru) |
| DK (1) | DK671987A (ru) |
| FI (1) | FI90055C (ru) |
| HU (1) | HU203862B (ru) |
| IE (1) | IE61291B1 (ru) |
| IL (1) | IL84737A (ru) |
| IN (1) | IN168229B (ru) |
| NO (1) | NO875249L (ru) |
| NZ (1) | NZ222925A (ru) |
| PH (1) | PH25921A (ru) |
| PL (1) | PL157887B1 (ru) |
| PT (1) | PT86446B (ru) |
| RO (1) | RO100048A2 (ru) |
| RU (1) | RU1828462C (ru) |
| TR (1) | TR23487A (ru) |
| YU (1) | YU229687A (ru) |
| ZA (1) | ZA879544B (ru) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4828785A (en) * | 1986-01-27 | 1989-05-09 | Lanxide Technology Company, Lp | Inverse shape replication method of making ceramic composite articles |
| US5162273A (en) * | 1986-05-08 | 1992-11-10 | Lanxide Technology Company, Lp | Shaped ceramic composites and methods of making the same |
| US4933309A (en) * | 1988-11-07 | 1990-06-12 | General Electric Company | Process for producing a ceramic composite reinforced with noble metal coated ceramic fibers |
| US5040588A (en) * | 1988-11-10 | 1991-08-20 | Lanxide Technology Company, Lp | Methods for forming macrocomposite bodies and macrocomposite bodies produced thereby |
| IL92396A0 (en) * | 1989-01-13 | 1990-07-26 | Lanxide Technology Co Ltd | Method of producing ceramic composite bodies |
| US5188164A (en) * | 1989-07-21 | 1993-02-23 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of forming macrocomposite bodies by self-generated vacuum techniques using a glassy seal |
| US5154425A (en) * | 1990-10-19 | 1992-10-13 | Lanxide Technology Company, Lp | Composite golf club head |
| AU3815493A (en) * | 1992-03-20 | 1993-10-21 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for forming bodies by reactive infiltration |
| US5626914A (en) * | 1992-09-17 | 1997-05-06 | Coors Ceramics Company | Ceramic-metal composites |
| US6338906B1 (en) | 1992-09-17 | 2002-01-15 | Coorstek, Inc. | Metal-infiltrated ceramic seal |
| US5503122A (en) * | 1992-09-17 | 1996-04-02 | Golden Technologies Company | Engine components including ceramic-metal composites |
| US6143421A (en) * | 1992-09-17 | 2000-11-07 | Coorstek, Inc. | Electronic components incorporating ceramic-metal composites |
| US5525374A (en) * | 1992-09-17 | 1996-06-11 | Golden Technologies Company | Method for making ceramic-metal gradient composites |
| US5676907A (en) * | 1992-09-17 | 1997-10-14 | Coors Ceramics Company | Method for making near net shape ceramic-metal composites |
| US5614043A (en) | 1992-09-17 | 1997-03-25 | Coors Ceramics Company | Method for fabricating electronic components incorporating ceramic-metal composites |
| WO1994018139A1 (en) * | 1993-02-02 | 1994-08-18 | Lanxide Technology Company, Lp | Novel methods for making preforms for composite formation processes |
| US6270601B1 (en) | 1998-11-02 | 2001-08-07 | Coorstek, Inc. | Method for producing filled vias in electronic components |
| 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 |
| US7544228B2 (en) * | 2003-05-20 | 2009-06-09 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Large particle size and bimodal advanced erosion resistant oxide cermets |
| US8333812B2 (en) * | 2008-08-18 | 2012-12-18 | Forestwood Industrial, Inc. | Method and device for use of hollow spheres in a composite material |
| CN102557596B (zh) * | 2012-01-05 | 2013-08-14 | 西北工业大学 | 一种激光送粉法制备氧化铝基共晶陶瓷的方法 |
| JP2016150873A (ja) * | 2015-02-18 | 2016-08-22 | 株式会社Ihi | セラミックス基複合材の製造方法 |
| CN106222512A (zh) * | 2016-08-26 | 2016-12-14 | 郴州市泰益表面涂层技术有限公司 | 一种多元硼化物基超硬双金属螺杆及其制备方法 |
| CN117902899B (zh) * | 2024-03-18 | 2024-06-04 | 中南大学 | 一种稀土一体化改性C/C-UHTCs复合材料及其制备方法 |
Family Cites Families (23)
| 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 |
| 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 |
| US3538231A (en) * | 1969-03-25 | 1970-11-03 | Intern Materials | Oxidation resistant high temperature structures |
| US3864154A (en) * | 1972-11-09 | 1975-02-04 | Us Army | Ceramic-metal systems by infiltration |
| US4055451A (en) * | 1973-08-31 | 1977-10-25 | Alan Gray Cockbain | Composite materials |
| US3973977A (en) * | 1973-11-01 | 1976-08-10 | Corning Glass Works | Making spinel and aluminum-base metal cermet |
| DE3381519D1 (de) * | 1983-02-16 | 1990-06-07 | Moltech Invent Sa | Gesinterte metall-keramikverbundwerkstoffe und ihre herstellung. |
| JPS60195063A (ja) * | 1984-03-16 | 1985-10-03 | 日本碍子株式会社 | セラミツクスの製法 |
| 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 |
| US4657876A (en) * | 1985-07-29 | 1987-04-14 | General Electric Company | Composite by infiltration |
| US4828785A (en) * | 1986-01-27 | 1989-05-09 | Lanxide Technology Company, Lp | Inverse shape replication method of making ceramic composite articles |
| 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
- 1987-11-09 TR TR745/87A patent/TR23487A/xx unknown
- 1987-12-02 IE IE327887A patent/IE61291B1/en not_active IP Right Cessation
- 1987-12-04 AU AU82244/87A patent/AU602741B2/en not_active Ceased
- 1987-12-07 IL IL84737A patent/IL84737A/xx not_active IP Right Cessation
- 1987-12-14 RO RO130952A patent/RO100048A2/ro unknown
- 1987-12-14 RU SU874203819A patent/RU1828462C/ru active
- 1987-12-14 EP EP87630262A patent/EP0272997B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-12-14 DE DE8787630262T patent/DE3784472T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-12-14 AT AT87630262T patent/ATE86237T1/de not_active IP Right Cessation
- 1987-12-15 NZ NZ222925A patent/NZ222925A/xx unknown
- 1987-12-15 HU HU875672A patent/HU203862B/hu not_active IP Right Cessation
- 1987-12-16 NO NO875249A patent/NO875249L/no unknown
- 1987-12-16 BG BG82228A patent/BG60616B1/bg unknown
- 1987-12-16 YU YU02296/87A patent/YU229687A/xx unknown
- 1987-12-16 IN IN979/CAL/87A patent/IN168229B/en unknown
- 1987-12-16 FI FI875526A patent/FI90055C/fi not_active IP Right Cessation
- 1987-12-18 PL PL1987269554A patent/PL157887B1/pl unknown
- 1987-12-19 CN CN198787101297A patent/CN87101297A/zh active Pending
- 1987-12-21 CS CS879552A patent/CS276997B6/cs unknown
- 1987-12-21 BR BR8706952A patent/BR8706952A/pt active Search and Examination
- 1987-12-21 DD DD87310859A patent/DD286135A5/de not_active IP Right Cessation
- 1987-12-21 ZA ZA879544A patent/ZA879544B/xx unknown
- 1987-12-21 DK DK671987A patent/DK671987A/da not_active Application Discontinuation
- 1987-12-22 JP JP62326670A patent/JP2525841B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-12-22 CA CA000555026A patent/CA1307385C/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-12-22 KR KR870014876A patent/KR880007399A/ko not_active Application Discontinuation
- 1987-12-22 PT PT86446A patent/PT86446B/pt not_active IP Right Cessation
- 1987-12-22 PH PH36289A patent/PH25921A/en unknown
-
1988
- 1988-06-13 US US07/207,924 patent/US4824622A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| За вка ЕР №0169067, кл. С 04 В 35/65, 1986. За вка ЕР №0193292, кл. С 04 В 35/65, 1986. * |
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU1828462C (ru) | Способ получени издели из керамического композиционного материала | |
| US5024795A (en) | Method of making shaped ceramic composites | |
| US4923832A (en) | Method of making shaped ceramic composites with the use of a barrier | |
| US4851375A (en) | Methods of making composite ceramic articles having embedded filler | |
| RU1776254C (ru) | Способ изготовлени композиционного материала | |
| US5017526A (en) | Methods of making shaped ceramic composites | |
| US4916113A (en) | Methods of making composite ceramic articles | |
| US5436209A (en) | Set up for making shaped ceramic composites with the use of a barrier means and articles produced thereby | |
| EP0337916B1 (en) | Method for producing a protective layer on a ceramic body | |
| EP0407330B1 (en) | Methods of producing ceramic and ceramic composite bodies | |
| US5162273A (en) | Shaped ceramic composites and methods of making the same | |
| US5187130A (en) | Composite ceramic articles | |
| RU1830055C (ru) | Способ получени фасонного керамического издели |