SE470424B - Förfarande för framställning av keramiska blandoxidmaterial - Google Patents

Description

2 tionsbindningen oxideras metallen därvid till sin motsvarande keramiska sammansättning.

Som exempel på detta kan nämnas ett försök med en Al:Si- -legering (88:12), som tillsammans med Al203 framgångsrikt maldes ned till finkorniga partiklar. Torrpressade kroppar av denna sam- mansättning oxiderades och det visade sig att all Si tillsammans med en del av Al bildade mullit. Detta sker dessutom redan vid en temperatur under 1400°C i luftatmosfär.

Andra keramiska material som kan tillverkas enligt samma 3Y203-5A1203 (YAG), Mg2Al4Si5Ol8 (koerde- rit), MgAl2O4 (spinell), LiAlSi2O6 (ß-spodumen) samt CaZrO3 (Tm>23oo°c) .

Med uppfinningen kan alltså uppnås att malningen av ett principer är Al2Ti05, metallegeringspulver med bestämd sprödhet ger partiklar av sub- mikron storlek (<1 pm). Detta möjliggör en verkligt homogen för- delning av metallerna i legeringen och sänker därigenom tempe- raturen för omvandlingen till den motsvarande keramiska samman- sättningen. Den homogena fördelningen gynnar också denna omvand- ling. Om man vidare tillverkar ett legeringspulver med en kataly- satormetalltillsats så kan man höja reaktiviteten ytterligare, t ex genom att till Al:Si sätta Mg. Det blir också möjligt att välja legeringen så att man får exakt rätt keramisk sammansätt- ning. Tack vare denna rätta keramiska sammansättning kan man också kontrollera och minimera krympningen under oxideringen. Om man vill göra metallen ännu sprödare och därmed gynna nermal- ningen av densamma kan man tillverka ett gasatomiserat legerings- pulver med en viss mängd kerampulver tillsatt.

EXEMPEL 1 Tillverkning av mullit Två pulverblandningar bereddes. Den ena (beteckning AlSi) bestod av 30 viktprocent Al:Si-legering, viktförhållande 88:12, (Johnson Matthey, <44 pm), 69 viktprocent Al2O3 (Alcoa, A152SG, BET=3,2 m2/g) och 1 viktprocent Mg (Merck, <1 mm) som oxide- ringshjälpmedel. Den andra (beteckning AlSi-ZrO2) bestod av 30 viktprocent Al:Si, 49 viktprocent Al2O3, 20 viktprocent ZrO2 och 1 viktprocent Mg. Zr02 var tillsatt som syrediffussions- höjare. De två blandningarna kulkvarnsmaldes med Si3N4-kulor i organiskt lösningsmedel med tillsats av dispergerings- och press- 478 12-24 3 hjälpmedel. Efter malningen hade den specifika ytan (BET) för AlSi ökat från 5,9 m2/g till 10,0 m2/g och för AlSi-Zr02 från 6,5 m2/g till 10,5 m2/g och studier i svepelektronmikroskop visa- de att legeringarna malts ner till submikrona partiklar. Det organiska lösningsmedlet avlägsnades med tunnfilmsindunstare och efter detta siktgranulerades blandningarna. Pulverblandningarna kallisostatpressades vid 300 MPa till provkroppar med grön- densiteter på 71% av den teoretiska densiteten.

Oxideringsförsök utfördes i en termogravimetrisk analys- utrustning (TGA). Vid 1400°C hade all Si med en del av Al oxide- rats till mullit (Al6Si2013), vilket röntgenanalyser visade, och densiteten för dessa prover uppgick till 84% av den teoretiska (gäller för både AlSi och AlSi-Zr02). I prover av AlSi-Zr02 reagerade Zr02 med Si och oxiderades till ZrSi04 inom temperatur- intervallet 1100-1300°C, varefter ZrSi04 reagera med Al2O3 till bildning av mullit vid 1400°C. Resultaten visade också att i prover med Zr02-tillsats ökade legeringens oxideringsgrad längre in i kroppen.

EXEMPEL 2 Y2Al (Alfa Products) smältes och sprayatomiserades. Det resulterande pulvret vägdes in tillsammans med Al2O3 (Alcoa, A165G) i erforderliga mängder. Blandningen kulkvarnsmaldes med Al2O3-kulor i organiskt lösningsmedel med tillsats av disperge- rings- och presshjälpmedel. Studier i svepelektronmikroskop visa- de att legeringen malts ner till submikrona partiklar. Det orga- niska lösningsmedlet avlägsnades med tunnfilmsindunstare och efter detta siktgranulerades blandningen. Pulverblandningen kall- isostatpressades vid 300 MPa till provkroppar.

Oxideringsförsök utfördes i en termogravimetrisk analys- utrustning (TGA) vid 1400-1700°C. Det resulterande provet bestod av yttrium-aluminiumgranat (YAG), vilket identifierades med hjälp av röntgendiffraktion.

EXEMPEL 3 Ti2Al-pulver (Alfa Products) vägdes in tillsammans med Al2O3 (Alcoa, A165G) i erforderliga mängder. Blandningen kulkvarns- maldes med Al2O3-kulor i organiskt lösningsmedel med tillsats av dispergerings- och presshjälpmedel. Studier i svepelektronmikro- skop visade att legeringen malts ner till submikrona partiklar.

Det organiska lösningsmedlet avlägsnades med tunnfilmsindunstare 4 och efter detta siktgranulerades blandningen. Pulverblandningen kallisostatpressades vid 300 MPa till provkroppar.

Oxideringsförsök utfördes i en termogravimetrisk analys- utrustning (TGA) vid 1400-1500°C. Det resulterande provet bestod av aluminiumtitanat (Al2Ti05) , vilket identifierades med hjälp av röntgendif fraktion . a ä.

Claims (3)

Ja» w L: _s- m .lä- P a t e n t k r a v

1. Förfarande för framställning av keramiska blandoxidmaterial, särskilt avsedda som matrismaterial i keramiska kompositer, genom sammalning av en metall och ett keramiskt oxidmaterial och efter- följande reaktionssintring i. oxiderande atmosfär, k ä n n e - t e c k n a t a v att metallen används i form av en legering med ett element som skall ingå i det slutliga blandoxidmaterialet.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att det element, med vilket metallen legeras, dessutom väljs så att den erhållna legeringen blir spröd för underlättande av malningen.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t a v att en katalysatormetall sättes till legering- Qn-