Способ получения металлокерамической массы

Способ получения металлокерамической массы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения. Предлагаемый способ получения металлокерамической массы путем окисления расплавленного первичного металла парообразным окислителем с образованием продукта реакции окисления и создания потока расплавленного металла, включающего первичный металл , через продукт реакции окисления. Вторичный дополнительный металл вводится в указанный поток расплавленного металла во время реакции окисления. Результирующая керамическая масса включает в себя достаточное количество неокисленного вторичного металла, благодаря чему одно или несколько свойств керамиче- .ской массы, по меньшей мере частично, измеряются благодаря присутствию и свойствам указанного вторичного дополнительного металла. 8 з.п, ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4202939/02 (22) 22.07.87 (46) 23.08.93. Бюл. йг 31 (31) 908454 (32) 17,10.86 (33) US (71) Ланксид Текнолоджи Компани, ЛП (05) (72) Марк С,Ньюкерк, Роберт К.Кантер и Кристофер P.Êåííåäè (US) (73) Ланксид Текнолоджи Компани, ЛП (US) (56) Европейский патент N 0155831, кл. С 04

В 35/71, 1985, {54) СПОСОБ ПОЛУЧ ЕН ИЯ М ЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОЙ МАССЫ (57) Сущность изобретения. Предлагаемый способ получения металлокерамической

Изобретение касается способа изготовления формоустойчивых керамических масс, представляющих собой продукт окисления металла парообразным окислителем и содержащих дополнительный металлический компонент, представляющий собой вторичный металл, вводимый в керамическую массу во время ее образования в целях придания керамической массе определеннйх свойств.

Предметом изобретения является способ получения посредством окисления первичного металла формоустойчивого керамического материала, состоящего из продукта реакции окисления расплавленного первичного металла парообразным окислителем и металлического компонента.

Вторичный дополнительный металл вводит„„Я „„ 1836472 АЗ (я)5 С 22 С 1/0 "-l/00, С 04 B 35/10 массы путем окисления расплавленного первичного металла парообразным окислителем с образованием продукта реакции окисления и создания потока расплавленного металла, включающего первичный металл, через продукт реакции окисления.

Вторичный дополнительный металл вводится в указанный поток расплавленного металла во время реакции окисления.

Результирующая керамическая масса вкл ючает в себя достаточное количество неокисленного вторичного металла, благодаря чему одно или несколько свойств керамиче. ской массы, по меньшей мере частично, измеря ются благодаря присутствию и свойствам указанного вторичного дополнительного металла. 8 з.п. ф-лы. ся или включается в металлический компонент керамического материала ь процессе образования материала в количестве достаточном по меньшей мере для частичного изменения одной или нескольких характеристик керамического материала.

Вообще, способ получения формоустойчивого керамического материала путем окисления первичного металла предусматривает нагревание первичного металла в присутствии парообразногс окислителя до образования массы расплавленного металла. В процессе реакции между расплавленным первичным металлом v окислителем при соответствующей температуре образуется продукт реакции окисления, который по меньшей мере частично находится в контакте с массой расплавленного первичного

1836472 металла и с парообразным окислителем и располагается между ними. В условиях высокой температуры расплавленный первичный металл проходит через продукт реакции окисления и оказывается в контакте с парообразным окислителем. Во время осуществления реакции окисления расплавленного металла в его поток вводится дополнительный металл (подробно описан ниже), который таким образом оказывается в составе результирующего металлического компонента керамического материала. Результирующий металлический компонент после его прохо>кдения через продукт реакции окисления вступает в контакт с парообраэным окислителем, в результате чего входящий в него первичный металл окисляется, что обеспечивает непрерывный процесс образования поликристаллической керамической массы. Реакция окисления продал>кается в течение периода времени, достаточного для образования массы формоустойчивого керамического материала, состоящего из продукта реакции окисления и металлического компонента. Металлический компонент керамического материала состоит из неокисленных составляющих первичного металла и дополнительного металла, который при значительном относительном содержании способен по меньшей мере частично изменять одно или несколько свойств керамического материала, Предлагаемый способ обеспечивает получение керамического материала, обладающего одной или несколькими заданными или желательными характеристиками.

В соответствии с изобретением вторичный или дополнительный металл вводится в поток расплавленного первичного во время образования керамического материала, благодаря чему вторичный металл переносится расплавленным первичным металлом через спой продукта реакции окисления.

Часть первичного металла вступает в реакцию с парообразным окислителем, в результате чего образуется продукт реакции окисления, тогда как дополнительный металл парообразным окислителем ",o существу не окисляется и в общем случае равномерно диспергируется в металлическом компоненте керамического материала.

При образовании керамического материала вторичный металл, как составляющая металлического компонента, образует интегральную часть керамического продукта, изменяющую или улучшающую одну или несколько характеристик продукта.

В другом аспекте предлагаемый способ получения керамического материала предусматривает введение вторичного металла

55 в поток расплавленного первичного металла и, следовательно, — в состав керамического материала, В процесс-е образования керамического материала расплавленный первичный металл превращается в продукт реакции окисления. Реакция окисления может продолжаться до истощения первичного металла в потоке расплавленного металла относительно присутствующего s потоке вторичного металла, что приводит к образованию одной или нескольких требуемых металлических фаэ, состоящих из вторичного и первичного металлов и составляющих металлический компонент керамического материала, Образование требуемых металлических фаз может происходить при температуре реакции окисления. при последующем охлаждении или в процессе эксплуатации изделий из керамического продукта. Реэультатирующий керамический материал включает в себя металлический компонент, состоящий из одной или нес кол ь ких металлических фаз, придающих керамическому продукту одно или несколько определенных требуемых свойств.

Введение вторичного или инородного металла в поток расплавленного металла или в керамический материал может быть осуществлено любь;м одним из нескольких способов либо комбинированным способом. Вторичный или дополнительный металл может быть предварительно сплавлен с первичным металлом или может быть использован любой технический сплав первичного металла, имеющий требуемый сосгав, либо вторичный металл может быть нанесен на одну или несколько поверхностОЙ массь! первичного металла, предпочтительно на активную пове рхность первичного металла. Во время реакции окисления вторичный или дополнительный металл вводитс - поток расплавленного металла, который переносит его в продукт реакции окисления, и в конце концов становится интегральной частью связанного металлического компонента керамического материала, В другом варианте, когда требуется получить композиционный керамический материал и продукт реакции окисления внедряется s массу наполнителя или в предварительно отформованную заготовку, вторичный металл может вводиться в материал добавлением его к наполнителю или s мате.риал заготовки либо может быть приведен в контакт с одной или несколькими rloBepxностями заготовки. В процессе инфильтрации продукта реакции окисления в наполнитель и переноса расплавленного

1836472 металла через образующийся продукт реакции окисления расплавленный первичный металл контактирует с вторичным металлом или его источником, в результате чего вторичный металл полностью или частично включается в поток расплавленного первичного металла и вместе с ним распространяется в керамической матрице, Первичный металл полностью или частично продолжает окисляться на поверхности раздела между уже образованным продуктом реакции окисления и парообразным окислителем, тогда как вторичный металл продолжает свое движение в потоке расплавленного металла внутри образованной композиции, Таким образом, вторичный или дополнительный металл включается в поток расплавленного металла.

Еще один вариант осуществления предлагаемого способа заключается в использовании вторичного или дополнительного металла в виде его соединения или смеси

его соединений, которые вступают в реакцию с расплавленным металлом и диссоциируют с освобождением вторичного металла, который включается в поток расплавленного металла, К таким соединениям вторичного металла относятся его окислы, способные к восстановлению расплавленным первичным металлом. Такие соединения вторичного металла можно наносить в виде слоя на верхнюю поверхность массы первичного металла, или смешивать с наполнителем или с материалом заготовки, либо наносить его на наполнитель или заготовку.

Подробное описание изобретения и предпочтительных вариантах его осуществления.

В соответствии с изобретением первичный металл, который может содержать легирующие элементы (более подробно будет описано ниже) и является предшественником продукта реакции окисления, может быть в виде слитка, заготовки, прутка, пластины и т.д, Первоначально элемент из первичного металла помещается на слой инертного материала в огнеупорном тигле.

Установлено, что вторичный или инородный металл можно вводить в поток расплавленного первичного металла во время образования керамической массы. Результирующая смесь первичного и вторичного или инородного металлов в виде потока расплавленного металла благодаря эффекту капиллярности, как известно из уровня техники, проходит через продукт реакции окисления, Таким образом. вторичный или инородный металл становится интегральвает значительное расширение области

55 применения керамического продукта. Для того, чтобы придать отформованному керамическому изделию требуемые свойства, вторичный металл не должен вступать в реакцию с парообразным окислителем, Таким образом, в качестве вторичного металла

50 ной частью металлического компонента образующейся керамической массы.

Определенное количество вторичного металла может вводиться в образующийся керамический материал различными способами: (1) путем предварительного сплавления или смешивания с первичным металлом или использованием соответствующего технического сплава, имеющего требуемый состав; (2) путем наложения на одну или несколько поверхностей элемента из первичного металла или (3) в случае композиционного керамического материала путем смешивания его с наполнителем или с материалом заготовки (подробнее все эти способы будут рассмотрены ниже) таким образом, чтобы B поток расплавленного первичного металла попадало требуемое количество вторичного металла. Далее вторичный металл потоком расплавленного первичного металла транспортируется через продукт реакции окисления. Получаемая предлагаемым способом керамическая масса содержит металлический компонент, состоящий из вторичного металла и неокисленных составляющих первичного металла. Металлический компонент результирующего керамического материала представляет собой взаимосвязанные и/или изолированные металлические включения, В практике настоящего изобретения выбор вторичного металла определяется главным образом одной или несколькими характеристиками, которыми должен обладать конечный керамический продукт. Металлический компонент может придавать керамическому материалу некоторые положительные свойства и улучшать эксплуатационные характеристики материала в выбранной области его применения. Так, например, металл в керамическом материале может значительно повышать прочность на разрыв, упругость, теплопроводность, совместимость с окружающей средой и злектропроводность керамического материала, причем достижение требуемых результатов зависит от таких факторов, как тип металла, его количество и распределение в микроструктуре керамического продукта.

Предлагаемый способ регулирования количества вводимого в металлический компонент металла или металлических фаэ, отличных от первичного металла, обеспечиследует выбирать такой металл, который в условиях реакции окисления первичного металла не вступает в реакцию с применяемым парообразным окислителем, В общем случае вторичный металл в конкретной реакции окисления, происходя åÀ в присутствии парообразного окислителя, должен иметь менее отрицательную свободную энергию образования соединений при данной темг;ературе реакции по сравнению со свободной энергией образования окисла первичного металла, С другой стороны, второй металл должен обладать способностью вступать в реакци о с первичным металлом или образовывать с первичным металлом сплав, то есть образовывать сплав или интерметаллическое соединение, способное придать результирующемуу керамическому материалу требуемые свойства, Таким образом, в соответствии" настоящим изобретением предлагаемый способ обеспечивает образование на месте одной мли нескольких требуемых металлических фаз, включающих в себя первичный и вторичный металлы, К таким металлическим фазам относятся интерметаплическме соединения, твердые растворы, сплавы и различные комбинации этих фаз. В соответствии с настоящим изобретением вторичным металлом является такой металл, котОрый удовлетвоояет указанным выие требованиям и дополнительно при данкой температуре способен образовывать одну или несколько метьллических фаз в комбинации с первичным металлом, причем в таком Относительном количестве, ко" торов требуется в керамичес«ом продукте.

Вторичный металл вводится в поток расплавленного первичного металла в более нмэ«ом относительном количестве, чем требуется для образования нужной металлической фазы. Впроц,ессе реакции между расплавленным первичным металлом и парообразным окислитепем при данной температуре по мере образования продукта реакции окисления относительная концентрация первичного металла в связанном металлическом компоненте снижается, и, следовательно, соответственно возрастает относительная концентрация вторичного металла в металлическом компоненте керамической массь, Реакция между расплавленныM пеpвичным метаflëоM и парообраэным окислителем продолжается при данной температуре или в определенном диапазоне температур до тех пор, пока из металлического компонента не будет исключено достаточное количество первичного металла, что ведет к образованию

40 идентичности, количества, формы и/или

55 концентрации вторичного металла относительно первичного металла зависит от металлических составляющих, которые должны быть введены в керамический продукт, и технологических условий, необходимых для образования продукта реакции

35 требуемой металлической фазы, включающей первичный и вторичный металлы, В другом варианте реакция окисления первичного металла может продолжаться до тех пор, пока количество первичного металла не достигнет уровня, при котором снижение температуры реакции или охлаждение образованного керамического продукта приводит к образованию требуемой металлической фазы, включающей первичный и вторичный металлы, Результирующая металлическая фаза может либо сама по себе придавать требуемое свойство (или свойства) керамическому продукту, либо она может иметь такой состав, что при температуре в условиях эксплуатации керамического продукта из нее образуется одна или несколько дополнительных фаз, придающих керамическому продукту требуемое свойство (или свойства)., В дополнение к сказанному, путем изменений параметров процесса окисления первичного металла, например, путем изменения длительности реакции, температуры и т.д, либо добавлением определенных металлов можно дополнительно регулировать процесс образования требуемой металлической фазы (ипи фаз), как это, например, происходит при дисперсионном твердении требуемого сплава в металлическом компоненте.

Должно быть понятно, что при практической реализации принципов настоящего изобретения может возникнуть необходимость загрузки в установку большего количесгва вторичного металла, чем это требуется для введения в металлический компонент. Количество вторичного металла, которое должно быть загружено в установку для получения керамического материала и должно бьгь введено в поток расплавленного первичного металла и таким образом в керамический материал, Определяется lflGBным образом иден ичностью и взаимодействием вторичного и первичного металлов, условиями реакции и способом внесения вторичного металла в зону реакции.

Поскольку описываемый способ введения вторичного металла в металлический компонент керамического продукта предполагает тесное соединение двух или нескольких металлов, например, вторичного и первичного металлов, должчо быть понятно, что диапазон вариации в Отношении

1836472

20

30

40

55 окисления. Включение и/или образование требуемых металлических составляющих определяется, по меньшей мере частично, свойствами и/или физической металлургией соединения или взаимодействия участвующих в процессе металлов в конкретных условиях реализации процесса и/или выбранным способом внесения в процесс вводимого в первичный металл вторичного металла. Соединение металлов может привести к образованию различных металлических фаз, включая сплавы, интерметаллические соединения, твердые растворы, отстои или смеси, и может затрудняться присутствием примесей и легирующих элементов, причем степень влияния примесей и легирующих элементов зависит от их концентрации. Таким образом, металлическая составляющая, образующаяся соединением металлов, при практической реализации изобретения по своим свойствам может весьма значительно отличаться от входящих в нее металлов. Такие комбина ции в виде металлических фаз, включающих в себя первичный и вторичный металлы, вводимые в металлический компонент образуемого керамического материала, могут оказывать положительное влияние на свойства керамического продукта. Так, например, комбинация вторичного и первичного металлов может образовать такие металлические фазы, как твердый раствор, сплав, одно или несколько различных интерметаллических соединений. температура плавления которых выше температуры плавления первичного металла, что существенно расширяет диапазон рабочих температур изделий из керамического продукта, в который внедрена такая интерметаллическая фаза.

Должно быть, однако, понятно, что в некоторых случаях температура плавления результирующей фазы (или фаз) может быть выше температуры, необходимой для образования продукта реакции окисления. Кроме того, образование металлических фаз из некоторых комбинаций первичного и вторичного металлов может вызвать увеличение вязкости результирующего расплава при температуре реакции окисления, по сравнению с вязкостью расплава первичного металла без добавления к нему вторичного металла при той же температуре, а также увеличение вязкости расплава может привести к замедлению движения расплавленного металла через продукт реакции окисления или вообще к невозможности такого движения. Таким образом, при расчете систем, включающих такие комбинации металлов, необходимо гарантировать, что металлическая составляющая системы при температуре реакции окисления сохраняет достаточную текучесть, которая обеспечивает непрерывный поток расплавленного металла через продукт реакции окисления.

В тех случаях, когда добавление вторичного металла осуществляется путем его предварительного сплавления с первичным металлом или в процессе используется готовый технический сплав, введение вторичного металла в поток расплавленного металла осуществляется в процессе движения расплавленного металла в образующийся продукт реакции окисления, Таким образом, введение вторичного металла зависит от состава расплавленного металла, который движется от образующегося в результате нагревания расплава в образующийся продукт реакции окисления. Определяющими характеристиками движущегося через продукт реакции окисления расплава являются его гомогенность и входящие в него металлические фазы, образующиеся комбинацией металлов при данной температуре реакции и при данных относительных концентрациях.

В тех случаях, когда при реализации принципов настоящего изобретения вторичный металл или его источник вводится в, процесс отдельно от первичного металла, необходимо учитывать ряд дополнительных факторов. B частности, для введения в поток расплавленного первичного металла требуемого количества вторичного металла необходимо учитывать металлургические свойства вторичного металла, связанные с его контактом с расплавленным металлом.

В тех случаях, когда вторичный металл подводится к первичному металлу извне, его введение в первичный металл может быть осуществлено контактом с после;>ним, в результате чего происходит растворение одного металла в другом, или взаимная диффузия двух металлов, или реакция между этими металлами с образованием одного или нескольких интерметаллических соединении или каких-либо других металлических фаз. Таким образом, введение или скорость введения вторичного металла в поток расплавленного первичного металла зависит от одного или нескольких таких металлургических факторов. К металлургическим факторам, которые необходимо учитывать, относятся физическое состояние вторичного металла при данной температуре реакции, скорое ь взаимной диффузии вторичного и первичного металлов, степень и/или скорость растворения вторичного металла в первичном метar;n или

183 б472

12 первичного металла во вторичном металле и образование интерметэллических соединений или других металлических фаз.

Таким образом при осуществлении предлагаемого процесса необходимо, чтобы температура реакции поддерживалась на таком уровне, при котором металлическая составляющая, образуемая введением вторичного металла в поилок расплавленного первичного металла, оставалась по мень- 10 шей мере частично в жидком состоянии, необходимом для ее проникновения в образующийся продукт реакции окисления, что обеспечивает контактирование расплавленного первичного металла с парообразным окислителем и. следовательно, непрерывный рост керамической массы, В соответствии с настоящим изобретением введение вторичногометэллэ в поток расплавленного первичного металла или постепенный расход первичного металла из потока расплавленного металла на образование продукта реакции окисления может вызвать образование одной или нескольких металлических фаз, включающих первичные и вторичные металлы, Однако некоторые комбинации первичного и вторичного металлов могут иметь значительную вязкость, которая сдерживает поток расплавленного металла настолько, что продвижение металла к парообрэзному окислителю прекращается раньше, чем завершится процесс образования требуемого продукта реакции окисления, В таких случаях образование требуемого продукта реакц. и окисления может прекратиться или значительно замедлиться, и, следовательно, необходимо принятие определенных мер дпя исключения преждевременного образования таких металлических фаз, Кэк было указано выше, в соответствии с настоящим изобретением требуемое количество вторичного или инородного металла может быть введено в процесс предварительным его сплавлением с первичным металлом. Так, например, система, в которой в качестве первичного металла используется. алюминий (или сплав на основе алюминия), а в качестве парообразного окислителя используется воздух, так что продукт реакции окисления представляет собой окись алюминия, алюминий может быть предварительно сплавлен с таким вторичным металлом, таким, как титан, медь, никель, кремний, железо или хром, взятым в указанном ранее количестве.

Так, например, алюминий {первичный металл) для образования металлического компонента керамического материала может быть предварительно сплавлен с медью

50 или с металлической фазой, включающей медь. Для того, чтобы придать керамическому материалу требуемое свойство (или свойства) или улучшить его эксплуатационные характеристики, желательно, чтобы свойства используемого металла, комбинации металлов или металлической фазы, включаемой в металлический компонент керамического и родукта, при температурах эксплуатации керамического продукта существенно не деградировали. Некоторые медно-алюминиевые интерметаллические соединения, например, Си9АИ, имеют рабочую температуру выше рабочей температуры алюминия. Таким образом, включение такой металлической фазы в связанный металлической компонент керамического материала обеспечивает улучшение рабочих характеристик керамического материала при повышенных рабочих температурах, Для осуществления требуемой фазовой трансформации и получения требуемого интерметаллического соединения, например, CugAI4, MBpb MO_#_8T OblTb Ci In38lleH3 C 3nlOVi0нием, служащим в качестве первичного металла, в определенном количестве. Такой сплав может, например, содержать 10 мас.,4 меди. В процессе образования керамического материала предлагаемым способом сплав, содержащий в качестве первичного металла anÿìèíèé, а в качестве вторичногс металла — медь, нагревают до температуры ниже температуры плавления продукта реакции окисления, —:0 есть окиси алюминия, но выше температуры плавления медно-алюминиевого сплава, как это описано в упомянутых выше сопринадлежащих патентных заявках, При контактировании используемого в качестве первичного металла алюминия с окислителем образуется сгой продукта реакции окисления., представляю дего собой окись алюминия. В процессе образованля керамического материала расплавленный сплав проходит к окислителю через слой непрерывно образующего продукта реакции окисления, При контактировании расплавленного спгавэ с воздухом, служащим в качестве окислителя, входящий в состав сплава алюминлй по меньш и мере частично окисляется так, что тола:;ина слоя продукта реакции окисления постепенно увеличивается. Вторичный или инородный металл, также входящий в состав расплавленного сплава, вместе с алюминием проникает в образующийся продукт реакции окисления, Однако, поскольку медь в процессе образования керамического материала парообразным окислителем не окисляется, относительная концентрация

1836472

40

50

55 меди по мере окисления алюминия и, следовательно, его исключения из потока расплавленного металла возрастает. Процесс окисления алюминия продолжается до тех пор, пока состав расплавленного сплава не окажется таким, который необходим для образования требуемых металлических фаз. В соответствии с диаграммой фазового состояния для двойных сплавов меди и алюминия фаза CugAI< образуется при относительном содержании меди в сплаве приблизительно 80 — 85% (остальное алюминий). Керамический продукт с таким металлическим компонентом имеет эксплуатац ион ную температуру и ри близител ьно не выше 780 .

В тех случаях, когда требуемое количество вторичного или инородного металла наносится в виде слоя на одну или несколько поверхностей массы используемого в качестве первичного металла алюминия, а в качестве парообразного окислителя для алюминия используется воздух, в качестве вторичного металла может быть использован, например, кремний, никель, титан, железо, медь или хром, предпочтительно в порошкообразном или гранулированном виде. Так, например, в составе керамического продукта, получаемого в соответствии с настоящим изобретением, в ряду случаев желательно использовать никель или содержащую никель металлическую фазу. Никель-алюминиевые интерметаллические соединения, такие, как NIAI, И!А!з или

NI3AI, повышают корроэиоустойчивость металлического компонента керамического материала, Для введения соответствующего количества никеля, необходимого для образования или обогащения требуемых никель-алюминиевых фаз, необходимо распределить по активной поверхности массы используемого в качестве первичного металла алюминия определенное количество порошкообразного металлического никеля.

При контактировании расплавленного алюминия (первичный металл) с металлическим никелем некоторое количество никеля входит в поток расплавленного алюминия. Металлический никель, составляющий часть потока расплавленного металла, внедряется в продукт реакции окисления алюминия, представляющий собой окись алюминия.

Подобно меди в приведенном выше примере по мере окисления металлического алюминия относительная концентрация металлического никеля в образующемся керамическом материале возрастает и наконец достигает такого уровня, при котором образуются требуемые металлические фазы.

В случае композиционной керамики, получаемой вращиванием п родукта реакции окисления в массу наполнителя или в пористую заготовку, размещенную смежно массе первичного металла. добавление вторичного или инородного металла может быть осуществлено смешиванием его с наполнителем или с материалом заготовки либо нанесением слоя вторичного металла на одну или несколько поверхностей массы наполнителя или пористой заготовки, Так, например, если требуемый композиционный продукт, имеющий матрицу иэ окиси алюминия, приготавливается окислением используемого в качестве первичного металла алюминия парообразным окислителем в порошкообразном карбиде кремния, оформленного в виде заготовки, порошкообразный карбид кремния может бить смешан с порошкообразным вторичным металлом, в качестве которого может быть использован титан, железо. свинец, никель, медь, хром или кремний. На практике может оказаться желательным включать в керамическую массу некоторое количество кремния, обеспечивающего повышение термостойкости металлического компоненга композиционной керамики и, следовательно, воэможность использования изделий из такой керамики в условиях высоких температур. Таким образом, в карбид кремния, служащий в качестве наполнителя, может быть добавлен, металлический кремний, количество которого ограничивается или определяется так, как зто было указано ранее. Когда образующаяся в качестве продуктэ реакции окисления окись алюминия внедряется между частицами карбида кремния и через образующуюся таким образом массу проходит расплавленный алюминий, последний контактирует с присутствующим в этом массу частицами металлического кремния. Таким образом, в npo:,.àññå образования керамического продукта в сток расплавленного металла попадает некоторое количество металлического кремния, который соответственно попадает в образующийся композиционный керамический материаг. В рассматриваемом случае реализации принципов настоящего изобретения часть вторичного металла, которая переходит в поток расплавленного металла, остается в массе наполнителя или материале заготовки, где образуется продукт реакции окисления, может быть представлена в композиционном керамическом материале изолированными включениями вторичного металла. Вторичный или YiHG родный металл может быть также нанесен либо только на одну, либо ка несколько по1836472

16 верхностей массы наполнителя или фасонной заготовки, В данном случае на поверхность массы карбида кремния, служащего в качестве наполнителя, или на поверхность заготовки, образованной из порошкообразного карбида кремния, может быть нанесен слой порошкообразного металлического кремния. При контакте потока расплавленного алюминия, служащего в качестве первичного металла, со слоем порошкообразного металлического кремния некоторое количество кремния переходит в расплавленный алюминий и становится частью металлического компонента керамического продукта, Нанесение вторичного металла на одну или несколько поверхностей массы наполнителя или заготовки в рассматриваемом варианте реализации принципов настоящего изобретения может быть использовано для получения композиционной керамической массы, у которой металлический компонент в поверхностном слое обогащен вторичным или инородным металлом в отличие от металлического компонента внутри композиционной керамической массы.

При практическом осуществлении настоящего изобретения, когда вторичный или инородный металл вводится в первичный металл извне, вторичный металл может быть представлен смесью или соединением, которое в условиях осуществления процесса вступает в реакцию с первичным металлом и/или растворяется в расплавленном первичном металле с освобождением вторичного или инородного металла в чистом виде, после чего вторичный металл, как указывалось выше, захватывается потоком расплавленного первичного металла. Таким. соединением вторичного или инородного металла может быть его окись, которая способна вступать в реакцию или восстанавливаться первичным металлом с освобождением вторичного металла, Так, например, в случае приготовления композиционного керамического материала, имеющего матрицу, образованную окисью алюминия, путем окисления используемого в качестве первичного металла алюминия в массе наполнителя, представляющего собой порошкообразную окись алюминия, окись нужного вторичного металла, например, окись кремния, окись никеля, окись железа или окись хрома, может быть примешана к матричной окиси алюминия или нанесена в виде слоя на открытую поверхность первичного алюминия, Если, например, в качестве вторичного металла в керамическом материале должен лрисутствовать хром, то металлический хром может

55 быть введен в поток расплавленного металла путем примешивания окиси хрома к порошкообразному наполнителю, В этом случае при контактировании расплавленного алюминия с окисью хрома последняя восстанавливается в освобождением металлического хрома. Некоторое количество освобожденного металлического хрома, как это было описано ранее, захватывается потоком расплавленного алюминия и таким образом переносится через и/или в продукт реакции окисления, который образуется при контакте используемого в качестве первичного металла алюминия с парообразным окисл ителем, Как известно из уровня техники, первичный металл может содержать легирующие элементы, оказывающие положительное влияние на процесс окисления металла, особенно в системах, где в качестве пер вичного металла используется алюминий.

Кроме того, в некоторых вариантах реализации принципов настоящего изобретения легирующий элемент в дополнение к его функциям как легирующей добавки может выполнять функции вторичного, либо источника вторичного металла, который желательно включить в металлический компонент керамического продукта. Так, например, кремний может служить одновременно и легирующим элементом и вторичным или инородным металлом, который

s некоторых системах обеспечивает повышение термостойкости металлического компонента керамического продукта, Таким образом, кремний в элементарной форме или в виде двуокиси кремния при осуществлении настоящего изобретения может служить одновременно и в качестве легирующего элемента, и в качестве вторичного или инородного металла или его источника.

В некоторых случаях, однако, легирующий элемент не может одновременно служить как источник требуемого вторичного или инородного металла. 8 таких случаях легирующий элемент необходимо использовать в сочетании с вторичным или инородным металлом, Следует, однако, отметить, что при использовании легирующего материала в сочетании с вторичным металлом в некоторых случаях они могут оказывать определенное взаимовлияние на функции друг друга. Таким образом,