Способ получения самонесущего керамического материала

Способ получения самонесущего керамического материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л С 04 В 35/6 ;

ГОСУДАРCTBFННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) . 4, г „ К ° ".";«ЧВМ у

" 1ЬЛ .1«Э «Ег(Д ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

: К ПАТЕНТУ (21) 4202943/33 . (22) 20,07.87 (46) 30.08,93, Бюл, № 32

; (31) 908117 (32) 16,09.86 (33) US (71) Ланксид Текнолоджи Компани ЛП (US)

;(72) Стэнли Дж. Лужич и Гарри Р. Звикер

:(US) . (56) Заявка ЕП В ¹ 0193293, кл. С 04 В 35/65,,опубл, 03.09.86, :(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ CAMOHECYII Å ГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

i(57) Изобретение относится к самонесущим ,керамическим структурам, состоящим из ке,рамического композиционного тела с напалнителем, и способам их получения. ,Керамическая конструкция содержит поли:кристаллический материал, полученный

Изобретение относится к новым самоНесущим керамическим структурам (телам) методам их получения путем окисления расплавленного основного металла с целью формирования поликристаллического матеРиала, имеющего первую и концевую зоны, фаставляющие единое целое, причем поСледняя зона имеет более мелкозернистую структуру, чем первая.

Изобретение основано на открытии, что условие, которое является очевидно нежелательным, замедления или задержки под чи расплавленного металла в зону

« кисления на поверхности раздела образо- вавшегося поликристаллического материала и окислителя, может быть использовано

5U 1838278 АЗ окислением расплавленного основного материала, Поликристаллический материал имеет основу из первой зоны, оканчивающуюся концевой зоной, которая составляет единое целое с первой зоной. Материал кан цевой зоны, более твердый плотный, обладающий более мелкой зернистой структурой, чем основа первой эоны, получают в процессе реакции, следуюгцей эа реакцией, в которой формируется первая зона паликристалли «еского материала.

Рост первой зоны достигается посредства« ослабления или прекращения пад ча расплавленного аснавнага металла в г«;рвук зону при усл«виях, которые обеспечивают в нем достаточное количества акчсляемсгс расплавленного асновнага металла для того, чтобы образовать паликристаллический материал концевой эоны. 3 з.п.ф-лы, 1 табл. для образования двухэоннага па;,кристаллического материала при условии, чта соответствующее количество окисляе иага основного металла поддерживается в э не реакции окисления, Таким образом, в соответствии с одним аспектам изобретения предложен способ получения са-;анесу.цей керамической конструкции, содержащей паликристаллический ма! ериал, HBëðèìåð а-AI703, и состоящей из первой .;он ы и концевой эан «. составляющих единое целое, но отличающихся по составу или:.«икрастр,,ктур=, или па тому и другому. Способ заключается в следующем. Основной металл нагреваютда температуры выше точки.плавлени:., на «и1838278 же точки плавления продукта окисления для образования ванны жидкого металла, При этой температуре масса расплавленного основного металла вступает в реакцию с окислителем, образуя продукт окисления, и в начальной стадии, по крайней мере, часть продукта окисления поддер>кивается в контакте с массой жидкого металла и окислителем для постепенного переноса расплавленного основного металла из массы через продукт реакции окисления к окисЛ Ит ЕЛ 1О.

Таким образом, продукт реакции окисления продал>кает образовываться на поверхности окисла раздела между окислителем и предварительно полученным

ПР::;;1: ;,1 ОКИСЛЕНИЯ, ВСЛЕДС11;11Е 1ЕГО ПОстоги-.»ю М1>мируется более то с ая первая эона продукта реакции окисления, первоначалиlо содержащая взаи11освязанный основной леталл, Вышеуказанный перенос расплавленного основного металла замедляется ;II! прерывается, и с этого момента реакция продолжается при вышеуказанной температуре в течение времени, достаточного для переноса взаимосвязанного основного металла из первой зоны на поверхностть для образования продукта реакции окисления на поверхности как концевой зоны, Другие признаки изобретения обеспечивают протекание реакции, по меньшей мере, до тех пор, пока не истощится ванна расплавленного основного металла, Еще один признак изобретения заключается в образовании, по крайней мере, части первой зоны на первой стадии реакции.

Затем реакция прерывается для промежуточной стадии, на которой латериал первой эоны может огделяться от ocHQBHol0 мегалла и/или должен, когда это требуется. После промежуточной стадии начинается вторая стадия, на которой формируется концевая зона.

Другой признак изобретения заключается в таком расположении массы наполнителя и одного или обоих металла и конечного поликристаллического материала относительно друг друга, чтобы рост поликристаллического материала проходил в направлении наполнителяи внутри его, В этом случае, по крайней мере, часть наполнителя поглощается поликристаллическим материалом так, что образуется керамическая структура в виде керамического композита.

В соответствии с предлагаемым изобретением получают самонесущую керамическую конструкцию. содержащую поликристаллический материал, например, а-А120з и имеющую первую зону и концевую зону, составляющую единое целое с первой зоной. Концевая зона отличается от первой зоню-по составу или микроструктуре, или тем и другим.

Одной из особенностей изобретения является, что концевая зона содержит наружную пленку, а первая зона содержит подложку, на которой находится концевая эона, которая может иметь более мелкую структуру, чем первая эона.

Другим признаком изобретения является то, что по меньшей мере, одна из первой и концевой зон содержит наполнитель, на-. пример, каждая из первой и концевой эон может содержать наполнитель, и в этом случае, обычно первая эона может содержать первый наполнитель, а концевая зона может содержать второй наполнитель, который отличается от первого наполнителя.

Условия, при которых образуется концевая зона, наступают, когда подача расплавленного основного металла через поликристаллический материал ослабевает до (ил и 11иже) определенного уровя, который мож1;о tlàçâàòü уровнем изменения роста, или полностью прекращается, Уровень изменения роста достигается, когда прекращается подача расплавленного ос11овного металла в эту зону в результате прерывания пути движения металла из ван11ы жидкого металла в данную зону, или вследствие истощения или удаления массы жидкого металла. Дальнейший рост поликристаллического материала (если он имеет место) происходит при более 11изком энергетическом состоянии. Таким образом, продукт окисления имеет те11дeнцию формироваться как более пло.1н.1й, более мелкозернистый поликрисгалли1еский ь1атериал, в котором пути движения расплавленного основного мета I/IQ K поверхности раздела с окислителем имеют меньшую площадь поперечного сече11ия, чем в первой зоне. Уменьшенная площадь поперечного сечения путем движения металла позволяет переносить металл более слабыми кап;1ллярными силами, Концевая зона имеет четкую границу раздела с первой зоной, поэтому изменения, которые являются причиной перехода от формирования первой зоны к формированию поликристаллического материала концевой зон ы, п рои сходят до вол ь но резко.

В некоторых случаях истощение подачи может быть следствием создания определенной термической области. Например, во время первой стадии процесса, когда первая зона достигнет заданного размера, а подача расплавленного основного металла

1838278

10

25

50 от жидкой ванны к первой зоне непрерывно, продолжается, температуру в печи можно

1 понизить ниже температуры реакции, мож; но даже вообще отключить печь, и дать ос; тыть основному металлу и поликристаллическому материалу в первой зоне.

Застывшую массу основного металла затем отделяют от поликристаллического, материала первой эоны и после этого ука занный материал вновь нагревают до рабо чей температуры в присутствии окислителя.

Взаимосвязанный основной металл, содер жащийся в первой зоне, отделенной от исходного металла, будет взаимодействовать с окислителем, образуя концевую зону.

Проводя процесс таким образом (пер вая стадия, промежуточная стадия и вторая стадия), можно избежать необходимости точно рассчитывать; какое количество основного металла должно быть в начале про1 цесса, чтобы обеспечить ослабление или прекращение подачи расплавленного ме1 талла на определенной стадии роста поликристаллического материала. Далее такой стадийный способ работы дает возможность проводить резание, шлифовку, меха1 ническую обработку или другие виды обработки поликристаллического материа:ла первой зоны для придания нужных размеров и форм перед второй стадией для ,образования концевой зоны, На выбранные учаскти поверхности по:ликристаллического материала первой ЗОны ! произвольной формы и размеров можно наносить ингибиторы, которые будут препят.ствовать образованию концевой зоны в тех местах, где они наносятся. Следовательно, ингибиторы, такие как слой алебастра или портландцемента и т.п., можно наносить в требуемой модели на поликристаллический материал первой зоны, для того, чтобы регу лировать форму концевой зоны. В против ном случае концевая зона может быть образована практически на всей поверхности поликристаллического материала пер ВОЙ ЗОНЫ.

Материал первой зоны, или часть его можно отделить от основного металла резанием, шлифовкой, распиливанием, растрескиваниеM и1и каким-либо другим аналогичным способом. Отделенному мате,риалу первой зоны можно придавать любую требуемую форму или геометрию перед началом второй стадии процесса.

Пример 1. Цилиндрическая заготовка, алюминиевого сплава 380.1, содержащая, мас,%: 3,8 Cu; Fe < 0,10 Mg; 0,41 Мп; 0,029

М; 8,41 Si и 2,28 Zn. фирмы Belmont Metals, диаметром 25,4 мм и высотой 22,2 мм была помещена в слой окиси алюминия (Алунд марка Ei, размер частиц 90 меш, фирмы

Norton Со), так, что верхний торец заготовки был на одном уровне с поверхностью слоя, Сплав нагревали до температуры 1100 С в течение 48 ч на воздухе.

Увеличение веса образца при окислении составило 158%.

Хотя был образован продукт окисления поликристаллического материала (a-AbOz), после разрезания конечного продукта и его полировки на поверхности разреза не было обнаружено образования слоя .концевой зоны на материале первой зоны, Пример 2. Цилиндрическая эаготов:а из алюминиевого сплава, содержащая, мас.%: 10 Si и 3 Mg, диаметром 25,4 мм высотой 22,2 мм была помещена в слой окиси алюминия (Алунд марка Ei. размер частиц

90 меш), так, что верхний торец заготовки был на одном уровне с поверхностью слоя.

Сплав нагревали до температуры 1200 С в течение 48 ч на воздухе.

Увеличение веса образца при окислении составило .141%.

Хотя поликристаллический продукт окисления (а -А!гОЗ) образовался после разрезания образца и его полировки, на поверхности разреза не было обнаружено верхнего слоя образования концевой зоны на материале первой зоны. Отсутствие плотного поверхностного слоя.

Пример 3, Цилиндрическая заготовка из промышленного сплава 712, дополнительно легированного 10% Si (получили алюминиевый сплав,. содержащий, мас.,4;

10,3 Si; 0,5 Ге; 0,25 Со; 0,1 Мп; 0,6 М9;

0,4 — 0,6 Cr; 5 — 6,5 Zn, 0,15 — 0,25% Ni была помещена в слой окиси алюминия (марки Е ), размер части 90 меш) так, что верхний торег заготовки был на одном уровне с подчерк: остью слоя. Сплав нагревали до тем рзтурь.

1200 C. в течение 48 ч на воздухе. Увеличение веса образца при окислении составило свыше 177%, Хотя поликристаллический продукт. окисления (а-А!гОЗ) был образован, после разрезания Образца и его полировки на поверхности p;:- .Зреза не было Обнаружено верХНЕГО СЛОЯ.

Пример 4. Цилиндрическая заготовка из промышленного сп1ава алюминия MapK(712 (тот же сплав, что и в примере 3, нс содержание кремния 0,3%), диагзтром 25,! мм и высотой 22,2 мм была помещена в слой окиси алюминия (Алунд марка El, размер частиц 90 меш) так, «to верхняя круглая поверхность заготовки была на одном уровне

1838278 с поверхностью слоя, Сплав нагревали до температуры 1200 С в течение 48 ч на воздухе.

Увеличение веса образца при окислении составило свыше 80 5

После разрезания конечного продукта и

его механической полировки на поверхности разреза был обнаружен плотный слой концевой зоны на материале первой зоны.

Пример 5. Цилиндрическая заготовка 10 из промышленного алюминиевого сплава

5052 (0,1 Cu, 0,4% Fe, 2,2 — 2,8 Mg, 0,10 Мп, 0,25 Sl, 0,1% Zn, 0,15-0,35 Cr) диаметром

25,4 мм и высотой 22,2 мм было помещена в слой окиси алюминия (Алунд марка Et, раэ- 15 мер частиц 90 меш) так, что верхняя круглая пов -j„;ll(!I-T! заготовки была на Одном уровне с поверхностью слоя, Сплав нагревали до температуры 1200 С в течение 48 ч на воздухе. 20

Увеличение веса образца при окислении составило более 44, После разрезания конечного продукта и

его полировки на поверхности разреза был обнаружен плотный слой концевой зоны, 25

Пример 6. Цилиндрическая заготовка из промышленного сплава алюминия марки

6061 (алюминиевый сплав, содержащий мас. : 0,15 Си; 0,8 Fe; 0,8 — 1 Mg; 0,15 Мп;

0,4 — 0,670 Sl; 0,157 Zr! и 0,16 — 0,35 Cr) диа- 30 метром 25,4 мм и высотой 22,2 мм была помещена в слой окиси алюминия (Алунд марка El, размер частиц 90 меш) так, что верхняя круглая поверхность заготовки была на одном уровне с поверхностью слоя, 35

Сплав нагревали до температуры 1200 С в течение 48 ч на воздухе.

Увеличение веса заготовки при окислении составило более 23 .

После разрезания конечного продукта и 40 его полировки на поверхности разреза был обнаружен плотный слой концевой зоны на слое первой эоны.

Пример 7. Для определения влияния 45 времени выдержки на образование слоя концевой зоны семь образцов длиной 228;6 мм, шириной 50,8 мм и высотой 11,7 мм (образцы 1 — 7) из промышленного сплава алюминия 5052 были помещены отдельно в 50 слой окиси алюминия (Алунд марка Fl, размер частиц 90 меш), так что плоскость размером 228,6х50,8 мм была на одном уровне с поверхностью слоя, На открытую поверхность семи образцов была равномерно раз- 55 м еще на присадка посредством разбрызгивания окиси кремния в количестве один грамм. Образцы нагревали до температуры l125OС в воздухе с различным временем выдержки.

Образцы были исследованы и там, где были обнаружены слои концевой зоны, они были измерены. Результаты исследований и измерений приведены в таблице, в которой слои концевой зоны обозначены просто как

"плотные слои".

Значения толщины уплотненных поверхностных слоев концевой зоны, приведенных выше в таблице, были получены измерением микрофотографий как расстояние между концами противоположных стрелок, обозначающих плотный поверхностный слой на этих фотографиях. Очевидно, это результат стойкости кремния и окислению при условиях реакции в сочетании с увелиением концентрации кремния в расплавленном основном металле, когда подача расплавленного основного металла уменьшается в первую зону поликристаллического материала.

Концентрация кремния, который не окислился до заметной степени при используемых условиях, очевидно, стала достаточно большой, ч обы сделать остаток расплавленного основания металла стойким к окислению прежде, чем энергетические условия (как указано выше) станут достаточно низкими, чтобы вызвать образование аналогичной концевой зоны. Хотя заявители не намерены ограничиваться указанной теорией, однако, она призвана дать удовлетворительный ответ на полученные результаты, Итак, для того, чтобы получить концевую зону, поток расплавленного основного мателла, достаточно уменьшенного для Обе печения понижения энергетических условий для образования концевой зоны. дол;кеп содержать достаточное количество Окисляемого расплавленного Основания металла для взаимодействия с окислителем с целью Образования поликристаллического материала концевой зоны. Соответственно, использование в основном металла или в сочетании с ним достаточного количества компонентов основного металла, которые не окисляются в условиях реакции, может служить для предотвращения образования концевой зоны даже, если другие условия способствуют такому образованию, например, уменьшение потока расплавленного основного металла в первую зону.

ll р и м е р 8. Эксперимент был проведен для того, чтобы определить можно ли после образования концевой зоны на отдалении от ванны расплавленного основного металла испольэовать часть первой зоны, прилегающего к ванне жидкого металла, для образования его собственной концевой зоны. Два образца промышленного алюмини1838278

10 в ого сплава марки 5052 имели

0,8 мм х 228,6 мм х 12 7 мм, ели размеры риала первой зоны после охлаждения керамм, В центре мической конструкции до нормальной темоверхности каж ого об аз а д р зца размером пературы отд".ляется от исходного

0,8 мм х 2286 мм — нахо ил одилась окись крем-, основного металла. На промежуточной стаия весом 0,3 г амма. О р . Окись кремния нано- 5 дии зачищают п вские поверхности заго9,см или на прямоугольный участок площадью товки. После -.т-ого на вто г на второи стадии, см, расположенный в центре образца и реакции концеыая эона образуется на от е а расстоянии от eãî кромок..

ы о разуется на отделенной и зачищенной части материала перПоверхности, легированные окисью вой эоны. Тот факт, что концевая зона была кремния, были оставлены открытыми, в то 10 образована первой стадии реак р прутки были помещены в слой ленных участках из материала первой зоны, окиси алюминия марки Алунд El и с разме- от которой сформированный б б ом части 90 ( р ц 90 грит (фирмы Norton Со). Ко- отделен для второй стадии реакции, просто н чную систему нагревали на первой стадии отражает условия, полученные в этом частр акции до 75ОС на воздухе и выдержива- 15 ном примере. Совсем не обязательно, что. л в течение 120 ч. В ч. результате получали материал концевой зоны будет образовыт лстое, похожее на булку тело из поликри- ваться на первой стадии реакции. с аллического материала, состоящее из ма- Как было обьяснено выше т иала основы п н выше, керамичер н вы первой зоны толстой ское тело получают из подходящего основи енки или структуры материала концевой 20 ного металла, благодаря процессам, э ны. При исследовании материала после изложенным в совместно рассматриваемых о лаждения при нормальной температуре патентных заявках. В одном из наиболее б ino обнаружено большое количество ос- удачных вариантов осуществления этого н вного металла алюминия, оставшегося изобретения композит получают с испольи сле испытания на стороне первой зоны, 25 зованием наполнительного материала, помещенного на поверхность основного у аленной от концевой зоны.

Была вырезана прямоугольная заготов- металла, и процесс продолжается до тех ка из поликристаллического материала пер- пор, пока в результате окисления слой нав и зоны из части, прилегающей к полнителя не будет впитан доопределенноос овномуметаллуалюминию, нричемзаго- 30 ro предела, который может быть обеспечен то ку отшлифовали и поставили на торец в подходящим ингибитором, ло очку из окиси алюминия. На второй ста- Наполнитель, которыйлучшеиэготавлиди реакции этот образец помещали в труб- вать в виде брикетов, достаточно пористый ча ую печь на 24 ч при температуре 1 l75 С или проницаемый для того, чтобы дать воз35 можность окислителю в случае газообразПосле извлечения из печи и охлаждения ного окислителя, проникнуть до металла и . вы езали образец из того торца, который не вмещать растущий продукт окисления. Или ко тактировал с лодочкой из окиси алюми- окислитель может быть помещен в наполнини, разрушали и сфотографировали. Кон- тель. Наполнительможетсостоятьизмакроце ая зона обладает плотной, очень 40 частиц, порошков, чешуек, полых частиц, ме козернистой структурой в сравнении ссферических частиц,,нитей, усов и т,д., котопе вой зоной, которая существеншно обед- рые обычно являются керамическими матенена алюминием. риалами. Металлический наполнитель

Пример 8 показывает, что одна зона может быть использован или в виде частиц пе BQA эоны может иметь подвод основного 45 или нитей металла, защищенных покрытием ме алла достаточно измененный, для обра- от взаимной диффузии с инородным металзования концевой зоны, в то время как дру- лом или в том случае, если необходимо загая зона первой зоны, в значительной менить свойства наполнителя путем сте ени изолированная от BBHHbl расплав- взаимной диффузии синородным металлом, ленного металла, может быть использована 50 далее слой на" олнителя может быть арми(по ле отделения от ванны расплавленного рован прутками, пластинами или проволо мет лла) для образования ее собственного, кой. Обычно а T x;,oëèêðèñòàëëè÷åñêèx конструкциях, содержащих керамические

Пример 8 также показывает подготов- композиты, кристаллиты продуктов окислен ую и осуществленную реакцию, в кото- 55 лений взаимосвязаны, и металлический рой первая зона поликристаллического . компонент, хотя бы частично связан и материала образуется на первой стадии ре- имеет выход на внешнюю поверхность кеакц и, и реакция прерывается на промежу- рамического тела. точ ой стадии, на которой материал первой .Присадочные ь;а ериалы, используемые эон6, или точнее, определенная часть мате- вместе с а;нс ";,:ы;:: кеталла.;,," агут в апред

1838278

5

30

40

50 ленных случаях благоприятно влиять на процесс окисления, особенно в системах, где в качестве основного металла используют алюминий. Функция или функции присадочного материала зависит от ряда факторов больше, чем от самого присадочного материала. Это такие факторы, как например, частичное соедиение присадок при использовании двух или нескольких присадок, применение поверхностных присадок, комбинации со сплавом присадки и основного металла, концентрации присадки (присадок), окислительная среда и условия и роцесса.

Присадка или присадки, используемые вместе с основным металлом, могут применяться в качестве легирующего компонента в основном металле алюминия, могут быть помещены по меньшей мере, части поверхности основного металла, могут быть расположены на поверхности или внутри чсти или всего наполнителя, Но может использоваться и комбинация из двух или более способов. Например, сегированная присадка может использоваться отдельно или вместе 2 с присадкой, помещенной на поверхности.

Метод, где дополнительную присадку или присадки используют в наполнителе, может быть применен в любом способе, как объяснено в патентных описаниях.

Присадками, полезными для алюминия как основного металла особенно. если окислителем являетая воздух, являются магний, цинк и кремний. Они используются отдельно и в сочетании друг с другом или другими присадками, как описано ниже. Эти металлы или их соединения могут быть добавлены как легирующие компоненты в исходный металл на основе алюминия, и концентрация каждого из них составляет 0,1 — 10% от общего веса конечного металла. Эти присадочные металлы или их соединения (например, MgO, ZnO или SlOz) могут быть также использованы на поверхности основного металла. Так, керамическую конструкцию из окиси алюминия можно получить из сплава алюминия с кремнием как основного металла с использованием в качестве окислителя воздуха, применяя MgO как поверхностную присадку в количестве около 0,0008 r на грамм основного металла или„около 0,003 г на квадратный сантиметр поверхности основного металла, Другими примерами присадочных материалов, влияющих на окисление алюминий содержащего основного металла на воздухе, являются натрий, германий, олово, свинец, литий, кальций, бор, фосфор, иттрий, которые могут быть. использованы раздельно или в сочетании с другими присадками в зависимости от окислителя и условий процесса. Редкоземельные элементы, такие как церий, лантан, праэеодим, леодим, самарий, то же"пригодны в качестве присадок, особенно, когда используется сочетание с другими присадками. Как показано, в патентных описаниях, все присадочные материалы эффективно способствуют росту поликристаллического продукта реакции окисления из алюминий содержащих основных металлов. Как отмечалось выше, можно испольэовать твердые, жидкие или парообразные (газообразные) окислители или их сочетания, например, типичные окислители содержат кислород, азот, галогены, серу, фосфор, мышьяк, углерод, бор, селен, теллур и их соединения или комбинации, например, кремнезем (как источник кислорода), метан, этан, пропан, ацетилен, этилен, пропилен (как источник углерода) и смеси, такие как воздух, Н2/HzO и СО/С02.

Две последние (т.е. Нг/Н20 и СО/СО ) повышают активность кислорода в окислительной среде, Несмотря на то, что испольэовать можно разные окислители, примеры осуществления изобретения описываются с предпочтительным использованием парообраэных окислителей, Если газообразный или парообраэный окислитель, например, парообразный окислитель воздух, используют совместно с наполнителем, то последний должен быть проницаем для окислителя с тем, чтобы при выдержке слоя наполнителя в парообразном окислителе последний мог проникать через этот слои и контактировать в нем с расплавленным основным металлом, Например, кислород или газовая смесь, содержащая кислород (включая воздух), лучший парообразный окислитель в случае, если основной металл — алюминий, а воздух более предпочтителен из соображений экономии. Когда окислитель определяют, как содержащий отдельный гаэ или пар, имеется в виду окислитель, в котором определяемый гаэ или пар — единственный, доминирующий или, хотя бы значительный окислитель основного металла при условиях, существующих в окислительной атмосфере. Например, хотя основной компонент воздуха — азот, кислород, содержащийся в воздухе — единственный окислитель основного металла, так кек он значительно более сильный окислитель, нежели азот, Поэтому воздух как окислитель определяют, как кислородсодержащий, а не азотсодержащий газ, Примером окислителя азотсодержащий газ, используемого в формуле изобретения, является формующий гаэ, который содер1838278 кит около 96 об.g азота и около 4 об.

Родорода.

Когда используют твердый окислитель.

ro он обычно распределен во всем слое наолнителя или его части, прилегающей к сновному металлу, в форме частиц, переешанных с наполнителем, или как покрыие на частицах наполнителя. Можно спольэовать любые твердые окислители, одержащие такие элементы, как бор или глерод, или соединения, способные востанавливаться, например, диоксид крем ия, или некоторые бориды, имеющие более низкое значение термодинамического равновесия, чем бориды основного металла.

Например, когда в качестве твердого окис ителя используют бор или способный восс танавливаться борид, конечный продукт с кислителя — бо рид алюминия, В некоторых случах окисление твердым с кислителем может протекать так быстро, ччо продукт окисления расплавляется благодаря экзотермическому характеру проЧесса. Это может нарушить однородность

C микроструктуры керамического тела, Этой быстрой экзотермической реакции можно избежать, добавив относительно инертные наполнители, которые обладают низкой реакционной способностью. Такие наполнител поглощают образующееся в результате трепло, сводя к минимуму влияние быстро в деляющегося тепла, Примером такого инертного наполнителя может служить тот

ge наполнитель, который предназначен для продукта окисления.

Если используют жидкий окислитель, то весь слой наполнителя или его часть, прилегающая к основному металлу пропитывают окислителем. Например, наполнитель для п опитывания могут смочить, опустив в окcIIèTåëü. Что касается жидких окислителей, т одни из них могут быть жидкими при условиях окисления, а в исходном состоянии — твердыми. Например, соль, которая р сплавляется при условиях окисления. Но жидкий окислитель может быть жидким и в исходном состоянии, например, раствор вещества, который используют для пропитывания всего и 1 части наполнителя и который расплавляется или разлагается при

5 условиях процесса окисления и обеспечигает необходимук для процесса часть окислителя, Примерами жидких окислителей, как определено здесь, могут служить легкоплавкие стекла.

Формула изобретения

1, Способ получения самонесущего керамического материала, включающий нагрев металла в реакционной газовой среда

15 и выдержку при температуре, более высокой, чем точка плавления металла, но более низкой, чем точка плавления продукта его взаимодействия с газовой средой, и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью

20 получения материала зонального строения с мелкокристаллической структурой поверхностной зоны, после выдержки прерывают поток металла в продукт его взаимодействия с газообразной средой либо путем пре25 кращения или ослабления потока при поддержании температуры, либо путем охла>кдения системы до температуры, меньшей точки плавления металла, отделения полученного продукта от массы металла с

30 последующим нагревом отделенного продукта и повторной выдержки в тех же условиях, 2. Спосоо по и,, отличающийся тем, что дополнительно используют инертный в условиях проведения процесса напал35 нитель, который размещают до первого нагрева на поверхности металла и/или перед повторным на ревом — на поверхности самосвязанного материала.

3, Способ пап2,отл ича ющийся

40 тем, .то на обеих стадиях использукч наполнитель разного состава.

4. Способ по п.1, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что в качестве газообразно.. среды используют воздух, в качестве металла — леги45 рованный алюминий, а температурный интервал процесса лежит в пределах 850-1450 С.

1838278

Составитель Н. Соболева

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M. Куль

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2899 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5