198430. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű, kerámia anyagú alakos munkadarab előállítására és önhordó szerkezetű kerámia anyagú alakos munkadarab
1 198 430 2 szerkezetű kerámia mátrix kifejlődését az elömintán belül, vagyis a nagy integritású és jól meghatározott határfelületekkel kijelölt kerámia termék létrehozását. A kívánság szerinti méretekben és alakban létrehozott előmintának legalább egy olyan jól meghatározott határfelülete kell, hogy legyen, amely a növekvő polikristályos kerámia mátrix számára i növekedés célját, a határfelületet jelöli ki. így például lehetséges olyan félgömb alakú előminta létrehozása, amelynek sima felülete a fém alapanyaggal érintkezik, míg dómszerű görbült felülete jelöli ki azt a határt, ameddig a fém alapanyagból keletkező poHkristályos anyagnak növekednie kell. Egy másik lehetőség szerint kockaszerű elő min tát hozunk létre, amelynek egyik négyzetes felülete a fém alapanyag fémes felületével érintkezik, míg a további öt négyzetes felület adja azt a határt, ameddig az oxidációs reakcióterméknek növekednie kell. Az oxidációs reakciótermék olyan mátrix szerkezetű poHkristályos anyag, amely az előminta permeábilis szerkezetű anyagába behatol, infötráriója során az előminta összetevőit magába ágyazza és növekedésével a kijelölt határfelületekig terjeszkedik, anélkül, hogy az előminta anyagi integritását lerontaná. Ennek értelmében az előminta alkotóelemei a poHkristályos mátrix növekedése során helyüket nem változtatják. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során tehát nincsenek olyan külső erők, amefyek az előmintát károsítanák, a hőmérséklet hatására az előminta zsugorodása kisméretű, vagy egyáltalában nem is következik be, az oxidativ reakció feltételei között az előminta eredeti alakja egy adott tűrési mezőn túl nem változik, ezért az oxidativ reakció általában viszonylag nem túl magas hőmérsékletén nagy nyomások és az ezek létrehozásához szükséges költséges berendezések nélkül lehet az összetett szerkezetű kerámia testet előállítani. Igen előnyös vonása a találmány szerinti eljárásnak, hogy a szemcsézett összetett szerkezetek kisnyomású vagy nyomás nélküli szinterelésénél az anyagokkal szemben állított különleges kémiai és fizikai kompatibilitás követelményekét itt egyáltalában nem keO betartani. A találmány szerinti eljárás foganatosításához szükséges permeábilis szerkezetű előmintát kerámia jellegű és/vagy fémes anyagokból vagy más alkalmas alapanyagokból kiindulva lehet kialakítani. Az alapanyagok jelen lehetnek szemcsés, porszerű, szálas, huzalszerű, drót alakú, tömöritvényként létrehozott, üreges vagy tömör testek formájában, de ugyancsak alkalmazhatók a fémszövetek, a tűzálló anyagból álló szövetek, a szilárd gömbök stb. és ezek kombinációi. Az előminta anyagát általában megfelelő módon összekötött elemekből is létrehozhatjuk, ahol az elemek között lehetségesek járatok, nyílások, egymással kapcsolódó terek és hasonlók, amelyek biztosítják az előmintának az oxidálószerrel szembeni permeabilitását valamint,az oxidációs reakciótermék behatolásának olyan feltételeit, 'amikor az oxidációs reakciótermék az előminta szerkezetének, konfigurációjának változtatása nélkül növi át a szerkezetet. Az elő mintában rácsszerűen a szerkezetet erősítő rudak, pálcikák, csövek, csövecskék, lemezek, huzalok, gömbök és más szemcsés termékek, lemezkék, huzalkötegek, tűzálló anyagú kerámia szövete k és hasonlók, valamint ezek kombinációi lehetnek, ha a kívánt alakra hozhatók. Az előminta létrehozásában nem feltétel a homogén anyageloszlás biztosítása. A kerámia alapú púderek vagy szemcsés anyagok jól kapcsolhatók alkalmas kötőanyaggal, pl. poUviiül-aBtoholial, ha a kötőanyag a találmány szerinti eljárás foganatosítása során a keletkező oxidációs reakctótermék tulajdonságait kedvezőtlenül nem befolyásolja, Sietve a kerámia anyag keletkezése során a végtermék minőségét károsan befolyásoló maradványokat nem hagy maga után. Az előminta anyagát különböző szemcsézettségű frakciókb ól ugyanúgy ki lehet alakítani, mint azonos .szemcsézettüégű anyagokból. Így a szÜS- cium-kaibid és/vagy aluirínium-trioxid esetén a 10... 1000 mesh szemcsézettség! tartomány bizonyult különösen kedvezőnek, de adott esetben ennél finomabb szemcsézettségű anyagok is használhatók. A szemcsézett anyagot kívánság szerint ismert és hagyományos technológiai eljárásokkal önteni lehet, például szerves kötőanyaggal készítünk belőlük keveréket, ezt a zagyszerű anyagot mintába öntjük, mqd hagyjuk megkötni és a megkötött mintát megemelt hőmérsékleten kiszárítjuk. A permeábilis szerkezetű előminta létrehozásához alkalmas anyagoknak lényegében három osztályát különböztethetjük meg. Az előminta kialakításához felhasználható anyagok egyik alkalmas osztálya azokat a vegyületeket öleK fel, amelyek »kerámia test előállítási folyamatának hőmérsékletén és oxidáló környezetében nem iMconyak, jó termodinamikai stabilitást mutatnak és a fém alapanyaggal, annak olvadt állapotában nem lépnek reakcióba, abban nem oldódnak. A szakember az Üyen kritériumoknak eleget tevő anyagok sokaságából tud választani. Jól ismert, hogy aluminium esetében és levegőt vagy oxigén oxidálóazerként Feltételezve az előminta alkalmas anyaga lehet pékiául fémoxid, mint ahmtínium-trioxid (A1203), kalcium-oxid (CaO), cérium-oxid (Ce02), hafmum-dioxid (Hf02), lantán-trioxid (La2 0»), litiumoxid (li20), magnéz ium-oxld (MgO), neodímiumtrioxid (Nd203), prazeodínhim különböző oxidjai, szamárium-trioxid (Sm203), szkandium-trioxid (S^Oj), tórium-dioxid (Th02), urán-dioxid (U02), ittrium-trioxid (Y203) és cirkdnium-dioxid (Zn02); ugyancsak alkalmasak erre a célra a magasabb rendű (binér, temér stb.) fémes vegyületek, mint pl. a magnézium—aluminium-oxid-spinell (Mg0*Al203), valamint a különböző tűzálló vegyületek, anyagok. A jól használható anyagok második osztályába azok a vegyületek tartoznak, amelyek az oxidativ reakció feltételei és mindenekelőtt nagy hőmérséklete mellett ugyan nem teljes mértékben stabilisak, de degradáció« folyamatuk viszonylag lassú kinetikával zajKk, ét amelyek az oxidációs reakciótermék növekedése során képesek az előminta anyagaként a keletkező kerámia szerkezetbe beépülni. Ezeknek az anyagoknak egyik tipikus példája a szflícium-karbid (SiC), amely az oxidativ reakció feltételei között — alumíniumot és oxidálószerként oxigént vagy levegőt használva - teljes mértékben oxidálódni 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 8
