203710. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű kerámia test előállítására
1 HU 203 710 B 2 lítására újszerű, az ismerteknél hatékonyabb eljárásokat dolgozzunk ki. A találmány célja ennek megfelelően olyan eljárás kidolgozása, amellyel nagy termelékenység mellett kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkező bór tartalmú kerámia anyagok hozhatók létre. A kitűzött cél elérésére olyan eljárást dolgoztunk ki, amellyel önhordó szerkezetű kerámia test fém alapanyag infiltrációjával, átjáratásával hozható létre, amelyet reakció kísér. A reaktív infiltrációt bórt tartalmazó anyag jelenlétében hajtjuk végre. A fém alapanyaggal átjárt bórtartalmú anyagot laza tömegként vagy ágyként lehet elrendezni, az tejes egészében állhat bór tartalmú anyagból vagy bórból és a reakció eredményeként fém alapanyag boridját és a fém alapanyagot tartalmazó összetett szerkezetű kerámia test jön létre. A bór tartalmú anyag tömege egy vagy több különböző töltőanyaggal is kiegészíthető, amikoris a töltőanyagot a reakció folyamán a fém alapanyag átjárja, így a fém alapanyagból mátrix jön létre, a fém alapanyag boridja pedig befogadja a töltőanyag részecskéit. A reakciókban résztvevő anyagok koncentrációi és a reakció feltételei beállíthatók állandó jelleggé vagy szabályozhatók annak megfelelően, hogy milyen összetételű és milyen tulajdonságú anyagot kell előállítani, vagyis a kerámia anyag, a fém részaránya, továbbá szükség szerint a porozitás jól változtatható. A kitűzött cél találmány szerinti elérését szolgáló eljárásban a bór tartalmú anyag tömegét megfelelően választott fém alapanyag megolvadt tömege mellé, illetve azzal kapcsolódóan helyezzük el. A fém alapanyag lehet tiszta fém vagy ötvözet, amelyet lényegében semleges kémhatású atmoszférában olvadáspontja feletti hőmérsékletre hevítünk és megolvadt állapotban tartunk. A bór tartalmú anyag általában elemi bór vagy más olyan fém boridja, amelyet a megovladt fém alapanyag az eljárás hőmérsékletén képes redukálni. A kétféle bórforrás egyidejűleg is felhasználható. A megolvadt fém átjárja a bór tartalmú anyag tömegét, a benne levő bórral vagy bór vegyülettel reakcióba lép és ennek eredményeként a fém alapanyag bordija jön létre. Ez a borid mint reakciótermék legalább részben kapcsolatban marad a fém alapanyaggal, amelynek megolvadt tömegét a kialakuló reakciótermék eredeti helyéről eltávolítja, átszállítja a még reakcióba nem lépett bór közelébe. A szállítás általában kapilláris vagy más fizikai hatás révén következik be. A szállított fém alapanyagból a borid további mennyisége alakul ki, és az így létrejövő kerámia-fém összetett szerkezetű termék kialakulása, esetleges térbeli kifejlődése addig folytatódik, amíg a fém alapanyag és a bór közül valamelyik el nem fogy, vagy a hőmérsékletet nem módosították olyan értékre, amelyen ez a reakció már nem tud lezajlani. A reakció eredményeként létrejött struktúrában a fém alapanyag boridja, maga a fém alapanyag és/vagy a fém alapanyag intermetallikus vegyületei, valamint szükség szerint üres terek vannak jelen. Ezek különböző kombinációi is létrejöhetnek, az egyes fázisok között nem szükségszerűen egy vagy több irányban kapcsolatok is kialakulhatnak. A létrejött összetett szerkezetű testben a boridok és a fémes fázisok térfogatarányát, továbbá az egyes fázisokba tartozó részecskék és alkotóelemek közötti kapcsolatok mértékét a reakció feltételeinek szabályozásával hatékonyan lehet befolyásolni. Ilyen feltételek például a bór alapanyag kiindulási sűrűsége, a bór alapanyag és a fém alapanyag egymáshoz viszonyított mennyiségei, a fém alapanyag esetleges ötvözöttsége, a töltőanyag jelenléte a bór tartalmú anyagban, a hőmérséklet és a hőmérséklet fenntartásának ideje. Általában a bór tartalmú anyag tömegét bizonyos mértékű porozitással kell létrehozni, hogy a fém alapanyag képes legyen a létrejövő reakcióterméken áthatolva eljutni a bór tartalmú anyaghoz. A fém alapanyag mozgása minden bizonnyal azért következett be, mert a reakció során létrejövő térfogatváltozások általában nem okozzák azoknak a pórusoknak a lezárását, amelyeken keresztül a fém alapanyag szállítása történhet, valamint fontos oknak tekinthető az is, hogy a reakciótermék a fém alapanyaggal szemben áteresztő (permeábilis) marad, mivel több tényező, közöttük a felületi feszültség olyan feltételeket teremt, amikoris a szemcsék határfelületeinek legalábbis jelentős része a fém alapanyaggal szemben áteresztő marad. Összefoglalva a kitűzött cél elérésére, tehát önhordó szerkezetű kerámia test előállítására olyan eljárást dolgoztunk ki, amikoris fém alapanyagot választunk, a fém alapanyagot olvadáspontja fölé melegítjük és belőle kerámia anyagot hozunk létre, ahol előnyösen fém alapanyagként alumíniumot, titánt, cikóniumot, szilíciumot, hafniumot, lantánt, vasat, kálciumot, vanádiumot, nióbiumot, magnéziumot vagy berilliumot használunk és a találmány szerint a kerámia anyag létrehozására a fém alapanyagot semleges atmoszférában melegítjük, a megolvadt fémet bór leadására képes anyaggal hozzuk kapcsolatba, a hőmérséklet fenntartásával a megolvadt fém alapanyaggal a bórt tartalmzó anyagot átjáratjuk, ezzel a fém alapanyagot és a bórt boriddá alakítjuk, majd az átjáratást és az átalakítást addig folytatjuk, amíg szükséges vastagságú és méretű, fémes fázist, valamint a fém alapanyag boridját tartalmazó önhordó szerkezetű test ki nem alakul. A találmány szerinti eljárás egy különösen előnyös foganatosítási módjában a bórt tartalmazó anyagot egy vagy több semleges hatású töltőanyaggal keverjük ki, az átjáratást a semleges töltőanyagot tartalmazó anyagban hajtjuk végre és ezzel mátrixában a töltőanyag részecskéit tartalmazó önhordó szerkezetű összetett kerámia testet hozunk létre, amelyben a mátrix fémes fázisból és a fém alapanyag boridjából tevődik össze. Ennél a foganatosítási módnál a bórt tartalmazó anyag, mint bórforrás a megfelelően választott töltőanyag része is lehet, amikoris azt a megolvadt fém alapanyaggal szomszédosán vagy érintkezésben rendezzük el. Ezt az elrendezést célszerűen olyan ágyban vagy ágyon helyezzük el, amelyet a fém alapanyag megolvadt állapotában a reakció feltételei kö5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
