198432. lajstromszámú szabadalom • Eljárás összetett szerkezetű önhordó kerámia termék előállítására, valamint összetett szerkezetű önhordó kerámia termék
1 2 dolgoztunk ki összetett szerkezetű önhordó kerámia test élőállítására, amelynek porózus magja és avval anyagában kapcsolódó, annál nagyobb sűrűségű felületi rétege van és amelyet az ismertetett felismerésnek megfelelően fém alapanyagnak oxidációs reakciótermékébe való átnövesztésével állítunk elő. A találmány szerint az eljárás során töltőanyagból és a töltőanyagban eloszlatott fém alapanyagból előmintát formázunk, ahol a fém alapanyag térfogati részarányát az előmintán belül rendelkezésre álló teljes térfogatot túllépő térfogatú oxidációs termék előállításához választjuk meg, vagyis a fém alapanyagból olyan maradék térfogatot biztosítunk, amelyben lehetővé válik a sűrű felületi réteg kifejlesztéséhez szükséges oxidációs reakció. Az oxidációs reakciótermék térfogataránya, amit a fém alapanyag oxidációs folyamata határoz meg, nagyobb mint a porozitásként az előmlntában jelen levő térfogat és az előmintában a fém alapanyag reakciója vagy pedig oxidációs reakcióterméke és a töltőanyag közötti reakció miatt a találmány szerint eljárás foganatosítása során létrejövő üres tér öszszege. Az eljárás foganatosításának feltételeit úgy befolyásoljuk, hogy a fém alapanyagot az oxidálószer jelenlétében olvasztott állapotban tartjuk és a fém alapanyag olvadékát az oxidálószerrel reakcióba visszük, amivel oxidációs reakcióterméket állítunk elő. A reakció folytatásával olyan feltételeket teremtünk, amikoris a megolvadt fém alapanyag az oxidációs reakciótermék rétegén keresztül az oxidálószer felé áramlik és ezzel az oxidációs reakciótermék térfogata az oxidációs reakció folyamatos zajlása miatt növekszik. Az előmintában ilyenkor üreges terek alakulnak ki, amelyek helye teljes egészbében vagy legalábbis nagy részben megfelel azoknak a helyeknek, ahol az előminta kikeverése után eredetileg fém volt. Amikor az előminta kiindulási pórus térfogatát az oxidációs reakciótermék kitölti, a megolvadt fém maradéka tovább vándorol a vezérelt reakciófeltételek között az oxidációs reakciótermék anyagán át és az előminta legalább egyik felületénél az oxidálószer irányában vándorol. Ott oxidációs reakciótermék jön létre, amelynek viszonylag nagy a sűrűsége, fedi a porózus magot, anyagában avval egybefolyik és így lényegében az eredeti előminta alakját kapjuk vissza. A nagyobb sűrűségű külső réteg az előminta külső felületén növekszik ki, lényegében mentes az üres terektől és mivel nem magában az előmintában, vagyis a reakcióban résztvevő fém nyomában üres terekkel jellemzett testben alakul Jd, ezért az előmintát annál jóval sűrűbb réteggel lehet bevonni. A folyamat eredményeként kapott önhordó szerkezetű kerámia test olyan külső réteggel van ellátva, amelynek koptató és erodáló hatásokkal szembeni hatása kiváló, míg a hőszigetelő jellemzők szintén nagyon jó értékeket mutatnak. Az önhordó szerkezetű összetett kerámia test hővezető képessége általában a felülettel párhuzamos irányban jó, ez különösen vonatkozik a sűrű külső rétegre, míg a hővezetés viszonylag koriázott mértékű a porózus mag felé mutató irányban. A jellemzőket megfelelő módon befolyásolni lehet és a kész termék eredő tulajdonságait meg lehet tervezni, különösen az előminta, az oxidálószer vagy oxidálószerek összetevőinek megfelelő választásával, a folyamat feltételeinek beállításával. A találmány szerinti eljárással előállított önhordó szerkezetű kerémia termék további előnyös jellemzője az összetett szerkezetből is adódó strukturális szilárd12 ság, amihez mindenek előtt a külső sűrű réteg finomszemcsés mikrostruktúrája járul hozzá. A javasolt önhordó kerámia termék esetében a csavaró és hajlító igénybevételek általában a felület mentén érik el maximális értéküket. így a test külső szilárd, nagy sűrűségű rétege az általáéin gyenge, porózus maghoz képest kiváló mechanikai jellemzőket mutat, míg a magot a kis hővezetőképesség, a kis tömeg jellemzi. A fentiekben leírt és az összetett szerkezetű önhordó kerámia termékben megjelenő tulajdonságok eredményeként a találmány szerinti eljárással előállított termék ideálisan megfelel a hőerőgépek forró zónáiban alkalmazott komponensekkel szemben állított követelményeknek. így például a találmány szerint előállíthatok égéskamrák bélései, hengerek borításai, dugattyú felületek, kipufogó vezetékek belső bevonatai, turbófeltöltők házai és más hasonló elemek, amelyek a belsőégésű motoroknál kerülnek alkalmazásra. Ezeket a felülettel párhuzamosan viszonylag nagy hővezetőké p>esség jellemzi, aminek következtében a belsőégésű motor túlmelegedett részeinek hőmérséklete csökkenthető, a hőigénybevétel redukálható, míg a felületekre merőleges irányban megfigyelhető kis hővezetőképesség lehetővé leszi, hogy megelőzzük a kevéssé hőálló összetevők károsodását, illetve megelőzzük a hőveszteségeket. A találmány szerinti kerámia anyagú termék képes a nagy feszültségeket, hajlításokat, összenyomásokat elbírni, amelyek az égési folyamatok következtében megjelennek és ezért alkalmasak a fém alkatrészek felváltására. Dieselmotorok hengerbélései esetén különösen fontos a kopásállóság, annak a képiessége, hogy a tökéletlen égés következtében megjelenő termékeket, különösen a szenet, mint például a kipufogó rendszer elemeinél eltűrjék, míg a kis felületi porozitás a kondenzált égéstermékek megjelenése esetein előnyös, amikoris a víz nem képes a pórusokba behatolni, aztán esetleges megfagyásával károkat okozni. Ugyanígy fontos a kis tömeg. A porózus kerámia termékek esetében általában elképzelhetetlen, hogy őket fémekkel öntsük körbe, mint ez számos hőerőgépi alkalmazásával kívánatos lenne. Ez különösen igaz az üreges porózus struktúrák esetében, mint amilyenek a kipufogó rendszer elemei, a hengerbélések, az égéskamrák, amelyek hajlamosak eltörődésre és a húlő fém képes lehet őket összetörni. Megállapítottuk, hogy a találmány szerinti eljárással előállított önhordó kerámia termékek jelentős része elegendően nagy szilárdsággal rendelkezik ahhoz, hogy törés vagy szerkezeti károsodás nélkül viselje el a fémmel való kiöntést. Az ismert porózus kerámia anyagokhoz képest ugyanis a találmány szerint jóval szilárdabb szerkezetű anyagok állíthatók elő. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során alkalmazott előminta a fém alapanyagból és töltőanyagból áll, ahol a fém alapanyagot a töltőanyag tömegében lehetőleg egyenletesen eloszlatjuk. A töltőanyagot úgy választjuk meg, hogy az a folyamat feltételei között a kívánt tulajdonságú termék előállításához szükséges mértékben reakcióba léphessen a fém alapanyaggal, de adott esetben célszerű lehet a töltőanyagot a fém alapanyaggal nem reagáló összetételben kialakítani. így a találmány szerinti eljárás egyik előnyös foganatosítási módjában az előminta szemcsézett alumíniumot tartalmaz fém alapanyagként és ugyancsak szemcsézett aumínium-trioxidot töltőa198.4. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4
