202167. lajstromszámú szabadalom • Összetett szerkezetű önhordó kerámia test és eljárás annak előállítására
HU 202167B szükséges értéke fennmarad, amíg a szerkezet elegendően vastag lesz ahhoz, hogy a növekvő oxidációs rekaciótermék és az alakuló üreg közötti nyomáskülönbséget erősítés nélkül kibírja. Lényeges feltétel azonban, hogy a töltőanyag ne legyen képes öszszetömörödésre, megkötésre vagy színterelésre amíg a hőmérséklet a kívánt értéket el nem éri, mivel ha ez bekövetkezne, a hőtágulás és a fém alapanyag megolvadását kísérő térfogatváltozás miatt összetörne. Más szavakkal, az önmaga megkötésére alkalmas töltőanyagot úgy kell választani, hogy az alkalmazkodni tudjon a közötte és a fém alapanyag között az utóbbi hevítése során kialakuló térfogatváltozásokhoz és ezt követően már biztosítsa a keletkezett üregben, az oxidációs reakció folyamatában a szükséges szilárdságot. A jelen találmány szerinti eljárás során azonban a nyomáskülönbségből adódó problémák lényegtelenek minden olyan esetben, amikor a fém alapanyagból készült kiindulási testnek vannak nem reprodukálásra szánt részei is, ahol az oxidációs reakciótermék növekedését el kell kerülni, vagyis a találmány szerinti eljárást sok esetben úgy foganatosítjuk, hogy ennek során nem jön létre olyan üreg, amelyet a növekvő oxidációs termék teljesen le tudna zárni. Más problémát vet fel az a tény, hogy a környező légtér számára áthatolhatatlan anyagú gátló eszközök alkalmazására is sor kerül, és ezek elrendezése adott esetben olyan lehet, hogy kizárják a környező atmoszféra gázainak áthatolását a keletkező üregbe, vagyis jelenlétükkel a növekvő oxidációs reakciótermék falai mentén nyomáskülönbséget okoznak. Ezekben az esetekben az önmaga megkötésére képes töltőanyag alkalmazása képes biztosítani legalább a növekedés kezdeti szakaszában, mint ezt a fentiekben leírtuk, a szükséges mechanikai szilárdságot. Mint az előbbiekben már ismertettük, olyan töltőanyag alkalmazása bizonyult számos esetben a legcélszerűbbnek, amelyre az „önmagát megkötő” kifejezés alkalmazható. Ez olyan töltőanyagot jelent, amelyet a fém alapanyag pozitív alakzatával szoros kapcsolatba hozva a térfogatváltozás képessége jellemez, vagyis követi a fém alapanyag megolvasztása során bekövetkező térfogatváltozásokat, a különböző mértékű hőtágulást a fém alapanyag és a töltőanyag között, mégpedig legalábba pozitív alakzat szomszédságában. További fontos jellemzője ennek a töltőanyagnak, hogy részecskéinek összetapadása a fém alapanyag olvadáspontja feletti, de az oxidációs reakció hőmérséklete alatti, ahhoz szükségszerint közel álló hőmérsékleten következik be. A töltőanyagnak ez az önmagát megkötő képessége biztosítja, hogy elegendő kohéziós erő alakul ki az inverz reprodukálással létrehozott negatív alakzatnak a nyomáskülönbséggel szembeni megvédésére, amire akkor van szükség, amikor a fém alapanyag a töltőanyagba vándorol át. Általában célszerű mindig önmagát megkötő töltőanyagot alkalmazni, de ez mint az előzőekből is látszik, nem feltétlenül szükséges minden esetben. Általában a töltőanyagnak teljes térfogatában nem feltétlenül kell alakíthatónak, vagy önmagát megkötőnek lennie, bár a találmány szerinti eljárás foganatosításakor ez tűnik a legcélszerűbbnek. Szükségszerű azonban, hogy a töltőanyag alakítha-13 tósága és/vagy önmagát megkötő képessége a fém alapanyag pozitív alakzatának környezetében elrendezett töltőanyagnál érvényesüljön. Más szavakkal ez annyit jelent, hogy a töltőanyagnak olyan mélységig kell a pozitív alakzat környezetében alakíthatónak és/vagy önmagát megkötőnek lennie, amennyire szükség van a fém alapanyag alakváltozásainak követésére, továbbá szükség esetén a kívánt mechanikai szilárdság biztosítására. Megállapítható, hogy általában a töltőanyagnak csak kisebb részére áll fenn az alakíthatóság, illetve önmagát megkötő képesség követelménye. A töltőanyaggal szembeni további követelmény, hogy az az oxidációs reakciótermék behatolásának kizárására képes zárt tömeget ne alkosson, akár szín terelés, akár olvadás, akár kémiai reakció révén, valamint rétege mindenkor engedje át a gőzfázisú oxidálószert. A töltőanyagnak elegendő mértékben kell alakíthatónak lennie ahhoz, hogy a fém alapanyag és a töltőanyag között a hevítés folyamatában kialakuló alakváltozásokat kövesse, felvegye az olvadó fém változó térfogatából adódó alakzatot és biztosítsa a pozitív alakzattal a szoros kapcsolatot a fém alapanyag hevítése során. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során a fém alapanyagból, a töltőanyagot tartalmazó ágyból és szükség szerint a gátló eszközből kialakított együttest a fém alapanyag olvadáspontja fölötti, de az oxidációs reakciótermék olvadáspontja alatti hőmérsékletre kell hevíteni, ezzel oxidáló környezetben a fémet olvadt állapotba kell hozni. Amikor az olvadt fém alapanyag az oxidálószerrel kapcsolatba kerül, a reakció eredményeként az oxidációs reakciótermékből határfelületén réteg alakul ki. Ha az oxidáló környezetet fenntartjuk és a hőmérséklet szükséges értékét biztosítjuk, a növekvő oxidációs reakcióterméket az olvadt fém egyre inkább átjárja, az oxidálószer irányába mozog és ott további oxidációs reakcióterméket hoz létre a határfelületen. Ez annyit jelent, hogy az oxidációs reakcióterméknek legalább egy része a megolvadt fém alapanyag és az oxidálószer között, mindkettővel érintkezésben van, aminek következtében polikristályos oxidációs reakciótermék járja át a töltőanyag ágyát, a töltőanyag részecskéit a polikristályos oxidációs reakciótermék fogadja be. A polikristályos anyagú mátrix addig növekszik, amíg az oxidációs reakció feltételei fennállnak. A folyamatot addig folytatjuk, amíg az oxidációs reakciótermék a töltőanyag kívánt mennyiségét át nem járja és be nem fogadja. A kapott összetett szerkezetű kerámia anyagú test ennek megfelelően kerámia mátrixba ágyazva tartalmazza a töltőanyagot, egy vagy több nem oxidált vagy fémes összetevőt. A kerámia testben a töltőanyag részecskéit polikristályos oxidációs termékből álló mátrix fogadja be, míg a fémes részecskék a fém alapanyagtól vagy más fémektől származnak. A szerkezeti vizsgálatok szerint az oxidációs reakcióterméket alkotó krisztallitok a polikristályos kerámia mátrixban két, általában három dimenziós szerkezetben kapcsolódnak össze, míg a fém zárványok vagy esetleges hiányok egymással csak részben kapcsolódnak. Ha a folyamatot csak addig folytatjuk, amíg a fém alapanyag olvadt tömege el nem fogy, a keletkező össze14 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 8
