203710. lajstromszámú szabadalom • Eljárás önhordó szerkezetű kerámia test előállítására
1 HU 203 710 B 2 az átalakulása a fém alapanyag boridjává egyes nagy hőmérsékletű alkalmazások szempontjából rendkívül kedvező, mivel a borid általában jóval stabilisabb, mint maga az elemi bór és bór hajlamos a fémekkel különösen alumíniummal reakcióba lépni. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során keletkezett borid tartalmú krisztallitok alkothatnak folyamatos, egymással kapcsolódó fázist is, de ez nem szükségszerű, míg a fémes fázisok és az üreges részek általában részlegesen kapcsolódnak egymáshoz. Ha a fém alapanyagot a reakció során sikerül jelentős részben vagy majdnem teljesen felhasználni, vagyis a reakció feltételei között a bór a sztöchimetriai arányban meghatározottnál nagyobb mennyiségben van jelen, a végtermék porozitása akár jelentős mértékű is lehet A pórusok térfogati részaránya azonban több más tényezőtől is függ, mint például a reakció hőmérsékletétől és időtartalmától, a fém alapanyag minőségétől, a bórforrás összetételétől és minőségétől, továbbá a bórforrásból esetleg kialakított ágy porozitásától. A találmány szerinti eljárás egy ugyancsak előnyös foganatosítási módjában az összetett szerkezetű kerámia testet olyan szerkezettel hozzuk létre, amelyben a fémes összetevők mátrixot alkotnak és amelyben a fém alapanyag boridjába ágyazva lényegében semleges kémhatású töltőanyag részecskéi vannak. A mátrix úgy alakul ki, hogy a fém alapanyag átjárja a töltőanyag ágyát vagy tömegét, ahol a töltőanyagot a bórforrással keverjük ki. A töltőanyag méretére és alakjára vonatkozóan nincs különösebb megkötés, a fém alapanyaghoz viszonyítva elhelyezése tetszőleges, az egyetlen feltétel, hogy a reakciótermék keletkezése során kapcsolatba léphessen a töltőanyaggal és annak legalább egy részét átjárhassa anélkül, hogy annak szerkezetét megszüntesse vagy azt helyéről eltávolítsa. A töltőanyag részecskéinek, illetve összetevőinak anyagi minőségére és alakjára vonatkozóan különösebb megkötés ugyancsak nincsen. A kerámia és/vagy fémes anyagú szálak, forgácsok, porok, huzalok, szemcsék, rudak, drótszövetek, tűzálló szövetek, lemezek, pelletek, habosított struktúrák, tömör vagy üreges gömbök stb. jól használhatók. A töltőanyagot felhalmozhatjuk lazán, de elrendezhetjük megfelelő minta szerint is, amikoris benne nyílásokat, átmeneteket, belső üregeket vagy hasonlókat hozunk létre és ezzel bizotsítjuk, hogy a töltőanyagot a megolvadt fém alapanyag jól átjárhassa. A töltőanyag a fentiekből következően is homogén vagy heterogén felépítésű. Ha kívánatos, a benne felhasznált részecskéket alkalmas kötőanyaggal egyesíteni lehet, amikoris a kötőanyagot úgy választjuk meg, hogy az a reakció feltételei között a reakcióba ne lépjen be, illetve a végtermékben utána nemkívánatos maradékok ne keletkezzenek. Ha a töltőanyag képes a bórforrással vagy a fém alapanyaggal a reakció feltételei között reakcióba lépni, akkor célszerű lehet részecskéinek bevonása oly módon, hogy a találmány szerinti eljárás foganatosítása során semleges maradjon. Ha alumíniumot választunk fém alapanyagként és a töltőanyagot karbonszálakból hozzuk létre, amelyeknél félő, hogy a megolvadt alumíniummal esetleg reakcióba lépnek, célszerű a reakció kialakulásának megelőzése céljából a szálakat a töltőanyag létrehozása előtt például alumínium-trioxiddal vagy más anyaggal bevonni. A fém alapanyagot és a bórforrást bekeverve tartalmazó töltőanyagból álló ágyat hordozó és kívánt öszszetételű anyagból készített tűzálló edényt az ágy kialakítása után kemencébe helyezzük. Az ágyat és a fém alapanyagot úgy rendezzük el egymáshoz viszonyítva, hogy a fém alapanyag reaktív infiltrációja a töltőanyagba és ezzel az összetett szerkezetű kerámia test kialakulása biztosított legyen. A kemence belső hőmérsékletét ezt követően a fém alapanyag olvadáspontja fölé emeljük. Ezen a megemelt hőmérsékleten a megolvadt fém alapanyagot a kialakuló reakciótermék felszívja, az képes a töltőanyag ágyát átjárni és a bór tartalmú anyaggal reakcióba lépve a kívánt összetett szerkezetű kerámia test, amely fémes összetevőket is tartalmaz, létrejön. A kísérleti tapasztalatok azt bizonyítják, hogy a permeábilis szerkezetű töltőanyagot a fémes alapanyag hatásosabban tudja átjárni, ha a töltőanyagban is bór tartalmú anyag van. Már a kis bór mennyiségek is hatásosnak bizonyultak, de a minimális értéket csak á reakció feltételei között lehet megállapítani, mivel az számos tényezőtől függ, mint a bór tartalmú anyag típusa és szemcsezettsége, a fémes alapanyag minősége, a töltőanyag minősége és típusa, továbbá az eljárás lefolytatásának feltételei. A töltőanyagban ennek megfelelően a bórforrás koncentrációja igen széles határok között változtatható, de minél kisebb a bórforrás koncentrációja, annál nagyobb részarányban tartalmaz fémet a mátrix. Ha a bórforrás mennyisége igen kicsi, így például a bórforrást tartalmazó töltőanyag összesített tömegére vonatkoztatva 1-10 tömegé, a kapott kerámia testben a mátrix elsősorban fémből áll, benne a fém alapanyag boridja csak kis mennyiségben, diszpergált állapotban van jelen. Amikor ellenőrzésképpen a folyamatot bórforrás nélkül is lefolytattuk, összetett szerkezetű kerámia test nem alakult ki. A következőkben ismertetett 9. példa mutatja azokat az eredményeket, amelyeket 0, 1, 2, 5 és 10 tömeg% bőrt tartalmazó alumínium-trioxid töltőanyag és alumínium fém alapanyag felhasználása mellett kaptunk. Ha a bórforrás hiányzott, a töltőanyagot a fém alapanyag nem volt képes reaktív módon átjárni és valószínűsíthetően az infíltráció különleges eljárások nélkül nem indítható meg, esetleg külső nyomást kell alkalmazni ahhoz, hogy a fém a töltőanyagba jusson. A töltőanyagot a találmány szerinti eljárás foganatosítása során igen széles határok között lehet bórforrással kiegészíteni. Ez lehetőséget nyújt arra, hogy a végeredményben kapott fémet és kerámia fázist tartalmazó összetett szerkezetű test tulajdonságait befolyásoljuk. Ha a fém alapanyaghoz viszonyítva csak kis mennyiségű bórt használunk, például a bór tartalmú anyag bórkoncentrációját kicsire választjuk, a kapott összetett szerkezetű test tulajdonságait mindenekelőtt a fém alapanyag jellemzői határozzák meg, még5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 6
