203858. lajstromszámú szabadalom • Eljárás töltőanyagot tartalmazó kerámia termék előállítására
1 HU 203 858 B 2 szomszédságában rendezzük el. A töltőanyag ilyenkor nyers forma vagy alkalmas előminta. Az így létrejött elrendezést úgy állítjuk össze, hogy az oxidációs reakciótermék növekedése a töltőanyag felé következhessen be, az oxidációs reakciótermék a töltőanyag legalább egy részét átjárja vagy befogadja, és így a töltőanyag részecskéi közötti üres tereket az oxidációs reakciótermék kerámia mátrixa növekedése során átjárhassa. Ha a későbbiekben ismertetendő módon egy vagy több dópoló anyagot is használni kívánunk, amelyek alkalmasak az oxidációs reakciótermék növekedési, illetve kialakulási folyamatának elősegítésére, esetleg meggyorsítására, a dópoló összetevőt a fém alapanyaghoz és/vagy a fém alapanyag felületére adagoljuk, de ezen túlmenően a töltőanyag masszájába, vagyis az előmintába vagy a töltőanyagból készült ágyba is lehet olyan összetevőt keverni, amely a kívánt dópoló hatást biztosítja, vagy ahhoz hozzájárul. Amikor fém alapanyagként alumíniumot vagy megfelelő összetételű alumínium ötvözetet használunk, míg az oxidálószer oxigéntartalmú gáz, pl. levegő, a találmány szerinti eljárás foganatosításához célszerű, ha a dópoló anyagot a kívánt mennyiségben a fém alapanyaghoz ötvözzük, vagy annak részecskéi közé kevetjük, amint erről a későbbiekben még szó lesz. A fém alapanyagot ezt követően a 10 edénybe vagy más tűzálló anyagú tartályba helyezzük, a fém felületét a 12 ágyat alkotó permeábilis szerkezetű töltőanyaggal hozzuk kapcsolatba (egymással szomszédosán helyezzük el) és oxidáló hatású atmoszférát biztosítunk. Ez az atmoszféra általában légköri nyomású levegő. Az így kapott elrendezést 14 kemencén belül hevítjük, hőmérsékletét a fém alapanyag megolvasztásához szükséges értékre emeljük, vagyis az adott esetben 850 ... 1450 'C, előnyösen 900 .. .1350 ‘V értéktartományba, amikoris a fém alapanyag transzportja megindul és az a létrejövő oxidációs reakcióterméken keresztül az oxidálószer felé kezd mozogni. Az említet hőmérsékletek különösen alumínium esetében célszerűek, a ontosabb értékek a töltőanyagtól, a dópoló anyagoktól, azok koncentrációjától és kombinációjától függ. Alumínium esetében különösen célszerű, hogy magát a fémet már kiinduláskor is az oxidációs reakciótermék vékony rétege borítja, ha az oxidálószer levegő, vagyis oxigéntartalmú gáz. A megolvasztott fém alapanyagot folyamatosan olvasztott állapotban tartjuk és biztosítjuk kapcsolatát a gőz vagy gáz halmazállapotú oxidálószerrel, aminek révén a fém alapanyag oxidációja folytatódik, növekvő vastagságú rétegben kialakul a polikristályos oxidációs reakeiótermék. Az oxidációs reakcióterméknek ez a növekvő rétege folyamatosan impregnálja, átjárja a töltőanyag szomszédos permeábilis rétegét, olyan kerámia alapú mátrixszerkezet jön létre, amelynek egymással kapcsolódó kerámia jellegű részecskéi között a fém alapanyag oxidálatlan összetevői is megjelenhetnek. így több anyagból álló összetevői is megjelenhetnek. így több anyagból álló összetett kerámia « szerkezet jön létre. A növekvő polikristályos kerámia mátrix a töltőanyagot lényegében állandó sebességgel impregnálja vagy járja át, vagyis az oxidációs reakciótermék rétege egyenletes mértékben vastagodik az idővel, feltételezve, hogy a kemencén belül a fém alapanyag és a gáz vagy gőz halmazállapotú oxidálószer (adott esetben levegő) között a kapcsolat egyenletesen fenntartható. Ha az oxidálószer levegő, a 14 kemencét célszerűen 15 és 16 szelepekkel látjuk el, amelyek ismert módon elrendezve biztosítják a levegő utánpótlását. A kerámia szerkezetű mátrix növekedése általában addig folytatódik, amíg (1) a fém alapanyag mennyiségilag lényegében elfogy és/vagy (2) az oxidáló hatású atmoszférát pl. az oxidálószer oxidáló összetevőjének elfogyasztásával nem oxidáló hatású atmoszférával váltjuk fel, vagy az oxidáló hatású atmoszférát eltávolítjuk, és/vagy (3) a hőmérsékleti feltételeket lényegesen megváltoztatjuk és a hőmérsékletet a reakció kívánt lefolytatásához szükséges hőmérsékleti tartományon kívülre visszük, például a fém alapanyag olvadáspontja alá csökkentjük. Ez utóbbit célszerűen a kemence hőmérsékletének csökkentésével hajtjuk végre, majd ezt követően a kemencéből a reakeiótermék kinyerhető. Az 1. ábrán bemutatott elrendezésben a fém alapanyagot kezdetben négylevelő lóhere alakú keresztmetszettel kialakított testként rendezzük el és porózus töltőanyag tömörítvényeiből összenyomással kialakított ágyba mint permeábilis szerkezetű testbe ágyazzuk be. Az 1. ábra a folyamatot az infiltrációs lépés menetében mutatja. A fém alapanyag kiindulási mennyisége megolvadt állapotban van jelen, az oxidációs reakciótermék 18 szomszédos zónát járt már át a 12 ágyon belül, a fém alapanyag által eredetileg elfoglalt 20 teret már részben elhagyta és abban a fém alapanyagból álló 11 testnek csak a maradványa van jelen. A 18 szomszédos zóna a töltőanyagon belül az oxidációs reakciőtermékkel átjárt kerámia szerkezetű anyagot jelenti, amelynek alakja megfelel a fém alapanyag kiindulási anyagának és amely a 20 térrel meghatározott üreget veszi körül, határozza meg. Ez utóbbi lényegében ugyanolyan alakú, mint a fém alapanyag kiindulási mennyisége által elfoglalt tér. A találmány szerinti eljárással kapott termék olyan szilárd szerkezetű, jó alaktartású merev test, amelyet a kiindulásként alkalmazott permeábilis szerkezetű töltőanyag teste határoz meg a polikristályos oxidációs reakciőtermékkel együtt Ez utóbbi a fém alapanyag és a töltőanyag érintkezési felületein bekövetkező anyagáramlást követő oxidációs reakció terméke, amely a megemelt reakcióhőmérséklet ellenére is tartalmazhatja a fém alapanyag több vagy kevesebb oxidálatlan mennyiségét. A fém alapanyag kiindulási mennyiségét általában és az esetek többségében oly módon választjuk meg, hogy a permeábilis szerkezetű töltőanyag testében a pórusrendszerek és az éritnkező üres terek térfogatát alapul véve annyi fémet biztosítunk, amennyi a reakció eredményeként képes az üres tereket és a pórusokat kitölteni. A kitöltéskor a fém alapanyagnak a reakcióban részt nem vett mennyiségét is figyelembe vehetjük. Az ily módon kapott ter5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 7
