203862. lajstromszámú szabadalom • Eljárás összetett szerkezetű önhordó kerámia termékek előállítására
1 HU 203 862 B 2 dációs reakciótermék egymáshoz tud kötni vagy kapcsolni, aminek révén az előminta belsejében nagy integritású, a kiindulási alakot hűen megőrző összetett szerkezetű önhordó kerámia terméket kapunk. Az előminta méreteivel és alakjával szemben különösebb megkötést nem állítunk. Lényeges azonban, hogy viszonylag nagy felületen érintkezzen vagy közel legyen a fém alapanyaghoz és legalább egy határfelületét az előzőekben már említett permeábüis szerkezetű réteg borítsa, amely a növekvő polikristályos kerámia mátrix kifejlesztésének végállomását jelenti. Példaként említhetjük, hogy az előminta félgömb alakú kialakításánál célszerű a fém alapanyag felületével a félgömb sík felületét kapcsolatba hozni, míg a dómszerű gömbfelület adja azt a meghatározott határfelületet, ameddig a polikristályos kerámia mátrixot növeszteni kell. Ha az előminta kocka alakú, akkor a fém alapanyag célszerűen az egyik felületnél van elrendezve, míg a további öt oldal az a határfelület, ameddig a polikristályos kerámia mátrixot növesztjük. Az oxidációs reakció során a polikristályos anyag mátrixa egyszerűen behatol az előminta anyagába, majd azt kitöltve eléri a külső réteget, azt is átjárja, miközben magába fogadja az előminta anyagát, ahhoz kapcsolva a felvitt réteg anyagát is. Eközben az előminta szerkezetében, alakjában változás nem következik be. A találmány szerinti eljárás foganatosításához szükséges előmintát számos különböző alakú és anyagú féltennékből lehet összeállítani. Ezek között szerepelnek a kerámia és/vagy fém szemcsék, porok, szálak, fonalak, huzalok, tömörítvények, üreges vagy tömör testek, szövetek, stb. Az előminta készülhet laza szerkezetű vagy egymással kapcsolódó frakciók együtteseként, ahol belső nyílásokat, járatokat, kapcsolódó üregeket képezünk ki abból a célból, hogy az oxidálószer és az infütrációval kialakuló megolvadt fém azon átjárhasson, az oxidációs reakciótermék növekedésének feltételei adottak legyenek, ez a növekedés ne okozza az előminta szerkezetének lepusztulását. Az előminta anyagába szilárdságnövelő rúdszerű elemeket, csöveket, lemezeket, szálakat, gömbszerű vagy más alakú tömörítvényeket, szöveteket, tűzálló szálakból kialakított textíliákat és hasonlókat lehet elrendezni, amivel az alaktartást tudjuk javítani. Az előminta anyaga lehet homogén és heterogén. Az előminta létrehozása során az ehhez szükséges anyagokat, például a kerámia porokat vagy tömörítvényeket minden olyan kötőanyaggal megszilárdíthatjuk amely a reakció feltételei között indifferens marad és nem hagy maga mögött olyan vegyületeket, melléktermékeket, amelyek a kerámia anyag tulajdonságait lerontanák. A szilícium-karbid vagy alumínium-trioxid töltőanyagként történő alkalmazása tűnik a leghatásosabbnak. Ennek szemcsézettsége általában a 10 ... 1000 grit tartományba esik, de ennél kisebb vagy nagyobb szemcsék is beépíthetők, A szemcséket egymással összeolvaszthatjuk, szerves kötőanyaggal szuszpenziót képezhetünk belőlük, a szuszpenziót mintába önthetjük. A mintát így kitöltő anyagot szükség szerint szárítjuk, melegítjük és ezzel megszüárdítjuk. A töltőanyagból készült ágy, illetve az előminta létrehozására számos anyag alkalmas. A példakénti felsorolás előtt említjük azt a feltételt, hogy ezek az anyagok az oxidációs folyamat során, a hevítés megemelt hőmérsékletén ne legyenek illékonyak. További feltétel a jó termodinamikai stabüitás, a reakcióképesség, illetve az oldhatóság igen kis szintje a fém alapanyaggal szemben. Adott esetben jó megoldás az is, ha a töltőanyagot olyan részecskékből hozzuk létre, amelyek a fém alapanyaggal egyébként reakcióba lépő vagy instabüis részecskéket bevonat alatt tartalmazza. Alumíniumot mint fém alapanyagot és levegőt mint oxidálószert használva a töltőanyag tipikus példái a különböző fémek oxidjai, boridjai, nitridjei és karbidjai, a fémek összetett vegyületei, a bevont szénszálak. A fémek között szerepel az alumínium, a cérium, a hafnium, a lan tán, a prazeodímium, a szamárium és a cirkónium. Az összetett fémvegyületekre példa a magnézium-aluminát spinell. Egyes anyagokat bevonattal láthatunk el, amelynek segítségével az oxidációs folyamatban való részvételük kizárható. A bevonatot ilyenkor a kerámia mátrix anyagával kompatibilis összetétellel kell megválasztani. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során az előminta készülhet egyedi darabként vagy olyan mintaként, amely komplex alakot kiadó együttes része. A felismeréshez tartozik az is, hogy ha több előmintát egymás mellé helyezünk, akkor az oxidációs reakciótermék képes azokat folyamaosan átjárni, így a több előmintát tartalmazó együttesből egységes kerámia test hozható létre. Az egy vagy több felületen permeábilis szerkezetű réteggel borított előminták együttesét üyenkor úgy rendezzük el, hogy az oxidációs reakciótermék az előminták anyagába hatoljon be először, és csak azok átjárása után érje el a külső réteget, vagyis az előminták szerkezetén belül egységes kerámia anyag jöjjön létre. Ezzel a megoldással olyan komplex alakzatokat lehet kerámia anyagból gyártani, amelyek a hagyományos kerámia készítési technológiák szerint nem állíthatók elő. Ennek megfelelően a találmány szerinti eljárás nyilvánvalóan felöleli az előmintákból álló együttesek alkalmazását, amikoris a komplex alakzatot a zoxidációs reakciótermék keletkezése biztosítja. A fém alapanyaggal együtt szokásos dópoló anyagok alkalmazása is. Ezek kedvezően képesek az oxidativ reakció feltételeit befolyásolni és különösen sok közül lehet választani akkor, ha a fém alapanyag alumínium. A dópoló anyag feladata, illetve alkalmazásának céljai számos olyan tényezőtől függhetnek, amelyek közvetlenül nem kapcsolódnak magához a fém alapanyaghoz. így például kettő vagy több dópoló anyag felhasználása esetén figyelembe kell venni ezek egymásra hatását, a fém alapanyagra felvitt külső dópoló réteg esetén a dópoló anyag jelenlétét a fémben, illetve a bevonat felületi sűrűségét, az oxidálószert és a folyamat teljes környezetét. A fém alapanyaggal együtt alkalmazott dópoló anyag, illetve dópoló anyagok bevitelének lehetőségei a következők: (1) a fém alapanyag ötvöző anyagát ad5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 9
