RU2021384C1 - Способ изготовления керамического композитного тела - Google Patents
Способ изготовления керамического композитного тела Download PDFInfo
- Publication number
- RU2021384C1 RU2021384C1 SU874202938A SU4202938A RU2021384C1 RU 2021384 C1 RU2021384 C1 RU 2021384C1 SU 874202938 A SU874202938 A SU 874202938A SU 4202938 A SU4202938 A SU 4202938A RU 2021384 C1 RU2021384 C1 RU 2021384C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base metal
- oxidant
- reaction product
- oxidizing agent
- filler
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title abstract 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- -1 magnesium aluminate Chemical class 0.000 claims abstract 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 16
- 239000011257 shell material Substances 0.000 claims description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- GSWGDDYIUCWADU-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Mg++].[Al+3] GSWGDDYIUCWADU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 21
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 abstract description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
- F41A21/00—Barrels; Gun tubes; Muzzle attachments; Barrel mounting means
- F41A21/02—Composite barrels, i.e. barrels having multiple layers, e.g. of different materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/65—Reaction sintering of free metal- or free silicon-containing compositions
- C04B35/652—Directional oxidation or solidification, e.g. Lanxide process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/021—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles in a direct manner, e.g. direct copper bonding [DCB]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6562—Heating rate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6565—Cooling rate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6583—Oxygen containing atmosphere, e.g. with changing oxygen pressures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6587—Influencing the atmosphere by vaporising a solid material, e.g. by using a burying of sacrificial powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/401—Cermets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/402—Aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/403—Refractory metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/405—Iron metal group, e.g. Co or Ni
- C04B2237/406—Iron, e.g. steel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству керамического композитного материала. Сущность изобретения: предложен способ изготовления керамического композиционного тела, включающий нагрев основного металла до температуры выше температуры его плавления, но ниже температуры плавления продукта реакции его окисления, контактирование полученного расплавленного основного металла с массой наполнителя в присутствии окислителя, проведение реакции расплавленного основного металла с окислителем для образования продукта реакции окисления, повторное контактирование, по крайней мере, части продукта реакции окисления с расплавленным основным металлом и окислителем для постепенного перемещения расплавленного основного металла через продукт реакции окисления в направлении окислителя с образованием продукта реакции окисления внутри массы наполнителя на поверхности раздела между окислителем и ранее образованным продуктом реакции окисления, характеризующийся тем, что перед контактированием расплавленного основного металла с массой наполнителя последний помещают в оболочку, выполненную из сплава с большим коэффициентом теплового расширения, чем керамическое композитное тело, и состоящую из внутренней сетчатой прокладки и наружного жесткого цилиндра. В качестве основного металла может быть использовано алюминий, а также элемент, выбранный из группы, содержащей кремний, титан, олово, цирконий, гафний. В качестве окислителя может быть использовано кислородсодержащий газ, в частности воздух, в качестве продукта реакции окисления - окись алюминия, а нагрев алюминия осуществляют до температуры 850-1450°С. Окислитель может быть использовано в паровой, твердой или жидкой фазе, причем окислитель в твердой или жидкой фазе вводят внутрь наполнителя и осуществляют реакцию расплавленного основного металла с окислителем в твердой или жидкой фазе, приводящую к образованию, по крайней мере, части поликристаллического продукта реакции окисления. В качестве твердого окислителя может быть использовано вещество, выбранное из группы, содержащей двуокись кремния, бор, восстанавливаемые бориды металлов. В качестве наполнителя может быть использовано вещество, выбранное из группы, содержащей двуокись кремния, карбид кремния, окись алюминия, двуокись циркония, алюминиево-кислый магний. В случае использования окислителя в паровой фазе в качестве материала оболочки и наполнителя используют материал, проницаемый для окисления в паровой фазе. Оболочку выполняют из материала, содержащего металл, выбранный из группы, состоящей из нержавеющей стали, металла Инконель, металла Hastalloy, металла Fecrab, металла Fecralloy и металла Inkolloy. 9 з.п.ф-лы.
Description
Изобретение относится к изготовлению керамических композитных тел, содержащих поликристаллическую керамическую матрицу с наполнителем и оболочкой для поддержания тела в условиях напряжения сжатия.
Известен способ изготовления керамического композитного тела, заключающийся в том, что расплавленный металл взаимодействует с окислителем в паровой фазе при температуре выше точки его плавления, в результате чего металл переводят в оксид таким образом, что происходит непрерывный рост оксида на границе раздела оксид - атмосфера при пропускании металла через продукт окисления. Благодаря созданию необходимых условий жидкий металл перемещается по определенным границам кристаллитов оксида за счет явления, преимущественно смачивания, при этом образование продукта реакции окисления происходит в направлении к наполнителю и в нем. Основным металлом является алюминий или его сплав, а другим металлом может быть кремний, германий, олово, магний, свинец и его сплавы.
Объем металлического компонента составляет примерно 1-10% от объема керамического тела до начала контактирования с другим металлом. Полученное самонесущее керамическое тело содержит наполнитель, который пропитан поликристаллическим продуктом реакции окисления. Данный способ является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату.
Недостатком известного способа является невозможность обеспечить точную геометрию получаемых тел, а также необходимость проведения шлифования и невысокие механические свойства.
Целью изобретения является обеспечение изготовления керамических композитных тел заданной геометрии без шлифования и повышение механических свойств получаемых тел.
Предлагается способ изготовления керамического композитного тела, включающий нагрев основного металла до температуры выше температуры его плавления, но ниже температуры плавления продукта реакции его окисления, контактирование полученного расплавленного основного металла с массой наполнителя в присутствии окислителя, проведение реакции расплавленного основного металла с окислителем для образования продукта реакции окисления, повторное контактирование, по крайней мере, части продукта реакции окисления с расплавленным основным металлом и окислителем для постепенного перемещения расплавленного основного металла через продукт реакции окисления в направлении окислителя с образованием продукта реакции окисления внутри массы наполнителя на поверхности раздела между окислителем и ранее образованным продуктом реакции окисления, характеризующийся тем, что перед контактированием расплавленного основного металла с массой наполнителя последний помещают в оболочку, выполненную из сплава с большим коэффициентом теплового расширения, чем керамическое композитное тело, и состоящую из внутренней сетчатой прокладки и наружного жесткого цилиндра.
В качестве основного металла может быть использован алюминий, а также элемент, выбранный из группы, содержащей кремний, титан, олово, цирконий, гафний.
В качестве окислителя может быть использован кислородсодержащий газ, в частности воздух, в качестве продукта реакции окисления - окись алюминия, а нагрев алюминия осуществляют до температуры 850-1450оС. Окислитель может быть использован в паровой, твердой или жидкой фазе, причем окислитель в жидкой или твердой фазе вводят внутрь наполнителя и осуществляют реакцию расплавленного основного металла с окислителем в твердой или жидкой фазе, приводящую к образованию, по крайней мере, части поликристаллического продукта реакции окисления. В качестве твердого окислителя может быть использовано вещество, выбранное из группы, содержащей двуокись кремния, бор, восстанавливаемые бориды металлов, а в качестве наполнителя - вещество, выбранное из группы, содержащей двуокись кремния, карбид кремния, окись алюминия, двуокись циркония, алюминиевокислый магний. В случае, если окислитель используют в паровой фазе, в качестве материала оболочки и наполнителя используют материал, проницаемый для окислителя в паровой фазе. Оболочка может быть выполнена из материала, содержащего металл, выбранный из группы, состоящей из нержавеющей стали, металла Инконель, металла Hastalloy, металла Fecral, металла Fecralloy и Inkolloy.
Изобретение иллюстрируется следующим примером. Для приготовления керамической композитной конструкции, имеющей установленную на ней металлическую втулку, в трубке с наружным диаметром 49,2 мм из металлического сплава Инконель 601 длиной 152,4 мм просверлили отверстие диаметром 4,8 мм. Отверстия просверлили по всему цилиндрическому корпусу трубы с расстоянием между центрами 9,5 мм по рядному шаблону. В качестве внутренней прокладки для трубы из сплава Инконель с просверленными отверстиями применяли перфорированный лист нержавеющей стали марки 304 толщиной примерно 0,2 мм и диаметром 0,4 мм. Отверстия составили 22% открытой площади поверхности листа. Перфорированный лист из нержавеющей стали выбран как преграда росту матрицы. Элемент основного металла, состоящий из алюминиевого сплава, содержащего 10% кремния и 3% магния, содержал тело источника основного металла и корпус основного металла, который имеет нескошенную цилиндрическую конфигурацию диаметром 63,5 мм и высотой 50,8 мм, при этом тело источника основного металла имело диаметр 19,1 мм и длину 152 мм, было соединено в резьбовой конфигурации и заделано в массе наполнителя из смеси 5% кварца и 95% песчаника Алунд 38 и порошкового глинозема. Смесь наполнителя нагревали в течение 24 ч до температуры порядка 1250оС, затем ее охлаждали до температуры окружающей среды, и охлажденную смесь измельчали и помещали внутрь перфорированной трубки из сплава Инконель с облицовкой из нержавеющей стали. На тело источника основного металла наносили слой древесного клея и песка. Корпус резервуара замуровали внутрь слоя песчаника Алунд 38, содержащегося внутри камеры из нержавеющей стали, которая имела в днище отверстие диаметром 50,8 мм. Верхний конец трубки из сплава Инконель приваривали по периферии отверстия диаметром 50,8 мм. Для опоры блока в вертикальном положении часть трубки из сплава Инконель поместили внутрь опорного цилиндра из нержавеющей стали с внутренним диаметром 88,9 мм, которые составили 40% площади открытой поверхности опорного цилиндра. Опорный цилиндр имел такую длину, чтобы удерживать камеру резервуара на верху опорного цилиндра. Такая конструкция поддерживала блок из основного металла и наполнителя в вертикальном положении, при этом корпус резервуара располагался вертикально над телом источника. Поддерживаемый блок поместили на огнеупорный открытый контейнер и нагревали в печи, имеющей воздушную атмосферу, в течение 10 ч при температуре 1245оС, затем его выдерживали в течение 100 ч при 1245оС и охлаждали в течение 30 ч до температуры 125оС, после этого оставили для охлаждения до температуры окружающей среды. Керамическое композитное тело выращивали внутри оболочки в форме цилиндра из нержавеющей стали и сплава Инконель. Было обнаружено, что после охлаждения оболочка из сплава Инконель имела очень тугую посадку вокруг керамического композитного тела и создавала напряжение сжатия на керамическое композитное тело благодаря большому коэффициенту теплового расширения. После удаления отвержденного основного металла из отверстия керамического тела путем просверливания и химической обработки соляной кислотой образовалось сквозное отверстие, которое представляло собой копию резьбовой конфигурации тела источника. Предложенный способ обеспечивает точное соответствие керамического композитного тела трубке из сплава Инконель без шлифования поверхности раздела керамика - металл.
Claims (10)
1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО КОМПОЗИТНОГО ТЕЛА, включающий нагрев основного металла до температуры выше температуры его плавления, но ниже температуры плавления продукта реакции его окисления, контактирование полученного расплавленного основного металла с массой наполнителя в присутствии окислителя, проведение реакции расплавленного основного металла с окислителем для образования продукта реакции окисления, повторное контактирование по крайней мере части продукта реакции окисления с расплавленным основным металлом и окислителем для постепенного перемещения расплавленного основного металла через продукт реакции окисления в направлении окислителя с образованием продукта реакции окисления внутри массы наполнителя на поверхности раздела окислителя и ранее образованного продукта реакции окисления, отличающийся тем, что перед контактированием расплавленного основного металла с массой наполнителя последнюю помещают в оболочку, выполненную из сплава с коэффициентом теплового расширения (КТР) большим, чем КТР керамического композитного тела, и состоящую из внутренней сетчатой прокладки и наружного жесткого цилиндра.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве основного металла используют алюминий.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют кислородсодержащий газ, в качестве продукта реакции окисления - оксид алюминия, а нагрев алюминия осуществляют до 850 - 1450oС.
4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащего газа используют воздух.
5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что используют окислитель в паровой фазе и по крайней мере в твердой или жидкой фазе, причем окислитель в твердой или жидкой фазе вводят внутрь наполнителя и осуществляют реакцию расплавленного основного металла с окислителем в твердой или жидкой фазе, приводящую к образованию по крайней мере части поликристаллического продукта реакции окисления.
6. Способ по пп.1 - 5, отличающийся тем, что в качестве твердого окислителя используют вещество, выбранное из группы, содержащей диоксид кремния, бор, восстанавливаемые бориды металлов.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве основного металла используют элемент, выбранный из группы, содержащей кремний, титан, олово, цирконий, гафний.
8. Способ по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют вещество, выбранное из группы, содержащей диоксид кремния, карбид, кремния, оксид алюминия, диоксид циркония, алюминиевокислый магний.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что окислитель используют в паровой фазе, а в качестве материала оболочки и наполнителя используют материал, проницаемый для окислителя в паровой фазе.
10. Способ по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что оболочку выполняют из материала, содержащего металл, выбранный из группы, состоящей из нержавеющей стали, металлов "Инконель", "Hastalloy", "Fecral", "Fecralloy" и "Infeolloy".
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US90807386A | 1986-09-16 | 1986-09-16 | |
| US908073 | 1986-09-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021384C1 true RU2021384C1 (ru) | 1994-10-15 |
Family
ID=25425123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU874202938A RU2021384C1 (ru) | 1986-09-16 | 1987-07-20 | Способ изготовления керамического композитного тела |
Country Status (28)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0262076B1 (ru) |
| JP (1) | JP2593889B2 (ru) |
| KR (1) | KR880003861A (ru) |
| CN (1) | CN87106037A (ru) |
| AT (1) | ATE74341T1 (ru) |
| AU (1) | AU599699B2 (ru) |
| BG (1) | BG48213A3 (ru) |
| BR (1) | BR8704680A (ru) |
| CA (1) | CA1300947C (ru) |
| CS (1) | CS276730B6 (ru) |
| DD (1) | DD278752A5 (ru) |
| DE (1) | DE3777937D1 (ru) |
| DK (1) | DK169619B1 (ru) |
| FI (1) | FI88021C (ru) |
| HU (1) | HU204243B (ru) |
| IE (1) | IE61216B1 (ru) |
| IL (1) | IL83803A (ru) |
| IN (1) | IN168485B (ru) |
| MX (1) | MX170295B (ru) |
| NO (1) | NO873794L (ru) |
| NZ (1) | NZ221747A (ru) |
| PH (1) | PH25604A (ru) |
| PL (1) | PL156549B1 (ru) |
| PT (1) | PT85712B (ru) |
| RU (1) | RU2021384C1 (ru) |
| TR (1) | TR24640A (ru) |
| YU (1) | YU171587A (ru) |
| ZA (1) | ZA876900B (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2224812C2 (ru) * | 2002-04-04 | 2004-02-27 | Алтайский государственный университет | Способ получения оксидной титановой бронзы |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4871008A (en) * | 1988-01-11 | 1989-10-03 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of making metal matrix composites |
| CN111024462A (zh) * | 2018-10-09 | 2020-04-17 | 中国科学院金属研究所 | 实现高静水压力及精确测温控温的试样设计及实验方法 |
| CN109678550A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-04-26 | 上海富驰高科技股份有限公司 | 一种陶瓷和金属的多层叠加连接结构 |
| CN112794711B (zh) * | 2021-01-14 | 2022-06-10 | 东北大学 | 一种尖晶石-镁基陶瓷型芯及其制备方法 |
| CN114851610A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-05 | 贵州至当科技有限公司 | 一种聚合物基复合材料中空容器的制备装置及制备方法 |
| CN115419818B (zh) * | 2022-08-30 | 2025-08-22 | 中国建筑材料科学研究总院有限公司 | 热丝缠绕式预应力复合陶瓷、其制备方法及热丝缠绕装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4851375A (en) * | 1985-02-04 | 1989-07-25 | Lanxide Technology Company, Lp | Methods of making composite ceramic articles having embedded filler |
-
1987
- 1987-07-20 RU SU874202938A patent/RU2021384C1/ru active
- 1987-08-13 PH PH35665A patent/PH25604A/en unknown
- 1987-09-01 CN CN198787106037A patent/CN87106037A/zh active Pending
- 1987-09-03 DE DE8787630177T patent/DE3777937D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-09-03 AT AT87630177T patent/ATE74341T1/de not_active IP Right Cessation
- 1987-09-03 EP EP87630177A patent/EP0262076B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-06 IL IL83803A patent/IL83803A/xx not_active IP Right Cessation
- 1987-09-08 IN IN716/CAL/87A patent/IN168485B/en unknown
- 1987-09-09 NZ NZ221747A patent/NZ221747A/en unknown
- 1987-09-09 BR BR8704680A patent/BR8704680A/pt active Search and Examination
- 1987-09-10 PL PL1987267683A patent/PL156549B1/pl unknown
- 1987-09-10 FI FI873931A patent/FI88021C/fi not_active IP Right Cessation
- 1987-09-11 NO NO873794A patent/NO873794L/no unknown
- 1987-09-11 AU AU78342/87A patent/AU599699B2/en not_active Ceased
- 1987-09-11 CS CS876607A patent/CS276730B6/cs unknown
- 1987-09-13 BG BG081154A patent/BG48213A3/xx unknown
- 1987-09-14 TR TR87/0617A patent/TR24640A/xx unknown
- 1987-09-14 IE IE247787A patent/IE61216B1/en not_active IP Right Cessation
- 1987-09-15 ZA ZA876900A patent/ZA876900B/xx unknown
- 1987-09-15 PT PT85712A patent/PT85712B/pt not_active IP Right Cessation
- 1987-09-15 MX MX008321A patent/MX170295B/es unknown
- 1987-09-15 HU HU874098A patent/HU204243B/hu not_active IP Right Cessation
- 1987-09-15 CA CA000547454A patent/CA1300947C/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-09-15 DD DD87306981A patent/DD278752A5/de not_active IP Right Cessation
- 1987-09-15 DK DK481087A patent/DK169619B1/da not_active IP Right Cessation
- 1987-09-16 YU YU01715/87A patent/YU171587A/xx unknown
- 1987-09-16 KR KR870010279A patent/KR880003861A/ko not_active Ceased
- 1987-09-16 JP JP62231974A patent/JP2593889B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Европейский патент N 0155831, кл. C 04B 35/71, 1985. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2224812C2 (ru) * | 2002-04-04 | 2004-02-27 | Алтайский государственный университет | Способ получения оксидной титановой бронзы |
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK166491B1 (da) | Fremgangsmaade til fremstilling af en selvbaerende keramisk struktur samt selvbaerende keramisk struktur fremstillet ved fremgangsmaaden | |
| JP2645180B2 (ja) | 自己保持性セラミック複合体 | |
| US4040849A (en) | Polycrystalline silicon articles by sintering | |
| RU2022948C1 (ru) | Способ изготовления самонесущего тела | |
| KR880007399A (ko) | 자체-지지성 세라믹 합성체의 제조방법 | |
| KR900002048A (ko) | 직접 접촉식 열저장 매체의 제조방법 및 그 제품 | |
| DK165178B (da) | Fremgangsmaade til fremstilling af sammensatte keramiske genstande med oensket form samt ved fremgangsmaaden fremstillede genstande | |
| KR890011695A (ko) | 장애 수단을 사용한 금속기질 복합체의 제조방법 | |
| DK233187A (da) | Keramisk kompositprodukt og fremgangsmaade til fremstilling deraf | |
| RU2021384C1 (ru) | Способ изготовления керамического композитного тела | |
| US3394026A (en) | Method of glazing silicon nitride shaped body and article | |
| Lavrenko et al. | High temperature oxidation of silicon carbide based materials | |
| US5082807A (en) | Production of metal carbide articles | |
| US5254509A (en) | Production of metal carbide articles | |
| Gehrmann et al. | Influence of batch moisture on melting behavior of glass | |
| JPS6236087A (ja) | 粒状ＳｉＣを分散配置させた金属シリコン耐熱材料 | |
| JP3244128B2 (ja) | 超高圧高温反応法 | |
| EP0277902B1 (en) | Assembly for making ceramic composite structures and method of using the same | |
| US3264694A (en) | Method of casting | |
| JPH05309256A (ja) | 超高圧高温反応法 | |
| Szabó et al. | The role of magnesia and alumina in promoting the nitridation of magnesium and aluminium | |
| KR940703790A (ko) | 고밀도 세라믹 제품 | |
| RU2048266C1 (ru) | Способ получения твердых сплавов | |
| JPS61502747A (ja) | 耐火セメント | |
| Belyakov et al. | A lanxide ceramic composite material |