Керамический материал и способ его получения

СОЮЗ С 08 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК Г 5 )5 ГОСУДАРСТБЕННЬМ ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТИ ОТКРЫТИ ФГЦ 1 О ЕН)1;1 г)1 "г) ;г уЩ,",;т,еес АТЕНТ тся к способу моди- еского компонента одифицированному ерамически) телам, укт реакции окисле- и имющим ь эимоеский компонент, адии последующего е относи еталлич ела и м тнее к к ак прод металла талл ич й на ст за то те ОПИСАНЙ(71) Ланксид Текнолоджи Компани Л,П. (ОЯ)(54) КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к способам модифицирования металлического компонента керамического тела. Цель - обеспечениевозможности изменения свойств материалаи обеспечение гибкости модифицирования,Способ получения керамических тел, имеющих модифицированный металлосодержащий компонент, включает образование Изобретени фицирования м керамического т иэделию,конкре образованным к ния основного связанный ме модифицируемы образования. Целью иэо ность изменени печение гибкос Иэобретени значительного к го металличесбретения является возможя свойств материала и обести модифицирования.е касается способа замены оличества взаимосвязанно- кого компонента, который 2 С 1/02, 29/12, 1/05, С 04 В 3 керамического тела, содержащего поликристаллический продукт реакции окисления, образующийся при окислении расплавленного исходного вещества основного металла, и взаимосвязанный металлосодержащий компонент, по крайней мере частично выходящий на одну или несколько поверхностей укаэанного керамического тела. Поверхность или поверхности керамического тела контактируют с инородным металлом, отличающимся от указанного взаимосвязанного металлосодержащего компонента, и ри температуре и времени, достато;ных для обеспечения взаимной диффузии, вследствие чего по крайней мере часть указанного металлосодержащего компонента замещается упомянутым инородным металлом. Конеч- З ное керамическое тело, имеющее измененный металлосодержащий компонент, проявляет мадифицированные илп улун.шенные свойства, 2 с, и 6 з.п. ф-лы, 1 табл 2 ил,вводится в керамическое тело во врем, формирования, другим (инородным) ме лом на последующей стадии изготовле Инородный металл подбирается с тем, чтобы изменить свойства первоначально образованного керамического тела для его конечного использования по назначению, Согласно предлагаемому способу керамическое тело образуется посредством реакции окисления исходного вещества при помощи окислителя, например, основного металла.Керамическое тело имеет взаимосвянный металлсодержащий компонент, корый распределен в части керамического ла в одном или более измерениях и, по1 б 76457 оставитель С.Багроваехред М,Моргентал Корректор С.Черн Редактор Н,Рогулич Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 акаэ 3017 Тираж 389 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5крайней мере, частично открыт или доступен с наружной поверхности тела. Керамическое тело контактирует на этой поверхности с количеством инородного металла иэ постороннего источника, который отличается по составу от взаимосвязанно о металлического компонента и который может с ним йэаимно диффундировать,Происходит взаимная диффузия двух металлов (т.е. диффузия, направленная наружу металлсодержащего компонента первоначально в керамическом теле и внутрь инородного металла), Предпочтительно один или оба металла расплавлены для упрощения взаимной диффузии металла. Объем инородного металла, площадь контакта с инородным металлом, температурные интервалы и время контакта керамического тела с инородным металлом подбираются так, чтобы обеспечить требуемую степень взаимной диффузии обоих металлов, Значительная часть металлсодержащего компонента первоначально в керамическом теле по крайней мере частично замещается одной или несколькими составляющими инородного металла, которые затем становятся неотъемлемой частью керамического тела. Вследствие этого содержание металла в керамическом теле, а значит, и некоторые его свойства изменяются.Керамический материал представляет собой поликристаллический продукт реакции окисления, состоящий из взаимосвязанных кристаллитов продукта реакции, образующихся в результате окисления расплавленного основного металла окислитслем и взаимосвязанного металлсодержащего компонента, по крайней мере частично выходящей на поверхность (или поверхности) керамического тела. По меньшей мере, часть этого металлического компонента замещается некоторым количеством инородного металла, отличающегося по составу (т,е, по компонентам и/или пропорциям) от первоначально образованного взаимосвязанного металлического компонента, вследствие чего изменяется оцно или несколько свойств керамического тела, первоначально образованного в результате реакции окисления металла окислителем.Подтермином "керамический" подрдзу. мевается не только керамическое тело в классическом понимании, т,е, состоящее исключительно иэ неметаллических и,еорганических материалов, но в большей;тепени, этот термин относится к телам, которые являются керамическими по составу лли основным свойствам, хотя они содержат небольшое или значительное количестдс одного или нескольких металлических ком. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 понентов (взаимосвязанных и изолированных),попученных из основного металла или иэ окислителя присадочного материала или наполнителя, причем большая их часть находится в пределах 1 - 40 от обьема, но может включать еще больше металла,Тертлин "Продукт реакции окисления" в основном подразумевает один или более металлов в любом окисленном состоянии, при котором металл отдает или делит электроны с другим элементом, соединением или их сочетанием, Таким образом, термин "Продукт реакции окисления" включает продукт реакции одного или нескольких металлов с окислителем,Термин "Окислитель означает один или несколько соответствующих акцепторов или разделителей электронов и при условиях процесса он может быть твердым телом, жидкостью, газом (т 1 дром) или их со четднием (например, твердое тело и газ),"Уетдпл" при использовании в терминах "основной металл" ипи "инородный металл" относится к сравнительно чистым металлам, промышленным металлам с примесями и/или легирующими компонентами и сплавом и интерметаллическим соединениями металлов. Когда упоминают конкретный металл, то он должен быть описан в таком определении, если не указан, иным способом в контексте, Например, когда аломиний - основной металл, то им может быть сравнительно чистый металл (например, алюминий чистотой 99,7%), ипи алюминий марки 1100, имеющий номинальное количество примесей около 1 мас,/, в виде кремния и железа, ипи алюминиевый сплав, например, марки 5052,Нд фиг,1 показано керащлческое тело, обработанное е соответствии с предлагаемым способом, на фиг.2 - сосуд.Керамическое тело, имеющее взаимосвязанный металлический компонент, хотя бы частично выходящий на внешнюю поверхность(или поверхности), приводят в соприкосновение с инородным металлом, вызывая концентрационный градиент. Обь 1 чно керамическое тело и инородный металл нагревают до температуры выше пика плавления связднного металла в керамическом теле или в инородном металле,или в обоих, Взаимная диффузия между металлическим компонентом и инородным металлотл происходит из-эа перепада в концентоации. Значительное количество металлического компонента замещается инорсдным металлом, который становится неотьемлемой частью конечного керамического тела, в результате изменяются свойства керамического тела, Кроме алюминия, 1676457как основного металла, могут быть пригодны кремний, титан, олово, цирконий и гафний.Сначала изготавливается керамическое тело 1. Основной металл, например алюминий, в который могут добавляться присадки, приготовляют в качестве источника продукта реакции окисления, Основной металл плавят в емкости с соответствующей температурой в окислительной среде или в непосредственной близости от нее, При этой температуре или в интервале указанных темпера гур жидкий металл вступает в реакцию с окислителем для образования поликристаллического продукта реакции окисления По меньшей мере часть продукта реакции окисления поддерж атся в контакте и между расплавленным ме:аллом и окислителем для вытягивания жидкого металла через продукт реакции окисления и д контакте с окислителем так, что продукт реакции окисления продолжает образовываться на поверхности раздела между окислителем и ранее обоазованным продуктом реакции окисления. Реакция про должается в течение временного интервала. достаточного для образования поликристал лического керамического тела состоящего в основном из проу,укта 2 реакции окисления и взаимосвязанного металлического компонента 3, распределенного в части или во всем поликристаллическом материале. Этот металлический компонент, образующийся на месте в процессе формирования поликристаллического поодукта реакции окисления по крайней мере частично выходит хотя бы на одну поверхность керамического тела, например на поверхность 4. Поликристаллический материал может содержать некоторый изолированный металл, а также раковины и порис 1 ость (не показаны), которые могут заполняться связанным металлическим компонентом, но обьемный процент металла (взаимосвязанного и изолированного) и пустот зависит главным образом от таких условий как температура, время, присадочные материалы и т и основного металла.Керамическое тело в дальнейшг л контактирует с одной или несколькими 1 оверх ностями 4, с вторым, или инорь ным металлом 5, полученным из внешнего источника, причем оно может быть помещено в соответствующий сосуд или тигель б, где происходит взаимная диффузия (фиг,2). Взаимная диффузия между металлическим компонентом исходного керамического тела, образующим.;я в процессе формирования поликристаллического продукта реакции окислен я и мсталлом из внешнего источника,мо к .; роисходить в следующих 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 состояниях металлов: твердое тело - твердое тело, твердое тело - жидкость, жидкость - твердое тело или жидкость - жидкость, Состояние жидкость - жидкость предпочтительнее, так как такая система обеспечивает благоприятно измененный конечный продукт за более короткий отрезок времени, Даже в случае взаимной диффузии в состоянии твердое тело - твердое тело может происходить перенос в жидкой фазе, если температура взаимной диффузии выше нижней точки плавления соединенных металлов, как например, я случае эвтектоидной системы. Инородный металл, который может быть относительно чистым металлом, сплавом или интерметаллическим соединением, подбирается т к, чтобы изменить состав взаимосвязанного металлического компонента, вследствие чего изменяются свойства конечного керамического изделия,Обычно изменяемые свойства следующие; вязкость при разрушении, твердость, износостойкость, электропроводность. теплопроводность или химическая стабильность (т,е, корроэионная стойкость, стойкость к окислению и т.д.) Специальное применение, для которого предназначается керамическое изделие, определяет, какие свойства необходимо изменить или улучшить путем подбора особого инородного металла,Выбор второго или инородного металла зависит, в основном, от желаемых конечных свойств, а также от ряда других факторов, таких, как температура. время, растворимость и т.д., что обьясняется более подробно ниже, Подходящие инородные металлы для замещения взаимосвязанного металла (включая сплавы и интерметаллиды) могут включать. например, никель, серебро, железо, титан, медь, уран, хром, кобальт, ванадий, к ремний, молибден, вольфрам, германий, олово, магний,иттрий, цирконий, гафний, ниобий, марганец, платину, палладий, золото, цинк, алюминий, свинец и их сплавы и интерметаллические соединения, включая нержавеющие стали, углеродистые стали и сплавы спецназначения, такие как псопез, Навеоуз, И/азраоув, Модез и ртетзО и ы т 1, Керамическое тело 1 погружают в ванну жидкого инородного металла 5, находящегося в тигле б. Где это необходимо, керамическое тело может быть частично погружено в ванну жидкого иноуоднога металла для того, чтобы ограничить глубину замещения металла в керамическом теле, особенно если надо ограничить такое замещение только поверхностью. Например, если инородный металл вводится в керамическое изделие, чтобы улучшить егокоррозийную стойкость или твердость, может быть достаточно модифицировать только поверхность (поверхности), Объем инородного металла 5 обычно больше, чем объем выходящего на поверхность взаимосвязанного металлического компонента, первоначально образованного в керамическом теле 1,. Таким образом, максиглзльное или оптимальное замещение металлического компонента инородным металлом легче достижимо, т.е. лучше иметь достаточное количество инородного металла с тем, чтобы после достижения равновесия полная концентрация первоначального металлического компонента была значительно меньше, чем концентрация инородного металла, вследствие чего достигается более полное замещение исходного металлического компонента инородным металлом, Объем инородного метдппд обычно в 5-.50 раз больше, чем объем взаимосвязанного металлического компонента, или по крайней мере,чдсги взаимосвязанного металлического коглпонентд, который должен замещаться, но может быть и больше. Такое различие в объемах зависит от таких факторов, как желаемь 1 й процент замещения, требуемая глубина проникновения в керамическое изделие, Наприглер, в керамическом иэделии из а= А 20 з, образованном при окислении основного глетдллз алюминия на воздухе и имеющем значительное количес г во алюминийсодержа 1 цего компонента, замещают никелем, причем предпочтительно иметь, по крайней мере, 20-кратный объем инородного металла никеля, чтобы заместить 95 от объема исходного взаимосвязанного апюминийсодержащего компонента, вследствие чего улучшаются вязкость и корроэионная стойкость конечного керамического изделия, При необходимости можно использовать меньшее количество инородного металла в процессе, если нукно заместить меньше металлического коглпонента, т.е. специально оставить в керамическом иэделии значительное количество исходного металлического компонента. Такой вариант может быть желателег например, когда формируют сплавь 1 между инородным металлом и исходным металлическим компонентом и эти сплавы должны иметь свойства, отличные или превосходящие свойства исходного компонента и инородного металла. другим фактором, определяющим замещение в связи с соотношением объемов, является растворимость или смешиваемость. Взаимная диффузия или замещение5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 Г; одного металла другим возрастает с увеличением рэствориглости ипи смешивдемостиВеличину ипи степень взаимной диффузии можно регулировать по времени контактирования керамического тепд с инородным металлом. Время контакта может быть относительно коротким в тех случаях, когда замещение происходит только на поверхности керамического тела, т.е, металлический компонент на поверхности керамического тела должен быть замещен инороднь 1 м металлом, д оставшаяся или внутренняя часть керамического тел;.1 по существу не изменяется.Теглпературз, кдк и время, используется дпя регупи 110 е 1 дни 51 1 пубины и скорости взаимной диффузии. 11 дггриг 4 ер, температуру глож 11 о поддерживать ниже точки плднпе 14 ия одного или обоих гле 4 зппов для того, чтобы обеспечивать зздигягую диф 11,узию в состояниях твердое тело - твердое тело или твердое тело - жидкость, обе из которых прогекдютобычно медпснсе, чем пзэимндя диффузия жидкость- жидкость. Более низкую температуру правильнее 14 спопьзогдть при замещении нз повс 1 хности керамического тела, чем по всему телу, Кроме того, температуру можно выбирдгь для изменения (понижения ипи пог 51,1 шения) вязкости и/или смешивдемости мегдппои, вследствие чего изгленяется скорость вздимнои диффузии. Температуру можно использовать дпя образования специальных сплавов и интерметдллических соединений в конечном продукте,Тдкигл образом, температура и время, при которых происходит процесс, здвисят от нескольких фдкгоров, таких кдк состав металлического коглпо 14 ентд в кердглическом теле в исходном состоянии, состав инородного мегдппд, желаемая степень и глубина взаимной диффузии, Предпочтительно в большинстве случаев испольэовать темпеРаг угУ вь 1 ше точки плавпениЯ, по крайней мере, одного из металлов, а еще лучше, обоих глетзппов, Кроме того, более высокая температура может быпгь использована дпя попыггенгля скорости взаимной диффузии, В том случае, когда керзмическое тело иэ а .=- А 120 з обрззовывается из основного алюминиевого металла и воздуха дл 1 оминиевого компонента, д Никель испопьзу 1 от в качестве инородного глеталла, то предпочтитепьнь 1 м температурным пределом для взаиглной диффузии жидкость - жидкость является температура 1650 ОС, которая является теглперзтурОй ппддпения или несколько выше ее дпя никеля, как и алюминиЯ, и любых интерметэллических соединений, образующихся пр; процессе.5 10 15 20 Кроме того, когда соотношение объемов никеля и металлического компонента равно примерно 20;1, то около 95 металлического компонента может быть замещено никелем за 55-75 ч или менее в образце толщиной примерно 2,54 - 3,2 мм, имеющего взаимосвязанный металл. Однако эти условия соотношения обьемов, времени и температуры взяты только для иллюстрации, и что условия процесса могут быть изменены. Взаимную диффузию в состоянии твердое тело - жидкость можно проводить при температуре ниже точки плавления никеля, но выше точки плавления алюминия, но скорость взаимной диффузии будет меньше. Процесс можно вести при повышенной температуре, но нижв точки плавлени:; алюминия в состоянии твердое тело - твердое тело, которое может быть желательным для взаимной диффузии только на очень ограниченную глубину поверхности керамического тела. Систему керамическое тело и/или инородный металл можно перемешивать или вибрировать, чтобы улучшить процесс взаимной диффузии. В частности, можно прилагать ультразвуковую энергию к тиглю или емкости, содержащей керамическое тело и инородный металл, для увеличения скорости взаимной диффузии. Тигель или керамическое тело можно встряхивать или перемешивать механически во время всего процесса или части его.Используя взаимную диффузию в состоянии жидкость - жидкость, керамическое тело вынимают из тигля, когда инородный металл еще жидкий. Избыточному металлу дают стечь с поверхности керамического тела. Смачивания и/или капиллярного действия достаточно, чтобы удержать измененный металлический компонент в керамическом теле. Поверхности керамического тела можно очищать шлифовкой, травлением и т,д.О п ы т 2, Композит получают с использованием массы наполнительного материала, помещенного смежно и в конт: кте с поверхностью основного металла, и процесс продолжается до тех пор, пока р "-кция окисления не проникнет в слой наполнителя до его границы, которая может быть определена соответствующей преградой. Масса наполнителя, которую предпочтительно формуют в виде брикета, является достаточно пористой или проницаемои для того., чтобы дать возможность окислителю, в случае газообразного окислителя, проникнуть в наполнитель и контакгировать с металлом и вмещать выращенный продукт реакции окис 25 30 35 40 45 50 55 ления. Или окислитель может находиться внутри или содержать наполнитель. Наполнитель может включать любой соответствующий материал, например частицы, порошки, чешуйки, полые тела, сферы волокна, усы и т.д., которые обычно являются керамическими материалами. Металлический наполнитель может быть использован или в виде частиц или волокон металла, защищенных покрытием от взаимной диффузии с инородным металлом, или в том случае. если необходимо изменить свойства наполнителя взаимной диффузией с инородным металлом. Слой наполнителя может быть армирован прутками, пластинами или проволокой. Обычно в этих поликристаллических керамических конструкциях, включая керамические композиты, кристаллиты продуктов реакции окисления являются взаимосвязанными и металлический компонент, по меньшей мере, частично связан и имеет выход на внешнюю поверхность керамического тела.Присадочные материалы, используемые вместе с основным металлом, могут в определенных случаях благоприятно влиять на процесс реакции окисления, особенно в системах, где в качестве основного металла используют алюминий, Функции присадочного материала могут зависеть от ряда факторов, а не от самого присадочного материала. Такие факторы включают, например, особую комбинацию присадок, при использовании двух или более присадок, применение помещенной снаружи присадки в комбинации с присадкой, легированной основным металлом, концентрацию присадки (присадок), окислительную среду и условия процесса.Присадка или присадки, используемые вместе с основным металлом, могут быть использованы: как легирующие компоненты алюминиевого основного металла; помещены, по меньшей мерена часть поверхности основного металла;,анесены или включены в часть или всего наполнителя, или брикета, или испольэовать их любую комбинацию, Например, легированная присадка может использоваться отдельно или вместе с второй присадкой, помещенной снаружи, Дополнительные присадки наносят на материал наполнителя, нанесение осуществляют любыми средствами.Присадками, полезными дл, алюминия как основного металла, особенно, если окислителем является воздух, являются магний, цинк и кремний отдельно и в сочетании друг с другом или с другими присадками, Эти металлы могут быть добаелень, как легирующие компоненты в основной металлна основе алюминия, причем концентрация каждого иэ них составляет 0.1 10 от общей массы легированного металла Эти присадочные металлы или их соответствующий источник (например, МдО, ЕпО или БЮг) могут быть также использованы на основном металле. Керамическую конструкцию иэ окиси алюминия можно получить иэ сплава алюминия с кремнием как основного металла с использованием в качестве окислителя воздуха, применяя МдО как поверхностную присадку в количестве около 0.0008 г/г окисляемого основного металла или свыше 0,003 г/см поверхности основного металгла, на которую наносят МдО.Дополнительные примеры присадочных материалов, являющихся эффективными с алюминиевыми основными металлами, окисляемыми на воздухе, являются натрий, германий, олово, свинец, литий, кальций, бор, фосфор, иттрий, которые могут быть использованы отдельно или в сочетании с другими присадками в зависимости от окислителя и условий процесса. Редкоземельные элементы, такие как церий, лантан, праэеодим, неодим и самарий, тоже полезны как присадки, и особенно, когда используются в сочетании с другими присадками. Все присадочные материалы эффективно способствуют росту поликристаллического продукта реакции окисления для систем основного металла на основе алюминия.Можно использовать твердые, жидкие или парообразные(газообразные) окислители или их сочетания, Например, типичные окислители включают без ограничений кислород, азот, галоген, серу, фосфор, мышьяк, углерод, бор, селен, теллур и их соединения, например, кремнезем (как источник кислорода), метан, этан, пропан, ацетилен, этилен, пропилен (как источник углерода), и смеси, такие как воздух, Н 2/Н 20 и СО/СОг, причем две последние (Н 2/Н 20 и СО/СО 2) являются полезными в уменьшении активности кислорода в окислительной среде,Хотя можно применять любые соответствующие окислители, однако описано использование парообразных окислителей, Если газо- или парообразный окислитель, например воздух как окислитель, в первой фазе используют совместно с наполнителем, то последний должен быть проницаем для окислителя в первой фазе с тем, чтобы при выдержке слоя наполнителя в парообразном окислителе последний мог проникать через этот слой и контактировать (взаимодействовать) с ним с расплавленнымосновным металлом. Термин "Окислитель впаровой фазе" обозначает переведенное впврообразное состояние или газообразное5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 состояние вещество, которое обеспечивает окислительную атмосферу. Например, кислород или газовые смеси, содержащие кислород (включая воздух), являются предпочтительными парообразными окислителями, как в примере, когда основным металлом является алюминий, цричем воздух обычно более предпочтителен из соображений экономии. Когда окислитель определен, как содержащий данный газ или пар, то имеется в виду окислитель, в котором определенный газ или пар - единственный, доминирующий или по меньшей мере значительный окислитель основного металла при условиях, существующих в применяемой окислительной атмосфере, Например, хотя основным компонентом воздуха является азот, то кислород. содержащийся в воздухе, единственный окислитель основного металла,.так как кислород значительно более сильный окислитель, нежели азот. Поэтому воздух, в качестве окислителя, подпадает под определение "Кислородсодержащий газ", а не под определение "Азот- содержащий газ" как окислитель. Примером последнего является формующий газ, который содержит около 96 об,азота и около 4 об.водорода.Когда используют твердый окислитель, то он обычно распределен во всем слое наполнителя или его части, прилегающий к основному металлу, в форме частиц, перемешанных с наполнителем или возможно как покрытия на частицах наполнителя. Можно испольэовать любой твердый окислитель, содержащий такие элементы, как бор или углерод, или соединения, способные восстанавливаться, например диоксид кремния, или некоторые бориды, имеющие более низкое значение термодинамического равновесия, чем продукт реакции борида основного металла. Например, когда в качестве твердого окислителя используют бор или способный восстанавливаться борид, то результирующим продуктом окисления является борид алюминия,В некоторых случаях окисление твердым окислителем может протекать так быстро, что продукт реакции окисления расплавляется благодаря экзотермическому характеру процесса, Это может нарушить однородность микроструктуры керамического тела, Этой быстрой экзотермической реакции можно избежать, добавив относительно инертные наполнители, которые обладают низкой реакционной способностью. Такие наполнители поглощают образующееся в результате реакции тепло, сводя к минимуму влияние быстро выделяющегося тепла, Примером такого инертного наполнителякоэффициент расширения, как слой илибрикет наполнителя. Например, если наполнитель и конечный керамический материалсодержат окись алюминия, то к ингибиторуможно поимешать частицы окиси алюминия, размером около 10-1000 меш, но можнои мельче. Другие соответствующие ингибиторы содержат огнеупорную керамику илиметаллические оболочки, которые находят0 по крайней мере на торце для того, чтобыобеспечить проникновение парообраэногоокислителя через наполнитель и его контактс жидким металлом.Керамический материал готовят следу 5 ющим образом,Ке р ам ичес кие тел а, содержа щи е г. =А 20 з и взаимосвязанный алюминий, приготовлены для каждого из пя ги примеров, приведенных ниже, окисляя на воздухеалюминиевый сплав 5052 (кдк основной металл) обычно содержи; 2,5 мас,% магния иоколо 1 мас,остальных добаоок), Присадка из двуокиси кремния(-140 грит), нацесецана верхнюю поверхность каждой заготовки,и каждая отливка помещена в слой огнеупорного порошка окиси алюминия (алундЕ 1 размером 90 грит) так, что выращеннаяповерхность устанавливалась на одномуровне с поверхностью слоя и непосредственно подвергалась воздействию воздуха,Условия процесса для каждой партииприведены в таблице.Рентгенография с использоодиемэнергии рассеивающей спектрометрии(ЕОЯ) для показа элементарного распределения фаз в конечных керамических телах,подтвердила наличие металлического алюминия, Способность алюминия связыод гьсяпоказана измерениягли электропрозодости, Тот же способ рентгеногрдфии ЕВЯприменен нд керамических телах о оптдх 1и 2 после изменения металлического компонента в каждом,П р и м е р 1. Никелевую заготовкумассой 20,6 г поглещают нэ поверхность керамического тела 1(таблица) массой 7,63 г иразмером 17,5 х 11,1 х 4,8 мм. Эту систему никеля и керамики затем заворачивают в никелевую фольгу (толщина 0,127 мм), Даннуюсистему нагревают до 1200 С и выдерживают 69,5 ч в атмосфере оргона, расход которого составляет 25 см /мин. Конечноезкерамическое тело содержит металлическийкомпонент, состоящий из М-А фдз, содержащих 33,0 - 48,3 мас,М, 51,2-66,4 вес,А и следы кремния,П р и м е р 2. Способ, описацныи опримере 1, с использованием керамического блока иэ второй серии массой 6,36 г иникелевого блока мэссой 15.9 г, Томперэтуможет служигь соответствующий инертныйндполнитель, который идентичен требуемому продукту Реакции окисления,Если и пользуот жид ий окислитель, товесь слой наполнителя или его чась, прилегающук к основному металлу, пропитываюток слителем, Например, наполнитель дляего пропитывания могут наносить как покрытие или сглачивдть, опустив в окислительдля пропитки ндполнителя. Ссылка на жидкий окислитель означает тот окислитель, который: вляется жидким в условиях реакцииокислен, причем такой жидкий окислитель может иметь твердое исходное вещество, наприглер соль, которая жидкая в 1условиях реакции окисления. Либо хидкимокислителем может быль жидкое лсходцоевещество, например раствор мдгерид д, который используют для пропитьвдния осегоили части ндполнителя и когорыи расплавляется или рдзлагдется в условиях реакцииокисления, чтобь обеспечить необходимуюдля процесса часть окислителя, Примерыжидких окислителей включаю г стекло с низкой темпердтурои плавления. 25В сочетании сдголцителегл или брикетом могут исгользоодться ингибиторы длятого, чтобы тормо:ить Рост или развитиепродук 1 оо окисле ия зд барьерным слоег 1 втом случае, когда о формировании кераглического теяд учдствуот парообразные окислиели, Подходящим ицгибитором можетбыть лобой материдл, соединение, эл мент,смесь или т,п., которые при условиях процесса сохраняют свою целостность, не испаряются и предпочтительно являютсяпроницаемыми для парообрдзного окислителя, и о то же время способны о определенном месте тормозить, травить, замедлять,препятствовать, предотвращать и т.п, продолжение роста продукта реакции окисления, Подходящими ингиби гордми дляприменения в случае с алюминием в качестве основного металла является сульфаткальция обожжен 1 ьй гипс), силикат каль. 45ция, портландцемент и их смеси, которыеобычно цдцосят в виде суспензии или пастына поверхность материала ндлол ителя.Эти ингибиторы могут содержать со.тоетс оующие горючие или летучие оецесо,;оторые улетучиваются при нагреве иливещества, котсрье разлагаются при нагреве для того, чпобы увеличить пористость ипроидомость и 1 гибиторов, Ингибиторымокнут содержать соответстоуощие огнеупорные частицы с целью уменьшить воз.можную усадку или рдстрескивание,которые, о гротик,цом случае могут иглетьместо во вре 1 я процоса, Особенно важно,чтобы такая ч ицд имела почти такой жера нагрева 1525" С и время выдержки 66,5 ч. Рентгенографическим анализом определен состав металлического компонента.мас.: М 94,5; А 5,5,П р и м е р 3. Керамический образец 3 массой 2,70 г (размеры 23,8 х 9,5 х 3,2 мм) помещают в керамическую лодочку и засыпают медным порошком чистотой 99,9 оь, массой 39,9 г. Блок иэ окиси алюминия массой 4,9 г помещают на поверхность порошка, чтобы и редотвратить вс пл ытие образца. Систему выдерживают в течение 24 ч при 1250"С в атмосфере аргона, расход которого составляет 5-10 см /мин. Среднее содержание меди в металлическом компоненте конечного керамического продукта составляет около 41,2 мас о/ а алюминия - около 57,8 мас,;, остальное - следы кремния и магния,П р и м е р 4. Керамический образец 4 массой 1,92 г (размеры 20,бх 7,9 х 3,2 мм) помещают в закрытый контейнер иэ стали 1018 общей массой 19,55 г, нагревают до 1350 С и выдерживают 48,25 ч, Металлический компонент конечного керамического продукта содержит только около 66,1 мас.алюминия и значительное количество железа и магния из стали 1018, показывая, что исходный металлический компонент был частично замещен инородным металлом,П р и м е р 5. Керамический образец 5 размером 12,7 х 2,54 х 9,5 мм помещают в керамический тигель и засыпают очищенной дробью серебра массой 125 г (марка Яфирмы Гзпег ЯсмНс). Поперечина, закрепленная на кромках тигля, предотвращает всплытие образца, Систему нагревают до 1000 С в течение 16 ч, При анализе металлический компонент конечного продукта содержит около 97 мэс. серебра и около 3 мас.% алюминия,П р и м е р 6, Алюминиевый сплав, имеющий размер слитка приблизительно 8 х 9 (203,2 х 228,6 мм) и 1/2 толщиной(12,7 мм), помещают в послойную укладку иэ частиц окиси алюминия размером 90, содержащихся в огнеупорной лодке из окиси алюминия размером 90, в целях формирования слоистого пакета. Одна поверхность алюминиевого слитка оставлена открытой.Затем слоистый пакет, состоящий из огнеупорной лодочки и ее содержимого, помещают в нагретую печь сопротивления и нагревают до 1125 С выше 6 ч. Перед охлаждением до комнатной температуры печь поддерживают при 1125 С в течение 336 ч, Атмосферой печи является воздух. После охлаждения печи до комнатной температуры, слоистый пакет удаляют из печи и демонтируют в целях получения самонесущего керэ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мического материала, содержащего матрицу из продукта окисления окиси алюминия, которая содержит диффундировавший в нее определенный остаток алюминиевого сплава, Полученное керамическое тело содержит около 1 мас,о алюминиевого сплава,П р и м е р 7. Слиток алюминиевого сплава размером приблизительно 1 х 2 (25,45 х 50,8 мм) и толщиной 1/2 (12,7 мм), содержащий около 10 мас. кремния и около 3 мас,оь магния, помещают в слой с частицами иэ окиси алюминия, размером 90, содержащихся в огнеупорной лодочке из окиси алюминия, в целях формирования слоистого пакета. Этот слоистый пакет, состоящий из огнеупорной лодки и ее содержимого, помещают в печь сопротивления и нагревают до 1125 С выше б ч, Перед охлаждением до комнатной температуры печь поддерживают приблизительно при 1125 С втечение 24 ч, После охлаждения до комнатной температуры слоистый пакет демонтируют в целях получения саманесущего керамического материала, содержащего матрицу из продукта окисления окиси алюминия. которая содержит диффундировавшее в нее определенное количество алюминиевого сплава. Керамический материал содержит около 34,4 мас.; алюминиевого сплава.Формула изобретения 1. Керамический материал, содержащий поликристэллический продукт реакции окисления и металлический компонент, по крайней мере частично выходящий на поверхность материала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности изменения свойств и обеспечения гибкости модифицирования, он содержит 1-40 О металлического компонента, по крайней мере часть которого модифицирована инородным металлом,2. Материал, поп.1, отл ич а ю щи йс я тем, что он содержит наполнитель,3. Способ получения керамического материала с металлическим компонентом, включающий нагрев металла, выбранного из группы алюминий, кремний, олово, титан, цирконий и гафний, до его расплавлений и взаимодействия его с окислителем, находящимся в газообразной фазе, формирование поликристаллического продукта реакции окисления, содержащего металлический компонент, по крайней мере частично выходящий на одну или несколько поверхностей керамическогоматериала,отличающий с я тем, что, с целью обеспечения возможности изменения свойств и обеспечения гибкости модифицирования, осуществляют контактирование поверхности керамиче1676457 18 Наружная присадка, г Время выдерж ки при заданно темпе ат ре, ч эготовм Температурапроцесса, С 17 дней ского материала с инородным металлом при температуре и в течение времени, достаточных для осуществления взаимной диффузии металлического компонента с и .:родным металлом с последующим отде лением их друг от друга.4, Способ по пЗ.отл ича ю щи йся тем, что инородный металл выбран иэ группы никель, железо, серебро, титан, ванадий, медь, уран. кобальт, хром, молибден, 10 кремний, вольфрам, германий, олово, магний, иттрий, цирконий, графний, ниобий, марганец, платина, палладий, золото, цинк и их сплавы, интерметаллиды, смеси.5, Способ по п.З, о т л и ч а ю щ и й с я 15 тем, что обьем инородного металла по крайбрусках 50,8 х 12,78 брусков 228,6 х 50,8 х 12,78 брусков 203,2 х 228,6 х 6,351 брусок 58,8 х 228,бх 12,73 бруска 228,бх 203,2 х 12,7 ней мере в пять раз больше, чем объем эамещаемого компонента,б. СпособпопЗ, отличающийся тем, что контактирование осуществляют при дополнительном перемешивании керамического тела и инородного металла,7. Способ по пЗ.отл ичаю щийся тем, что температуру во время контактирования поддерживают выше точки плавления инородного металла, металлического компонента или их комбинации,8. Способ по и 3, от л и ч а ю щи йс ятем, что окисление проводят в присутствиина полн ител я. 1125 (нагрев 5 ч охлаждение 5 ч) 1125 (нагрев бч, охлаждение 20 ч) 1125 (нагрев 10 ч, охлаждение 15 ч) 1050 нагрев бч, охлаждение 20 ч) 1125(нагрев 10 ч охлаждение 30 ч