Способ изготовления изделий из керамического композиционного материала

, 35/65 ЕТЕН СА ПАТЕНТ а согласно напоновка из осГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙИЗ КЕРАМИЧЕСКОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА(57) Изобретение касается керамическихкомпозиционных изделий и может быть использовано в различных отраслях современной техники, Цель - получение изделийс внутренней полостью. Способ включаетпогружение изложницы из основного металла в соответственно формующийся слой наполнителя, проницаемого для газообразнойсреды, и продукта взаимодействия металлас этой средой для образования в нем полости заданной формы. Сборку нагревают,чтобы расплавить изложницу из основногометалла, нагрев ведут 5-95 ч и проводят выдержку при заданной температуре в течение 50-225 ч в контакте с окислителем,чтобы окислить расплавленный основной Изобретение касается керамических омпозитных иэделий, содержащих одну ли больше полостей. Конкретно изобретеие касается керамических композитных иэелий, содержащих поликристаллическую металл и образовать поликристаллический материал, который растет в окружающем наполнителе и мигрирует в сторону газообразного окислителя через ранее образовавшиеся слои продукта реакции окисления, благодаря чему полость, ранее заполненная изложницей из основного металла, освобождается от металла, После охлаждения изделие в случае необходимости освобождают от избытка. В результате остается полость, форма которой воспроизводит в обратном изображении первоначальную форму изложницы. Способ предусматривает изготовление изделий из керамического композитного материала, содержащих по крайней мере одну полость, воспроизводящую в обратном изображении форму изложницы, которая поставляет основной металл для окисления. В качестве металла используют Т, Ег, Я, Яп, алюминий, легированный по крайней мере двумя компонентами из группы М 9, 31, Сг, Ре, Еп в количестве 3,5-13 мас.%. В качестве материала наполнителя используют оксид, или нитрид, или карбид, или борид в виде дисперсного порошка, или гранул, или волокон. В качестве газообразной среды используют воздух, азотсодержащий газ, Предусмотрено дополнительное нанесение слоя твердого окислителя (3102) на поверхность заготовки из алюминия. 6 з,п.ф-лы, 3 ил,матрицу, 3крайней мметрии.При реализации спос стоящему изобретению ко аполненную наполнителем, и по ере одну полость выбранной геоновногометалла(изложницы)ислоя(напол- настоящему изобретению обладает па сунителя) в окружающих условиях окисления ществу первоначальными размерами и нагревается до температуры выше точки геометрической конфигурацией первонаплавления металла, но ниже точки плавле- чальной изложницы, отрегулированными в ния продукта реакции окисления, приводя к 5 отношении изменений основного металла, телу или ванне расплавленного металла, связанных с точкой плавления и дифференПри контакте сокислителем расплавленный циальным объемом теплового расширения металл будет реагировать, образуя слой во время проведения процесса относительпродукта реакции окисления. После дли- но образованного и охлажденного компотельно продолжающегося воздействия ок зитного продукта.ружающих условий окисления в пределах На фиг.1 показан жаропрочный сосуд 1, соответствующего диапазона температуры например, из глинозема, содержащий слой остающийся расплавленный металл про- (матрицу)наполнителя 2,вкоторыйуложена грессивно вовлекается через продукт реак- (погружена) изложница 3 из основного меции окисления в направлении окислителя и 15 талла. Как показано на фиг.1, изложница 3 в слой наполнителя и там при контакте с имеет центральную секцию, цилиндричеокислителем образует дополнительный скую по конфигурации, и соединяет пару продукт реакции окисления, По крайней ме- концевых секций, которые аксиально короре часть продукта реакции окисления под- че, но большего диаметра, чем центральная держивается в контакте с и между 20 секция. Изложница 3 имеет конфигурацию расплавленным основным металлом и скис- гантели, содеркащую обычно участки секлителем с тем, чтобы вызвать непрерывный ции круглых дискообразных концов, соедирост поликристаллического продукта реак- ненных центральной секцией меньшего ции окисления в слое наполнителя, тем са- диаметра.мым включая наполнитель в 25 После нагревания сборки(установки) на поликристаллический продукт реакции фиг.1 до достаточно высокой температуры, окисления, Материал поликристаллической чтобы расплавить металл, парообразный матрицы продолжаетрасти,покаподдержи- окислитель, который проникает в слой наваются соответствующие условия реакции полнителя и которьгй находится в контакте окисления. 30 с расплавленным металлом, окисляет расПроцесс продолжается дотех пор, пока плавленный металл и рост продукта реакнезакончитсяинфильтрацияпродуктареак- ции окисления, вытекающий из этого, ции окисления и не будет включено требуе- инфильтрует окружающий слой наполнитемое количество наполнителя. Получаемый ля. Например, когда основным металломявпродукткерамического композитного мате ляется алюминий и воздух является риала содержит наполнитель, удерживае- окислителем, температура реакции окислемый керамической матрицей, состоящей из ния может быть от 850 до 1450 ОС, предпочополикристаллического продукта реакции тительно от 900 до примерно 1350 С, и окисления и факультативно содержащей продуктом реакции окисления типично яводин или больше неокисленных компонен ляется альФа-глинозем, Расплавленный метов основного металла или пустот или то и талл мигрирует через образующуюся другоеодновременно. Типично в этих поли- поверхностную корку продукта реакции кристаллических керамических матрицах окисления из обьема, ранее занимаемого кристаллиты продукта реакции окисления изложницей, что приводит к пониженному взаимосоединены более чем в одном на давлению в этом обьеме из-за непроницаеправлении измерения, предпочтительно в мости для окружающей атмосферы растутрехнаправленияхиэмерения, и включения щей корки продукта реакции окисления и металла или пустоты могут быть частично результирующему давлению, действующе взаимосоединены. Когда процесс не довс- му на контейнерообразную корку продуктадится до уровня истощения основного ме реакции окисления. Однако слой наполниталла, полученный керамический теля 2 (или его зона опоры), окружающий композитный материал является плотным и изложницу 3, имманентно является само- по существу не содержит пустот/пористо- связывающимся при температуре самосвясти, Когда процесс завершается, т.е. когда зывания или выше нее, которая лежит выше окисляется столько металла, сколько воз тОчки плавления основного металла и близ- можно в условиях процессав керамиче- ка к температуре реакции окисления, но ниском композитном материале образуются же нее. Таким образом, после нагревания до поры вместо взаимосоединенных металли- его температуры самосвязывания, но не ческих включений. Образующийся керами- раньше наполнитель или его зона опоры ческий композитный продукт согласно спекается или иначе связывается сам с сототы, абразивной зернистости размером 90 меш(Нортон КО, 38 Ацпсцгп) в подходящем огнеупорном тигле.Для каждого опыта шесть наборов с различной концентрацией присадок обрабаты вались одновременно в одной печи. Печь позволяла проникать окружающему воздуху через отверстия в ее стенках, присущие конструкции обычных лабораторных печей, а также через вентиляционное отверстие в 10 дверке печи размером 1/4 дюйма. Номинальный цикл печи позволяет достичь заданной температуры за 5 ч. 80 ч продолжался процесс при заданной температуре, 5 ч - . процесс остывания до 600 С, 15 после чего образцы были вынуты из печи. Керамическая основная масса имела частицы проникшего наполнителя окиси алюминия, чтобы получился связанный композитный материал., 20П р и м е р 5. Чтобы определить эффект роста основной керамической массы материала на базе окиси алюминия настоящего изобретения, в обьем, содержащий металлический наполнитель; добавлялась спи раль высотой примерно в один дюйм и дюйм с четвертью в диаметре из коммерческой проволоки в пять витков из сплава, состоящего из 75% железа, 20% хрома и 5% алюминия(Капйа КО, Апроволока из сплава). 30 Эта проволочная спираль окислялась в течение 24 ч при 1200 С ватмосфере кислорода, чтобы образовать защитный поверхностный слой окиси алюминия. Подобно процессу, описанному в примере 4, слиток, из 35 алюминиевого сплава диаметром в 1 дюйм и длину 7/8 дюйма, содержащий присадки 7% кремния, 3% магния в слое зернистой размером 90 меш окиси алюминия 99% чистоты(Нортой Ко,38 Аапсйе), е окисленной 40 проволочной спиралью, расположенной концентрично со слитком основного металла на расстоянии 1/8 дюйма от него. Эта комбинация обрабатывалась в течение 96 ч при заданной температуре 1200 С после 45 первоначальных 6 ч нагрева печи до заданной температуры. После остывания. в течение 10 ч образец был вынут из печи, Увеличение веса целого составило 0,74, а слитка 2,56, Исследование раздела образца 50 обнаружило связанный композитный материал, имеющий эластичную фазу проволоки вместе со специальным материалом из 99% альфа окиси алюминия, захваченной в альфа окиси алюминия в основной массе кера мической основы настоящего изобретения, Микрофотографический снимок при 50- кратном и 200-кратном увеличении демонстрирует микроструктуры, показывающие захваченные частицы проволоки и окиси алюминия внутри поликристаллической основной массы настоящего изобретения. Это свидетельствует о совместимости способа и материала этого изобретения с материалами наполнителями в твердом виде, если они обеспечены инертным защитным слоем, чтобы отделить в ином состоянии нестабильный материал или фазу от окружающего процесса.П р и м е р 6. Чтобы определить эффект роста материала настоящего изобретения в двухдименсионный тканый материал подходящего материала наполнителя при производстве ком поэитного материала настоящего изобретения бь 1 ли проведены эксперименты с тканым керамическим синтетическим материалом из окиси алюминия (Дюпон Ко, ГР Ашвпа). Основной металл для этого эксперимента состоял из керамического сплава алюминия (М. 5052), содержащего 2,5% магния наряду с 1% других элементов, таких как железо, хром, кремний и медь. Два образца каждый размером 2 9 1/2 дюйма были размещены один над другим так, чтобы получился брусок из основного металла размером 2 х 91 дюймов, Верхняя поверхность бруска была покрыта слоем; содержащим 2-5 грамм двуокиси кремния, смешанной со связывающим средством из поливинилового спирта и воды, Брусок был расположен горизонтально на слое окиси алюминия 95% чистоты, (90 меш) и накрыт с четырех сторон, оставляя верхнюю сторону (покрытую слоем двуокиси кремния) ненакрытой, На эту поверхность было положено шесть слоев ткани из окиси алюминия каждый размером примерно три на десять дюймов, которь 1 е свободно поддерживались по краям обломками огнеупорного кирпича. Этот набор размещен в печи аналогично примеру 4 и нагревался в присутствии воздуха при 1125 С в течение 180 ч. Фотография разреза полученного керамического композитного материала с синтетической тканью показывает тканый наполнитель, вовлеченный в керамическую основную массу, состоящую частично из основной масы взаимосвязанный альфа окиси алюминия и неокисленного металла, Аналогичные содержащие ткань композитные материалы были изготовлены с другими материалами, включая цирканиевую ткань и кремниевую ткань на базе карбида. Если взаимосвязь волокна с основной массой керамики не слишком сильна и основной металл и окислитель не разрушают волокно, такие композитные материалы потенциально могут извлекать выгоду из очень высокой прочности в двух измерениях приданнойния процесса, образуя слой связующего вещества в виде двуокиси кремния.П р и м е р 2. Для иллюстрации отпечатывания обратного воспроизведения сложной геометрии в композитном материале с керамической матрицей, содержащем частицы глинозема, слой частиц из двуокиси кремния наносился с помощью органического связующего вещества на поверхность 10 2-дюймового резьбового стержня из алюминия, содержащего 100 кремния и Зф магния, Затем стержень полностью погружался чение 50 ч. Общее время пребывания в печи составило 60 ч, из которых 5 ч занял цикл разогревания и 5 ч цикл охлаждения; Стержень в поперечном сечении показан на фиг.З. Композиция полученного ком 20 позитного материала была подтверждена рентгеновским анализом дифракции порошка. В этом случае считалось, что слой, нанесенный на поверхность сплава, связывался сам с собой и смежными частицами 25 глинозема для образования "зоны опоры", чтобы иметь возможность вести процесс отпечатывания поверхности.Следует отметить, что геометрия реэьбового винта на фиг,2 и 3 является трудной 30 для воспроизведения любым традиционным способом обработки керамики, но этого легко достигается с помощью способа согласно настоящему изобретению.П р и м е р 3. Этот специфический вариант реализации настоящего изобретения иллюстрирует образование сложной геометрии в композитном материале с керамической матрицей, используя слой частиц глинозема в связующем агенте и зоне опоры, В этом эксперименте цилиндр из нержавеющей стали марки 22 использовался как контейнер для размещения основного металла и наполнителя. Контейнер имел внутренний диаметр 3 и 1/4 дюйма и отверстия диаметром 0,0625 дюйма для образования 40% открытой площади для диффузии парообразного окислителя в слое наполнйтеля. Контейнер был футерован сеткой из нержа 50 веющей стали с отверстиями диаметром 0,016 дюйма и 30% открытой площади, чтобы препятствовать утечке материала-наполнителя через отверстия контейнера. Этот контейнер или сосуд был герметизирован на нижнем конце с помощью колпачка из нержавеющей стали и был заполнен предварительно прокаленным гетерогенным материалом-наполнителем, содеркащим 95 вес.% частиц альфа-глинозема " Нортон ко", 38 Алундум, 90 меш) и 5 вес. , двуокиси в слой глинозема (производства "Норто ко",38 Алундум, 220 меш) и нагревался до температуры проведения процесса 12500 С в те кремния (преимущественно 100 меш или больше), Стержень из алюминия длиной 26 дюймов и в диаметре 1 и 1/16 дюйма и легированный 100 кремния и ЗЯ, магния отливался с 16 выступами типа ребер на своей поверхности в центральной части, составляюцей две трети его длины, который использовался для демонстрации точности воспроизведения обратного отпечатывания формы более сложной изложницы. Стержень был равномерно покрыт по всей поверхности двуокисью кремния преимущественно размером 100 мел или бальцы), нанесенной на нее с помощью органического связующего вещества. Стержень погружался в указанный наполнитель, содержащийся в контейнере, так, что рост керамической матрицы был симметричным и аксиально в направлении стенок контейнера из нержавеющей стали. В ы шеп риведенная система нагревалась до температуры проведения процесса 1250 С в течение 225 ч, Общее время пребывания в печи составило 265 ч, иэ которых 10 ч приходится на цикл разогревания и 30 ч на цикл охлаждения,В списанном способе был получен коге-: зионный композитный материал, имеющий альфа-глиноземную матрицу, содержащую альфа-глиноземные частицы материала-на; полнителя, как подтверждается рентгеновским анализом дифракции порошка. Полость показала высокую точность воспроизводимости, обратное отпечатывание геометрии отлитого алюминиевого стержня,Хотя в качестве примера приведено лишь несколько вариантов реализации изобретения, которые подробно описаны выше, специалисты в этой области легко поймут, что настоящее изобретение охватывает многие комбинации и варианты кроме тех, которые приведены в качестве примера,П р и м е р 4. Чтобы исследовать эффект роста. продукта реакции окисления настоящего изобретения в зависимости от объема материала наполнителя, включающего окись алюминия, отобранные сплавы алюминия, содержащие ряд присадок - магний и/или кремний - подвергались обработке при установленных температурах от 1100 до 1400 С в атмосфере воздуха, как окислителя, начиная с алюминиевых сплавов полностью в слое специального зернистого материала-наполнителя - окйси алюминия,В каждом опыте цилиндрический образец сплава диаметром 1 дюйм и длиной 7/8 дюйма был отрезан от слитка, отлитого из расплава, приготовленного при 800-900 С. Образец располагался вертикально в слое окиси алюминия 99,5% и ромы шлен ной чисбой и связывается с растущим продуктом реакции окисления достаточно крепко, чтобы создать достаточную прочность в отношении наполнителя, окружающего образующуюся полость, т.е. зону опоры наполнителя, чтобы выдержать дифференциальное давление и тем самым сохранять внутри слоя наполнителя 2 геометрию заполненной полости, образованной в нем благодаря формованию наполнителя в соответствии с формой изложницы. Как описано выше, если бы наполнитель самосвязывался значительно до завершения расширения основного металла при его нагревании и плавлении, самосвязанный наполнитель треснул бы или разорвался в результате расширения металла.В варианте реализации, в котором эона опоры наполнителя 2 содержит или включает в себя спекающийся или самосвязывающийся наполнитель или связывающий или спекающий агент, пунктирная линия 4 на фиг,1 показывает размер зоны опоры в слое наполнителя 2, Так как реакция продолжается, полость в слое наполнителя, заполненная изложницей, по существу полностью опустошается в результате миграции расплавленного основного металла через продукт реакции окисления на наружную поверхность его, где он входит в контакт с парообразным окислителем и окисляется для образования дополнительного продукта реакции окисления, Продукт реакции окисления содержит поликристаллический керамический материал, который может содержать включения неокисленных компонентов расплавленного основного металла, После завершения реакции и опустошения объема, ранее занимаемого изложницей 4, установке (сборке) предоставляется возможность для охлаждения и образующийся керамический композитный продукт, размеры которого показаны пунктирными линиями 5 на фиг.1, отделяется от избыточного наполнителя, если такой оказывается оставленным в сосуде, Такой избыточный наполнитель или часть его может образовать когерентное тело по причине спекания или самосвязывания и может быть просто удален из керамического композитного продукта, который его содержит, путем пескоструйной очистки крупным песком, шлифования или тому подобное, Экономичный способ состоит в использовании обдувки металлическим крупнозернистым порошком из вещества, которое пригодно для использования и в качестве наполнителя или компонента наполнителя с тем, чтобы удаляемые наполнитель и металлический порошок и от обдувки моглиповторно использоваться в качестве наполнителя в последующей операции, Важно подчеркнуть, что степень прочности самосвязывающегося наполни . ля, необходимая для предотвращения деформации (разрушения) полости во время процесса образования композитного материала, типично значительно меньше, чем прочность образующегося композитного материала. 10 Поэтому фактически вполне можно удалить самосвязанный избыточный наполнитель путем обдувки крупнозернистым металлическим порошком (дробью) без заметного ущерба для композитного продукта. В любом случае структура керамического компо 15 ней формы.В отношении отдельных компонентов наполнителя один соответствующий класс компонентов. наполнителя включает те химические соединения, которые при температуре и условиях окисления процесса не являются летучими, являются термодинамически стиабильными и не реагируют чрезмерно с расплавленным основным или не растворяются в нем чрезмерно, Такие мате 30 риалы включают окислы одного металла; алюминия А 320 з, церия Се 02, гафния Нт 02, лантана а 20 з, неодима Кб 20 з, празеодима, разные оксиды; самария Зв 20 з, скандия Яс 20 з, тория Тп 02, урана 002, иттрия У 20 з 35 и циркония Ег 02. Дополнительно большое число соединений двух, трех и большего порядка металлов, таких как шпинель алюмината магния мцО А 20 з, входит в этот класс стабильных жаропрочных соединений.Второй класс компонентов наполнителя представляют соединения, которые имманентно не являются стабильными при окислении и высокой температуре окружающих условий предпочитаемого варианта реализации, но котооые в силу относительно низкой кинетики реакций разложения могут включаться в качестве фазы наполнителя в 40 45 растущем керамическом образовании, При 50 мерам является карбид кремния. Это вещество окисляет полностью в условиях,необходимых для окисления, например, алюминий кислородом или воздухом в соответствии с изобретением, если бы не было защитного слоя окиси кремния, которая образуется и покрывает частицы карбида кремния, чтобы ограничить дальнейшее окисление карбида кремния, Защитный слой окисла кремния также дает возможность частицам карбида кремния спекаться зитного продукта, имеющегообразованную в нем полость, может дальше подвергаться обработке для получения требуемой формы путем обточки или шлифования или иным 20 способом, доводя изделие до нужной внешили связываться самим с собой и другими компонентами наполнителя в условиях реакции окисления в процессе, в который вовлечены алюминий в качестве основного металла и воздух или кислород в качестве 5 окислителя.Третий класс соответствующих компонентов наполнителя представляют такие вещества, какуглеродные волокна, которые не считаются на основаниях термодинамики 10 или кинетики выдерживающими условия окисления ипи воздействие расплавленного алюминия, применяемый в предпочитаемом варианте реализации, но которые могут быть сделаны совместными со способом, 15 если 1) условия сделаны менее активными, например, благодаря использованию в качестве окисляющих газов, или 2) путем нанесения на них покрытия, как оксид алюминия, который делает вещества кине тически нереактивными в условиях окисления.Добавка или добавки 1) могут образовываться как легирующие компоненты основного металла, 2) могут наноситься по 25 крайней мере на часть поверхности основного металла, или 3) могут наноситься на наполнитель или часть слоя наполнителя, например, на зону опоры наполнителя, или же может использоваться любая комбина ция из двух или более вышеперечисленных способов 1),2) и 3). Например, легированная добавка может использоваться в комбинации с добавкой, наносимой снаружи, В слу- чае способа 3), когда добавка или добавки 35 применяются к наполнителю, нанесение их может сопровождаться любым соответствующим способом как, например, диспергирование добавок в части или во всей массе наполнителя в виде покрытий или форме 40 макроч асти ц.Полезные добавки дпя основного металла алюминия; в частности, с использованием воздуха в качестве окислителя, включают в себя, например, металл магний, 45 металл цинк, в комбинации друг с другом или в комбинации с другими добавками, как описано ниже. Эти металлы ипи соответствующие источники металлов могут быть легированы в основной металл на базе 50 алюминия при концентрациях каждого между 0,1 и 10 вес,ф, исходя из общего веса результирующего добавленного металла, Концентрация любого одного металла - до-. бавки зависит от таких факторов, как ком бинация добавок и температура процесса. Концентрации в этом диапазоне вызывают инициирование керамического роста, усиливают миграцию металла иблагоприятно влияют на морфологию роста результирующего продукта реакции окисления.Другие добавки, которые эффективны для содействия поликристаллическому развитию реакции окисления в отношении систем на базе алюминия в качестве основного металла, относятся к группе, состоящей, например, из кремния, германия, олова и свинца, особенно, когда используются в комбинации с магнием или цинком. Одна или больше из этих добавок или соответствующий источник их легирования в системе основного металла алюминия при концентрациях каждой от примерно 0,5 до 15 вес,о от общего сплава, однако более необходимые кинетика роста и морфология роста достигаются при концентрациях добавок в диапазоне примерно от 1 до 10 вес.о от всего сплава основного металла. Свинец в качестве добавки обычно легируется в основном металле на базе алюминия при температуре по крайней мере 1000 С, создавая возможность в отношении его низкой растворимости в алюминии, однако добавление других легирующих компонентов, таких как олово, будет вообще увеличивать растворимость свинца и создавать возможность легирующему веществу вводиться при более низкой температуре.Изобретение далее иллюстрируется нижеприведенными примерами, не являющимися ограничивающими,П р и м е р 1. Для иллюстрации отпечатывания обратного воспроизведения сложной геометрии в композитном продукте с керамической матрицей, содержащей частицы карбида кремния, алюминиевый стержень с резьбой, имеющий диаметр 1 дюйм и длину б дюймов и содержащий 10кремния и Зо магния, он был полностью погружен в слой карбида кремния (производства "Нортон ко", 39 Кристапон, 90 меш) и нагревался до температуры проведения процесса 1125 С в течение 72 ч в атмосфере воздуха. Общее время нахождения в печи составило 87 ч, из которых 5 ч составили цикл разогревания и 10 ч цикл охлаждения.Полученный композитный материал был разрезан поперек, чтобы видеть отпечатывание резьбового стержня в композитном материале, состоящем из глиноземной керамической матрицы и карбида кремния (фиг.2). Композиция полученного композитного материала была подтверждена рентгеновским анализом дифракции порошка.,В этом примере самосвязы веющий слой наполнителя, который отмечался, считался следствием частичного окисления частиц карбида кремния при температуре проведе20 25 30 35 40 50 тканью и/или увеличения плотности композитного материала.П р и м е р 7, Чтобы показать рост нитрида циркония в объеме, состоящем из наполнителя, и для этого изготовить композитный материал из наполнителя с основной массой нитрида циркония, цилиндрический стержень иэ циркония 3/4 дюйма высотой и 1/2 дюйма диаметром, был заключен в слой в порошок диборида циркония (размер - 100+ 325 меш). Система нагревалась в индукционной печи непосредственным соединением с цирконием в течение 15 мин при заданной температуре немного выше 2000 С в формовочном газе (96 О азота и 4 О кислорода), текущем со скоростью 400 см /мин.Результатом был рост основной массы нитрида циркония в объеме, содержащем наполнитель диборид циркония, и получение связанного композитного материала из нитрида циркония и диборита циркония, Рентгеновская дифракция порошка подтвердила присутствие нитрида циркония и диборита циркония в полученном компоэитном материале.Предыдущая процедура была повторена с той только разницей, что нитрид циркония рос в объеме содержащий порошок нитрида циркония (размер 1-5 мкм) и формовочный газ окислительной атмосферы протекал со скоростью 200 см/мин. Рост .основной массы нитрида циркония в наполнитель натрид циркония привел к образованию композитного материала, связанного иэ нитрида циркония с нитридом циркония. Рентгеновская дифракция порошка подтвердила композицию нитрида циркония в конечном продукте.П р и м е р 8. Чтобы показать рост натрида титана в объеме, содержащем наполнитель, изготовляя композитный материал из наполнителя с основной массой нитрида титана, цилиндрический слиток титана размером 3/4 дюйма высотой и 1/2 дюйма диаметром был помещен е слой окиси алюминия (38 Аыпбца 90 меш), Эта система нагревалась в индукционной нагревательной печи прямым соединением с титаном в течение 2,5 ч при заданной температуре примерно 2000 С в формовочном газе, текущем со скоростью 400 см /мин,Эта система продемонстрировала рост нитрида титана в объеме, содержащем окись алюминия, производя композитный материал, связывающий нитрид титана с окисью алюминия, Анализ этого композитного материала рентгеновской дифракцией подтвердил присутствие нитрида титана, окиси алюминия и следов металла титана,Предыдущая процедура была повторена за исключением того, что в качестве наполнителя использовался порошок нитрида титана, Реакция протекала в течение 20 мин при заданной температуре, несколько превышающей 2000 С,Описанный процесс произвел композитный материал из связанных нитрида титана с нитридом титана. Рентгеновская дифракция порошка подтвердила композицию нитрида титана в композитном материале.Предыдущая процедура была повторена снбва эа исключением того, что в качестве наполнителя использовался порошокдиборид титана и чистый азот - как окислитель атмосферы, Реакция протекала в течение 10 мин и азот - со скоростью 600 см /мин,Рентгеновский дифракционный анализпорошка из связанных нитрида титана и диборита титана,П р и м е р 9, Чтобы продемонстрировать использование композитных наполнителей, содержащих окись циркония, альфаокись алюминия, вырос способом этого изобретения в объеме коммерчески доступного (Иойол ЕГ Ацпбоа) материал абразивной зернистости, содержащий окись алюминия и циркония, В этой демонстрации цилиндрический слиток коммерчески доступного алюминия 380.1, размером 1 дюйм длиной и 7/Здюйма диаметром, был размещен в слое описанного выше материала окиси алюминия-циркония. Система нагревалась в печи сопротивления до заданной температуры реакции 1000 С в течение 95 ч в воздушнойатмосФере,Рост продукта реакции окисления альфа окиси алюминия в массу окиси алюминияциркония привел к формовэнию компоэитного материала, связавшего окисьалюминия и циркония, где материал был захвачен основной массой альфа окиси алюминия в процессе настоящего изобретенияРентгеновский дифракционный анализ порошка получившегося материала подтвердил присутствие окиси алюминия эльфа и окиси циркония, Коэффициент увеличения веса этой системы составил 0,32, показываясущественное окисление алюминия предшественника в наполнитель из окиси элюминия-циркония.Предыдущая процедура была повторена за исключением того, наполнитель былзаменен на порошок окиси циркония Мысе ЯЬеа 1 з стабилизированный окисью кальция -30 меш). Существенное окисление отливки из алюминия в массу, содержащую окись . циркония, произошло производякомпозитный материал, связавший окисьалюминия альфа и окись циркония, что былоподтверждено рентгеновской дифракциейпорошка.П р и м е р 10. Чтобы показать перерастание основной массы окиси олова в массу,содержащую частицы окиси алюминия(-75+100 меш), в результате чего получаетсякомпозитный материал из окиси олова иокиси алюминия, цилиндрический слиток 2см длиной и диаметром 3 см был размещенв слое окиси алюминия. Система нагревалась при заданной температуре 1100 С ввоздушной атмосфере в течение 48 ч,Олово окислилось и основная керамическая масса переросла в наполнитель изокиси алюминия, с образованием композитного материала из связанных окисей оловаи окиси алюминия. Рентгеновский дифракционный анализ порошка подтвердил присутствйе окиси олова и окиси алюминияальфа в полученном материале.Увеличение единицы веса этой системысоставило 0,28 посравнению с теоретическйм увеличением веса для окиси олова0,27; следовательно, окисление предшест- венника олова в слое окиси алюминия альфабыло в значительной степени полным.П р и м е р 11. Чтобы продемонстрировать перерастание основной массы окисиалюминия альфа в материал-наполнительиз "пузырчатой".окиси алюминия, то естьполых тел из окиси алюминия (йог 1 оп, Е 163Аопбцв размер 4 до 28 меш.) при различных температурах процесса, цилиндрические слитки размером один дюйм в длину и7/8 дюйма в диаметре из нескольких сплавов алюминия в некоторых случаях с присадками снаружи были размещены поотдельности в слое наполнителя, Сплавыобрабатывались в воздушной атмосферепри заданных температурах в пределах 9501250 С и в двух временных режимах - 48 и80 ч, Проверка образцов подтвердила формойание композитных материалов способом этого изобретения, причем каждыйкомпозитный материал содержал основнуюмассу из окиси алюминия альфа и наполнителя пузырчатой окиси алюминия,П р и м е р 12. Чтобы продемонстриро. вать формование композитного материала,имеющего основную массу из нитрита кремния, 10, 70 г кремниевых частиц 984%-нойчистоты были помещены в слой, содержащий 90 вес.ч. порошка нитрита титана (-325меш) и 10 вес.ч. металла титана (металл титан добавлен, чтобы увеличить влажностьрасплавленным кремнием), система нагревалась до температуры реакции 1500 С в10 15 дение,отличающийся тем,что, сцельюполучения изделия с внутренней полостью,30 35 40 45 50 или борнд 20 25 течение 30 мин в атмосфере формовочного газа, текущего со скоростью 600 см /мин.Рентгеновский дифракционный анализ порошка и исследование образцов, произведенных описанным способом, подтвердили присутствие наполнителя нитрита титана, формование нитрита кремния, а также превращение металла титана в слое в нитрит титана, Керамографическое и энергетическое распределение в образцах, показанное рентгеновским анализом, свидетельствует о формовании связанного композитного материала, содержащего основную массу нитрита кремния. Формула изобретения 1. Способ изготовления изделий из керамического композиционного материала, включающий формование металлической заготовки, размещение ее в проницаемом слое огнеупорного материала, нагрев, выдержку в газообразной среде, реакционноспособной по отношению к металлу, при температуре, превышающей температуру плавления металла, но меньшей температуры продукта его реакции со средой, охлажповторяющей конфигурацию металлической заготовки, заготовку размещают в материале, проницаемом как для газообразной среды, так для продукта реакции расплавленного металла с газообразной средой, нагрев ведут в течение 5-95 ч, выдерживают в течение 50-225 ч до полного проникновения продукта взаимодействия металла с газовой средой в проницаемый материал, а после охлаждения изделие, в случае необходимости, освобождают от избытка этого материала.2, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве металла заготовки используют титан, или цирконий, или кремний, или олово, или легированный алюминий.3. Способ по п.2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что используют алюминий, легированный по крайней мере двумя компонентами из группы М 9, Я, Сг, Ее, 2 п в количестве 3,5-13 ма с.%. 4, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве огнеупорного материала используют оксид, или нитрид, или карбид,5. Способ по и 4, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что огнеупорный материал используют в виде дисперсного порошка, или гранул, или волокон.1787148 Редакт бинат" ент", г, Ужгород, ул.Гагарин ельский оизводственн акаа 2ВНИ Составитель В,МатвеевТехред М.Моргентал Корректор Шмакова Тираж ПодписноеГосударственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб 4/5