Способ изготовления самонесущего керамического композита

(2 1) (22) (46) (31) (32) (33) (71) (72) На Да (56) 4203985/3312,01.8830.08.93. Бюл, М 3200282313,01.87ОЯЛанксид Текнолоджи Компани ЛП (ОЗ)Адам Ян Инсинг, Эдвард Стэнли Льюс,асимха Сриниваха, Рагхаван (СА) ини Рэй Уайт (ОЯ)Патент США ч. 3288573,9-182.8, 1966,3 ая вка Ф Р Г Мт 3108266,04 В 35/56, 1982.СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ САМОНЕЕГО КЕРАМИЧЕСКОГО КОМПОЗИТА(57) Изобретение относится к способам получения самонесущих керамических тел, содержащих карбиды металла группы Ч А. Для этого осуществляют контакт проницаемой массы наполнителя с расплавленным металлом группы Ч А. Расплавленный металл держат в контакте с проницаемой массой в течение достаточного промежутка времени, чтобы расплавленный металл пропитал проницаемую массу и прореагировал с источником углерода для образования композита из карбида металла группы Ч А. Наполнителем может быть карбид металла группы А или, другой инертный материал, или их смесь, 7 з.п.ф-лы, 1 ил,Изобретение относится к способам пол учения самонесущих керамических тел, содержащих карбиды титана, гафния илицир ония, и к изделиям, полученным такими спо обами.Значительный интерес представляет исп льзование керамических и керамических композиционных материалов в ряде обл стей промышленности, применение их, свя анное с электричеством, и в качестве. кон трукционных материалов, Ряд характерис ик этих материалов, такие, как твердос ь, огнеупорность, тепло, и эле троизоляция, могут с пользой применят ся в зависимости от конечного использования. Кроме того. керамика и кер мические композиционные материалы представляют заманчивую альтернативу к 1 ЕТЛЛаМ ДЛГ МНО" ИХ СУЩЕСТВУЮЩИХ КаЗНачений, а также обеспечивают разработку новых компонентов, для которых металлы илиф другие материалы непригодны, вввкквйСуществуют, однако, ограничьния при (ф замене металлов керамикой, и разработка и ( ) производство керамических компонентов р для технологически улучшенных применений сопровождаются некоторыми проблемами, Известные методы изготовления 4 керамнчспкпк компонентов включают осно. ЧО ванное на порошках производство чаще всего при повышенных температурах и давлениях такие. как горячее нрессование. Эта , ф технология производства керамк ки обнар;живает ряд недостатков. 1 ти сг- : грт;ко ИЛИ НЕДОСтатКИ СОДЕР к: а,.Р ". ЕО, "З" .- нение пропорций, О раниченг.;. зможр О- сти полу,ить слс:р".-.е Фор,"стоимость сг ека5 10 15 20 2 Г 50 55 статочная воспроизводимость свойств порошка от партии к партии, значительная усадка при спекании, Настоящее изобретение преодолевает эти ограничения и недостатки и представляет, новый способ . надежного получения огнеупорных композиционных материалов из карбида металла,Керамические карбиды хорошо известны в технике и широко изучаются в производстве керамики, Кроме того, компоненты из этих материалов, полученные по традиционным технологиям переработки порошка, достигли определенного коммерческого успеха. Другой процесс был разработан для производства силиконицированного карбидакремния, с помощью которого получают самоподдерживающее керамическое тело. В одном таком процессе, известном как процесс ЙЕЕЕ, расплавленным кремнием пропитывают пористый брикет из углерода и карбида кремния. Расплавй кремни й взаимодействует с углеродом, образу. дополнительно карбид кремния, который частично заполняет пустоты в брикете. Конечные керамические компоненты сравнительно плотные и хрупкие, имея в своем составе карбид кремния и кремний, Хотя этот процесс стал хорошо известен, в область применения патента обширна, в нем нечего не говорится. о том, что процесс КАЕЕ 1 или другие сложные процессы являются приодными для других элементов или металлов. В сущности, кремний - единственный элемент в группе 1 Ч В Периодической таблицы, который образует керамический карбид в результате взаимодействия расплавленного элемента с углеродом, и поэтому нет оснований полагать,:по друиа металлы могут быть использованы в подобном процессе., Жароцрочные изделия описываются в патенте, Согласно основным положениям этого патента, в нем описывается композит, содержащий частицы графита, покрытые карбидообразующим материалом, в том числе: титан, цирконий, гафний, ванадий, никель, тантал, хром. молибден, вольфрам, кремний, По технологическому процессу, описанному в этом патенте, предварительно нагретое пористое графитовое тело пропитывали расплавленной массой кремния, или другим аналогичным металлом, который частично взаимодействует с графитовыми частицами, образуя оболочки карбида вокруг каждой частицы. Вследствие того, что конечный продукт содержит свободныйуглероД, он проявляет определенные свойства графита, наиболее заметно - термостойкость. Средиматериалов, обладающих потенциально лучшими свойствами для специальных компонентов, находятся карбиды металлов группы И А: титан, цирконий и гафний, Известно, что для получения карбидов титана, циркония и гафния способом, известным как самопроизвольно распространяющийся высокотемпературный синтез, в котором порошковая смесь металла с углеродом зажигается местным нагревом таким образом, что фронт горения распространяется на всю смесь, образуя в результате карбид металла, Основным, недостатком этого метода, однако, является тот факт, что при сгорании адсорбированных примесей происходит сильное выделение газов, которое является причиной образования пор и неоднородной микроструктуры, Пористость также может быть вызвана плавлением продукта реакции в результате интенсивного тепловыделения во время реакции, после чего происходит местная усадка при затвердевнии, В некоторых случаях можно добиться улучшения микроструктуры путем повышения давления во время горения.Известен способ получения композиционного материала путем размещения заготовки из смеси керамического наполнителя, например, из группы карбидов, и источника углерода в кокотке с металлом с последующим нагревом до температуры, превышающей точку плавления металла, и выдержкой,что обеспечивает миграцию продукта реакции металла с углеродом споровое пространство наполнителя, В общих чертах настоящее изобретение предоставляет новый и улучшенный способ получения керамических изделий содержащих карбиды металлов группы ЧА, В общем смысле, способ, описанный в изобретении, содержит стадии подготовки ванны основного металла, выбранного из группы, состоящей из титана, циркония и гафния (металлы группы И А), и приведение его в поверхностный контакт с проницаемой массой, состоящей из материала наполнителя и источника углерода для взаимодействия с расплавленным основным металлом с образованием его карбида, Доля углерода в свободном состоянии или в соединении составляет стехиометрическую величину,соответствующую металлу группы И А с тем, чтобы в основном весь углерод прореагировал. Материал наполнителя содержит, по крайней мере, один карбид металла группы И А, или другой относительно инертный наполнитель или их комбинацию.Наполнитель из карбида металла определенной формы смешивают с источником углерода для образования проницаемой массы или слоя, которому желательно придать форму брикета. Кроме того. слой, или35 б икет, может содержать один или более о носительно инертных наполнителей в кач стве армирующего средства, такие, как о сиды, карбиды, нитриды, бориды металла и т.д. Материал наполнителя, или карбид 5 м талла группы 1 Ч А и/или другой наполнИ- т ль также служит в качестве разбавителя д я того, чтобы контролировать экзотермич ский характер реакции углерод-металла, Д я удобства источником углерода может 10 б ть элементарный углерод, присутствующ й, например, в виде частиц графита, смеш нных с наполнителем для образования и ристого слоя или брикета. Где необходим, источником углерода может быть карбид 15 м талла, способного восстанавливаться, т к как карбид молибдена, и конечный прод кт содержит карбид основного металла и м либден и, но не обязательно, непрореагир вавший основной металл, а также напол н тель,Основной металл нагревают, как правил, в инертной атмосфере выше точки плавл ния для того, чтобы сформировать ванну к дкого металла. Температура и поверхно с ный контакт обеспечивается в течение в емени, необходимого для осуществления п степенной инфильтрации расплавленног металла в проницаемую массу и для обеси чения реакции металла:,с источником 30 уг ерода для образования карбид основного металла. Инфильтрация (взаимодействие и одолжается в течение времени, необход моо для того, чтобы реакция карбидообр зг,вания, по существу, закончилась. При о лакдении получается самонесущий керам ческий композит, содержащий наполни-т ль, поглощенный карбидом титана, ц ркония или гафния, образованным само- и оизвольно или инфильтрации и взаимо д йствии расплавленного металла с уг еродом из источника углерода. В дальн йшем осуществлении, если используют о новной металл в избытке относительно стехиометрическога количества углерода, 45 к мпозит будет содержать непрореагировавший основной металл.В одном примере осуществления наплнителем может быть карбид металла, аалогичного основному металлуВ этом 50 случае если основной металл-титан, карбид м металла в качестве наполнителя может б ть карбид титана, В этом примере конечн й продукт содержит карбид титана, обра вавшийся как продукт реакции, и карбид 55 т тана в качестве наполнителя, В представл нном осуществлении настоящего изобретения в качестве наполнителя (в дополнение к источнику углерода) использовали карбид другого металла гр, "пы Ч А, нежели основной металл, Если наполнителем является карбид металла другого, нежели основной, металл, образуется твердый раствор из трех компонентов системы; углерод и/или инертный напрлнитель и два металла, В дальнейшем осуществлении наполнитель относительно инертного состава такой; как оксид, борид, нитрид металла и т,п, предпочтительнее,. чем карбид. Смесь наполнителей, карбидов или не карбидов, может быть также использована. Выбор материалов наполнителя делает возможным изменять свойства конечного композита, как объяснено ниже более подробно,Керамические изделия, полученные согласно этому изобретению, содержат композит из материалов карбида металла группы И А, который состоит иэ (а) продукта взаимодействия расплавленного металла с источником углерода (б) наполнителя из карбида металла и/или инертного наполнителя, твердого раствора трехкомпонентного карбида, или того и другого, и (в) главным образом свободного основного металла и/или восстановленного из источника углерода металла, в зависимости от таких факторов, как количество основного металла, относительно источника углерода, типа наполнителя (наполнителей) и тип источника углерода,Приосуществлении настоящего изобретения основной металла группы И А и проницаемую массу, содержащую углерод и материал (материалы) наполнителя, располагают по отношению друг к другу при поверхностном контакте таким образом, что расплавленный основной металл будет пропитывать массу. Основной металл, который выбирают из группы, состоящей из титана, гафния и циркония, может быть чистым или относительно чистым металлом, промышленным металлом, имеющим включения или легирующие добавки, или сплаве" ., в котором указанный основной металл является главным компонентом. Это положение и ориентация основного металла и проницаемой массы по отношению друг к другу может быть достигнуто каким-либо одним из нескольких способов. Например, тело основного металла можно опустить в массу, как показано на рис.1 или тело основного металла может находиться в соприкосновении со слоем, или другим типом формы, этих материалов наполнителя.. Проницаемая масса или слой, которому при желании можно придать форму брикета, содержит, по крайней мере, один наполни- тель и источник углерода для взаимодействия с расплавленным основным металлом с тем, чтобы образовать карбид этого метал 1838279замедляет реакцию, и кроме того, служит 55наполнителем в конечном продукте, цтообьяснено ниже более подробно.Там, где необходимо, источником углерода может быть один или более карбидов способных восстанавливать расплавленла, Источником углерода может быть элементарный углерод или карбид металла, который можно восстановить расплавленным основным металлом, и количество впитывающегося металла является стехиометрически необходимым для возможно. более полного протекания реакции с углеродной составляющей источника углерода, По существу вся углеродная составляющая источника углерода должна прореагировать, так как непрореагировавший углерод будетприводить к понижению твердости и, возможно, других важных свойств материала, Если в качестве источникауглерода использовать элементарный углерод, то он в идеале должен быть относительно чистым, таккак многие включения, связанные с углеродом, такие, как водород.или углеводород,выделяются в виде газов при температурах перерабогки, которые могли быть причинойпористости в керамическом продуке. Под.ходящий элементарный углерод, содержит, например, графит. сажу и нефтяной кокс, и углерод может быть аморфным или кристаллическим. Углерод может быть в любом требуемом виде, таком, как порошок, частицы, нити или чешуйки, или цто-либо подобное, и может иметь размеры в следующих пределах; от -325 меш по Тайлеру до -20 меш, ноболее желательно - от+100 меш по Тайлерудо -48 меш,При условиях процесса, описанного в настоящем изобретении, реакция, скорее всего, будет экзотермической, и углерод определенного качества, видов и размеров может быть слишком химически активным, вследствие цего образуются разрывы или трещины в керамическом продукте. По этойпричине, аморфный углерод или углерод ввиде порошка, которые слишком мелкодисперсные, могут быть очень химически активными и поэтому непригодными в качествеистоцника углерода, если только реакция не замедлена, например, путем использования подходящего наполнителя, Более кристаллический углерод является менее химически активным, а графит, особенно в виде больших частиц, не так химически активен, как сажа. Как правило, более желательно использовать сорта углерода, обладающие более высокой химической активностью, больших размеров для того, чтобы замедлить реакцию. Также и наполнитель, введенный в состав слоя или брикета,10202530404550 ным основным металлом, Карбид можно использовать в сочетании с элементарным углеродом, но суммарный истоцник углерода присутствует в количестве, не превышающем стехиометрической величины, необходимой для того, чтобы по существу весь углерод прореа ги ро вал, Подходя щи ми карбидами являются, например, карбиды молибдена., хрома, кобальта, железа, никеля и ванадия, Известно, что карбид металла группы ИА, но другого, нежели основного металла, может быть восстановлен основным металлом, но реакция протекает слишком медленно, чтобы быть пригодной. Когда используют способный восстанавливаться карбид, расплавленный основной металл вступает в реакцию, в результате которой образуется новый карбид и восстановленный металл, Например, если с .оСновным металлом титаном в качестве наполнителя используют карбиды железа или молибдена, конечный композит будет содержать карбид титана и железо или молибден. При таком способе второй металл; например, железо.или молибден, вводится в конечный продукт, что обеспечивает гибкость в изменении микроструктуры и свойств композита, В этом случае, молибден обладает более высокой температурой плавления и более пластичен, чем титан и, следовательно, это может быть подходящим для изготовления керамики из карбида титана, содержащей в микроструктуре молибден, для того, чтобы получить продукт, обладающий одним или более свойствами, харакгерными при наличии молибдена. В качество следующего преимущества, связанного с регулированием взаимодействия основного металла с углеродом - способный восстанавливаться карбид. замедляет процесс реакции, которая является экзотермической, и поэтому способный восстанавливаться карбид, используемый вместе или в сочетании с элементарным углеродом, может быть особенно полезен при снижении относительно высокой химической активности углерода,В одном примере осуществления изобретения карбид, используемый в качестве наполнителя, может быть получен из тогоже металла, что и основной металл. или что более предпочтительно, из другого металла, И в этом и в другом "лучае карбид служит в качестве наполнителя в конечном продукте. Например, при использовании основного металла титана и карбида титана в качестве наполнителя для брикета(содержащего также источник углерода) конечный продукт будет содержать оба карбида, а именно: карбид, первоначально присутствующий встепени понизить путем использования сплава основного металла, который обладает температурой плавления ниже, чем чистый основной металл, и тогда в процессе 5 можно использовать наполнитель с соответственно более низко.1 температурой плавления.В соответствии с изобретением. расплавленную ванну основного металла поме щают в тесный контакт с проницаемоймассой или слоем по всей поверхности или части ее, которая содержит наполнитель и источник углерода, Слой может быть расположец по. отношению к основному металлу 5 любым образом, пока направление/развитие проникновения металла и продукта реакции будет происходить в направлении слоя и поглощать, по крайней мере, часть его без повреждения и замещения. Где не обходимс, в слой или брикет можно добав.лять один или более наполнителей, которые, по существу, химически инертны пои условиях процесса. Подходящие инертные наполнители можно выбрать из оксидов, 5 боридов, нитридов и карбидов таких металлов, как алюминий, титан, цирконий, гафний. тантал, церий, скандий, торий, уран, и иттрий. Эти инертные наполнители могут быть полезны для придания требуемых ко- О нечных свойств композитной конструкции.Материалы наполнителя, используемые в слое, могут со-,ержать керамические или металлическиенити, усы, частицы, порошки, огнеупорный материал, сетчатый керамиче ский пенопласт, пластины, пластинки, плотные и полые сферы. Далее, слой или брикет материалодв наполнителя может быть гомо- генным или гетерогенным,Особенно эффективньй способ практического осуществления этого изобоетения включает формирование слоя источника углерода и материала материалов) наполнителя в виде брикета с формой, соответствующей желаемой кон, "-урации конечной композитной детали, Брикзт можно подучить какими-либо традиционными способами формования керамическсго тела (такими, как однооснсе прессование, изостатиц:г ое брикетирование, шликерное литье. г и; ьо с;саждением, ленточное литье, зали., а мет".-,а в форму под давлением методом ворья ка, намотка волокон для волокнистых матеоиалов и т.д.) в зависимости от характеристик источника углерода и наполнителей. Первоначальную связь между частицами или нитями до реакционногс пропитывания можно получить путем легко" го спекания или е помощью органичсских или неорганически связующих материалов, которыне е. 1 т протеканию пр.рикете, и карбид, образовавшийся в реультате взаимодействия основного метала с источником углерода. Карбид металла в качестве наполнителя помогает замедлить еакцию, благодаря химической инертноти и поглощению выделяемого тепла, что ожет быть особенно полезным при испольовании углерода с более высокой химичекой активностью, например аморфная ажа, Кроме того, карбиды металлов группы 1А образуют между собой большой ряд рехкомпонентных твердых растворов, наример (2 г,Тьх)С, (Н 1 хТг-х)С и 2 гхНт 1-х)С, ледовательно, в соответствии с одн. гм приером осуществления, когда металл группы 1А пропитывает слой или брикет, содержаий карбид металла группы Р/ А другого, ежели основной металл, такие твердые астворы легко образуются. Более того, в ополнение к карбидам металлов группы В 2можно использовать карбиды других мет ллов в качестве наполнителей и разжижит лей при замедлении реакции, пока эти карбиды устойчивы при контакте с источникрм углерода устойчивы при контакте с ис-. 2 тЬчником углерода и расплавленным о новным металлом. Такими карбидами явл ются, например, карбиды кремния, тантал, ссльфрама, Таким образом. надо о метить, что выбор карбидов металлов 3 г уппы Ч А, отдельно или в сочетании с д угими материалами наполнителя, предс авляет удобный способ изменения химич ского со:тава и микроструктуры, а с едовательно и свойств продукта, В част н сти, термопроводимость, в основном, под вляется злектросопротивление у еличивается и возрастает твердость в резльтате образования твердых растворов, С отношение двух или более компонентов 40 в вердом рас.творе можно регулировать или путем легиоования металлического тела, или введением смеси порошкообразных к рбидов г пористый брикет или слой. Там, г 1 е это необходимо, оба карбида могут быть 45 от инакодвыми, или в качестее наполнителя м жно использовать несколько карбитов, и и можно использовать смесь материалов н полнителя, .то можно определить заоан е, основь:ваясь на свойствах, необходи. 50 м х С;ля конечного продукта.Материал наполнителя, используемого в очетании с источником углерода, должен и еть достаточно высокую температуру п авления, чтобы сохранять устойчивость 55 и и условиях пооцесса. Обычноподбирается наполнитель с температурой плавления, б лее высокой, что температура плавления основного металла и температура процесса. Температуру процесса можно до некоторой10 15 20 25 30 35 40 50 цысд и не способствуют образованию не,желательных побочных продуктов в конечгигом материале. Брикет люразовывается, чтобы иметь достаточную целостность форгиы и прочность всыруго и должен быть проницаем для переоса расплавленного металла, Предпочитаемая пористость брикета зависит от различных факторов, вклюая отношение реагирующего углерода к лнертному наполни 1 елго, рост обьема указанного углерода при образовании карбида основного металла во время реакции и колигество пористости (если вообще нужна), необходимой впродукте реакции, Такая пористосгь мокат быть (гго необязательно) запалгеа рдсплавленггым осгговным глетдллогл, СЬи ог присутствует в количестве преш гшдгощем стехиометри гас;уго зели- чину д.гл Обгдзовдгггя др, йда, Предпочитае ая порлстость брике га От 5% об. до 90% об., д более желательно - от 35% об, до 60% об, Брикет приводят в ког гдкт с рдсплдвлегым Основггыгл глетдллом ггд Одной или более сго поверх остях гггзр:,.гля, достато ггое для завершения редкцис, ного пропитания осгОвггым металлом, чт, .15- разоидть матрицу, рдспрострдггяггггггугосл через брикег краицдм его поверхнос 1, и, желательно, практически заполнить п, стоты брикетародуктом реакции. В резул.т; - тЕ ПОЛуЧд тся КогЛПОЗИтНОЕ ТЕЛС, ИМЕЮщ .г форму, б.гикгг или целиком погзгоря сгцу,с ггеобходглмух форму конечного продгкгд, гаким образом сесдя к минимуму или ус ра яя дОрогие Операц ги конечнои мехаи - ской обработки или шлифовки.Количество ис гсчн 11 ка (исочникоь) углерода, исо;гьзуе гого в гзолучегг;и продукта, МЕНЬШЕ ИЛЛ РЭВНОЭИ Ест УГЛЗггОДд. которое сте.иомет рически ггесб одимо для наиболее полного гротекания р,э,гггги вздимодействия углерода с распл гвлснным осноьгым металлом, Количество Основного металла по отгошеиго к наобход лому количеству источникд углерода л ж О изменять, поэтому можно котрог;ир.вать или МодифгЛЦ 1 ггОЕЗдТЬ СВОйсТВа Кос г;гоО КОМ- позитного тела путем изменения гзоответственного количества осгОвггого металла, КОГда ОСНОВНОЙ МЕтаЛЛ И ИСТО 1 К, ГЛЕрОдд находятся в стехиометрических количествах, свойства композитного тела определяются карбидом основного металла, так что тело, или матрица, должно обладать меньшей проводимостью, или меньшей пластичностью, или меньшей ударной вязкостью по сравнению с композитом, содержащим свободный металл. Когда используют избыток " основного металла, так что не весь расплавленный основной металл. пропитывающий массу или слой, реагирует, матрица содержит свободный металл или может быть доминирующим в металле, и поэтому свойства композитного тела, или матрицы определяютсясвойствами основного металла, особенно пластичностью или ударной вязкостью, Предпочтительно, чтобы количество основного металла относительно объема пустот и количество источника углерода было таково, чтобы при завершении реакции пустоты были полностью или почти полностью заполнены карбидом как продуктом реакции и/или непрореагировавшим металлом, Это особенно необходимо при изготовлении тела практически без пор (плотного),В одном из примеров осуществления данного изобретения основной металл, например, титан, получали в виде слитка, полосы, прутка, листа и т,п, Металл хотя бы частично помэщают в слой смеси подходящего исто ника углерода, например элементарный углерод, и наполнителя такого, как например, карбид металла группы 1 Ч А. Обычг й слол гложет содержать альтернативнге наполнительные материалы, например. Окг:сь ал оминия, двуокись циркония и т.д. Эгог комплект, или совокупность, может быть закрыт инертным материалом, обычно в форме частлц, который не смачивается рдслэвленным металлом и не реагирует с г,гл при условиях процесса и помещен в 1 ель или в другой огнеупорьгй сосуд. Верх-г; я поверхность основного металла может Ьг. ЭТКРЫТд, ИЛИ ОСггОВНОй г 1 ЕТД;гЛ глгжО полностью погрузить в сло источ; кд, глерода и наполнителя, и к ТО лу ;:е о гркающий инертный слой мож го нг, пги гонять, Эту совок) пность поменгаюг з печь и нагрсвагот в инертной атмосфере тако. как аргон. выше температуры плавления основного металла;о, жела-.;ль: и;ке температуры плдвленля требуемого карбида основного металла с тем, чтобы образовать ванну расплавленггого металла, Должно быть понятно, что пригодная для процесса температурная область, или пред- почитаемая температура, может и не занимать весь этот интервал, Температурный интервал будет в значительной степени зависеть от таких факторов, как состав основного металла и выбор источника углерода и материалов наполнителя. Расплавленный металл контактируег с источником углерода, образуется продукт реакции в виде карбида основного металла. При продолжающемся воздействии источника углерода оставшийся расплавленный металл постепенно вытягивается в направлении и внутрь массы, содержащей источник углерода, для обеспечения непрерывногобразования продукта реакции. Композит, олученный таким образом, содержит проукт реакции основного металла с источниом углерода и наполнитель. Если основной еталл-сплав, композит может содержать дин или более легирующих компонентов сновного металла в прореагировавшем ли непрореагировавшем виде. К тому же,композит может содержать свободный металл, образующийся в результате использования способных восстановиться карбидов, т ердый раствор карбидов металлов группы 1 А или добавочный наполнитель, кэк было овьяснено выше,Изделия, полученные способом, апис нным в этом изобретении, представляют с бой относительно плотные, самонесущие т ла, обладающие металлической и/или кер мической структурой. Свойства продуктамогут широко варьироваться, в зависимостио конечного использования, выбором наи лнителей - карбидов металлов группы ИА подбором других инертных наполнителейеи соотнбшением металла и углерода. Например, продукт Т/Т С, полученный путем прои тывания слоя углерода и карбида титанаи быточным количествам титана можетб ть полезным в детали, работающей наи нос,На чертеже показана примерная установка для осуществления предлагаемогоспособа,Устройство состоит из цилиндрическогог афитового тигля 1, снабженного внутренн й втулкой 2 из карбида титана. Полостьв утри втулки частично заполняютпраницаемым слоем заполнителя 3, .содержащимо ин или более относительно инертных наи лнительных материалов, таких как карбидм талла группыЧ А, и источник углерода,Т ердое тело карбидообразующего основн го металла 4 помещают в наполнитель.Графитовый тигель и его содержимоеп мещают в печь, например в графитовыйсу цептор индукционной печи (не показана. В этом случае передача тепла от сусцепто а к тигелю через стенку происходить вос овном за чет излучения, Основным видо 1 ч передачи тепла от стенки тигля к егосодержимому является проводимость.Оптический пирометр (не показан) расположен вертикально над установкой и сфокуирован на содержимом тигля, чтобыдаать возможность измерять и регулировать температуру печи,Примеры 1,2 и 3 показывают и титана в карбид титана всле мэдействия с углеродом в нэпа эрбида титана. ревращетвие взаителе из П р и м е р 1. Пруток из титана чистотой99,7, диаметром 12,7 мм и высотой 29,5мм, содержащий 0,354 моля Т 1, представлялсобой тело основного металла. Слой напол 5 нителя содержал 0,354 моля углерода (в виде графита с величиной частиц - 100 меш) и0,023 моля порошка карбида титана,Тигель и его содержимое нагревали последующему режиму; нагрев до 1500 С эа 3010 мин в атмосфере аргона с расходом 5 л/мин;пропитывэние при 1500 С в течение 10 мин;нагрев до 1700 С за 15 мин.Когда показания температуры достигли1590 С, рост температуры доходил до пика15 22001, после чего понижалась до 1650 С;выдеожка при 1700 С в течение 5 мин; ох. лаждение,После охлаждения было обнаружено,что на том месте, где первоначально нахо 20 дился титановый пруток, образовалась полостьПродукт реакции извлекли из тигля иисследовали структуру на оптическом микроскопе, Было очевидно, что титан проник в25 наполнитель и полностью прореагировалтам, образовав новый карбид титана. Последний являлся матрицей, поглощая частицы. карбида титана-наполнителя обеспечивая врезультате связанный композит.30 П р и м е р 2. Пруток титана чистотой99,7%, диаметром 12,7 мм и высотой 29,0 мм(0,348 моля) погружали в слой наполнителя,содержащий 0,24 моля углерода в виде ацетиловой сажи и 0,24 моля карбида титана 35 наполнителя;Тигель и его содержимое нагревали последующему режиму; нагрев до 1550 С в. течение 40 мин в потоке аргона с расходом3 л/мин; пропитка при 1550 С в течение40 10 мин; нагрев до 1700 С; прекращениеподачи энергии; температура продолжаларасти до максимума.1890 С; охлаждение,Как и в примере 1, на том месте, гдепервоначально находится титановый пру 45 ток, образовалась полость. Из исследования микроструктуры продукта реакции былоясно, что титан проник в наполнитель и полностью прореагировал там с образованиемнового карбида титана, обеспечивая в ре 50 зультате связанный композит титана и карбида титана,П р и м е р 3. Титановый пруток с чистотой 99,7%, диаметром 12,7 мм и высотой30,0 мм(0,363 моля) погружали в "лай напол 55 кителя, содержащий 0,25 моля нефтяногококса с размером части - 20 меш и 0,25 моляпорошка карбида титана,Условия нагрева были такими же, как ив примере 2, Схожую полость наблюдалипосле охлаждения тигля и получили схожий продукт с такой же микроструктурой,П р и м е р 4, Показывает превращение циркония в карбид циркония в результате взаимодействия с углеродом в наполнителе из карбида титана и образование конечного продукта титан-карбид циркония.Два куска циркония, сжатые вместе и образуя в совокупности 0,09 моля, были помещены в тигель и погружены в слой, содержащий 0,08 моля углерода (частиц графита размером - 100 меш) и 0,09 моля порошка ТС. Тигель. и его содержимое нагревали до 2250 С в потоке аргона и выдерживали при этой температуре в течение 3 мин, Затем темпера 1 уру повышали до 2300 С и подвод энергии прекращали,После охлаждения до комнатной температурь 1 композитный продукт реакции извлекали и исследовали на оптическом микроскопе и с помощью рентгенографии, Была обнаружена структурная составляющая, содержащая твердый раствор с составом (Тго 9 То,1)С, на границе раздела остаточного непрореагировавшего металла и слоя углерод/карбид титана в виде пропитываемого слоя толщиной 2 - 3 мм, Остаточный металл содержал выделившийся карбид циркония.Формула изобретения 1, Способ изготовления самонесущего керамического композита, содержащего наполнитель, предпочтительно содержащий карбид титана или циркония, или гафния и матрицу из двухкомпонентного или трех- компонентного твердого раствора карбидов тех же металлов, включающий контактирование проницаемого материала, содержащего инертный наполнитель и углеродсодержащий компонент, с основным металлом, нагрев в инертной средедо плавления металла и выдержку в течение времени, достаточного для проникновения основного металла в проницаемый материал и образования карбида основного металла, отл и ч а ю щи й с я тем, что проницаемый материал предпочтительно в качественаполнителя содержит карбид титана или5 циркония, или гафния, в качестве углеродсодержащего материала предпочтительно -углерод, кокс нефтяной или карбид металла,способный восстанавливаться расплавомосновного металла, а в качестве основного10 металла - металл из группы;Т, Лг, НГ,2, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что используют карбид, способный восстанавливаться расплавом, металла из группы. Мо, Сг, Со, Ре, М, Ч.15 3. Способ по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что проницаемый наполнитель содержит углеродсодержащий материал в количестве, меньшем, чем требуется постехиометрии для полного преобразования20 основного металла в карбид.4, Способ по пп:1 - 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью пОлучения двухкомпонентного твердого раствора, инертный материал содержит карбид основного25 металла,5. Способ по пп. 1-4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, нто, с целью получения трехкомпонентного твердого раствора, инертный материал содержит карбид металла иной, чем30 основной металл.б, Способ по пп, 1-5, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что используют наполнитель в видедисперсных частиц, нитей, прутков, пластинок, сфер, волокон, порошков, сетчатой пе 35 ны, пластин, ткани,7. Способ по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что проницаемому материалу передприведением его в.контакт с основным металлом придают предварительную форму,40 8. Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что указанный инертный наполнительсодержит по меньшей мере один материал,выбранный из группы, состоящей из оксидов, боридов и нитридов.451838279 Составитель Н. Соболева Тех ред М,Уоргентал КорректоР (С. Лисин дакто лако каз 289 ВНИИ Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Тираж Государственного к 113035, М