制造陶瓷和陶瓷复合体的方法技术

公开了用间歇、半连续和连续过程制造自支撑陶瓷基体和陶瓷基复合体的方法，这些方法应用了熔融母体金属与氧化剂的定向反应，以生成嵌埋填充材料的氧化反应产物。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是1989年7月7日提交，属于Harold Daniel Lesher等，标题为“制造陶瓷和陶瓷复合体”的美国申请系列号376，840的部分继续申请。本专利技术涉及使用间歇、半连续和连续过程制造自支撑陶瓷基体和陶瓷基复合体的方法。近年来，人们热衷于使用陶瓷代替过去使用金属的结构。这一兴趣的推动力在于，与金属相比，陶瓷在某些性能上具有优越性，如耐腐蚀性、硬度、弹性模量和耐火性。当前，制造高强度、比较可靠和较高韧性陶瓷制品的努力大多集中在(1)开发改进的整体陶瓷制造方法和(2)开发新的材料组成，特别是陶瓷基复合材料，复合结构是指两种或更多种材料紧密地结合在一起的结构，以便获得需要的复合材料性能。例如，两种材料，可以通过将其中一种嵌入到另一种材料的基体中而紧密地结合。陶瓷基复合结构，通常包括陶瓷基体，并在其中容纳一种或更多的不同种填充材料，如颗粒，纤维，棒条及类似物。用陶瓷取代金属，存在几种已知的局限或困难，如尺寸通用性、制造复杂形状的能力、满足极限条件下应用所需的性能、以及费用。与本申请同一受让人的一些未决专利申请和出版专利(后文中有时称做“共同拥有的专利申请和专利”)，克服了这些局限或困难，提供了可靠地制造陶瓷材料，包括复合材料的新方法。这一方法概括性地公开在1987年12月15日出版，属于MarcS.Newkirk等，标题为“新陶瓷材料及其制造方法”，共同拥有的美国专利号4，713，360中。这一专利公开了通过熔融母体前体金属的氧化反应产物的生长来制造自支撑陶瓷体的方法;熔融母体前体金属与气相氧化剂反应来形成氧化反应产物。熔融金属迁移过所形成的氧化反应产物而与氧化剂反应，从而连续地形成陶瓷多晶瓷体，并且，如果需要的话，可以包含互相连接的金属成份。这一过程，可通过使用一种或多种与母体金属形成合金的掺杂物而加强。例如，当在空气中氧化铝时，将镁和硅与铝形成合金，有助于形成α-氧化铝陶瓷结构。这一方法通过在母体金属表面加入掺杂物质而得到改进，正如在1989年8月1日出版，共同拥有的美国专利号4，853，352中所描述的。这一专利源于1988年6月23日提交的，美国专利申请系列号220，935;它又是1986年1月27日提交的美国申请系列号822，999的部分继续申请(现已放弃)，这又是1985年9月17日提交的，美国系列申请号776，965的部分继续申请(现已放弃)，这又是1985年6月25日提交的，美国申请系列号747，788的部分继续申请(现已放弃)，这又是1984年7月20日提交的，美国申请系列号632，636的部分继续申请(现已放弃);所有这些申请均属于Marc S.Newkirk等，标题为“制造自支撑陶瓷材料的方法”。以上提及的美国申请系列号747，788，对应于欧洲专利申请号8530517.6，于1986年1月22日做为欧洲专利申请公开号0169067出版。一种类似的氧化现象，被用来将氧化反应产物长入填充物以制造陶瓷复合体，正如在1988年11月1日提交的、共同拥有的美国专利申请号265，835中描述的。这一申请现在是美国专利号4，916，113，1990年4月10日出版，而且是美国申请系列号819，397，即1989年7月25日出版的美国专利4，851，375的部分继续申请，也是1985年2月4日提交折、美国申请系列号697，876(现已放弃)的部分继续申请。这一段中提到的所有专利申请和专利，均属于Marc S.Newkirk等，标题为“复合陶瓷制品及其制造方法”。但是，美国专利号4，851，375标题为“制造包含嵌埋填充物的复合陶瓷制品的方法”;美国专利号4，916，113，标题为“制造复合陶瓷制品的方法”。以上提到的美国申请系列号819，397，对应于欧洲专利申请号86300739-9，于1986年9月3日，做为欧洲专利申请公开号0193292出版。以上刚刚提到的专利申请和专利，公开了通过将由金属母体产生的氧化反应产物长入可渗透的填充物块(如碳化硅颗粒填充物)，从而用陶瓷基质浸润填充物来制造自支撑陶瓷复合材料的方法。然而，产生的复合材料，不具有确定的或预先指定的尺雨′形状或构造。制造具有预先指定的尺雨或形状的陶瓷复合体的方法，公开在共同拥有的，1989年4月14日提交的未决美国专利申请系列号338，471中，这是1986年5月8日提交的、美国申请系列号861，025(现已放弃)的继续申请，两者都属于Marc S.Newkirk等。按照这一美国专利申请中的方法，不断产生的氧化反应产物，沿着指向确定的表面边界的方向，浸润可渗透的填充物材料预成型体(如碳化硅预成型体)，以上提到的美国申请系列号861，025，对应于欧洲专利申请号87630075.7，于1987年11月11日，做为欧洲专利申请公开号0245192出版。随后发现，可以通过在预成型体上附加一个阻挡层来更容易地达到开关的精确复制，正如在1989年1月10日提交、共同拥有的美国专利申请系列号295，488中所公开的;这一申请，是1986年5月8日提交的、美国专利申请系列号861，024的继续申请，即1990年5月8日出版的美国专利号4，923，832;所有申请及专利均属于Marc S.Newkirk等。阻挡层与金属隔开，以形成一个边界或表面;通过将母体金属氧化反应产物长入阻挡层的方法，可制造有确定开关的自支撑陶瓷件，包括有确定开关的陶瓷复合材料。以上提到的美国申请系列号861，024，对应于欧洲专利申请号87630076.5，于1987年11月11日，做为欧洲专利申请公开号0245193出版。通过反复制正模型的开关来形成空腔内部尺寸有要求的陶瓷复合体的方法，公开在1989年3月28日提交的、共同拥有的美国专利申请系列号329，794中，这是1986年1月27日提交的、美国专利申请系列号823，542的分案申请，即1989年5月9日出版的专利号4，828，785，均属于Mare S.Newkirk等;这一方法，也公开在1989年8月22日出版的、共同拥有的美国专利号4，859，640中，这一专利源于1986年8月13日提交的，属于Marc S.Newkirk的美国专利申请系列号896，157。以上提到的美国申请系列号823，542，对应于欧洲专利申请号87300409.7，于1987年9月2日，做为欧洲专利申请公开号0234704出版。以上提到的美国申请系列号896，157，对应于欧洲专利申请号8760109.4，于1988年3月9日，做为欧洲专利申请公开号0259239出版。从一个储存器将附加的熔融母体金属提供给最初的熔融金属体的技术，公开在1992年2月12日提交的，共同拥有的未决美国专利申请系列号478，845，这是1988年3月15日提交的、美国专利申请系列号168，358的继续申请。即1900年4月17日出版的美国专利号4，918，034;同时也是1986年9月16日提交的、美国专利申请系列号908、067的继续部分申请，即1990年2月13日出版的美国专利号4，900，699。本段描述的专利申请和专利，标题均为“形成陶瓷复合结构的储存器供给法及用此种方法形成的结构”。美国专利申请系列号478，84本文档来自技高网...

【技术保护点】
至少一种自支撑陶瓷基复合体制造方法，其中包括：　　提供一个母体金属熔池；　　将至少一种选自填充物料团块和至少一种预成型体的材料与母体金属熔池表面的至少一部分接触；　　将所说母体金属熔池中的熔融母体金属与氧化剂反应形成氧化反应产物，该产物长入并嵌埋所说至少一种材料的至少一部分之中；　　将所说母体金属保持在高于所说母体金属熔点，但低于所说氧化反应产物熔点的温度下，从而形成附加的氧化反应产物，该产物进入所说母体金属熔池和所说氧化剂之间并与之接触；　　在所说温度下继续所说反应以使所说母体金属熔池中的母体金属通过先期形成的氧化反应产物而逐渐移向所说反应剂并进入所说至少一种材料，从而可在所说氧化剂和先期形成的氧化反应产物之间的界面上不断形成新的氧化反应产物，并使所说氧化反应产物体逐渐增厚，而且嵌埋入所说至少一种材料的至少一部分之中；以及　　在所说至少一种材料已至少部分地被所说氧化反应产物嵌埋时，从所说母体金属熔池表面去除所说至少一种材料，从而形成所说至少一种自支撑陶瓷基复合体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：哈罗德丹尼尔莱舍，拉特尼师库玛德维瓦迪，佩里布赖恩戈德堡，
申请(专利权)人：兰克西敦技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]