專利名稱：自撐體的制備方法與該法制備的產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備自撐體的新方法與通過該方法制備的新產(chǎn)品。更具體地說，本發(fā)明涉及通過使熔融母體金屬反應(yīng)性滲透含有氮化硼與視具體情況存在的一種或多種惰性填料的床層或塊料從而制備含有一種或多種含硼化合物例如硼化物或硼化物與氮化物的自撐體的方法。
近年來，陶瓷代替金屬在建筑上的應(yīng)用已愈來愈引起人們的關(guān)注。原因是，與金屬相比，陶瓷在某些性能方面如耐腐蝕性，硬度，耐磨性，彈性模數(shù)和耐火性能具有相對(duì)優(yōu)越性。
但是，陶瓷應(yīng)用于上述目的時(shí)的一個(gè)主要問題是制造所需陶瓷結(jié)構(gòu)的可行性及其造價(jià)。例如，利用熱壓法，反應(yīng)燒結(jié)法和反應(yīng)熱壓法制造陶瓷硼化物體是熟知的方法。在熱壓法中，所需硼化物的細(xì)粉顆粒在高溫高壓下被壓實(shí)。反應(yīng)熱壓法包括例如在高溫高壓下，將硼或金屬硼化物與適當(dāng)?shù)暮饘俜蹓涸谝黄稹lougherty的美國(guó)專利3，937，619敘述了將粉狀金屬與粉狀二硼化物的混合物熱壓制備硼化物體的方法。Brun的美國(guó)專利4，512，946敘述了將陶瓷粉末與硼和金屬氫化物一起熱壓制備硼化物復(fù)合體的方法。
但是，這些熱壓法需要特殊的操作過程和昂貴的特殊設(shè)備，對(duì)所制造的陶瓷部件的尺寸和形狀有限制，而且一般都生產(chǎn)率低造價(jià)高。
另外，陶瓷用于建筑上的第二個(gè)主要問題是陶瓷通常缺乏韌性(即損壞容限或抗斷裂性)。在應(yīng)用時(shí)，缺乏韌性往往容易在中度拉應(yīng)力情況下引起陶瓷突然的災(zāi)難性斷裂。這種缺乏韌性在整塊陶瓷硼化物中是特別常見的。
解決上述問題的一個(gè)方法是使用與金屬化合的陶瓷，例如金屬陶瓷或金屬基復(fù)合體。該方法的目的是要獲得陶瓷最佳性能(如硬度和/或剛性)和金屬最佳性能(如延展性)的綜合平衡。Fresnel等人的美國(guó)專利4，585，618敘述了制造金屬陶瓷的方法，其中顆粒反應(yīng)物的混合物與熔融金屬接觸并反應(yīng)，從而制備燒結(jié)的自一支撐陶瓷體。熔融金屬至少滲透一部分所得陶瓷體。這種反應(yīng)混合物的例子有含鈦、鋁和氧化硼(均為顆粒狀)的反應(yīng)混合物，這種混合物與熔融鋁池接觸時(shí)被加熱。反應(yīng)混合物發(fā)生反應(yīng)生成二硼化鈦和氧化鋁陶瓷相，陶瓷相被熔融鋁滲透。因此，在該方法中，反應(yīng)混合物中的鋁主要是作為還原劑。此外，熔融鋁外池不作為硼化物形成反應(yīng)的前體金屬源，而作為一種填充所得陶瓷結(jié)構(gòu)的孔隙的手段。從而獲得可濕潤(rùn)和抗熔融鋁的金屬陶瓷。在制造鋁電池中，這些金屬陶瓷特別適于作為與產(chǎn)生的熔融鋁接觸但最好與熔融的冰晶石不接觸的成分。但該方法沒有采用碳化硼。
Reeve等人的歐洲專利申請(qǐng)0，113，249公開了一種制造金屬陶瓷的方法首先在熔融金屬相央原處形成陶瓷相分散顆粒，然后維持這種熔融條件足夠長(zhǎng)時(shí)間以形成交互陶瓷網(wǎng)絡(luò)。通過鈦鹽與硼鹽在熔融金屬如熔融鋁中反應(yīng)來說明陶瓷相的形成。陶瓷硼化物在原處生成并成為交互網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。然而沒有發(fā)生滲透，而且在熔融金屬中生成沉淀物硼化物。該申請(qǐng)書的兩個(gè)實(shí)施例都說明沒有生成顆粒Tial3，AlB2或AlB12但生成顆粒TiB2，這表明，鋁不是硼化物的金屬前體。在該方法中，也沒有提出使用碳化硼作為前體材料。
Gazza等人的美國(guó)專利3，864，154號(hào)披露了一種利用滲透制備的陶瓷金屬體系。AlB12密實(shí)體在真空下被熔融鋁滲透，得到含有這些成分的體系。所制備的其他材料包括SiB6-Al;B4C-Al/Si和AlB12-B-Al。沒有提出任何一種反應(yīng)，沒有提出利用滲透金屬制造復(fù)合體，也沒有提出嵌入惰性填料的反應(yīng)產(chǎn)物或作為復(fù)合體部分的反應(yīng)產(chǎn)物。
Halverson等人的美國(guó)專利4，605，440披露為了獲得B4C-Al復(fù)合體，將B4C-Al密實(shí)體(通過冷壓B4C和Al粉末的均勻混合物而得)在直空中或在氬氣氛中燒結(jié)。沒有提及反應(yīng)產(chǎn)物嵌入惰性填料以獲得具有填料優(yōu)越性能的復(fù)合體。
盡管制造金屬陶瓷材料這些概念在某些場(chǎng)合已產(chǎn)生有希望的結(jié)果，但是通常仍需要更有效和更經(jīng)濟(jì)的方法制備含硼化物材料。
DannyR.White，MichaelK.Aghajanian和T.DennisClaar在1987年7月15日申請(qǐng)的共同未決美國(guó)專利申請(qǐng)073，533(題為“自支撐體的制備方法及其所制備的產(chǎn)品”)敘述了與生產(chǎn)含硼化物材料有關(guān)的許多上述問題。
簡(jiǎn)要?dú)w納申請(qǐng)書′533的內(nèi)容可知，自一支撐陶瓷體是在碳化硼存在下，利用母體金屬滲透作用和反應(yīng)方法(即，反應(yīng)性滲透作用)制備的。特別地，碳化硼床層或碳化硼體被熔融的母體金屬滲透和反應(yīng)，而床層可全部由碳化硼組成，因此，所得自一支撐體包括一種或多種母體金屬含硼化合物，該化合物包括母體金屬硼化物或母體金屬碳化硼或兩者，一般還包括母體金屬碳化物。該申請(qǐng)還披露待滲透的碳化硼體還可含有一種或多種與碳化硼混合的惰性填料。因此，通過結(jié)合惰性材料，所得產(chǎn)物將是一種具有基體的復(fù)合體，該基體是利用母體金屬的反應(yīng)性滲透作用制備的，所說基體包括至少一種含硼化合物，還可以包括母體金屬碳化物，該基體嵌入惰性填料。還應(yīng)注意，在上述方案中不論哪種情況(即，有填料或無填料)，最終復(fù)合體產(chǎn)物均可以包括殘余金屬，如原始母體金屬的至少一種金屬成分。
從廣義上講，在申請(qǐng)書′533公開的方法中，含碳化硼體放置在與熔融的金屬體或金屬合金體相鄰或接觸的位置上，熔融的金屬體或金屬合金在一個(gè)特定的溫域內(nèi)、在基本惰性環(huán)境中熔化。熔融的金屬滲透碳化硼體并與碳化硼反應(yīng)生成至少一種反應(yīng)產(chǎn)物。碳化硼可被熔融母體金屬至少部分還原，從而生成母體金屬含硼化合物(例如，在該工藝溫度條件下，生成母體金屬硼化物和/或硼化合物)。典型情況下，還生成母體金屬碳化物，而在特定情況下，生成母體金屬碳硼化物。至少部分反應(yīng)產(chǎn)物與金屬接觸，并利用毛細(xì)作用使熔融的金屬吸到或遷移到未反應(yīng)的碳化硼。遷移的金屬形成另外的母體金屬，硼化物，碳化物和/或碳硼化物并且陶瓷體繼續(xù)形成或擴(kuò)展直到或是母體金屬或碳化硼已被消耗掉或是反應(yīng)溫度變化到反應(yīng)溫域以外的溫度。所得結(jié)構(gòu)物包括一種或多種母體金屬硼化物，母體金屬硼化合物，母體金屬碳化物，金屬(如申請(qǐng)書′533所述，包括合金和金屬互化物)或空隙或上述任意組合。而且，這幾相在整個(gè)陶瓷體中可以或不以一維或多維相互連接?？梢酝ㄟ^改變一種或多種條件，例如改變碳化硼體的初密度，碳化硼和母體金屬的相對(duì)含量，母體金屬的合金用填料稀釋碳化硼，溫度和時(shí)間，控制含硼化合物(即硼化物和硼化合物)、含碳化合物和金屬相的最終體積分?jǐn)?shù)以及互連度。碳化硼轉(zhuǎn)化為母體金屬硼化物、母體金屬硼化合物和母體金屬碳化物的轉(zhuǎn)化率較好是至少約50%，最好是至少約90%。
在申請(qǐng)書′533中采用的典型環(huán)境或氣氛是在該工藝條件下相對(duì)惰性或非反應(yīng)性的環(huán)境或氣氛。該申請(qǐng)?zhí)貏e指出，例如氬氣或真空是適宜的工藝氣氛。而且，據(jù)披露，如果使用鋯作為母體金屬，則所得復(fù)合體包括二硼化鋯，碳化鋯和殘余的金屬鋯。該申請(qǐng)還披露，如果在該方法中使用鋁母體金屬，則所得產(chǎn)物是碳硼化鋁如Al3B48C2，AlB12C2和/或AlB24C4，并殘存鋁母體金屬和其他未反應(yīng)、未氧化母體的金屬成分。在該工藝條件下其他適用的母體金屬還披露有硅，鈦，，鑭，鐵，鈣，釩，鈮，鎂和鈹。
共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)137，044(以下稱作“申請(qǐng)書′044”)是申請(qǐng)書′533的繼續(xù)部分申請(qǐng)，〔申請(qǐng)人Terry Dennis Claar，Steven Michael Mason，Kevin Peter Pochopien和Danny Ray White，申請(qǐng)日1987年12月23日，題為“自一支撐體的制備方法及其所制備的產(chǎn)品”?！成暾?qǐng)書′044披露，在某些情況下，將碳給予體(即，含碳化合物)加到將要被熔融母體金屬滲透的碳化硼床層或碳化硼體中是理想的。具體講，據(jù)該申請(qǐng)書公開，碳給予體能夠與母體金屬反應(yīng)生成母體金屬碳化物相，這種相能改進(jìn)所得復(fù)合體的機(jī)械性能(與沒有使用碳給予體所制備的復(fù)合體比較)。因此，據(jù)透露可改變或控制反應(yīng)物濃度和工藝條件以獲得含有不同體積百分?jǐn)?shù)的陶瓷化合物，金屬和/或孔隙的陶瓷體。例如，通過向碳化硼體加碳給予體(如石墨粉或碳黑)?？梢哉{(diào)節(jié)母體金屬硼化物/母體金屬碳化物的比率。特別是，如果使用鋯作為母體金屬，則會(huì)降低ZrB2/ZrC的比率(即，由于向碳化硼體加入碳給予體可產(chǎn)生更多的ZrC)。
申請(qǐng)書′044還公開了石墨模具的使用，該石墨模具有適當(dāng)數(shù)量的、具有特定尺寸、形狀和位置的通氣孔，這些通氣孔起著排氣的作用，能在母體金屬反應(yīng)性滲透前沿滲透預(yù)型坯時(shí)除去例如預(yù)型坯或填料中收集到的任何氣體。
在另一個(gè)相關(guān)申請(qǐng)，共同未決美國(guó)專利申請(qǐng)137，382(以下稱作申請(qǐng)書′382”)中，公開了其他改進(jìn)方案。該申請(qǐng)是Terry Dennis Claar和Garhard Hans Schiroky于1987年12月23日申請(qǐng)的，題為“利用滲碳法改性陶瓷復(fù)合體的方法及其制品”。具體講，申請(qǐng)書′382公開的是按申請(qǐng)書′′533介紹的方法制備的陶瓷復(fù)合體暴露于氣體滲碳物中能得到改性。例如，通過將復(fù)合體包埋在石墨床中并使至少部分石墨床在控制氣氛爐中與潮氣或氧氣反應(yīng)能制得上述氣體滲碳物。但是爐內(nèi)氣氛一般應(yīng)主要由非反應(yīng)性氣體如氬氣構(gòu)成。還不清楚是否氬氣中的雜質(zhì)提供了必需的O2以形成滲碳物，還是氬氣僅起著含有雜質(zhì)的媒介作用(這些雜質(zhì)是在石墨床或復(fù)合體中某些成份揮發(fā)而產(chǎn)生的)。此外，氣體滲碳物可以在加熱復(fù)合體過程中直接引入控制氣氛爐內(nèi)。
一旦氣體滲碳物被引入控制氣氛爐內(nèi)，應(yīng)按如此方式設(shè)計(jì)組件以使?jié)B碳物能與至少一部分埋在散填石墨粉中的復(fù)合體表面接觸，據(jù)認(rèn)為，滲碳物中的碳或來自石墨床層中的碳將溶解在相互連接的碳化鋯相中，然后溶解的碳遷移遍布基本上所有的復(fù)合體(如果需要可以利用空位擴(kuò)散法)。而且，申請(qǐng)書′382還披露通過控制時(shí)間、復(fù)合體暴露在滲碳物的程度和/或發(fā)生滲碳作用時(shí)的溫度，可在復(fù)合體表面形成滲碳區(qū)或滲碳層。利用這種方法可形成一層包覆有高金屬含量和高斷裂硬度的復(fù)合材料的堅(jiān)硬、耐磨表面。
因此，如果生成的復(fù)合體含有約5～30%(體積)的殘余母體金屬相，則能利用后滲碳處理改性這種復(fù)合體，使所形成的復(fù)合體含有約0～2%(體積)，典型是約0.5～2%(體積)的母體金屬。
上述每篇共同所有的美國(guó)專利申請(qǐng)的內(nèi)容在此作為參考文獻(xiàn)引用。
按照本發(fā)明，在氮化硼存在下利用母體金屬滲透與反應(yīng)方法(即反應(yīng)性滲透)制備自撐陶瓷體。借助熔融母體金屬滲透氮化硼床層或塊料，床層完全由氮化硼組成，從而產(chǎn)生一種含有一種或多種母體金屬含硼化合物的自撐體，上述化合物中包含母體金屬硼化物或母體金屬氮化物或者二者同時(shí)被包括在內(nèi)。作為可供選擇的另一方案，待滲透的塊料可以含有一種或多種與氮化硼混合的惰性填料以便通過反應(yīng)性滲透形成復(fù)合體，該復(fù)合體含有一種或多種含硼化合物的基質(zhì)并且還可以包含母體金屬氮化物和殘存下來未反應(yīng)或未氧化的母體金屬組分。在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，含有母體金屬含硼化合物、母體金屬含氮化合物和未反應(yīng)或未氧化母體金屬的基質(zhì)嵌入填料。在這兩個(gè)實(shí)施方案中，最終產(chǎn)品可以包含以一種或多種母體金屬組分形式存在的金屬。另外，在某些情況下將供碳材料(即含碳化合物)加至氮化硼中是必要的，該供碳材料能夠與母體金屬反應(yīng)形成母體金屬碳化物相，從而對(duì)復(fù)合體的機(jī)械性能產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用?？梢愿淖兓蚩刂品磻?yīng)劑濃度及過程條件以便制備其中陶瓷化合物、金屬和/或孔隙率的體積百分比變化的復(fù)合體。
從廣義上講，在本發(fā)明方法中，將含有氮化硼的塊料放在熔融金屬或金屬合金附近或者使二者相接觸，金屬或金屬合金在基本上呈惰性的環(huán)境中、在特定的溫度范圍內(nèi)被熔化。熔融金屬滲透塊料并且與氮化硼反應(yīng)形成一種或多種反應(yīng)產(chǎn)物。氮化硼在過程溫度條件下至少可被熔融母體金屬部分地還原成為母體金屬含硼化合物，例如母體金屬硼化物和/或硼化合物。典型地，還可以制備母體金屬氮化物。保持至少一部分反應(yīng)產(chǎn)物與金屬相接觸，借助毛細(xì)作用將熔融金屬轉(zhuǎn)移至未反應(yīng)的氮化硼。這一被轉(zhuǎn)移的金屬形成附加的母體金屬硼化物與氮化物，陶瓷體不斷地形成與發(fā)展直至母體金屬或氧化硼已經(jīng)被耗盡為止，或者直至反應(yīng)溫度超出限定的反應(yīng)溫度范圍為止。所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)包含一個(gè)或多個(gè)母體金屬硼化物、母體金屬硼化合物、母體金屬氮化物、金屬(包括合金和金屬互化物)或空隙或者它們的組合體，這些多個(gè)相可以或不可以以一維或多維內(nèi)連。通過改變諸如氮化硼體的初始密度、氮化硼與母體金屬的相對(duì)數(shù)量、母體金屬形成合金的情況、用填料稀釋氮化硼的情況、溫度與時(shí)間之類條件中的一種或多種可以控制含硼化合物(即硼化物和硼化合物)、含氮化合物與金屬相的最終體積分?jǐn)?shù)以及內(nèi)連程度。
此外，通過將供碳材料(例如石墨粉末或碳黑)加至氮化硼塊料之中，可以形成用于調(diào)節(jié)或增強(qiáng)一種或多種最終產(chǎn)物特性的母體金屬碳化物相。
典型地、氮化硼塊料至少在一定程度上具備多孔性以便使母體金屬借助毛細(xì)作用通過反應(yīng)產(chǎn)物。毛細(xì)作用之所以能夠存在，其原因要么在于反應(yīng)期間發(fā)生的體積變化不會(huì)完全堵塞孔隙從而使母體金屬能夠連續(xù)通過，要么在于反應(yīng)產(chǎn)物的表面能使得至少一部分其顆粒邊界可被母體金屬滲透從而使反應(yīng)產(chǎn)物保持了可被熔融金屬滲透的特性。
在另一實(shí)施方案中，通過將熔融母體金屬轉(zhuǎn)移進(jìn)入與一種或多種惰性填料混合的氮化硼床層制備復(fù)合體。在此實(shí)施方案中，將氮化硼加入適宜的填料中，隨后將它們放在熔融母體金屬附近或使它們與母體金屬相接觸。用一個(gè)在過程條件下基本上不會(huì)被熔融金屬潤(rùn)濕并且不會(huì)與熔融金屬反應(yīng)的分離床層支撐該組合體。熔融母體金屬滲透氮化硼填料混合物并且與氮化硼反應(yīng)從而形成一種或多種含硼化合物。所產(chǎn)生的自撐陶瓷-金屬復(fù)合體典型地為一種密實(shí)的微觀結(jié)構(gòu)，其中包含一種被含有含硼化合物的基質(zhì)埋置的填料，并且還可以包含大量氮化物與金屬。只需要少量氮化硼以便促進(jìn)反應(yīng)性滲透過程。因此，所形成的基質(zhì)的含量可以變化，主要由金屬組分構(gòu)成因而呈現(xiàn)母體金屬的特性;當(dāng)采用高濃度氮化硼時(shí)，會(huì)形成相當(dāng)多的含硼化合物相或相當(dāng)多的含氮化合物相，或者二者同時(shí)形成，它們確定了基質(zhì)特性。填料有助于增強(qiáng)復(fù)合體的特性、降低復(fù)合體的原料成本或調(diào)節(jié)含硼化合物和/或含氮化合物生成反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特性以及伴隨而來的放熱速率。
在另一實(shí)施方案中，待滲透材料被制成其形狀與所需要的最終復(fù)合體的幾何形狀相對(duì)應(yīng)的預(yù)型體。隨后借助熔融母體金屬反應(yīng)性滲透預(yù)型體制成具備網(wǎng)狀或近似網(wǎng)狀預(yù)型體的復(fù)合體，從而最大限度地減少了費(fèi)用昂貴的成品機(jī)加工與精制操作。此外，為了有助于減少成品機(jī)加工與精制操作，可以在預(yù)型體周圍設(shè)置阻擋材料。石墨模具特別適用作諸如鋯、鈦或鉿之類與由例如碳化硼、氮化硼、硼與碳制成的預(yù)型體組合使用的母體金屬的阻擋層。此外，通過在上述石墨模具中打通適當(dāng)數(shù)目具有特殊尺寸與形狀的透孔可以減少典型地出現(xiàn)在本發(fā)明復(fù)合體中的孔隙數(shù)量。典型地，有許多孔被設(shè)置在模具的底部或朝向發(fā)生反應(yīng)性滲透的部分。這些孔起著在母體金屬反應(yīng)性滲透前沿滲透預(yù)型體之時(shí)排除例如被截留于預(yù)型體中的氬氣的作用。
另外，在本文的相關(guān)專利申請(qǐng)部分所討論的方法同樣適用于本發(fā)明。
用于本文的某些術(shù)語的定義如下所示
“母體金屬”是指金屬，例如鋯，它們是多晶氧化反應(yīng)產(chǎn)物即母體金屬氮化物、母體金屬硼化物或其它母體金屬化合物的前體，其中包括純的或相對(duì)純的金屬、其中具備雜質(zhì)和/或合金組分的市售金屬以及其中主要組分為金屬前體的合金;當(dāng)選用其特定的金屬例如鋯作為母體金屬時(shí)，除非另有說明所指的就是上述定義的金屬。
“母體金屬硼化物”與“母體金屬硼化合物”是指通過氮化硼與母體金屬反應(yīng)而生成的含硼反應(yīng)產(chǎn)物，其中包括硼與母體金屬的二元化合物以及三元或多元化合物。
“母體金屬氮化物”是指氮化硼與母體金屬反應(yīng)生成的含氮反應(yīng)產(chǎn)物。
“母體金屬碳化物”是指碳源與母體金屬反應(yīng)生成的含碳反應(yīng)產(chǎn)物。


圖1為用于形成本發(fā)明自撐體的組合體的橫截面示意圖;
圖2為用于形成本發(fā)明自撐體的組合體的橫截面示意圖;
圖3和圖4所示為用于本發(fā)明的新型石墨模具;
圖5為將實(shí)施例1生產(chǎn)的自撐體放大50倍得到的橫截面光電顯微照片。
圖6為將實(shí)施例1生產(chǎn)的自撐體放大400倍得到的橫截面光電顯微照片;
圖7為將實(shí)施例2生產(chǎn)的自撐體放大400倍得到的橫截面光電顯微照片;
圖8所示為實(shí)施例4生產(chǎn)的樣品;
圖9所示為實(shí)施例6生產(chǎn)的樣品。
按照本發(fā)明，通過熔融母體金屬反應(yīng)性滲透含有氮化硼的塊料從而形成包含母體金屬與氮化硼的反應(yīng)產(chǎn)物與一種或多種母體金屬組分的含多晶陶瓷體來制備自撐體。在過程條件下典型地為固體的氮化硼以微?；蚍勰┬问酱嬖跒榧?。進(jìn)行方法時(shí)應(yīng)選擇在過程條件下呈相對(duì)惰性或非反應(yīng)性的環(huán)境或氣氛。例如，氬氣或真空是適宜的過程氣氛。所得到的產(chǎn)物含有(a)母體金屬硼化物、(b)硼化合物、(c)母體金屬氮化物和(d)金屬中的至少一種。產(chǎn)物中的組分與比例在很大程度上取決于所選用的母體金屬及其組成與反應(yīng)條件。此外，所得到的自撐體具備空隙。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，使母體金屬與氮化硼塊料或床層彼此相鄰以便在朝向床層的方向上發(fā)生反應(yīng)性滲透。經(jīng)過預(yù)成型的床層包括諸如補(bǔ)強(qiáng)填料之類在過程條件下基本上呈惰性的填料。這些填料通常被含有母體金屬與氮化硼的反應(yīng)產(chǎn)物的基質(zhì)埋置，該基質(zhì)中還含有未氧化或未反應(yīng)的母體金屬組分。在基本上不擾動(dòng)或移動(dòng)床層的條件下反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入床層。因此，無需借助會(huì)對(duì)床層的配置產(chǎn)生干擾或破壞作用的外力、無需借助棘手的或費(fèi)用昂貴的高溫高壓方法及設(shè)備來制備反應(yīng)產(chǎn)物。母體金屬反應(yīng)性滲透含有氮化硼、以顆?；蚍勰顬榧训奶盍象w可以產(chǎn)生典型地含有填料和母體金屬硼化物以及母體金屬氮化物的復(fù)合體。選用鋁作為母體金屬，除了填料外，產(chǎn)物中還含有鋁的硼化物或氮化物、未反應(yīng)的母體金屬例如鋁以及其它可能存在的未反應(yīng)或未氧化的母體金屬。若選用鋯為母體金屬，所形成的復(fù)合體除了填料以外還含有鋯的硼化物或碳化物以及未反應(yīng)或未氧化的母體金屬或母體金屬的組分。
盡管本發(fā)明下文中的優(yōu)選實(shí)施方案具體談到使用鋯或鋁作為母體金屬，不過那只是為了便于描述。還可以選用諸如硅、鈦、鉿、鑭、鐵、鈣、釩、鈮、鎂、鉭、鉻、鉬、鎢和鈹之類的其它母體金屬，其實(shí)例如下文所述。
參照?qǐng)D1，將作為前體的母體金屬10例如鋯制成鑄塊、短條、棒材、片材等。使金屬至少部分地嵌入粒狀氮化硼12中。用在過程條件下不會(huì)被熔融金屬潤(rùn)濕并且不會(huì)與熔融金屬反應(yīng)、典型情況下呈粒狀的惰性材料14包圍該組合件，并且將它們放入坩堝16或其它耐火容器中。母體金屬的上表面18暴露于氮化硼之中或全部嵌入氮化硼或者被氮化硼包圍，可以忽略惰性床層14。將該組合體放入爐內(nèi)，以諸如氬氣之類惰性氣氛存在下為佳、在高于母體金屬的熔點(diǎn)但最好是低于所需反應(yīng)產(chǎn)物的熔點(diǎn)的溫度下將其加熱從而形成熔融金屬體或池。應(yīng)該理解操作溫度范圍或優(yōu)選溫度可以超出上述區(qū)間。溫度范圍在很大程度上取決于諸如所形成的復(fù)合體中的母體金屬組成與所需相之類因素。熔融金屬與氮化硼相接觸，從而形成反應(yīng)產(chǎn)物即，母體金屬硼化物(例如二硼化鋯)和/或母體金屬氮化物(例如氮化鋯)。一旦繼續(xù)暴露于氮化硼，殘余的熔融金屬便沿著進(jìn)入含氮化硼塊料的方向逐漸被吸入反應(yīng)產(chǎn)物從而在熔融金屬與氮化硼的交界處不斷地形成反應(yīng)產(chǎn)物。由該方法制備的產(chǎn)物含有母體金屬與氮化硼的反應(yīng)產(chǎn)物，或者可以含有一種陶瓷-金屬復(fù)合體以便另外還包含一種或多種未反應(yīng)或未氧化的母體金屬組分。有相當(dāng)多的氮化硼參加反應(yīng)形成反應(yīng)產(chǎn)物，其數(shù)量以至少約25%為佳。作為該方法反應(yīng)產(chǎn)物形成的陶瓷晶體可以是或不是內(nèi)連產(chǎn)品，不過以三維內(nèi)連產(chǎn)物為佳，產(chǎn)物中的金屬相與所有空隙通常都會(huì)至少部分地發(fā)生內(nèi)連。任何空隙都易于由于母體金屬相的部分或幾乎全部耗盡而產(chǎn)生以便形成附加的反應(yīng)產(chǎn)物(正如當(dāng)?shù)鹬辽僖曰瘜W(xué)計(jì)量數(shù)量存在的情況下)，但是空隙的體積百分比取決于例如溫度、時(shí)間、母體金屬種類與氮化硼塊料的孔隙率。
業(yè)以發(fā)現(xiàn)使用鋯、鈦和鉿作為母體金屬按照本發(fā)明方法制備的產(chǎn)品為其特征在于具有片晶狀結(jié)構(gòu)的母體金屬硼化物。典型地，這些片晶未排列好或者隨機(jī)取向并且由于其破裂撓度和/或拔拉機(jī)理而使其斷裂韌度得到提高。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括復(fù)合體在內(nèi)的自撐體，其中含有嵌入基本上惰性的填料的反應(yīng)產(chǎn)物與視具體情況而存在的金屬組分的基質(zhì)。該基質(zhì)通過母體金屬反應(yīng)性滲透與氮化硼緊密混合的填料床層或塊料而形成。填料可以任何尺寸或形狀存在，只要反應(yīng)產(chǎn)物的動(dòng)向趨于并且至少部分地淹沒填料而不會(huì)明顯地將其擾動(dòng)或移動(dòng)，母體金屬便可以任何方式取向。填料可以由諸如陶瓷和/或金屬纖維、須晶、顆粒、粉末、棒材、金屬絲、金屬絲布、耐火布、片材、片晶、網(wǎng)狀泡沫結(jié)構(gòu)、實(shí)心或空心球體之類適宜的材料組成。特別適用的填料為氧化鋁，依據(jù)原料與所需的目的特性也可以選用其它氧化物與陶瓷填料。填料可以被疏松地放置或被粘結(jié)在一起，其中有便于熔融母體金屬填透的裂縫、小孔等。此外，填料可以是均相或非均相物質(zhì)。必要的話，這些材料可以與任何適宜的不會(huì)干擾本發(fā)明反應(yīng)進(jìn)行或者不會(huì)在最終復(fù)合體產(chǎn)物中殘留任何不需要的副產(chǎn)物的粘合劑相粘結(jié)?？梢酝糠笤谶^程進(jìn)行期間易于與氮化硼或熔融金屬過度反應(yīng)的填料以便使填料對(duì)過程環(huán)境呈惰性。舉例來說，如果選用碳纖維作為與母體金屬鋁組合使用的填料，它易于與熔融鋁反應(yīng)，不過，如果選用例如，氧化鋁涂敷該纖維，便可以避免該反應(yīng)發(fā)生。
用一個(gè)適宜的耐火容器盛放母體金屬和與氮化硼混合的填料床，氮化硼經(jīng)過適當(dāng)?shù)娜∠蚩梢允鼓阁w金屬反應(yīng)性滲透填料床并且使復(fù)合體得到適當(dāng)發(fā)展，將它們放入爐內(nèi)并且將其加熱至高于母體金屬熔點(diǎn)的溫度。在此升溫條件下，借助毛細(xì)作用使熔融母體金屬滲透可滲透填料并且使其與氮化硼反應(yīng)，從而得到所需要的陶瓷或陶瓷金屬復(fù)合體。此外，為了有助于減少成品機(jī)加工與精制操作，可以用阻擋材料包圍預(yù)型體。石墨模具特別適用作諸如鋯、鈦或鉿之類與由例如，碳化硼、氮化硼、硼和碳制成的預(yù)型體組合使用的母體金屬的阻擋層。另外，通過在上述石墨模具中打通適宜數(shù)目具備特定尺寸和形狀的透孔，可以減少典型地存在于本發(fā)明復(fù)合體中的空隙數(shù)量。典型地，許多透孔位于模具的底部或朝向發(fā)生反應(yīng)性滲透的部分。這些孔的作用是排放例如，在母體金屬反應(yīng)滲透前沿滲透預(yù)型體時(shí)被截留于預(yù)型體中的氬氣。圖3和圖4表明預(yù)型體42與母體金屬鑄塊43相接觸，二者均被盛放在石墨耐火容器41之中。該容器的底部44具有許多用作排放裝置的透孔45。透孔45用于在母體金屬反應(yīng)性滲透前沿滲透預(yù)型體(即反應(yīng)性滲透前沿沿著圖3中箭頭“A”的方向滲透預(yù)型體)之時(shí)排放被截留于預(yù)型體中的氬氣。因此可以降低成型復(fù)合體中的孔隙率。
圖2所示為可被用于生產(chǎn)本發(fā)明產(chǎn)物的組合體。氮化硼與任何所需要的惰性填料被制成其形狀與目的復(fù)合體所需的幾何形狀相對(duì)應(yīng)的預(yù)型體。預(yù)型體20上疊加有母體金屬前體10，該組合體被坩堝16內(nèi)的惰性材料14包圍。母體金屬的上表面18可被暴露或未被暴露。依據(jù)填料的特性可以借助許多傳統(tǒng)的陶瓷體制備方法(如單軸壓制法、均衡壓型法、粉漿澆鑄法、沉降澆鑄法、帶形澆鑄法、注塑法、纖維絲纏繞法等)中的任何一種制備預(yù)型體20。在進(jìn)行反應(yīng)性滲透之前通過輕度燒結(jié)或者選用不會(huì)干擾該方法進(jìn)行或使不需要的副產(chǎn)物殘留于成品之上的各種有機(jī)或無機(jī)粘合材料可以使填料顆粒、須晶、纖維等得到初步粘結(jié)。制得的預(yù)型體20具備充分的形狀完整性與生坯強(qiáng)度并且可以被熔融金屬滲透，其孔隙率以大約5～90%(體積)為佳，以大約25～75%(體積)為更佳。在選用鋁作為母體金屬的情況下，適宜的填料包括，例如，碳化硅、二硼化鈦、氧化鋁和十二硼化鋁，典型情況下其粒徑約為14～1000目，不過，可以選用任何大小的填料混合物。然后使預(yù)型體20與熔融母體金屬在其一個(gè)或多個(gè)表面上接觸足夠的時(shí)間使基質(zhì)完全滲透預(yù)型體的表面邊界。其結(jié)果是形成其形狀與目的產(chǎn)品所需形狀確切相同的陶瓷-金屬復(fù)合體，從而最大限度地減少或消除了費(fèi)用昂貴的成品機(jī)加工或研磨操作。
填料中氮化硼的濃度可以在很寬的范圍內(nèi)變化，不過，氮化硼的濃度越低，基質(zhì)中金屬的體積百分比就越高。當(dāng)?shù)鸬挠昧亢苌贂r(shí)，所得到的基質(zhì)為內(nèi)連金屬，分散于金屬中的母體金屬硼化物和母體金屬氮化物數(shù)量有限。在無氮化硼存在下，不會(huì)發(fā)生填料的反應(yīng)性滲透，在不采用諸如施加外壓迫使金屬進(jìn)入填料之類特殊步驟的條件下不可能發(fā)生滲透。
由于用于本發(fā)明方法的填料中氮化硼的濃度可以在寬范圍內(nèi)變化，所以可以通過改變氮化硼的濃度和/或床層的組成來控制或調(diào)節(jié)成品的特性。當(dāng)相對(duì)于母體金屬用量的氮化硼用量較少從而使塊料含有低密度氮化硼時(shí)，由于基質(zhì)的主要成分為金屬，所以復(fù)合體或基質(zhì)的特性取決于母體金屬的特性、最典型的為可鍛性和韌性。該產(chǎn)物適用于低溫或中溫應(yīng)用場(chǎng)合。當(dāng)選用大量氮化硼時(shí)，舉例來說，正如在將含氮化硼顆粒的混合物緊密充填在填料周圍或占據(jù)高比例填料組分之間的空間時(shí)，易于通過母體金屬硼化物和母體金屬氮化物控制所形成的基質(zhì)的特性，此時(shí)基質(zhì)會(huì)更加堅(jiān)硬或者變得可鍛性更低或韌性更低。如果嚴(yán)格控制化學(xué)計(jì)量關(guān)系以便使母體金屬基本上轉(zhuǎn)化完全，所形成的產(chǎn)物中將含有很少或完全不含有金屬，這樣有利于產(chǎn)物的高溫應(yīng)用。此外，由于硼化物反應(yīng)產(chǎn)物同易于與殘余或未氧化金屬例如存在于產(chǎn)物中的鋁反應(yīng)的氮化硼相比更穩(wěn)定，所以，尤其是在某些高溫應(yīng)用場(chǎng)合中母體金屬基本上轉(zhuǎn)化完全很重要。
在本發(fā)明的實(shí)施方案中，TiB2被加入氮化硼中以便獲得硼化物含量較高的目的產(chǎn)物。這一工藝可被用于其它會(huì)對(duì)成品的特性產(chǎn)生影響的化合物。舉例來說，AlB12可以被加至氮化硼中以便在成品中形成更多的母體金屬硼化物，此外，AlB12與母體金屬反應(yīng)形成的鋁金屬可以與母體金屬形成合金或金屬互化物，從而影響或提高成品的性能。
在另一實(shí)施方案中，將固體氧化劑加至氮化硼床層以便促進(jìn)滲透。
此外，可以使單質(zhì)硼與氮化硼床層(包括填料床在內(nèi))相互混合以便有助于反應(yīng)性滲透，在使用鋁作為母體金屬之時(shí)尤為如此。
通過控制滲透條件可以使復(fù)合體的特性產(chǎn)生附加的變化。能夠加以控制的變量包括氮化硼材料的性質(zhì)與粒徑、滲透溫度與時(shí)間。舉例來說，涉及在低溫下與最短的暴露時(shí)間內(nèi)對(duì)大氮化硼顆粒所進(jìn)行的反應(yīng)性滲透會(huì)導(dǎo)致氮化硼部分地轉(zhuǎn)化為含有母體金屬硼與母體金屬氮化合物。其結(jié)果是未反應(yīng)的氮化硼材料保持微觀結(jié)構(gòu)，這樣便可以賦予某些應(yīng)用場(chǎng)合的成品以所需的特性。在高溫與延長(zhǎng)暴露時(shí)間(或許甚至在滲透完成后在此溫度保持一段時(shí)間)的條件下對(duì)氮化硼顆粒進(jìn)行滲透有助于使母體金屬基本上完全轉(zhuǎn)化為母體金屬硼化物和母體金屬氮化物。氮化硼轉(zhuǎn)化為母體金屬硼化物和母體金屬氮化物的轉(zhuǎn)化率以至少約為25%為佳。高溫下進(jìn)行滲透(或隨后進(jìn)行高溫處理)同樣會(huì)通過燒結(jié)法導(dǎo)致某些復(fù)合體組分致密化。另外，如上所述，使適用母體金屬數(shù)量低于形成母體金屬硼化物和母體金屬氮化物與填充材料中所形成的空隙所需用量會(huì)導(dǎo)致同樣適用的多孔體。在該復(fù)合體中，依據(jù)上述多種因素或條件，孔隙率取值范圍約為1～25%(體積)，有時(shí)會(huì)更高。
下列實(shí)施例描述了本發(fā)明的新型反應(yīng)產(chǎn)物及其制備方法;然而，這些實(shí)施例只供描述之用，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制。
實(shí)施例1下列實(shí)施例描述鈦母體金屬反應(yīng)性滲透氮化硼床層。
將直徑約為1英寸(25mm)、高約為1.5英寸(38mm)的工業(yè)純鈦的圓柱形鑄塊埋置于盛放在氧化鋁坩堝中的氮化硼顆粒(粒徑約為150μm)之中。
將這一由氧化鋁坩堝及其內(nèi)含物組成的組合體放在其中提供有以300μl/分鐘流速流動(dòng)的氬氣的感應(yīng)電爐之中。將該組合體由室溫加熱至大約1700℃并且在1700℃左右保溫大約30分鐘。此后，關(guān)閉爐子并且使組合體在爐內(nèi)冷卻大約1小時(shí)，隨后將其從爐子中取出。
肉眼觀察結(jié)果表明鈦母體金屬已經(jīng)反應(yīng)性滲透氮化硼床層，形成自撐體。對(duì)自撐體內(nèi)部的粉末樣品進(jìn)行X-光衍射分析，結(jié)果表明存在鈦與氮和硼的化合物(如Ti2N、TiB與TiN)，這就證明了鈦金屬已經(jīng)與氮化硼床層發(fā)生反應(yīng)。
實(shí)施例2下列實(shí)施例描述鈦母體金屬反應(yīng)性滲透與鋁粉混合的氮化硼床層。
將直徑約為1英寸(25mm)、高約為1.5英寸(38mm)的工業(yè)純鈦的圓柱形鑄塊埋置于含有大約89.5g150μm氮化硼粉末與大約22.4g鋁粉末的顆粒床中。將其盛放在氧化鋁坩堝內(nèi)。
由氧化鋁坩堝及其內(nèi)含物組成的組合體放在其中提供有以大約500ml/分鐘流速流動(dòng)的氬氣的感應(yīng)電爐中。將該組合體由室溫加熱至大約1700℃并且在1700℃下保溫大約30分鐘。此后，關(guān)閉爐子并使組合體在爐內(nèi)冷卻大約1小時(shí)。
肉眼檢察該組合體的結(jié)果表明鈦母體金屬已經(jīng)反應(yīng)性滲透氮化硼/鋁混合物從而形成自撐體。對(duì)其內(nèi)部的粉末樣品進(jìn)行X-光衍射分析。分析結(jié)果表明存在鈦與氮和硼的化合物(如TiN，TiB2和TiB)，因而證實(shí)鈦母體金屬已經(jīng)與氮化硼床層反應(yīng)。這一分析結(jié)果還表明至少存在少量AlB10，這一點(diǎn)說明床層中的鋁與氮化硼或解離的硼發(fā)生了反應(yīng)。
實(shí)施例3下列實(shí)施例表明鋯母體金屬反應(yīng)性滲透氮化硼顆粒床。
將直徑約為1英寸(25mm)、高約1.5英寸(38mm)的工業(yè)純鋯母體金屬的圓柱形鑄塊埋置在被盛放在氧化鋁坩堝中的氮化硼顆粒(粒徑約為150μm)之中。
將由氧化鋁坩堝及其內(nèi)含物組成的組合體放入其中提供有流速約為500ml/分鐘的氬氣的感應(yīng)電爐之中并且將其由室溫加熱至大約1900℃，在1900℃左右保持約1小時(shí)。此后，關(guān)閉爐子并且使組合體在爐中冷卻約1小時(shí)。
肉眼檢查組合體的結(jié)果表明鋯金屬已經(jīng)反應(yīng)性滲透氮化硼床層從而形成自撐體。
實(shí)施例4
下列實(shí)施例說明鋯母體金屬反應(yīng)性滲透氮化硼顆粒床。
將直徑約為5/8英寸(16mm)、高約為3/4英寸(19mm)的鋯(品位702，由Teledyne-Wah-Chang-Albany出口)圓柱體鑄塊埋置于被盛放在石墨坩堝中的UCARHCM氮化硼顆粒(粒徑小于48目、大于200目)多孔塊料中。鑄塊的上表面暴露于環(huán)境氣氛中。
將由石墨坩堝及其內(nèi)含物組成的組合體放入其中氬氣流速約為500ml/分鐘的電阻加熱爐中。將其在大約4小時(shí)內(nèi)加熱至1900℃左右，隨后在1900℃左右保溫約1小時(shí)。使組合體冷卻約12小時(shí)后，將其從爐中取出。
肉眼檢查組合體的結(jié)果表明鋯母體金屬已經(jīng)反應(yīng)性滲透氮化硼床層，形成了如圖8所示其內(nèi)腔反形重現(xiàn)園柱形鋯鑄塊形狀的自撐體。對(duì)其內(nèi)部粉末進(jìn)行X-光衍射分析，結(jié)果表明至少存在一種鋯與硼形成的化合物(ZrB2)，這一點(diǎn)證實(shí)鋯母體金屬已經(jīng)與氮化硼床層發(fā)生反應(yīng)。
實(shí)施例5下列實(shí)施例說明鈦反應(yīng)性滲透氮化硼顆粒床。
將直徑約為1英寸(25mm)、高約3/8英寸(10mm)的2級(jí)鈦圓柱形鑄塊放在被盛放于內(nèi)徑為1英寸(25mm)的石墨坩堝中、大約0.5英寸(13mm)厚、直徑約為1英寸(25mm)的HTP-40氮化硼(粒徑小于40目而大于150目)圓柱形預(yù)型體型部。通過將一層氮化硼顆粒放入石墨坩堝并且經(jīng)過2分鐘的振動(dòng)裝填后便可以形成預(yù)型體。在進(jìn)行該裝填步驟之前為了便于使氮化硼層致密化可以將少量金屬放在氮化硼層頂部。在制備預(yù)型體時(shí)未采用任何粘合劑。將由石墨坩堝及其內(nèi)含物組成的組合體放在其中被提供流速為500ml/分鐘的氬氣流的電阻加熱爐中，將其由室溫加熱至大約1750℃，歷時(shí)約3小時(shí)。在1750℃左右保溫約2小時(shí)后，使組合體在爐內(nèi)冷卻約12小時(shí)，隨后將其從爐內(nèi)取出。
肉眼檢查該組合體的結(jié)果表明鈦母體金屬已經(jīng)反應(yīng)性滲透氮化硼預(yù)型體從而形成自撐體。對(duì)其內(nèi)部的粉末樣品進(jìn)行X-光衍射分析，分析結(jié)果表明存在鈦與氮與硼的化合物(如Ti2N和TiB)，這一點(diǎn)證實(shí)鈦母體金屬已經(jīng)與氮化硼床層發(fā)生反應(yīng)。
實(shí)施例6下列實(shí)施例說明鈦母體金屬反應(yīng)性滲透氮化硼顆粒床。
將直徑約為5/8英寸(16mm)、高約為3/4英寸(19mm)的2級(jí)鈦圓柱形鑄塊埋置在被盛放于氧化鋁坩堝中的粒狀氮化硼(UCAR HCM BN，由聯(lián)合碳化物公司出品，粒徑小于48目而大于200目)塊料之中。鈦鑄塊的上表面暴露在環(huán)境氣氛中。將由氧化鋁坩堝及其內(nèi)含物組成的組合體放入其中氬氣流速約為1升/分鐘的電阻加熱爐中。在大約4.5小時(shí)內(nèi)將該組合體加熱至大約1750℃，此時(shí)用流速約為1升/分鐘的混合氣體(含有大約96%(體積)N2和4%(體積)H2)置換氬氣。將該組合體放在流動(dòng)的混合氣體中于大約1750℃下保溫約4小時(shí)。
待冷卻約12小時(shí)，取出爐內(nèi)的組合體并且用肉眼觀察。其結(jié)果表明鈦母體金屬已經(jīng)反應(yīng)性滲透氮化硼床從而形成其內(nèi)腔如圖9所示確切地反形復(fù)制鈦圓柱形鑄塊外表面的自撐體。
對(duì)其內(nèi)部粉末樣品進(jìn)行X-光衍射分析，結(jié)果表明存在鈦與硼和氮形成的化合物(如TiB2和TiN)，這一點(diǎn)證實(shí)鈦母體金屬已經(jīng)與氮化硼床發(fā)生反應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)自撐體的方法，該方法包括選擇母體金屬；在基本上呈惰性的氣氛中將所述的母體金屬加熱至高于其熔點(diǎn)的溫度以便形成熔融母體金屬體；使所述熔融母體金屬體與含有氮化硼的可滲透塊料相接觸；保持所述溫度足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便使熔融母體金屬滲透所述可滲透塊料并且使所述熔融母體金屬與所述氮化硼反應(yīng)從而形成至少一種含硼化合物；使上述滲透反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便制備包含至少一種含有母體金屬硼的化合物的自撐體。
2.一種生產(chǎn)自撐體的方法，該方法包括選擇母體金屬;在基本上呈惰性的氣氛中將所述的母體金屬加熱至高于其熔點(diǎn)的溫度以便形成熔融母體金屬體;使所述熔融母體金屬體與含有氮化硼的可滲透塊料相接觸;保持所述溫度足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便使熔融母體金屬滲透所述可滲透塊料并且使所述熔融母體金屬與所述氮化硼反應(yīng)從而形成至少一種含硼化合物;使上述滲透反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便制備包含至少一種母體金屬含有氮的化合物的自撐體。
3.一種生產(chǎn)自撐體的方法，該方法包括選擇母體金屬;在基本上呈惰性的氣氛中將所述的母體金屬加熱至高于其熔點(diǎn)的溫度以便形成熔融母體金屬體;使所述熔融母體金屬體與含有氮化硼的可滲透塊料相接觸;保持所述溫度足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便使熔融母體金屬滲透所述可滲透塊料并且使所述熔融母體金屬與所述氮化硼反應(yīng)從而形成至少一種含硼化合物與至少一種含氮化合物;使上述滲透反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便制備包含至少一種母體金屬含硼化合物與至少一種母體金屬含氮化合物的自撐體。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述母體金屬包括選自鋁、鈦、鋯、鉿、釩、鉻、鈮、鉭、鉬和鎢的金屬。
5.按照權(quán)利要求2所述的方法，其中所述母體金屬包括選自鋁、鈦、鋯、鉿、釩、鉻、鈮、鉭、鉬和鎢的金屬。
6.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中所述母體金屬包括選自鋁、鈦、鋯、鉿、釩、鉻、鈮、鉭、鉬和鎢的金屬。
全文摘要
通過使母體金屬反應(yīng)性滲透氮化硼材料典型地制備含有含硼化合物、含氮化合物和金屬的自撐體。待滲透塊料含一種或多種與氮化硼混合的惰性填料，以便通過反應(yīng)性滲透制備一種復(fù)合體，該復(fù)合體含有理置填料的基質(zhì)。處于含有填料的復(fù)合體中的基質(zhì)包含一種或多種金屬、含硼化合物和含氮化合物?？梢愿淖兓蚩刂品磻?yīng)物相對(duì)量及過程條件以便制備含有可變體積百分比的陶瓷、金屬和/或孔隙率的產(chǎn)物。待滲透塊料放在具有排放裝置的耐火容器中。
文檔編號(hào)C04B35/583GK1044801SQ9010013
公開日1990年8月22日 申請(qǐng)日期1990年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月13日
發(fā)明者戴尼·雷·懷特, 苔利·戴尼斯·克拉爾 申請(qǐng)人:蘭克西敦技術(shù)公司