[其他]用于形成陶瓷复合结构的组合件及其应用方法

说明书

本发明涉及用于形成陶瓷复合结构的组合件及其应用方法。该组合件包括取向与置于分段容器之中的渗透性填充料有关的母体金属，组合件在有氧化剂存在的条件下加热，使熔化的母体金属氧化，形成嵌入了填充物的多晶陶瓷基体。

本专利申请的主题涉及到未决U.S专利申请号819397（1896，1，17提交），是专利号697876（1985，2，4提出）的继续部分申请，两者署名为Marc    S.Newkirk    et    al，题名为“复合陶瓷制品及其制造方法”。该项未决申请提出了将母体金属氧化反应产物生长到渗透填充物上，以便形成自支撑陶瓷复合体的新颖方法。

使母体金属前身氧化生长自支撑陶瓷体的方法已在未决的U.S.专利申请号818943（1986，1，15）中提出过，该申请和776964（1985，9，17），705787（1985，2，26），591392（1984，3，16）依次为部分继续申请，全部署名为Marc，S.Newkirk    et    al，题名为“新颖的陶瓷材料及其制造方法”。该发明采用了氧化法，在母体金属中用一种或多种熔合的添加剂促进氧化，以便产生按需要的尺寸生长成为母体金属氧化反应产物的自支撑陶瓷体。

改进的前述的方法是用一种或多种外添加剂加到母体金属的表面，例如在未决U，S.专利申请号822999（1986，1，27提出）中所述，该申请和776965（1985，9，17），747788（1985，6，25），632636（1984，7，20）依次为部分继续申请，全部署名为Marc    S    Newkirk    at    al，题名为“制造自支撑陶瓷材料的方法”。

前述方法的进一步发展是能够产生这样的自支撑陶瓷结构，其内部含有一个或多个空腔，空腔是由成型的母体金属的阳模几何形状反形复制而成，母体金属嵌在合适的填充料床内，填充物在特殊条件下自身接合，例如在未决U.S.专利申请号823542（1986，1，27提出）中所述，署名为Marc    S，Newkirk    et    al，题名为“制造复合陶瓷的反形复制法及其获得的产品”。

前述方法还有其它的发展，也能够制造自支撑陶瓷体，这种陶瓷体有阴型图案，它反型复制了置于填充物中的母体金属的阳型图案，例如未决U，S.专利申请号896157（1986，8，13）中所述，署名为Marc    S，Newkirk，题名为“用反型复制表面制造陶瓷复合体的方法及其获得的产品”。

前述方法还有其它的发展，在容器内或含有某种材料的包装构件内形成陶瓷复合体;例如铬镍铁合金（Inconel）材料，它比陶瓷复合体有较大的热膨胀系数，因此在多晶陶瓷体和包装构件冷却期间，包装构件冷缩，与陶瓷复合体配合，使之受到压缩。这项技术见于U.S专利申请号908073（1986，9，16提出），署名为Marc    S，Newkirk    at    al，题名为“带固有配合的包装构件的陶瓷复合结构及其制造方法”。

全部前述专利申请的完整说明和后面的这些叙述，全部收编在本文中作为参考。

近年来，对用陶瓷代替历史上采用金属结构的应用越来越感兴趣。这是因为陶瓷在某些方面的性能比金属更优越，例如，抗腐蚀性，硬度、弹性模量和耐火能力。

在制造强度更高，更可靠，更坚韧的陶瓷制品方面通常的努力要点是（1）对于整块陶瓷开发改进工艺方法，（2）开发新的复合材料，特别是陶瓷基质复合物。复合结构是由多相材料组成的结构，它的本体或制品是由两种或多种不同的材料组成的，这些材料紧密结合以得到所需要的复合性能。例如，两种不同的材料可由一种材料嵌在另一种材料的基体上紧密结合而成。典型的陶瓷基复合结构由一种或多种不同形式的填充材料（如颗粒、纤维、棒杆或类似形式）嵌在陶瓷基体上组成的。

上述未决申请介绍多种新的工艺过程，解决了传统陶瓷技术制作复合结构时存在的某些问题或限制，例如采用了压实和烧结的方法。

在前叙专利申请中所述发明的某些方面可采用的典型组件包括，使母体金属与布置在适当的器皿或容器中的渗透性填充物体或填充床相接触。器皿或容器必须能够承受反应条件并保持其结构完整，因此可以由耐火材料，如铬镍铁合金（lnconel），不锈钢或类似材料组成。然而，若容器的热膨胀系数大大高于填充床的膨胀系数，则在初始加热组件使母体金属熔化期间，容器比填充床膨胀得更迅速。这样就会引起在填充床中产生不希望的裂缝，空隙或不连续，因为膨胀的容器与填充床分离了。