[发明专利]制造陶瓷和陶瓷复合体的方法

说明书

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。

本发明涉及使用间歇、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。