[其他]復合陶瓷制品及其制作方法

無效

• 申請號: 86101293
• 申請日: 1986-02-04
• 公開（公告）號: CN86101293A
• 公開（公告）日: 1987-02-11
• 發明（設計）人: 馬克·史蒂芬·紐基克;哈利·R·茨威克;恩德里·W·尤爾奎哈特
• 申請（專利權）人: 蘭克西敦公司
• 主分類號: C22C29/00
• 分類號: C22C29/00;C22C1/09
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 羅英銘,陳季壯

本申請是一九八五年二月四日以馬克·斯·紐柯克等人（Morc????S·new????kirk????etal）的名義提出的題名《復合陶瓷制品及其制作方法》的未決美國專利申請697，876的部分繼續申請。

本發明廣泛地涉及新型復合陶瓷結構及其新的制作方法。具體地講，本發明涉及具有包繞或鑲嵌惰性填充材料的多晶基質的復合陶瓷結構，以及用母體金屬氧化反應產物向可滲透的填料中生長以形成復合陶瓷結構的方法。

制作陶瓷的傳統方法，無法把陶瓷自身制成陶瓷基質的復合方材料，特別是增強纖維和或增強絲網的復合結構。復合結構是包括多相材料，實體或由兩種以上的不同原料構成的物體的結構，為了獲得這種復合物的理想性能，應將這些不同的原料緊密地結合在一起。例如：把一種材料嵌入另一種材料的基質中，兩種不同的材料便可緊密地結合在一起。典型陶瓷復合結構由包含一種或多種不同填料，如顆粒、纖維、棒桿以及其它填料的陶瓷基質組成。

制作陶瓷的傳統方法，一般包括以下幾個步驟：

（一）將原料制作成粉末;

（二）將粉末碾成非常精細的顆粒;

（三）將粉末制成所要求的物體的幾何形狀。

（要考慮到后面的加工過程中的收縮）例如，這一步可通過單向壓制、均衡壓制、噴灌模塑、束模塑、粉漿澆鑄和其它幾種技術來完成。

（四）將成形體加熱到較高溫度，使之硬化。這就使單個粉狀顆粒結合在一起，形成一種整體結構。雖然在某些情況下，需要另外的驅動力，并能夠通過使用單向的或均衡的（如熱均衡壓力）外部壓力提供，但是，完成這一步最好不要使用壓力（而用燒結的方法）。

（五）按需要，用金鋼石多次研磨處理。

在制作陶瓷基質復合材料的過程中，對于傳統方法來說，最困難的是上述（四），即硬化這一步，如果原料不是非常合適的，通常優先選用的方法，無壓燒結可能很難，甚至不可能把顆粒復合。更主要的是，即使原料合適，大多數情況下，正常的燒結也不可能有纖維復合，這是因為容易妨礙硬化的粉末顆粒必要的位移的纖維妨礙了顆粒的結合。在有些情況下，通過高溫條件下外部壓力的作用，用強制硬化的工藝已經部分地克服了這一困難。然而，這樣的制作也會產生許多的問題，其中包括因外力的使用，使增強纖維受到破裂或損傷，限制了制作復雜形狀的制品的能力（特別是在單向熱壓的情況下），并且由于生產效率低，有時還需要大量的后處理工作，而導致很高的成本。

如果要想在基質內部保持復合物第二相顆粒的分布，另外一些困難也可能在物體成形的過程即上述步驟（三）中產生。例如，在纖維陶瓷復合物的制作過程中，包括在物體成形步驟中的粉末和纖維流動過程會產生增強纖維的非均勻性和不需要的取向性。結果造成特殊性能的損失。

其它方法也被用作形成陶瓷基復合物的手段。例如：對于碳化硅纖維加強碳化硅基質復合物，通常采用其它反應形成需要的陶瓷的方法（化學蒸汽沉積工藝）形成基質結構。使用這種方法，只能取得有限的成功，這部分是因為基質的沉積過程容易立即在所有復合物第二相的表面上發生，這就造成基質的發展只能到生成表面交叉時才能發生，物體內的多孔性幾乎是必然結果。另外，基質的沉積速度慢到這樣的程度，以致于，除了最神秘的使用之外，使得這種復合物昂貴到禁止性的程度。

第二種非傳統的制作方法包括，含有需要的元素的流動有機原料和復合物顆粒或纖維的滲透作用，借此形成需要的陶瓷基質。把這種物質加熱到高溫，使其產生化學反應，從而形成陶瓷。同樣，由于在加熱期間，除去了大量的揮發性物質，開始流動組合物中的必要成分，容易留下多孔和/或容易破裂的陶瓷體，所以也只取得了有限的成功。

美國專利第3，437，468號（Seufert）公開了某些用熔化鋁進行反應而獲得的復合材料。可是，這些材料的基質成分原來就含有大量的鋁酸鎂，這種材料的性能沒有某些其它陶瓷，如氧化鋁理想（如硬度較低）。另外，該專利的技術要求，主要依靠鋁與氧化鎂和二氧化硅的反應（以游離或結合的形式）形成的陶瓷，這就降低了工藝過程的靈活性。并限制了存在于最后的陶瓷產品基質中的實際硅含量（除去鋁酸鎂）。

本申請的主題與下列美國同屬未決專利申請相關：