Nova Patents
ES2000418A4

Shaped ceramic composites and methods of making the same.

Abstract

A METHOD FOR MANUFACTURING SELF-SUPPORTING CERAMIC COMPOUND BODIES OF THE DESIRED FORM INFILTRATING A PERMEABLE PREFORM WITH A POLYCRYSTALLINE MATRIX MATERIAL THAT CONSISTS ESSENTIALLY OF AN OXIDATION REACTION PRODUCT OBTAINED BY OXIDATION WITH OPECURINAL METHOD AND OPECURATION METAL CONSTITUENTS. THE COMPOSITE BODY IS FORMED BY CONTACTING A ZONE OF A PERMEABLE PREFORM THAT HAS AT LEAST A DEFINED SURFACE LIMIT SEPARATED FROM THAT CONTACT ZONE, WITH A Fused METAL BODY THAT REACTS WITH A SUITABLE OXIDANT IN A VAPOR PHASE OXIDATION REACTION. WITHIN A CERTAIN TEMPERTURE REGION, AND OPTIONALLY WITH ONE OR MORE DOPANTS IN, OR ABOVE, THE ORIGINAL METAL OR THE PERMEABLE PREFORM MENTIONED, THE ORIGINAL METAL FOUNDED PASSES THROUGH THE OXIDATION REACTION PRODUCT PREVIOUSLY FORMED TO BE IN CONTACT OXIDIZING, MAKING THE OXIDATION REACTION PRODUCT INCREASE WITHIN THE PREFORM UP TO THE MENTIONED LIMIT OF DEFINED SURFACE INFILTRATING THE PREFORM TO THIS, AND PROVIDING THE COMPOSITE STRUCTURE WITH THE DESIRED GEOMETRY.

ES2000418A4, drawing sheet 1
Sheet 1 of 5

Term

No projected expiry on record.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Today

18 claims: 8 independent, 10 dependent

  1. 1
    CLAIMS REIVINDICACIONES 1. Un método para producir un cuerpo compuesto de cerámica de forma deseada que comprende una preforma infiltrada por una matriz ceramica obtenida mediante oxidación de un metal de la familia para formar un material policristalino constituido esencialmente por (i) el producto de reacción de oxidación de dicho metal de la familia con uno o mas oxidantes incluyendo un oxidante en fase de vapor, y, opcionalmente, (ii) uno o maós constituyentes metaólicos, comprendiendo dicho móetodo las etapas de:calentar dicho metal de la familia hasta una temperatura por encima de su punto de fusioón pero inferior al punto de fusioón del producto de reaccioón de oxidacioón para formar un cuerpo de metal fundido;poner en contacto una zona de una preforma permeable con dicho cuerpo de metal fundido, teniendo dicha preforma permeable por lo menos un limite superficial definido espaciado de dicha zona de contacto de modo que la formacióon de dicho producto de reaccióon de oxidacióon se produciraó en dicha preforma y en una direccioón hacia dicho límite superficial definido;y a dicha temperatura (a) hacer reaccionar dicho metal fundido con dicho oxidante para formar dicho producto de reaccióon de oxidacioón;(b) mantener por lo menos una porcióon de dicho producto de reaccioón de oxidacioón en contacto con y entre dicho metal fundido y dicho oxidante, para extraer progresivamente metal fundido a travóes del producto de reaccióon de oxidacióon hacia el oxidante de modo que el producto de reaccióon de oxidacioón prosigue para formarse en la interfase entre dicho oxidante y el producto de reaccioón de oxidacióon previamente formado que ha infiltrado la preforma, y (c) proseguir dicha reaccióon hasta que dicho material policristalino ha infiltrado dicha preforma hasta dicho lómite superficial definido para producir dicho cuerpo compuesto de ceróamica que tiene una configuracioón de dicha preforma. one. A method for producing a ceramic composite body in a desired manner comprising a preform infiltrated by a ceramic matrix obtained by oxidation of a family metal to form a polycrystalline material consisting essentially of (i) the oxidation reaction product of said metal of the family with one or more oxidants including a vapor phase oxidant, and, optionally, (ii) one or more metabolic constituents, said method comprising the steps of: heating said family metal to a temperature above its melting point but below the melting point of the oxidation reaction product to form a molten metal body;contacting an area of ​​a permeable preform with said molten metal body, said permeable preform having at least a defined surface boundary spaced from said contact area so that the formation of said oxidation reaction product occurred in said preform and in a direction towards said defined surface boundary;and at said temperature (a) reacting said molten metal with said oxidant to form said oxidation reaction product;(b) maintaining at least a portion of said oxidation reaction product in contact with and between said molten metal and said oxidant, to progressively extract molten metal through the oxidation reaction product towards the oxidant so that the product of oxidation reaction proceeds to form at the interface between said oxidant and the previously formed oxidation reaction product that has infiltrated the preform, and (c) continue said reaction until said polycrystalline material has infiltrated said preform to said defined surface boundary to produce said ceramic composite body having a configuration of said preform.
  2. 2
    Un móetodo para producir un cuerpo compuesto ceraómico de forma deseada que comprende una preforma infiltrada por una matriz ceraómica obtenida por oxidacióon de un metal de la familia de aluminio para formar un material policristalino constituido esencialmente por (i) aluómina como un producto de reaccioón de oxidacioón de dicho metal de la familia de aluminio con un gas conteniendo oxógeno como oxidante, y, opcionalmente (ii) uno o móas constituyentes metóalicos, comprendiendo dicho móetodo las etapas de:(a) proporcionar una preforma con por lo menos un limite superficial definido, siendo dicha preforma permeable a dicho oxidante y a la infiltracióon por el desarrollo del producto de reaccióon de oxidacióon;two. A method for producing a desired composite ceramic body comprising a preform infiltrated by a ceramic matrix obtained by oxidation of a metal of the aluminum family to form a polycrystalline material consisting essentially of (i) alumina as an oxidation reaction product of said metal of the aluminum family with an oxygen-containing gas as an oxidant, and, optionally (ii) one or more metal constituents, said method comprising the steps of: (a) providing a preform with at least a defined surface limit, said preform being permeable to said oxidant and infiltration by the development of the oxidation reaction product;(b) aplicar un dopante apropiado a dicho metal de la familia, o sobre dicho metal de la familia de aluminio, o incorporando dentro de dicha preforma, o cualquier combinacióon respectiva;(c) calentar dicho metal de la familia de aluminio hasta una temperatura entre alrededor de 850 y 1.450°C para formar un cuerpo de metal fundido, y poner en contacto dicha preforma permeable con dicho cuerpo de metal fundido en una zona espaciada de dicho lómite superficial definido de modo que la formacioón de dicho producto de reaccioón de oxidacioón se produzca en dicha preforma y en una direccióon hacia dicho lómite superficial definido;y a dicha temperatura;(i) hacer reaccionar dicho metal fundido con dicho oxidante para formar aluómina como dicho producto de reaccioón de oxidacioón;(ii) mantener por lo menos una porcióon de dicho producto de reaccióon de oxidacióon en contacto con y entro dicho metal fundido y dicho oxidante, para extraer progresivamente metal fundido a travóes del producto de reaccioón de oxidacióon hacia el oxidante de modo que el producto de reaccioón de oxidacioón prosigue para formarse en la interfase entro dicho oxidante, el producto de reaccióon de oxidacióon previamente formado que ha infiltrado la preforma;y (iii) continuar dicha reaccióon hasta que dicho material policristalino ha infiltrado dicha preforma hasta el lómite superficial definido de óesta para producir dicho cuerpo de compuesto ceróamico que tiene una configuracióon de dicha preforma. (b) applying an appropriate dopant to said family metal, or to said aluminum family metal, or incorporating into said preform, or any respective combination;(c) heating said aluminum family metal to a temperature between about 850 and 1,450 ° C to form a molten metal body, and bringing said permeable preform into contact with said molten metal body in a spaced area of ​​said boundary surface defined so that the formation of said oxidation reaction product occurs in said preform and in a direction towards said defined surface boundary;and at that temperature;(i) reacting said molten metal with said oxidant to form alumina as said oxidation reaction product;(ii) maintaining at least a portion of said oxidation reaction product in contact with and between said molten metal and said oxidant, to progressively extract molten metal through the oxidation reaction product towards the oxidant so that the product of oxidation reaction proceeds to form at the interface between said oxidant, the previously formed oxidation reaction product that has infiltrated the preform;and (iii) continue said reaction until said polycrystalline material has infiltrated said preform to the defined surface boundary of this to produce said body of ceramic compound having a configuration of said preform.
  3. 4
    El móetodo de cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 o 3, que incluye adicionalmente por lo menos uno de un oxidante soólido o un oxidante lóquido incorporado en por lo menos una porcioón de dicha preforma, adicionalmente la reaccioón de dicho metal fundido con dichos oxidantes adicionales, y dicho material policristalino incluyendo adicionalmente los productos de reaccióon de oxidacióon de dicho metal de la familia con dichos oxidantes adicionales. Four. The method of any one of claims 1, 2 or 3, which additionally includes at least one of a solid oxidant or a liquid oxidant incorporated in at least a portion of said preform, additionally the reaction of said molten metal with said additional oxidants , and said polycrystalline material further including the oxidation reaction products of said family metal with said additional oxidants.
  4. 6
    The method of any one of claims 1, 3, 4 or 5, characterized in that said vapor phase oxidant as elements, as vaporizable or volatile elements or as compounds or constituents of compounds, or as mixtures is selected from the group consisting of a gas containing oxygen, a gas containing nitrogen, a halogen, sulfur, phosphorus, arsenic, carbon, boron, selenium, tellurium, methane, ethane, propane, acetylene, ethylene, propylene, air, H2 / H2O, and CO / CO2. 6. El móetodo de cualquiera de las reivindicaciones 1, 3, 4 o 5, caracterizado porque dicho oxidante en fase de vapor como elementos, como elementos vaporizables o volóatiles o como compuestos o constituyentes de compuestos, o como mezclas se elige del grupo constituido por un gas conteniendo oxógeno, un gas conteniendo nitróogeno, un haloógeno, azufre, fóosforo, arsóenico, carbono, boro, selenio, telurio, metano, etano, propano, acetileno, etileno, propileno, aire, H2/H2O, y CO/CO2.
  5. 7
    The method of claims 1, 3, 4, 5 or 6, characterized in that said oxidant is an oxygen-containing or nitrogen-containing gas and said temperature is between about 850 ° C and about 1,450 ° C. 7. El móetodo de las reivindicaciones 1, 3, 4, 5 o 6, caracterizado porque dicho oxidante es un gas conteniendo oxógeno o conteniendo nitroógeno y dicha temperatura se encuentra entre alrededor de 850°C y alrededor de 1.450°C.
  6. 8
    The method, according to any of the preceding claims, which includes the step of establishing within the kinetic preform oxidation of the more favorable family metal than outside the preform, which preferentially causes the development of said matrix within said preform and the overdevelopment of said matrix is ​​minimized by exceeding the limits of said preform. 8. El móetodo, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye la etapa de establecer dentro de la oxidacióon de preforma cinóeticas del metal de la familia móas favorables que fuera de la preforma con lo que se causa preferencialmente el desarrollo de dicha matriz dentro de dicha preforma y se minimiza el sobredesarrollo de dicha matriz rebasando los lómites de dicha preforma.
  7. 9
    The method according to any of the preceding claims, which includes using at least one appropriate doping material in connection with said family metal. 9. El móetodo, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye utilizar por lo menos un material dopante apropiado en conexióon con dicho metal de la familia.
  8. 14
    A configured ceramic compound comprising a ceramic matrix having the configuration of an infiltrated preform with at least one defined surface boundary, said ceramic matrix being essentially constituted by:(a) a polycrystalline oxidation reaction product that has interconnected crystallites developed with the oxidation of a molten metal precursor with a vapor phase oxidation but at a temperature below the melting point of said reaction product in said preform in a directed toward said defined surface boundary, and (b) one or more non-oxidized metal constituents or pores or both. 14. Un compuesto ceróamica configurado que comprende una matriz ceraómica que tiene la configuracioón de una preforma infiltrada con por lo menos un lómite superficial definido, estando constituida esencialmente dicha matriz ceróamica por: (a) un producto de reaccióon de oxidacióon policristalino que tiene interconectados cristalitos desarrollados con la oxidacioón de un precursor de metal fundido con una oxidacioón en fase de vapor pero a una temperatura inferior al punto de fusioón de dicho producto de reaccióon en dicha preforma en una direccióon hacia dicho lómite superficial definido, y (b) uno o maós constituyentes metaólicos no oxidados o poros o ambos.
Independent claims8