[发明专利]陶瓷复合材料件的制造方法

说明书

本申请是在H.Daniel    Lesher等人名义下，以“陶瓷复合材料件的制造方法”为题，于1986年9月17日提交的申请No908473的部分继续申请。

概括地说，本发明涉及到制造陶瓷复合材料件的方法。更具体地说，本发明涉及到这样一种生产陶瓷复合材料件的方法，即用一种从铝母体金属生长出的氧化反应产物，渗入到已由具有本征掺杂性质之硅源涂层的填料内。

近年来，日益重视把陶瓷用作历史上沿用金属的结构材料。这种重视的原动力在于陶瓷有某些性质优于金属，例如在抗浸蚀性、硬度、弹性模量以及耐高温能力等方面。

当前，生产强度更高、更为可靠和更富韧性的陶瓷制品的研究集中于（1）开发整体式陶瓷的先进加工方法;（2）开发新的复合材料，尤其是陶瓷基质复合材料。所谓复合材料结构指的是这样一种结构，它含有由两种或多种紧密结合在一起的材料制成的非均相材料、非均相体或制品，以使相应的复合材料具备所需要的性质。例如，可将两种不同的材料中的一种嵌入另一种的基质中而使之紧密结合。一种陶瓷基质的复合材料则紧密地结合有一或多种不同的粒状、纤维状以及棒状等之类几何形状的填料。

在陶瓷基质复合材料件的成形与制造中，已采用过各种各样的合适材料来作为填料。这类填料的利用形式有纤维状、片状、粒状与须状等。这方面的材料，例如包括着铝、铪、钛、锆、钇和硅的某些氧化物（单一的或混合的）、氮化物、碳化物或硼化物。某些熟知的用作填料的几种材料，例如碳化硅与氮化硅，于高温氧化环境（例如超过850℃）中在本质上虽不稳定，但在这样的环境下却显示出具有相对较低的降解反应动力学性质。

在用陶瓷取代金属时存在着几方面周知的限制或困难，例如按比例变化的适应性、生产出复杂形状制品的能力、满足最终应用所要求的性质以及成本等。已有几项属于与本申请同一所有人的未决专利克服了某些前述的限制或困难，且提供了能可靠地生产陶瓷材料包括复合材料件的新方法。在Marc    S.Newkirk等人名义下，以“新型陶瓷材料及其制造方法”为题，于1986年1月15提出的未决的美国专利申请No818943中，从类别上说，披露了一种重要的方法。这几项申请中公开了，从一种母体金属氧化反应产物的生长制备自支承陶瓷体的方法。熔融金属与汽相氧化剂反应形成一种氧化反应产物，此种金属即通过该氧化反应产物而移向上述氧化剂，在此连续地发展成一种多晶陶瓷体。通过采用一种合金化的掺杂剂，便可加速上述过程，例如在空气中氧化掺杂了镁与硅的铝来形成α氧化铝陶瓷结构的情况。正如Marc    S.Newkirk等人，以“复合陶瓷制品及其制造方法”为题，于1986年1月17日提交的未决的美国专利申请No822999中所描述的，把掺杂材料应用到母体金属的表面，已使前述方法得到了改进。

在生产复合陶瓷体中应用上述这种氧化现象，已在Marc    S.Newkirk等人，以“复合陶瓷制品及其制造方法”为题，于1986年1月17日提出的未决的美国专利申请No819397中描述到了。这几项申请中公开了这样一些生产自支承陶瓷复合材料件的新方法，即把从母体金属所得的氧化反应产物长入一可渗透的填料体中，由此一种陶瓷基质便渗入到了此种填料之中。然而，这样得到的复合材料体并无确定的或预定的几何结构、外形或构形。

一种生产具有预定几何结构或形状之复合陶瓷体的方法，已披露在1986年5月8日提出的未决的美国专利申请No861025中。依据这一美国专利申请中的方法，生长着的氧化反应产物朝着一确定的表面边界方向渗入到一可渗透的预型件中。正如1986年5月8日提出未决的美国专利申请No861024中所公开的，业已发现，通过为此种预型件提供一种阻挡层，更易成形出高度保真的形状。这项申请中的方法，通过将一种母体金属的氧化反应产物生长到一与此金属分开而用来确立边界或表面的阻挡层，生产出了具一定形状的支承陶瓷体，包括具一定形状的陶瓷复合体。一种制备具有能反向复制出阳模形状或母体金属形状的空腔的复合陶瓷体的方法，则已公开在1986年1月27日提出的未决的美国专利申请No.823542中，以及在1986年8月13日提出的未决的美国专利申请No896157中。

上述这些未决的专利申请中全部公开的内容，作为参考，已综合到本申请中。