DD279463A5

DD279463A5 - Verfahren zur herstellung eines selbstragenden verbundkoerpers und keramikverbundkoerper

Info

Publication number: DD279463A5
Application number: DD87304336A
Authority: DD
Inventors: Marc S Newkirk
Original assignee: ��@��@��Kk��
Priority date: 1986-08-13
Filing date: 1987-06-30
Publication date: 1990-06-06
Also published as: IL82533A0; NZ220519A; MX165814B; AU7410387A; DK166409B1; NO175302C; YU122187A; NO872366D0; CN87105222A; EP0259239A1; BR8703206A; IE60373B1; DK326887A; FI86631C; HU202167B; NO175302B; CN1028511C; DK326887D0; IN167923B; PT85450B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden Keramikverbundkoerpern mit kopierter Oberflaechenform und Keramikverbundkoerper. Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines selbsttragenden Keramikverbundkoerpers mit einem negativen Muster, das das positive Muster eines Grundmetallvorlaeufers invers abbildet, der einen Abschnitt mit positivem Muster besitzt, der in entsprechenden Kontakt mit einem Bett aus anpassbarem Fuellstoff gebracht wird, zur Verfuegung gestellt. Der Grundmetallvorlaeufer, der auch einen nicht abzubildenden Abschnitt hat, wird geschmolzen und reagiert mit einem Oxidationsmittel, um ein polykristallines Oxidationsreaktionsprodukt zu bilden, das vor allem nur vom positiven Musterabschnitt des Metallvorlaeufers aus und durch den Fuellstoff waechst. Das geschmolzene Grundmetall wird durch das wachsende polykristalline Material gezogen und an der Grenzflaeche zwischen dem Oxidationsmittel und dem Oxidationsreaktionsprodukt, das sich vorher gebildet hat, oxidiert. Die Reaktion dauert lange genug an, um den Fuellstoff zumindest teilweise in das Oxidationsreaktionsprodukt einzubetten und den Keramikverbundkoerper zu bilden, der ein negatives Muster enthaelt, das das positive Muster des Grundmetallvorlaeufers invers abbildet. Fig. 2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikverbundkörpers mit kopierter Oberflächenform sowie ein danach hergestellter Keramikverbundkörper.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Keramikverbundkörper, die aus einer polykristallinen Matrix bestehen, in die ein Füllstoff eingebettet ist, und die ein negatives Muster haben, das durch inverse Abbildung eines positiven Musters eines Grundmetallvorläufers gebildet wird, und auf Verfahren, um die Verbundstoffe herzustellen, wobei so vorgegangen wird, daß man ein Füllstoffbett mit dem Oxidationsreaktionsprodukt des Grundmetallvorläufers tränkt, dessen positives Muster umgekehrt ausgebildet wird, um das negative Muster des Keramikverbundstoffes zu bilden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In den letzten Jahren bestand wachsendes Interesse am Einsatz von Keramikwerkstoffen für konstruktive Zwecke, für die historisch gesehene Metalle eingesetzt wurden. Der Grund für dieses Interesse war die Überlegenheit von Keramikwerkstoffen, was bestimmte Eigenschaften betrifft, wie zum Beispiel die Korrosionsbeständigkeit, die Härte, den Elastizitätsmodul und die Feuerfestigkeit, wenn sie mit Metallen verglichen werden.

Die gegenwärtigen Bemühungen bei der Herstellung von Keramikerzeugnissen mit höherer Festigkeit, mehr Zuverlässigkeit und größerer Zähigkeit sind zum großen Teil darauf gerichtet,

1. verbesserte Bearbeitungsverfahren für monolithische Keramikwerkstoffe und

2. neue Materialzusammensetzungen, wie Keramikmatrixverbundwerkstoffe, zu entwickeln. Unter einer Verbundstruktur versteht man eine Struktur, die aus einem heterogenen Material, Körper oder Erzeugnis besteht, das aus zwei oder mehr unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt wurde, die innig miteinander kombiniert worden sind, um die gewünschten Eigenschaften des Verbundstoffes zu erreichen. So können zum Beispiel zwei unterschiedliche Werkstoffe innig miteinander verbunden werden, indem man einen Werkstoff in eine Matrix des anderen Stoffs einbettet. Eine Keramikmatrixverbundstruktur besteht normalerweise aus einer Keramikmatrix, die oinon Füllstoff oder mehrere verschiedene Arten von Füllstoffen, wie zum Beispiel aus Teilchen bestehende Stoffe, Fasern, Stäbe oder ähnlichos, umschließt.

Die traditionellen Verfahren zur Herstellung von keramischen Erzeugnissen boinhalten die folgenden allgemeinen Schritte: 1. Herstellung des Keramikwerkstoffes in Pulverform; 2. Mahlen oder Zerkleinern der Pulver, um sehr feine Teilchen zu erhalten; 3. Formen der Pulver zu einem Körper mit der gewünschten Form (einschließlich Toleranz für das Schrumpfen bei der nachfolgenden Verarbeitung) zum Beispiel durch einachsiges Pressen, isostatisches Pressen, Spritzgießen, Bandgießen, Schlickergießen oder durch eine von mehreren anderen Methoden; 4. Verdichtung des Körpers durch Erwärmen auf eine erhöhte Temperatur, so daß die einzelnen Pulverteilchen zusammenschmelzen, um eine kohärente Struktur zu bilden; vorzugsweise ohne Anwendung von Druck (d. h. durch druckloses Sintern), obwohl in einigen Fällen eine zsuätzliche treibende Kraft gebraucht wird und durch Anwendung eines äußeren Druckes, entweder einachsig (d. h. Warmpressen) oder isostatisch, d. h. durch isostatisches Warmpressen, erreicht werden kann; und 5. Oberflächenbearbeitung, häufig durch Diamantschleifen, je nachdem was gefordert ist.

Ein beträchtlicher Teil der gegenwärtigen Arbeit ist auf verbesserte Pulververarbeitungstechnologien gerichtet. Bei derartigen Entwicklungen ist das Hauptaugenmerk auf zwei Bereiche gerichtet: 1. verbesserte Verfahren zur Erzeugung von ultrafeinen, homogenen Pulverwerkstoffen unter Verwendung von Sol-, Gel-, Plasma- und Lasermethoden und 2. verbesserte Verfahren zum Verdichten und Zusammenpressen, einschließlich besserer Methoden für das Sintern, Warmpressen und isostatische

Warmpressen. Das Ziel dieser Bemühungen ist die Herstellung von dichten, feinkörnigen, fehlerfreien Mikrostrukturen, und tatsächlich sind Verbesserungen bei den Gebrauchseigenschaften von Keramik in einigen Gebieten erreicht worden. Diese Entwicklungen führen jedoch im allgemeinen zu drastischen Erhöhungen bei den Kosten für die Erzeugung von Keramikstrukturen. Somit werden die Kosten ein Haupthindernis für den großtechnischen Einsatz von Keramik. Eine andere Beschränkung bei der Keramiktechnik, die durch die moderne Keramikve^rarbeitung noch verstärkt wird, ist die Größenvielfalt. Herkömmliche Prozesse, mit denen eine Verdichtung erreicht werden soll (z. B. das Beseitigen von Hohlräumen zwischen den Pulverteilchen) passen nicht zu den großen konstruktiven Einstückanwendungsmöglichkeiten von Keramik. Eine Vergrößerung der Erzeugnisgröße bringt mehrere Probleme mit sich, einschließlich zum Beispiel erhöhte Prozeßverweilzeiten, einschneidende Forderungen in bezug auf einheitliche Prozeßbedingungen über ein großes Prozeßvolumen hinweg, Rißbildung bei Teilen durch eine uneinheitliche Verdichtung oder thermisch induzierte Spannungen, Verwerfen und Durchbiegen von Teilen beim Sintern, zu starke Zusammenpreßkräfte und zu große Werkzeugabmessungen, wenn das Warmpressen eingesetzt wird, und zu hohe Kosten für Druckbehälter aufgrund des Innenvolumens und der Wanddicke, die beim isostatischen Warmpressen gefordert wird.

Wenn diese traditionellen Verfahren für die Erzeugung von Keramikmatrixverbundwerkstoffen eingesetzt werden, treten zusätzliche Schwierigkeiten auf. Die schwerwiegendsten Probleme betreffen vielleicht den Verdichtungsschritt, Nummer 4. oben. Das normaleiweise bevorzugte Verfahren, das drucklose Sintern, kann sich bei aus Teilchen bestehenden Verbundstoffen als schwierig oder unmöglich erweisen, wenn die Materialien nicht in nohem Maße kompatibel sind. Was wichtiger ist, das normale Sintern ist in den meisten Fällen nicht möglich, an denen Faserverbundstoffe beteiligt sind, auch dann nicht, wenn die Materialien kompatibel sind, weil das Zusammenschmelzen der Matrixteilchen durch die Fasern behindert wird, die im ungemeinen die notwendigen Verschiebungen der sich verdichtenden Pulverteilchen verhindern. Diese Schwierigkeiten sind in einigen Fällen dadurch teilweise überwunden worden, daß man durch das Anwenden von äußerem Druck den Verdichtungsprozeß auf eine hohe Temperatur bringt. Derartige Verfahrensweisen können jedoch viele Probleme hervorrufen. Dazu gehören Brechen oder Beschädigen von Verstärkungsfasern durch die aufgebrachten äußeren Kräfte, die begrenzte Möglichkeit, komplizierte Formen zu erzeugen (besonders beim einachsigen Warmpressen) und die im allgemeinen hohen Kosten, die sich aus der niedrigen Prozeßproduktivität und den umfangreichen Oberflächenbearbeitungsoperationen, die manchmal erforderlich sind, ergeben.

Zusätzliche Schwierigkeiten können auch beim Mischen von Pulvern mit Whiskern oder Fasern und bei der Körperbildung, Schritt Nummer 3 oben, entstehen, wo es wichtig ist, eine homogene Verteilung der zweiten Verbundstoffphase in der Matrix zu erreichen. Zum Beispiel bei der Herstellung eines mit Whiskern verstärkten Keramikverbundstoffes können die Pulver- und Whiskerfließprozesse, die am Mischvorgang und bei der Bildung des Körpers beteiligt sind, zu Inhomogenitäten und unerwünschten Orientierungen der Verstärkungswhisker führen, was einen Verlust an Gebrauchseigenschaften zur Folge hat. Die vorher in den USA hinterlegten Patentanmeldungen der Erfinder beschreiben neue Prozesse, die einige dieser Probleme der traditionellen Keramiktechnik lösen, wie hier umfassender beschrieben wird. Dazu gehört auch die Bildung von Hohlräumen, die eine komplizierte Form haben können, durch inverse Abbildung einer vorgeformten Grundmetall vorläuferform. Die vorliegende Erfindung vereinigt diese Prozesse mit zusätzlichen neuen Ideen, was die Bildung von Keramikkörpern, auch komplizierten Strukturen, in NeUo- oder nahezu Nettoform mit einer Methode betrifft, bei der keine selbsthaftenden Füllstoffe eingesetzt werden müssen. Diese Erfindung bietet auch eine große Flexibilität bei der Wahl des abzubildenden Musters, inklusive Formen mit nach innen gehenden Gebilden, zum Beispiel Aussparungen oder Hohlräume mit Öffnungen, die einen kleineren Durchmesser oder eine geringere Weite haben als im Inneren. Mit anderen Worten, das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Erzeugung von Formen begrenzt, die sich aus einem Werkzeug oder einer Form herausziehen lassen. Bei der Herstellung von Keramikerzeugnissen mit solchen nach innen gehenden Ausformungen, waren frühere Verfahren, die Schritt 3 oben verwenden, oft nicht durchführbar, weil das innere Muster oder die Innenform nicht herausgenommen werden konnte, nachdem der Keramikkörper außen herum gebildet worden war.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines selbsttragenden Keramikverbundkörpers sowie einen danach hergestellten Keramikverbundkörper zur Verfügung zu stellen, welcher in einer technologisch kostengünstigen Weise unter Gewährleistung der einzuhaltenden technischen Parameter herstellbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines selbsttragenden Keramikverbundkörpers sowie die Herstellung von Keramikverbunderzeugnissen mit einer vorher festgelegten Form durch eine ungewöhnliche Oxidationserscheinung, die die Schwierigkeiten und Begrenzungen überwindet, auf die man bei bekannten Prozessen trifft, zu ermöglichen. Mit diesem Verfahren erhalt man geformte Keramikerzeugnisse, die durch eine hohe Festigkeit und Bruchzähigkeit charakterisiert sind, mit Hilfe eines Mechanismus, der direkter, vielseitiger und nicht so teuer wie herkömmliche Verfahrensweisen ist.

Die vorliegende Erfindung bietet auch die Möglichkeit, um zuverlässig Keramikkörper mit geformten Konfigurationen in einer Größe und Dicke zu erzeugen, die sich mit der gegenwärtig zur Verfügung stehenden Technologie nur schwer oder gar nicht herstellen lassen.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren für die Herstellung eines selbsttragenden Keramikverbundkörpers mit einem negativen Muster vorgelegt, das die inverse Abbildung eines positiven Musters eines Grundmetallvorläufers ist. Der Keramikverbundkörper besteht aus einer Keramikmatrix, in die ein Füllstoff eingebettet ist. Die Matrix wird dabei durch Oxidation eines Grundmetall zur Bildung eines polykristallinen Materials erhalten, das im wesentlichen aus dem Oxidationsreaktionsprodukt des besagten Grundmetalls mit einem Oxidationsmittel, zum Beispiel mit einem Gasphasenoxidationsmittel, und wahlweise einem oder mehreren metallischen Bestandteilen besteht. Das Verfahren umfaßt

die folgenden Schritte: Der Grundmetallvorläufer, der einen Abschnitt mit positivem Muster für die inverse Abbildung und einen nicht abzubildenden Abschnitt hat, wird in passender Weise in ein Bett aus einem anpaßbaren Füllstoff eingebracht, wobei kontrollierte Wachstumsbedingungen vorliegen, um das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes aus dem Abschnitt mit dem positiven Muster zu begünstigen und um ein derartiges Wachstum aus dem nicht abzubildenden Abschnitt zu behindern. Der Füllstoff ist für das Oxidationsmittel durchlässig, wenn es erforderlich ist (wie in dem Fall, wo das Oxidationsmittel ein Dampfphasenoxidationsmittel ist), damit das Oxidationsmittel in Kontakt mit dem geschmolzenen Grundmetall gelangt, wie es weiter unten beschrieben wird, und er ist auf jeden Fall für das Eindringen durch das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes durch den Füllstoff durchlässig. Der eingebrachte Grundmetallvorläufer wild auf einen Temperaturbereich oberhalb seines Schmelzpunktes, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Üxidationsreaktionsproduktes, erwärmt, um einen Körper aus geschmolzenem Metall und dem Oxidationsmittel gehalten, um progressiv geschmolzenem Grundmetall zu bilden, und in diesem Temperaturboreich reagiert das geschmolzene Grundmetall mit dem Oxidationsmittel, um das Oxidationsreaklionsprodukt zu bilden. Zumindest ein Teil des Oxidationsreaktionsproduktes wird in diesem Temperaturbereich und in Kontakt mit und zwischen dem Körper aus geschmolzenes Metall aus dem Körper aus geschmolzenem Metall durch das Oxidationsreaktionsprodukt zu ziehen und in Kontakt mit dem Oxidationsmittel im Füllstoffbett zu bringen, wo die Oxidationsreaktion stattfindet. Gleichzeitig damit beginnt sich das negative Muster zu entwickeln und wird schließlich im Bett des Füllstoffes gebildet, wenn sich das Oxidationsreaktionsprodukt weiterhin an der Grenzfläche zwischen dem Oxidationsmittel und dem bereits gebildeten Oxidationsreaktionsprodukt bildet. Diese Reaktion dauert in dem Temperaturbereich für einen Zeitraum an, der ausreicht, um das zumindest teilweise Eindringen oder Einbetten des Füllstoffbettes im Oxidationsreaktionsprodukt durch Wachstum des letzteren, um den Verbundkörper mit dem zuvor erwähnten negativen Muster zu bilden, zu erreichen. Schließlich wird der sich ergebende selbsttragende Keramikverbundstoffkörper vom überschüssigen Füllstoff und nicht reagiertem Grundmetall getrennt, wenn welches vorhanden ist.

Andere Aspekte der Erfindung betreffen eines oder mehrere der folgenden Merkmale einzeln oder kombiniert: Einbringen des Grundmetallvorläufers in das Bett des anpaßbaren Füllstoffes, so daß der nicht abzubildende Abschnitt des Grundmetallvorläufers keinen Kontakt mit dem Füllstoffbett hat; Einsatz von kontrollierten Wachstumsbedingungen, die die Anwendung eines externen Dotierungsmittels für den Abschnitt mit dem besagten positiven Muster umfassen; Einbau eines Oxidationsmittels in den anpaßbaren Füllstoff; Benutzung einer Umgebung aus nicht oxidierendem Gas oder einer Vakuumprozeßumgebung; Auflegen einer Barriere eines Wachstumsverhinderungsmittels auf den nicht abzubildenden Abschnitt des Grundmetallvorläufers, um das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes durch ihn hindurch zu behindern. Der Begriff „behindert Wachstum", wie er hier und in den Ansprüchen benutzt wird, ist weit genug, um die Bedeutung „verhindert Wachstum" mit einzuschließen. Weiterhin ist die Aussage „Anwendung eines externen Dotierungsmittels für den Abschnitt mit dem besagten positiven Muster", wie sie hier und in den Ansprüchen verwendet wird, oder Worte mit einer ähnlichen Bedeutung so zu verstehen, daß eine oder beide der foly unden Methoden gemeint und enthalten sind: Aufbringen des Dotierungsmittels direkt auf die ausgewählten Oberfläche" ' 'Irundmetallvorläufers und Aufbringen des Dotierungsmittels auf oder für den anpaßbaren Füllstoff in einem Bereich diese Füllstoffs, der den ausgewählten Oberflächen des Grundmetallvorläufers gegenüberliegt, zu diesen benachbart ist oder an diese angrenzt.

Was einen anderen Aspekt der Erfindung betrifft, so ist der Füllstoff auch selbstverbindend, zumindest wenn es notwendig ist, um Druckdifferentiale auszuhalten, die sich über das Oxidationsprodukt hinweg durch dessen Wachstum gebildet haben. Was einen anderen Aspekt der Erfindung betrifft, so wird ein selbsttragender Keramikverbundkörper mit einem negativen Muster erzeugt, das das positive Muster einer Grundmetallform oder eines Grundmetallvorläufers invers abbildet, der zusätzlich zu dem Abschnitt, der das besagte positive Muster umfaßt, auch einen nicht abzubildenden Abschnitt enthält. Der Keramikverbundkörper besteht aus einer polykristallinen Matrix, in die ein Füllstoff eingebaut worden ist, der aus einem Füllstoffbett erhalten wird, wo der Grundmetallvorläufer in einer Anfangslage eingesetzt wird, bei der das positive Muster des Vorläufers in entsprechendem Kontakt mit dem Füllstoff ist und der nicht abzubildende Abschnitt des Vorläufers keinen Kontakt zum Füllstoffbett hat. Das positive Muster des Grundmetallvorläufers wird bei Entfernen des Metallvorläufers aus einer Anfangslage zur Bildung des invers abgebildeten negativen Musters gleichzeitig mit der Oxidationsreaktion des geschmolzenen Grundmetallvorläufers, der aus der Anfangslage wandert, um die polykristalline Matrix zu bilden, invers abgebildet. Die Matrix besteht im wesentlichen aus einem polykristallinen Oxidationsreaktionsprodukt des Grundmetallvorläufers mit einem Oxidationsmittel und wahlweise aus einem oder mehreren metallischen Bestandteilen oder Poren oder beiden, wie hier noch an anderer Stelle mehr im Detail beschrieben werden wird.

Die Materialien dieser Erfindung können mit stark homogenen Eigenschaften durch ihren Querschnitt hindurch bis zu einer Dicke erzeugt werden, die sich bisher mit herkömmlichen Prozessen für die Erzeugung keramischer geformter Strukturen nur schwer erreichen ließ. Der Prozeß, der diese Materialien liefert, bringt auch nicht die hohen Kosten mit sich, die mit herkömmlichen Keramikproduktionsverfahren einhergehen. Dazu gehören die Herstellung eines feinen, hochreinen, homogenen Pulvers, die Bildung des ungebrannten Körpers, das Ausbrennen des Bindemittels, Sintern, Warmpressen und isostatische Warmpressen. Die Produkte der vorliegenden Erfindung sind für die Verwendung als Handelswaren geeignet oder werden dafür hergestellt. Dabei sollen, so wie es hier verwendet wird, ohne Einschränkungen industrielle, konstruktive und technische Keramikkörper für solche Anwendungen beinhaltet werden, wo elektrische Eigenschaften, Verschleißverhalten, thermische, konstruktive oder andere Merkmale oder Eigenschaften wichtig oder von Nutzen sind, und es sollen keine aufbereiteten Stoffe oder Abfallmaterialien enthalten sein, wei sie als unerwünschte Nebenprodukte bei der Verarbeitung von geschmolzenen Metallen auftreten dürften.

Was ihre Benutzung in dieser Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen betrifft, so werden die Begriffe weiter unten wie folgt definiert:

„Keramik" soll nicht in unangemessener Weise nur auf einen Keramikkörper im klassischen Sinn beschränkt sein, d. h. in dem Sinn, daß er vollständig aus nichtmetallischen und anorganischen Stoffen besteht, sondern es bezieht sich auf einen Körper, der vorherrschend keramischer Natur ist, entweder im Hinblick auf seine Zusammensetzung oder seine dominierenden Eigenschaften, obwohl der Körper geringe oder wesentliche Mengen eines oder mehrerer metallischer Bestandteile enthalten kann, die vom Grundmetall abgeleitet wurden oder vom Oxidationsmittel reduziert worden sind, oder von einem Dotierungsmittel stammen, wobei 3ie im Normalfall einen Anteil von ungefähr 1-4CVoI.-% ausmachen, es kann jedoch auch noch mehr Metall enthalten sein.

„Oxidationsreaktionsprodukt" bedeutet im allgemeinen ein oder mehrere Metalle in einem oxidierten Zustand, wobei ein Metall Elektronen an ein anderes Element abgegeben hat oder Elektronen mit einem anderen Element gemeinsam besitzt, oder auch mit einer Verbindung oder einer Kombination daraus. Demzufolge beinhaltet ein „Oxidationsreaktionsprodukt" laut dieser Definition das Produkt eines oder mehrerer Metalle mit einem Oxidationsmittel wie zum Beispiel dem, das in diesem Patentantrag beschrieben wird.

„Oxidationsmittel" bedeutet einen oder mehrere geeignete Elektronenakzeptoren oder Elektronengemeinsamnutzer und kann ein Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas (Dampf) oder eine Kombination daraus (z. B. ein Feststoff und ein Gas) bei den Prozeßbedingungen sein.

„Grundmetall" bezieht sich auf das Metall, zum Beispiel Aluminium, das der Vorläufer für das polykristalline Oxidationsreaktionsprodukt ist und beinhaltet das Metall als ein relativ reines Metall, ein großtechnisch zur Verfügung stehendes Metall mit Verunreinigungen und/oder Legierungsbestandteilen oder eine Legierung, in der dieser Metallvorläufer der Hauptbestandteil ist, und wenn ein spezielles Metall als Grundmetall erwähnt wird, zum Beispiel Aluminium, muß das festgelegte Metall immer unter dem Blickwinkel dieser Definition gesehen werden, es sei denn, durch den Zusammenhang wird etwas anderes angezeigt.

„Negatives Muster" des Keramikverbundkörpers bedeutet das Muster (z. B. Geometrie) des Körpers, das invers vom positiven Muster (z. B. Geometrie) des Grundmetallvorläufers abgebildet wird.

„Positives Muster" des Grundmetallvorläufers bedeutet d<js Muster (z. B. Geometrie) des Grundmetalls, das invers abgebildet wird, um das negative Muster des Keramikkörper zu bilden. Es ist zu beachten, daß die Begriffe „negativ" und „positiv" in diesem Zusammenhang nur in einem Sinn relativ zueinander verwendet werden, um zu bezeichnen, daß die Geometrie eines Musters kongruent zu der des anderen ist. Es soll in keiner Weise der Typ der Formen eingeschränkt werden, die ein „negatives Muster" oder ein „positives Muster" umfassen können

„Invers abgebildet" bedeutet, daß das negative Muster des Keramikverbundkörpers Oberflächen umfaßt, die kongruent zur Form des Abschnitts mit positivem Muster des Grundmetallvorläufers sind.

In der vorliegenden Erfindung wird der Grundmetallvorläufer in Form eines geformten Erzeugnisses geliefert, das einen Abschnitt besitzt, der ein positives Muster umfaßt, dessen Form oder Geometrie als negatives Muster eines Keramikverbundfertigteiles invers abgebildet werden soll, und einen nicht abzubildenden Abschnitt. Wenn man die Verfahrensweisen der vorliegenden Erfindung befolgt, kann man negative Muster mit komplizierten Formen im Keramikverbundfertigteil während der Bildung oder des Wachstums der Keramik invers abbilden und nicht durch Formen oder spanendes Bearbeiten eines Keramikkörpers. Der Grundmetallvorläufer kann durch geeignete Mittel entsprechend geformt sein, zum Beispiel ein Stück Metall wie Stange, Knüppel oder Barren kann in geeigneter Weise spanend bearbeitet, gegossen, formgepreßt, extrudiert oder anderweitig geformt werden, um den Grundmetallvorläufer zu bilden. Der Grundmetallvorläufer kann Rillen, Bohrungen, Aussparungen, Stege, Naben, Wülste, Bolzen, Schraubengewinde und ähnliches besitzen, das in ihm gebildet wurde, und er kann auch Manschetten, Buchsen, Scheiben, Stäbe oder ähnliches haben, das an ihn angebaut wurde, um zu einem positiven Muster mit der gewünschten Konfiguration zu gelangen. Der Grundmetallvorläufer kann ein oder mehrere unitäre Metallstücke umfassen, die entsprechend geformt sind, so daß das positive Muster nach dem Einbringen, wobei der Abschnitt des Vorläufers mit dem positiven Muster in einem entsprechenden Kontakt mit dem anpaßbaren Füllstoffbett ist (und der nicht abzubildende Abschnitt keinen Kontakt zum Füllstoff bett hat), ein geformtes Segment des Füllstoff bettes definiert, das unmittelbar an die Masse des Grundmetallvorläufers angrenzt. Wenn der Grundmetallvorläufer geschmolzen ist und das Oxidationsreaktionsprodukt in das Füllstoffbett eindringt, entwickelt sich im entstehenden Keramikverbundkörper ein geformtes negatives Muster. Somit bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß das negative Muster durch spanendes Bearbeiten oder anderv eitiges Formen eines Metalls hergestellt wird und nicht durch Schleifen oder spanendes Bearbeiten einer Keramik,, was ein viel schwierigerer und teuerer Prozeß wäre.

Beim Durchführen des Verfahrens der Erfindung wird der Grundmetallvorläufer eingebracht, wobei sein positiver Musterabschnitt entsprechenden Kontakt mit einem Bett aus anpaßbarem Füllstoff hat und kontrollierte Wachstumsbedingungen vorherrschen, die das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes vorrangig oder ausschließlich vom positiven Musterabschnitt aus in das Bett aus anpaßbarem Füllstoff hinein begünstigen, während das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes vom nicht abzubildenden Abschnitt aus behindert oder verhindert wird. Kontrollierte Wachstumsbedingungen lassen sich erreichen oder verstärken, indem man die Oxidationsigaktionskinetik des Grundmetalls festlegt, die für das Gebiet, das an den positiven Musterabschnitt angrenzt oder sich in dessoP Nähe befindet, günstiger als für die Gebiete ist, die an den nicht abzubildenden Abschnitt angrenzen. Das Ergebnis ist das Vorzugswachstum oder die Entwicklung des Oxidationsreaktionsproduktes in das Bett des anpaßbaren Füllstoffs hinein oder in diesem Bett und zwar vom Abschnitt mit positivem Muster aus und die Behinderung oder die Ausschaltung eines derartigen Wachstums vom nicht abzubildenden Abschnitt aus. Zum Beispiel kann ein geeignetes äußeres Dotierungsmittel auf oder an den Abschnitt mit positivem Muster gebracht werden, wo es eine Erhöhung des Wachstums von den Teilen des Grundmetallvorläufers aus bewirkt, auf die es aufgebracht wird, wie es im Detail in der US-Patentanmeldung laufende Nummer 822999 vom 27.01.86 erklärt wird. Ein derartiges Dotierungsmittel kann äußerlich auf die Oberfläche des positiven Musterabschnitts des Grundmetallvorläufers aufgebracht werden und/oder in den anpaßbaren Füllstoff gegeben werden, der dem Abschnitt mit dem positiven Muster gegenüberliegt, vorzugsweise angrenzend oder benachbart zur Oberfläche des Abschnitts mit dem positiven Muster. Weiterhin kann ein festes und/oder flüssiges Oxidationsmittel (weiter unten im Detail erklärt) in das Füllstoff bett in dem Teil oder der Zone eingegeben werden, die an den positiven Musterabschnitt angrenzt. Deshalb wird Wachstum in Richtung des Oxidationsmittels hervorgerufen oder es wird erleichtert.

Die Wachstumskontrolle dos polykristallinen Oxidationsreaktionsproduktes kann man mit einer geeigneten Barriere oder einem Wachstumsverhütungsmittel erreichen, wie es beispielsweise in den Realisierungsmöglichkeiten der Fall ist, die in der US-Anmeldung, laufende Nummer 861024, beschrieben werden, die am 8. Mai 1986 eingereicht wurde. Effektive Barrieren beinhalten Stoffe, die durch das transportierte geschmolzene Grundmetall unter Prozeßbedingungen nicht benetzbar sind, das heißt, es besteht im wesentlichen keine Affinität des geschmolzenen Metalls im Hinblick auf die Barriere, und deshalb wird das Wachstum verhindert. Es können auch Barrieren verwendet werden, die im allgemeinen mit dem transportierten geschmolzenen Metall reagieren, um das weitere Wachstum zu hemmen. Brauchbare Barrieren beinhalten insbesondere Kalziumsulfat,

Kalziumsilikat, Portlandzement, Metallegierungen wie zum Beispiel rostfreien Stahl und dichte oder verschmolzene Keramik wie beispielsweise Aluminiumoxid, die zusammen mit Aluminium als Grundmetall verwendet werden kann. Die Barriere kann auch als Komponente ein geeignetes brennbares oder flüssiges Metall einschließen, das sich beim Erwärmen zersetzt, um die Barriere durchlässig zu machen oder um die Porosität und Durchlässigkeit der Barriere zu erhöhen. Die Barriere befindet sich auf dem nicht abzubildenden Abschnitt oder ist d-esem überlagert, und sie besteht vorzugsweise aus einem Material, das zur Oberfläche oder Form dieses Abschnitts paßt, wodurch jegliches unerwünschtes Wachstum minimal gemacht oder ausgeschaltet wird. Es kann eine Kombination der Methoden benutzt werden, das heißt, eine Barriere kann auf den nicht abzubildenden Abschnitt des Grundmetallvorläufers aufgelegt oder diesem überlagert werden, und es kann ein äußeres Dotierungsmittel auf den positiven Musterabschnitt aufgebracht und/oder dem Füllstoff zugegeben werden, der dem positiven Musterabschnitt gegenüberliegt. Der nicht abzubildende Abschnitt des Grundmetallvorläufers kann kontaktfrei vom Füllstoffbett gehalten werden, auch wenn kein Barrierenmaterial oder Barrierenmöglichkeit auf ihn aufgelegt worden ist, d. h., er kann der Atmosphäre ausgesetzt bleiben, wenn die Bedingungen so sind, daß das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes in der Atmosphäre behindert oder ausgeschlossen wird, mit Ausnahme der Oberflächen des Grundmetallvorläufers, für die ein äußeres Dotierungsmittel oder festes oder flüssiges Oxidationsmittel zur Verfügung gestellt wird.

Obwohl die Erfindung weiter unten unter spezieller Bezugnahme auf Aluminium als bevorzugtes Grundmetall im Detail beschrieben wird, gehören zu anderen geeigneten Grundmetallen, die die Kriterien der vorliegenden Erfindung erfüllen, Silizium, Titan, Zinn, Zirkonium und Hafnium; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese begrenzt. Ein festes oder flüssiges Oxidationsmittel oder ein Dampfphasenoxidationsmittel oder eine Kombination derartiger Oxidationsmittel kann, wie weiter oben bemerkt wurde, eingesetzt werden. Zu den typischen Oxidationsmitteln gehören zum Beispiel, ohne Begrenzung, Sauerstoff, Stickstoff, ein Halogen, Schwefel, Phosphor, Arsen, Kohlenstoff, Bor, Selen, Tellur und Verbindungen und Kombinationen davon, zum Beispiel Methan, Äthan, Propan, Azetylen, Äthylen, und Propylen (als Kohlenstoffquelle), SiO₂ (als Sauerstoffquelle) und Gemische wie beispielsweise Luft, H₂/H₂O und CO/CO₂, wobei die letzteren beiden Gemische (d.h. H₂/H₂O und CQyCO₂) bei der Reduzierung der Sauerstoffaktivität der Umgebung von Nutzen sind. Obwohl jedes geeignete Oxidationsmittel eingesetzt werden kann, werden weiter unten spezielle Realisierungsmöglichksiten der Erfindung beschrieben, wobei auf den Einsatz von Dampfphasenoxidationsmitteln Bezug genommen wird. Wenn ein Gasoder Dampfoxidationsmittel, d. h. ein Dampfphasenoxidationsmittel, verwendet wird, ist der Füllstoff für das Dampfphasenoxidationsmittel durchlässig, so daß das Dampfphasenoxidationsmittel, wenn das hüllstoffbett dem Oxidationsmittel ausgesetzt wird, das Füllstoff bett durchdringt, um in Kontakt mit dem geschmolzenen Grundmetall zu gelangen. Der Begriff „Dampfphasenoxidationsmittel" bedeutet ein in Dampfform überführtes oder normalerweise gasförmiges Material, das eine oxidierende Atmosphäre liefert. Zum Beispiel sind Sauerstoff oder Gasgemische, die Sauerstoff enthalten (einschließlich Luft), bevorzugte Dampfphasenoxidationsmittel, wie in dem Fall, wo Aluminium das Grundmetal! ist, wo Luft normalerweise aus offensichtlich wirtschaftlichen Gründen bevorzugt wird. Wenn ein Oxidationsmittel als ein Stoff identifiziert wird, derein spezielles Gas oder einen speziellen Dampf enthält oder daraus besteht, dann ist dies ein Oxidationsmittel, bei dem das identifizierte Gas oder Dampf der einzige, vorherrschende oder zumindest ein wesentlicher Sauerstoffträger des Grundmetalls unter den Bedingungen ist, die in der verwendeten oxidierenden Umgebung erreicht werden. So ist zum Beispiel, obwohl der Hauptbestandteil der Luft Stickstoff ist, der Sauerstoffgehalt der Luft der einzi_ae oder vorherrschende Sauerstoffträger für das Grundmetall, weil Sauerstoff ein wesentlich stärkeres Oxidationsmittel als Stickstoff ist. Luft fällt daher unter die Definition eines „sauerstoffhaltigen Gasoxidationsmittels", jedoch nicht unter die Definition eines „stickstoffhaltigen Uasoxidationsmittels". Ein Beispiel für ein „stickstoffhalt ges Gasoxidationsmittel", wie es hier benutzt wird und in den Ansprüchen, ist „Formgas", das ungefähr 96% (Vol.-%) Stickstoff und ungefähr 4Vol.-% Wasserstoff enthält. Wenn ein festes Oxidationsmittel eingesetzt wird, so kann es über das gesamte Füllstoff bett verteilt werden r.der, wenn es zusammen mit einem Dampfphasenoxidationsmittel benutzt wird, nur über einen Teil des Bettes, der an Jas Grundmetall angrenzt. Das Oxidationsmittel kann in Teilchenform, gemischt mit dem Füllstoff, und/oder als Überzug auf den Füllstoffteilchen eingesetzt werden. Es kann jedes geeignete feste Oxidationsmittel verwendet werden, auch Elemente wie zum Beispiel Bor oder Kohlenstoff odei reduzierbare Verbindungen wie beispielsweise Siliziumdioxid (als Sauerstoffquelle) oder bestimmte Boride mit einer thermodynamischen Stabilität, die niedriger als die des Boridreaktionsproduktes des Grundmetalls ist. Wenn ein festes Oxidationsmittel zusammen mit einem Gasphasenoxidationsmittel zum Einsatz kommt, werden die Oxidationsmittel so ausgewählt, daß sie für die Zwecke der Erfindung geeignet sind.

Wenn ein flüssiges Oxidationsmittel eingesetzt wird, wird das gesamte Füllstoffbett oder ein Teil davon, der an das geschmolzene Metall angrenzt, bedeckt, eingeweicht beispielsweise durch Eintauchen, dispergiert oder anderweitig mit dem Oxidationsmittel zusammengebracht, so daß der gesamte Füllstoff oder ein Teil davon durchtränkt wird. Wenn auf ein flüssiges Oxidationsmittel Bezug genommen wird, so heißt dies eines, das unter Oxidationsreaktionsbedingungen flüssig ist, und so ein flüssiges Oxidationsmittel kann einen festen Vorläufer heben, wie zum Beispiel ein Salz, der bei Oxidationsreaktionsbedingungen geschmolzen ist. Als Alternative dazu kann das flüssige Oxidationsmittel ein flüssiger Vorläufer sein, zum Beispiel eine Lösung eines Stoffes, die verwendet wird, um einen Teil oder den gesamten Füllstoff zu bedecken oder zu durchtränken und das bei Oxidationsreaktionsbedingungen geschmolzen ist oder sich zersetzt hat, um eine geeignete Oxidationsmittelkomponen'e zu liefern. Wenn ein flüssiges Oxidationsmittel zusammen mit einem Dampfphasenoxidationsmittel verwendet wird, ist das flüssige Oxidationsmittel so zu benutzen, daß es nicht den Zugang des Dampfphasenoxidationsmittel zum geschmolzenen Grundmetall herabsetzt. Zu den Beispielen für flüssige Oxidationsmittel, wis sie hier definiert sind, gehören niedrig schmelzende Gläser.

Unter bestimmten Bedingungen kann es von Vorteil sein, wenn man ein festes Oxidationsmittel und/oder ein flüssiges Oxidationsmittel zusammen mit dem Dampfphasenoxidationsmittel verwendet. Eine derartige Kombination von zusätzlichen Oxidationsmitteln kann besonders brauchbar sein, wenn es darum geht, die Oxidation des Grundmetalls zu verstärken, um das Oxidationsreaktionsprodukt vorzugsweise im Füllstoff bett zu bilden, insbesondere angrenzend an das positive Muster, und nicht außerhalb seiner Oberflächen oder im nicht abzubildenden Abschnitt. Das heißt, der Einsatz derartiger zusätzlicher Oxidationsmittel im Bett des Füllstoffs, angrenzend an den positiven Musterabschnitt, kann eine Umgebung erzeugen und zwar in dom Teil oder der Zone des Betts, die für die Oxidationskinetik des Grundmetalls günstiger ist als die Umgebung außerhalb dieses Teils oder dieser Zone des Betts. Diese verstärkte Umgebung ist von Nutzen, was die Begünstigung d6s Wachstums der

Oxidationsreaktionsproduktmatrix im Bett zu dessen Grenze hin und die Beseitigung oder Minimierung des Überwachstums, d. h. Wachstums außerhalb der Füllstoffbettgrenze, betrifft.

Der anpaßbare Füllstoff, der bei der Durchführung der Erfindung benutzt wird, kann einer oder mehrere aus einer großen Vielzahl von Stoffen sein, die für diesen Zweck geeignet sind. Der Begriff „anpaßbar", wie er hier und in den zugehörigen Ansprüchen bezüglich des Füllstoffs verwendet wird, bedeutet, daß der Füllstoff um einen geformten Grundmetallvorläufer herumgepackt, gegen ihn gelegt oder um ihn herumgewickelt werden kann und zu dem Muster oder der Form der Teile oder Abschnitte des Vorläufers paßt, wo der Kontakt erfolgt. Wenn zum Beispiel der Füllstoff aus einam Teilchenmaterial besteht, wie zum Beispiel den feinen Körnern eines feuerfesten Metalloxids, wird das positive Muster des Grundmetallvorläufers so in passenden Kontakt mit dem Füllstoff gebracht, daß das positive Muster eine Form im Füllstoff definiert, die kongruent zum positiven Muster ist, d.h., sie ist das negative Gegenstück. Es ist jedoch nicht nötig, daß der Füllstoff in feiner Teilchenform vorliegt. Zum Beispiel kann der Füllstoff Draht, Fasern oder Whisker oder solche Stoffe wie Metallwolle umfassen.

Der Füllstoff kann auch aus einer heterogenen oder homogenen Kombination von zwei oder mehr derartigen Komponenten oder geometrischen Konfigurationen bestehen, z. B. eine Kombination von kleinen Körnern und Whiskern. Es ist nur notwendig, daß die physikalische Beschaffenheit des Füllstoffs so ist, daß es möglich ist, das positive Muster des Grundmetallvorläufers in den passenden Kontakt mit einer Masse des Füllstoffs zu bringon, wobei der Füllstoff sich eng an die Oberflächen des positven Musters anpaßt, so daß das negative Muster, das schließlich im Verbundkörper gebildet wird, das negative Gegenstück des positiven Musters des Grundmetallvorläufers ist. Somit bildet der Grundmetallvorläufer anfangs ein geformtes Segment des Betts des entsprechender. Füllstoffs.

Der entsprechende Füllstoff, der bei der Durchführung der Erfindung verwendbar ist, ist einer, der es unter den Oxidationsreaktionsbedingungen der Erfindung, wie sie weiter unten beschrieben sind, zuläßt, daß das Oxidationsmittel durchdringt, wenn es sich bei dem Oxidationsmittel um ein Dampfphasenoxidationsmittel handelt. Auf jeden Fall ist der Füllstoff auch für das Wachstum oder die Entwicklung des Oxidationsreaktionsproduktes durch ihn hindurch durchlässig. Während der Oxidationsreaktion hat es den Anschein, als ob das geschmolzene Grundmetall durch das Oxidationsreaktionsprodukt wandern würde, das gebildet wird, um die Reaktion aufrechtzuerhalten. Dieses Oidationsreaktionsprodukt ist im allgemeinen für die umgebende Atmosphäre undurchlässig, und daher kann die Ofenatmosphäre, zum Beispiel Luft, nicht hindurchdringen. Wie in der US-Patentanmeldung laufende Nummer 823542 erklärt wurde, die am 27. Januar 1986 eingereicht wurde, führt die Undurchlässigkeit des wachsenden Oxidationsreaktionsproduktes gegenüber der Ofenatmosphäre zu einem Druckdifferentialoroblem, wenn das Oxidationsreaktionsprodukt einen Hohlraum umhüllt, der durch Wanderung des geschmolzenen Grundmetalls gebildet wird. Dieses Problem wird in dem bereits erwähnten Patent durch Benutzung eines selbsthaftenden entsprechenden Füllstoffs überwunden, der, wie es hier definiert ist, ein Füllstoff ist, der bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Grundmetalls und in unmittelbarer Nähe, jedoch unterhalb, der Oxidationsreaktionstemperatur teilweise sintert oder sich anderweitig mit sich selbst und zu der wachsenden Schicht des Oxidationsreaktionsprodukts verbindet, die ausreicht, um von außerhalb des wachsenden Hohlraums strukturelle Festigkeit zu liefern, um die abgebildete Geometrie der Form in dem sich entwickelnden Hohlraum zumindest so lange aufrechtzuerhalten, bis die wachsende Oxidationsreaktionsproduktstruktur eine ausreichende Dicke erreicht, um gegenüber dem Druckdifferential selbsttragend zu sein, das sich über die Wand des wachsenden Oxidationsreaktionsproduktes entwickelt, das den Hohlraum, der gebildet wird, definiert. Der sich selbst verbindende Füllstoff darf jedoch nicht bei einer zu niedrigen Temperatur sintern oder sich selbst verbinden, weil er, wenn er das machen würde, durch Wärmeausdehnung und Volurnenänderung beim Schmelzen des Grundmetalls reißen könnte, da das Grundmetall auf Betriebstemperatur erwärmt wird. Mit anderen Worten, der sich selbstverbindende Füllstoff muß seine Fähigkeit beibehalten, den Unterschied der \ olumenänderungen zwischen ihm und dem Grundmetall aufzufangen, wen das Grundmetall erwärmt und geschmolzen wird, und dann muß er sich selbst verbinden, um die mechanische Festigkeit zu liefern, die der sich entwickelnde Hohlraum braucht, wenn die Oxidationsreaktion voranschreitet. Die vorliegende Erfindung vermoidet jedoch in ihrer Realisierung in vielen Fällen das Druckdifferentialproblem, weil der Grundmetallvorläufer einen (nicht abzubildenden) Abschnitt hat, von dem aus das Oxidationsreaktionsprodukt nicht wächst, zumindest nicht in einem wesentlichen Ausmaß, so daß kein Hohlraum gebildet wird, der vollständig von wachsendem Oxidationsreaktionsprodukt umhüllt wird. Es können jedoch Barrieren benutzt wurden, die atmosphärenundurchlässig sind, und die in einigen Fällen den Zugang der Ofenatmosphäre zum sich bildenden Hohlraum blockieren, was dazu führt, daß über den Wänden des wachsenden Oxidationsreaktionsproduktes ein Druckdifferential entsteht. Unter derartigen Umständen wird ein sich selbstverbindender Füllstoff benutzt, um zumindest während des Wachstumsstadiums mechanische Festigkeit zu bewirken, wie weiter oben beschrieben wird.

Der Begriff „selbstverbindend", wie er hier und in den Ansprüchen verwendet wird, bedeutet, daß die Füllstoffe, die, wenn sie in entsprechenden Kontakt mit dem positiven Muster des Grundmetalls gebracht werden, in ausreichendem Maße die Fähigkeit beibehalten, die Schmelzpunktsvolumenänderung des Grundmetalls und die differentielle Wärmeausdehnung zwischen dem Grundmetall und dem Füllstoff aufzunehmen, und daß sie, zumindest in einer Stützzone, die unmittelbar an das positive Muster angrenzt, von sich aus selbstverbindend sind, jedoch nur bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Grundmetalls und unterhalb der Oxidationsreaktionstemperatur, jedoch nahe genug an dieser dran, um das zuvor besagte Aufnehmen zu ermöglichen. Ein derartiges Selbstverbinden des Füllstoffs stattet ihn mit einer ausreichenden Kohäsionsfestigkeit aus, um das invers abgebildete negative Muster gegen die Einwirkung der Druckdifferentiale beizubehalten, die sich durch die Bewegung des Grundmotalls in den Füllstoff hinein an ihm entwickeln.

Im allgemeinen, wie oben bemerkt wurde, darf es sich bei dem Füllstoff in jedem Fall um einen selbstverbindenden Füllstoff handeln, aber es muß nicht in allen Fällen notwendigerweise ein selbstverbindender Füllstoff sein.

Es ist nicht notwendig, daß die gesamte Masse oder das gesamte Bett des Füllstoffs einen anpaßbaren Füllstoff oder, wann es erforcerlich ist, einen selbstverbindenden Füllstoff enthält, obwohl eine derartige Vorkehrung im Sinne der Erfindung ist. Der Füllstoff muß nur in dem Teil des Füllstoffbetteä anpaßbar oder/und selbstverbindbar sein, der an das positive Muster des Grundmetalls angrenzt und durch dieses gebildet wird. Mit anderen Worten, der Füllstoff braucht nur bis zu einer Tiefe anpaßbar und/oder selbstverbindbar zu sein, die bei Anpaßbarkeit ausreicht, um sich an das positive Muster des Grundmetalls anzupassen, und im Falle der Selbstverbindbarkeit, um in einer speziellen Situation eine ausreichend mechanische Festigkeit zu liefern. Der Rest des Füllstoffbetts braucht nicht anpaßbar oder/und selbstverbindend zu sein.

Auf jeden Fall darf der Füllstoff nicht auf eine solche Weise sintern, verschmelzen oder reagieren, daß eine undurchlässige Masse gebildet wird, die das Durchdringen des Oxidationsreaktionsproduktes oder, wenn ein Dampf phasenoxidationsmittel verwendet wird, den Durchgang des Dampfphasenoxidationsmittels blockiert. Weiterhin muß der Füllstoff ausreichend anpaßbar sein, um den Wärmeausdehnungsunterschied zwischen dem Grundmetall und dem Füllstoff beim Erwärmen der Gruppe und die Volumenänderung des Metalls beim Schmelzen aufzunehmen. Dabei muß die enge Arpaßbarkeit an das positive Muster des Grundmetallvorläufers beibehalten werden.

Bei der praktischen Realisierung des Prozesses dieser Erfindung wird die Gruppe, die aus dem Grundmetall, dem Füllstoffbett und, wenn verwendet, einer Barrieren- oder Wachstumsverhinderungsmöglichkeit besteht, auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Metalls und unterhalb des Schmelzpunktes des Oxidationsreaktionsproduktes erwärmt, um in einer oxidierenden Umgebung einen Körper oder See aus geschmolzenem Metall zu haben. Bei Kontakt mit dem Oxidationsmittel wird das geschmolzene Metall reagieren und eine Schicht aus Oxidationsreaktionsprodukt bilden. Wenn das geschmolzene Metall weiterhin der oxidierenden Umgebung ausgesetzt bleibt, und zwar in einem entsprechenden Temperaturbereich, so wird das verbleibende geschmolzene Metall fortlaufend in das Oxidationsreaktionsprodukt gezogen und durch dieses hindurch in Richtung des Oxidationsmittels, und bei Kontakt mit dem Oxidationsmittel bildet sich ein zusätzliches Oxidationsreaktionsprodukt. Zumindest ein Teil des Oxidationsreaktionsproduktes wird in Kontakt mit dem geschmolzenen G jndmetall und dem Oxidationsmittel gehalten und befindet sich zwischen diesen beiden, so daß es zu einem fortgesetzten Wachstum des polykristallinen Oxidationsreaktionsprodukts im Füllstoff bett kommt, wodurch der Füllstoff in das polykristalline Oxidationsreaktionsprodukt eingebettet wird. Das polykristalline Matrixmaterial wächst so lange weiter, wie geeignete Oxidationsreaktionsbedingungen aufrechterhalten werden.

Der Prozeß geht weiter, bis das Oxidationsreaktionsprodukt eingedrungen ist und die gewünschte Füllstoffmenge eingebettet hat. Das sich ergebende Keramikverbundprodukt beinhaltet Füllstoff, der durch eine Keramik.Tiatrix eingebettet wird, die aus einem polykristallinen Oxidationsreaktionsprodukt besteht und wahlweise einen oder mehrere nichtoxidierte oder metallische Bestandteile des Grundmetalls oder Hohlräume oder beides einschließt. Im Normalfall sind in diesen polykristallinen Keramikmatrizen die Oxidationsreaktionsproduktkristallite in mehr als einer Abmessung miteinander verbunden, vorzugsweise in drei Abmessungen, und die Metalleinschlüsse oder Hohlräume können teilweise miteinander verbunden sein. Wenn der Prozeß nicht bis über die Erschöpfung des Grundmetalls hinaus fortgeführt wird, ist der erhaltene Keramikverbundstoff dicht und im wesentlichen hohlraumfrei. Wenn der Prozeß bis zum Ende durchgeführt wird, das heißt, wenn soviel Metall, wie unter den Prozeßbedingungen möglich ist, oxidiert worden ist, werden sich anstelle des miteinander verbundenen Metalls im Keramikverbundstoff Poren gebildet haben. Das sich ergebende Keramikverbundprodukt dieser Erfindung besitzt im wesentlichen die ursprünglichen Abmessungen und (das negative Gegenstück davon) die geometrische Konfiguration des positiven Musterabschnitts des Grundmetallvorläufers, wobei, was den gebildeten und abgekühlten Verbundkörper betrifft, den Volumenänderungen durch Schmelzpunkt und Wärmeausdehnung bei der Verarbeitung des Grundmetallvorläufers Rechnung getragen wird.

Die Ausführung der Erfindung soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Abbildung 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Grundmetallvorläufers, der so geformt ist, daß auf einer Seite davon ein positives Muster vorhanden ist und auf der anderen Seite ein nicht abzubildender Abschnitt.

Abbildung 1A ist eine perspektivische Ansicht des Grundmetallvorläufers von Abbildung 1 in einer Stellung, die gegenüber der Stellung in Abbildung 1 um 180° um die Hauptlängsachse gedreht ist.

Abbildung 2 ist eine schematische Schnittdarstellung als Aufriß, die geringfügig verkleinert eine Baugruppe des geformten Metallvorläufers von Abbildung 1 und 1 A zeigt, der in eine.i feuerfesten Behälter an der Grenzfläche zwischen einer Schicht aus anpaßbarem Füllstoff, der eire überlagerte Schicht aus reaktionsträgem Teilchenmaterial trägt, angebracht wird.

Abbildung 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Keramikverbundkörpers nach dem Schleifen seiner rauhen Oberflächen, der dieser Erfindung entspricht und hergestellt wurde, indem die Baugrupoe von Abbildung 2 mit c 3r Grenzfläche zwischen den Schichten aus Füllstoff und Barrierenmaterial auf der Ebene X-X verwendet wurde.

Abbildung 4 ist eine perspektivische Schnittdarstellung eines Keramikverbundkörpers gemäß dieser Erfindung vor dem Schleifen seiner rauhen Oberflächen, der unter Benutzung der Baugruppe von Abbildung 2 mit der Grenzfläche zwischen den Lagen aus Füllstoff und Barrierenmaterial auf der Ebene Y-Y hergestellt wurde.

Abbildung 5 ist ein teilweiser Aufriß als Teilschnitt des Grundmetallvorläufers der Abbildungen 1 und 1A in vergrößerter Form mit einb^r Schicht äußerer Dotierungssubstanz, die auf den positiven Musterabschnitt des Vorläufers aufgebracht wurde.

Abbildung 6 ist eine schematische Schnittdarstellung als Aufriß einer Baugruppe eines geformten Grundmetallvorläufers, der in eino Bamerüi'.mhüllung eingebracht wurde und sich in einem feuerfesten Behälter beendet, wobei der Abschnitt mit dem positiven Mu: ter entsprechenden Kontakt mit einem anpaßbaren Füllstoff hat.

Abbildung 7 it t eine perspektivische Darstellung eines Keramikverbundkörpers gemäß der Erfindung, der unter Benutzung der Baugruppe von Abbildung 6 hergestellt wurde.

Abbildung 8 ist sine perspektivische Ansicht eines Grundmetallvorläufers, der so geformt ist, daß seine äußerer. Oberflächen ein positives Muster liefern und daß die Oberfläche der zylindrischen Bohrung, die hindurchgeht, einen nicht abzubildenden Abschnitt liefert.

Abbildung 8A ist eine perspektivische Ansicht des Grundmeiallvorläufers von Abbildung 8 in einer Stellung, die gegenüber der Stellung dieses Vorläufers in Abbildung 8 um 180° um seine Hauptlängsachse gedreht ist.

Abbildung 8B ist eine Seitenansicht in Aufrißdarstellung des Grundmetallvorläufers der Abbildung 8 und 8A mit einer zylindrischen Barriere, die in die zylindrische Bohrung des Vorläufers eingesetzt ist und aus »^;nem der Enden der zylindrischen Bohrung herausragt.

Abbildung 9 ist eine schematische Querschnittsansicht in Aufrißdarstellung, die eine Baugruppe des geformten Grundmetallvorläufers von Abbildung 8B zeigt, der in einen feuerfesten Behälter in einer Gruppe gebracht wird, die den anpaßbaren Füllstoff und die Barriere einschließt.

Abbildung 10 ist eine perspektivische Ansicht, wobei Teile weggebrochen worden sind und ein Grundmetallvorläufer im Schnitt dargestellt ist, der ähnlich oder identisch zu dem der Abbildungen 1 und 1A geformt ist und sich in einer Barriere befindet.

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Abbildung 11 ist eine schematische Querschnittsansicht in Aufrißdarstellung, die eine Anordnung des geformten Grundmetallvorläufers i'nd der Barriere von Abbildung 10 zeigt, die in einen feuerfesten Behälter in einer Gruppe gebracht wurde, die einen anpaßbaren Füllstoff und eine Barriere einschließt.

Zu den Zeichnungen muß gesagt werden, daß nicht alle Elemente darin notwendigerweise maßsUbsgerecht Lind. So ist zum Beispiel in den Abbildungen 9-11 die Dicke der Bauteile aus Papier oder dünner Pappe stark vergrößert, um eine größere Klarheit bei der Darstellung zu bewirken. Abbildung 1 zeigt einen Grundmetallvorläufer 2, der so gestaltet ist, daß in ihm ein Muster gebildet wurde, das als positives Muster bezeichnet wird, was im wesentlichen aus einer rechteckigen Rille 4 und einem zylindrisch geformten Hohlraum 6 besteht, bei dem es sich um eine glatte Bohrung wie im dargestellten Fall oder um eine Bohrung mit Gewinde handeln kann, die in einer Oberfläche 8 gebildet wurde. Fernerhin gehört dazu noch ein rechteckiger Steg 9, der von Überfläche 8 nach oben h( rausragt (wie in Abbildung 1 betrachtet). Rille 4, Hohlraum 6 und Steg 9werdeninder Oberfläche 8 des Grundmetallvorläufers .' gebildet und bilden zusammen damit das positive Muster, das invers abgebildet wird, wie es weiter unten im Zusammenhang mit dem keramischen Erzeugnis von Abbildung :' beschrieben wird. Der Grundmetallvorläufer kann auch einen Ansatz 11 haben, der sich von Seite 7 a aus erstreck . Dabei ist eine Seite des Ansatzes 11 bündig mit Oberfläche 8 und bildet eine Verlängerung dieser Oberfläche. Der Rest des Grundmetallvorläufers 2 umfaßt die Oberfläche 10 (Abbildung 1 A), die Oberfläche 8 gegenüberliegt, und die vier Seiten 7a, 7b (Abbildung 1), 7c und 7d (Abbildungen 1A und 2). Oberfläche 10, die Seiten 7-7 b und der Teil des Ansatzes 11, der nicht einen Teil von Oberfläche 8 umfaßt, umfassen den nicht abzubildenden Abschnitt des Grundmetallvorläufers 2, wenn sich die Grenzfläche zwischen dem reaktionsträgen Teilchenmaterial 16 und dem Füllstoff 14 an der Ebene X-X (Abbildung 2) befindet, wie weiter unten beschrieben wird. Der Begriff „reaktionsträges Material" wie er hier und in den zugehörigen Ansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf ein Teilchenmaterial, das unter den Prozeßbedingungen, d. h. den Schmelz- und Oxidotionsreaktionsbedingungen, im wesentlichen gegenüber dem geschmolzenen Grundmetall reaktionsträge ist und durch dieses nicht benetzt wird.

Abbildung 2 zeigt den Grundmetallvorläufer, der sich in einem feuerfesten Behälter 12, wie beispielsweise einem Aluminiumoxidbehälter, befindet, der ein zweischichtiges Bett aus Teilchenmaterial enthält, wobei der untere Teil von Behälter 12 mit einem anpassungsfähigen Füllstoff I4und der obere Teil von Behälter 12 (im allgemeinen über der Ebene X-X) mit einem anpaßbaren, reaktionsträgen Material 16 gefüllt ist. Der nicht abzubildende Abschnitt des Grundmetall vorläufers 2 ist der Teil des Vorläufers, auf dem das reaktionsträge Material 16 liegt und der folglich keinen Kontakt mit dem Bett des Füllstoffs 14 hat. Der Grundmetallvorläufer 2 kann aus einem beliebigen Grjndmetall, zum Beispiel Aluminiumgrundmetall, bestehen. Der Grundmetallvorläufer 2 ist in eine solche Lage gebracht worden, daß sein positives Muster 4,6,8,9 passenden Kontakt mit dem Bett 14 des anpaßbaren Füllstoffs hat, so daß der anpoßbare Füllstoff die Rille 4 und den zylindrisch geformten Hohlraum 6 füllt und an Oberfläche 8 und die Oberflächen von Steg 9 anstößt, wodurch eine Anpassung an die entsprechenden Veränderungen des positiven Musters erreicht wird. Der anpaßbare Füllstoff 14 erstreckt sich somit über die Ebene X-X nur innerhalb von Rille 4 und dem zylindrischen Hohlraum 6. Der nicht abzubildende Abschnitt des Grundmetallvorläufers 2 ist somit in das reakiionsträge Material 16 eingebettet. Der anpaßbare Füllstoff 14 erstreckt sich nicht über die gegenüberliegenden offenen Enden von Rille 4 hinaus, so daß es an den gegenüberliegenden Enden von Rille 4 eine Grenzfläche zwischen anpaßbarem Füllstoff 14 und reaktionsträgem Material 16 gibt. Wenn es noiwendig oder wünschenswert sein sollte, so kann ein geeignetes Rückhaltemittel wie zum Beispiel Papier, Pappe, Plastfolie, Metallblech (vorzugsweise Lochblech) oder Siebmateria! an jedes gegenüberliegende Ende von Rille 4 gebracht were: η, um ein Durchsickern von anpaßbarem Füllstoff 14 und/oder ein Vermischen von reaktionsträgem Material 16 mit anpaßbarem Füllstoff 14 zu vermeiden.

Beim Erwärmen der Gruppo von Abbildung 2 auf eine ausreichend hohe Temperatur, um das Grundmetall von Vrrläufer 2 zu schmelzen, oxidiert ein Dampfphasenoxidationsmittel, das das Bett des Barrierenmaterials und des anpaßbaren Füllstoffs durchdringt und deshalb Kontakt mit dem geschmolzenen Metall hat, das geschmolzene Metall und das Wachstum des sich daraus ergebenden Oxidationsreaktionsprodukts dringt in das Bett des anpaßbaren Füllstoffs 14 eir.. Das wachsende Oxidationsreaktionsprodukt durchdringt nicht das reaktionsträge Material 16, das deshalb effektiv dazu dient, das geschmolzene Metall für das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes davon zurückzuhalten. Wenn zum Beispiel das Gruiidmetall ein Aluminiumgrundmetall ist und Luft als Oxidationsmittel dient, kann die Oxidationsreaktionstemperatur von ungefähr 850°C bis ungefähr 1450⁰C reichen, sie liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 900⁰C und etwa 135O⁰C, und das Oxidationsreaktionsprodukt ist Aluminiumoxid, normalerweis alpha-Alunrniumoxid. Das geschmolzene Metal! wandert durch die sich bildende Haut des Oxidationsreaktionsprodukts vom Volumen aus, das vorher vom Grundmetallvorldufer 2 eingenommen wurde, und der Raum innerhalb des Betts aus reaktionsträgem Material 16, der vorher vom Grundmetallvorläufer eingenommen wurde, wird, wenn die Reaktion weitergeht, teilweise oder im wesentlichen vollständig durch die Wanderung des geschmolzenen Grundmetalls durch das Oxidationsreaktionsprodukt zu dessen Außenfläche evakuiert, wo es im Bett des anpaßbaren Füllstoffs 14 in Kontakt mit dem Dampfphasenoxidationsmittel gelangt, und es wird oxidiert, um ein zusätzliches Oxidationsreaktionsprcdukt zu bilden. Die Bewegung der Teilchen des reaktionsträgen Materials 16 in d ;n Raum, der vom geschmolzenen Grundmetall evakuiert wurde, d. h. in die Anfangslage des Grundmetallvorläufers 2, wird als ein Vorgang betrachtet, der keinen schädlichen Einfluß auf den wachsenden Keramikkörper hat. Wenn es jedoch aufgrund der Geometrie des verwendeten positiven Musters notwendig oder erwünscht ist, kann ein Rückhaltemittel benutzt werden, um eine derartige Bewegung auszuschließen. Ein geeignetes starres Rückhaltemittel könnte zum Beispiel auf Oberfläche 10 des Grundmetallvorläufers 2 gebracht werden, um das reaktionsträge Teilchenmaterial 16 zui ückzuhalten, wenn das geschmolzene Grundmetall in das Bett von Füllstoff 14 eindringt.

Das sich ergebende Oxidationsreaktionsprodukt besteht aus einem polykristallinen Keramikmaterial, das Einschlüsse aus nicht oxidierten Bestandteilen des geschmolzenen Grundmetalls enthalten kann. Wenn der gewünschte Wachstumsumfang der Keramikmatrix erreicht ist, läßt man die Gruppe abkühlen, und das sich ergebende Keramikverbunderzeugnis, dessen Abmessungen durch die gestrichelte Linie in Abbildung 2 angegeben sind, wird vom reaktionsträgen Material 16 abgetrennt, und überschüssiger anpaßbarer Füllstoff und Grundmetall, das nicht reagiert hat, bleiben, wenn vorhanden, im Behälter 12 zurück. Grundmetall, das nicht reagiert hat, wenn vorhanden, und eine dünne Oxidschicht, die sich an der Grenzfläche mit

reaktionsträgem Material 16 gebildet hai, kann leicht vom Keramikverbunderzeugnis getrennt werden. Die Keramikverbundstr.iktur, die sich so gebildet hat, bildet die Form des positiven Musters umgekehrt ab, und der Rest des Keramikkörpers kann wie gewünscht durch spanende Bearbeitung oder Schleifen oder einen anderen Formvorgang auf eine gewünschte äußere Form gebracht werden. Der Keramikverbundkörper 20 mit seiner Endform, wie er zum Beispiel in Abbildung 3 dargestellt ist, hat eine abgebildete Oberfläche, d. h. ein negatives Muster, das das negative Gegenstück des positiven Musters ist, das durch Rille 4, Hohlraum 6, Oberfläche 8 und Rand 9 des Grundmetallvorläufers 2 definiert ist. Das abgebildete negative Muster des Keramikverbundkörpers 20 besitzt einen Schlitz 21, der das abgebildete negative Muster von Rand Ϊ ist, und eine zylindrisch geformte Nabe 22, die das abgebildete negative Muster von Hohlraum 6 ist. Die Abmossungen von Schlitz 21 stimmen mit denen vom Rand 9 überein, und die Abmessungen von der Nabe ?2 stimmen mit denen von Hohlraum 6 überein. In ähnlicher Weise entspricht ein rechteckig geformter Steg 24 Rille 4 und ist das invers abgebildete Muster von Rille 4. Die Oberfläche 26 des Verbundkörpers 20 ist in ähnlicher Weise das invers abgebildete negative Muster von Oberfläche 8 des Grundmetallvorläufers 2. Die restlichen Teile des Verbundkörpers 20, zum Beispiel die Seiten 28a und 28b, plus die beiden Seiten (in Abbildung 3 nicht zu sehen), die Seite 28a bzw. 28b gegenüberliegen, und die Oberfläche (in Abbildung 3 nicht zu sehen), die Oberfläche 26 gegenüberliegt, werden durch spanende Bearbeitung, Schleifen oder durch anderweitiges Formen des im allgemeinen laibförmigen Außenteils des Keramikkörpers, der unter der Ebene X-X gewachsen ist und dessen Form im allgemeinen durch die gestrichelte Linie 18 in Bild 2 angegeben ist, hergestellt. Weil der Ansatz 11 in reaktionsträgem Material 16 eingebettet ist (wenn die Grenzfläche zwischen dem reaktionsträgen Material 16 und dem Füllstoff 14 auf der Ebene X-X liegt), wobei nur der Teil des Ansatzes 11, der die Verlängerung von Oberfläche 8 umfaßt, in Kontakt mit dem Füllstoff 14 ist, wird der Ansatz 11 nicht im Keramikkörper 20 abgebildet, -jer Ansatz 11 hat in dieser Realisierungsmöglichkeit die Aufgabe, die Länge des Keramikkörpers 20 zu vergrößern (entlang seiner Hauptlängsachse gemessen), weil die Fläche des passenden Kontaktes des Füllstoffes 14 mit dem Vorläufer 2 (an der Oberfläche 8) um die Breite von Ansatz 11 erhöht wird. Wenn man zum Beispiel jegliche Verkürzung ignoriert, zu der es durch Schleifen des Keramikkörpers 20, um die fertigbearbeiteten Oberflächen 28,28a usw. zu erzeugen, kommt, wird die Länge des Keramikkörpers 20 zwischen Steg 24 und seiner Seitenfläche 28a in Abbildung 3 durch die Abmessung L' angezeigt, die im wesentlichen das gleiche wie Abmessung L in Abbildung 1 darstellt. Wenn der Ansatz 11 vom Grundmetallvorläufer weggelassen würde, würde die Länge L' des Keramikkörpers 20 (Abbildung 3) im wesentlichen gleich der Abmessung s in Abbildung 1 sein.

Durch Auswählen eines entsprechenden Werkstoffs für den Füllstoff und durch Aufrechterhalten der Oxidationsreaktionsbedingungen über einen Zeitraum hinweg, der ausreicht, um im wesentlichen alles geschmolzene Gruridmetall von der Barriere ru entfernen, die Bett aus dem Teilchenmaterial 16 in der dargestellten Realisierungsmöglichkeit umfaßt hat, läßt sich eine zuverlässige inverse Abbildung des positiven Musters des Grundmetallvorläufers 2 durch Oberfläche 26, Steg 24, Nabe 22 und Schlitz 21 des Keramikkörpers 20 erreichen. Wenn eine Menge an nicht reagiertem Grundmetall auf dem Keramikkörper zurückbleibt, so kann sie leicht vom sich ergebenen Keramikkörper entfernt werden, um die wirkliche inverse Abbildung freizulegen. Die dargestellte Form dos Grundmetallvorläufers 2 (und damit auch der abgebildeten Form 21,22,26,24) ist relativ einfach. Es können jedoch auch positive Muster mit einer viel komplizierteren Geometrie im Grundmetallvorläufer 2 gebildet und wahrheitsgetreu als negatives Muster des Keramikverbundkörpers mit Hilfe der Methoden der vorliegenden Erfindung invers abgebildet werden.

In einer Alternativmöglichkeit könnte der Grundmetallvorläufer 2 tiefer in das Bett des anpaßbaren Füllstoffs 14 eingebettet werden, oder die Höhe von Bett 14 könnte vergrößert werden, und zwar bis auf das Niveau, das durch Ebene Y-Y angegeben wird, oder bis auf ein beliebiges Niveau zwischen den Ebenen X-X und Y-Y. Der anpaßbare Füllstoff 14 könnte sich sogar noch über die Ebene Y-Y hinaus erstrecken und einen Teil der Oberfläche 10 des Grundmetallvorläufers 2 bedecken, vorausgesetzt, ein Teil davon hat keinen Kontakt mit dem Füllstolf, um die Bildung eines Hohlraums zu vermeiden, der vollständig vom Oxidationsreaktionsprodukt umgeben wird. Die Größe des Abschnitts mit positivem Muster nimmt zu, wenn die Höhe von Bett 14 des Füllstoffs anwächst, so daß ein Teil der Seiten 7a, 7 b, 7c und 7d des Grundmetallvorlä jfers 2, der im anpaßbaren Füllstoff 14 eingebettet ist, mit eingeschlossen wird. Das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes würde dann nicht nur durch Oberfläche 8 und die Oberflächen von Rille 4, Hohlraum 6 und vorspringendem Rand 9 wachsen, sondern auch durch den Teil der Seiten 7a-7d des Grundmetallvorläufers 2, der mit Füllstoff 14 umgeben ist und Kontakt zu diesem hat. In ein >m derartigen Fall wäre der nicht abzubildende Abschnitt des Grundmetallvorläufers 2 der Teil, der frei von Füllstoff 14 bl .ibt, wie zum Beispiel nur die Oberfläche 10 des Grundmetallvorläufers 2, wenn sich der anpaßbare Füllstoff 14 bis zur Ebene Y-Y erstreckt.

Abbildung 4 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung eines Keramikkörpers 30, der sich daraus ergibt, daß man die Erfindung mit der Gruppe von Abbildung 4, wo sich die Grenzfläche zwischen Füllstoff 14 und reaktionsträgem Material 16 an der Ebene Y-Y befindet, so daß der Füllstoff 14 einen entsprechenden Kontakt mit jeder Oberfläche des Grundmetallvorläufers 2 mit Ausnahme von Oberfläche 10 hat, in der Praxis verwirklicht. Bei dieser Anordnung umfaßt die Oberfläche 10 die Gesamtheit des nicht abzubildenden Abschnitts des Grundmetallvorläufers 2, dessen positives Muster aus Oberfläche 8 und den Seiten 7a, 7b, 7c und 7d besteht und somit zusätzlich zu Rille 4, Hohlraum 6 und vorspringendem Rand 9 auch den Ansatz 11 einschließt. Wenn die Erfindung so umgesetzt wird, daß sich der Füllstoff 14 bis zur tbene Y-Y erstreckt, dann kommt es zum Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes, um einen Keramik /erbundkörper zu bilden, der im allgemeinen so aussieht, wie es durch die gestrichelte Linie 19 in Abbildung 2 gezeigt wird. Der sich ergebende Keramikkörper 30 wird, nachdem er vom überschüssigen Füllstoff 14 und dem reaktionsträgen Material 16 befreit worden ist, in Abbildung 4 gezeigt, bevor er auf den Oberflächen geschliffen oder spanend bearbeitet wird (wenn gewünscht), die im allgemeinen analog zu den Seitenflächen 28a, 28b und der angrenzenden Seite und der Unterseite (in Abbildung 3 nicht zu sehen) des Koramikvorbundkörpers 20 von Abbildung 3 sind. Der Keramikverbundkörper 30 wird in Abbildung 4 in dem Zustand gezeigt, in dem er aus dem Behälter 12 herausgenommen wird, und er hat die Außenfläche 32, eine Grundfläche 34 (wie in Abbildung 4 zu sehen ist) und die Innenwandflächen 36a, 36b und 36c, die das negative Muster ausmachen, das durch inverse Abbildung der Seitenflächen 7a, 7b bzw. 7c des Grundmetallvorläufers 2 entsteht. (Die Innenwandfläche, die die Seitenfläche 7d des Grundmetallvorläufers 2 umgekehrt abbildet, ist in der Schnittansicht von Abbildung 4 weggelassen worden, wo der Schnitt entlang einer Ebene erfolgt, die zur weggelassenen Innenwandfläche, die die Seitenfläche 7d invers abbildet, parallel, jedoch nach innen zu, verläuft.) Das

Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes durch diesen Teil des Füllstoffes 14 in entsprechendem Kontakt mit den Seitenflächen 7a-7d in Abbildung 2 führt zur Bildung der gegenüberliegenden Innenwände 36a, 36b und 36c und einer vierten Innenwand (nicht gezeigt, die Oberfläche 7d invers abbildet), um eine im allgemeinen rechteckige Aussparung 38 zu bilden, die durch die zuvor aufgeführten Innenwände und Oberfläche 26' definiert wird. Oberfläche 26' umfaßt ein negatives Muster, die Oberfläche 8 des Vorläufers 2 invers abbildet, und entspricht im allgemeinen der Oberfläche 26 der Realisierungsmöglichkeit von Abbildung 3. Oberfläche 26' hat einen Schlitz 2V, eine Nabe 22' und einen Steg 24', die im allgemeinen Schlitz 21, Nabe 22 und Steg 24 der Realisierungsmöglichkeit von Abbildung 3 entsprechen. Außerdem besitzt der Keramikkörper 30 am Fuß der Innenwand 36 einen Schlitz oder Kanal 39, der das negative Muster ist, das den Ansatz 11 von Vorläufer 2 invers abbildet. Am Keramikkörper kann wahlweise eine Oberflächenbearbeitung durch zum Beispiel Schleifen oder spanende Bearbeitung erfolgen, urn zu glatten Oberflächen zu gelangen, wie sie im allgemeinen durch die gestrichelten Linien (nicht numeriert) in Abbildung 4 angedeutet sind.

Es zeigt sich bei Betrachtung der vorangegangenen Beschreibung der verschiedenen geformten Keramikkörper, die durch Verändern der relativen Lage von Vorläufer 2 zur Grenzfläche zwischen Füllstoff 14 und reaktionsträgem Material 16 erhalten werden, daß das geschmolzene Grundmetall, das vom Vorläufer 2 stammt, wandert und als Oxidationsreaktionsprodukt in das Bett von Füllstoff 14 hineinwächst und zwar durch die Flächen von Vorläufer 2, die Kontakt zu einer Oberfläche von Vorläufer haben oder sich mit dieser im Eingriff befinden. Wenn davon ausgegangen wird, daß die Materialien und Bedingungen vorliegen, um ein Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes durch alle Oberflächen des Vorläufers 2 zu gewährleisten, die nicht durch Kontakt mit einer Barriere gesperrt sind, r.o zeigt sich, daß das geschmolzene Grundmetall das Volumen vollständig freigibt, das ursprünglich vom Vorläufer 2 eingenommen wurde, und daß es als Oxidationsreaktionsprodukt in den Füllstoff 14 hineinwächst, wobei es zu einer wahrheitsgetreuen inversen Abbildung im sich bildenden selbsttragenden Keramikverbundkörper kommt, und zwar der Konfiguration der Grenzfläche zwischen dem positiven Muster des Grundmetallvorläufers 2 und des durchlässigen Füllstoffes 14, der entsprechenden Kontakt damit hat. Wenn zum Beispiel die Grenzfläche zwischen Füllstoff 14 und reaktionstragendem Material 16 an eine Stelle zwischen den Ebenen X-X und Y-Y gebracht wird, würden die Höhe der Innenwände 36 a, 36 b, 36c und der Innenwand, die Oberfläche 7d invers abbildet, und somit auch die Tiefe der Aussparung 38 dementsprechend verringert. Wenn sich beispielsweise die Grenzfläche zwischen Füllstoff 14 und raaktionsträgem Material 16 an der Ebene Z-Z befindet, wäre die Höhe der zuvor aufgeführten Innenwände geringer als die der Nabe 22' oder des Stegs 24'.

Es muß klar sein, daß die Füllstoffeigenschaften, die weiter oben als durchlässig und anpaßbar beschrieben sind, die Eigenschaften der Gesamtzusammensetzung des Füllstoffs sind und daß einzelne Bestandteile des Füllstoffes nicht eine dieser Eigenschaften oder alle diese Eigenschaften besitzen müssen. Somit kann der Füllstoff entweder aus einem einzigen Material, einem Gemisch aus Teilchen des gleichen Materials mit unterschiedlicher Größe oder einem Gemisch aus zwei oder mehr Materialien bestehen. Im letzteren Fall können einige Bestandteile des Füllstoffs nicht ausreichend anpaßbar oder durchlässig sein, der Füllstoff jedoch, von dem sie einen Teil darstellen, hat auf Grund des Vorhandenseins der anderen Stoffe die entsprechende Anpaßbarkeit oder Durchlässigkeit. Eine große Anzahl von Stoffen, die beim Keramikverbundstoff brauchbare Füllstoffe darstellen, indem sie dem Verbundstoff die gewünschten Eigenschaften verleihen, "jrfügen auch über die oben beschriebene Anpaßbarkeit und Durchlässigkeit.

Was die einzelnen Komponenten des Füllstoffs betrifft, so beinhaltet aine geeignete Klasse von Fullstuffkomponenton die Chemikalien, die unter der Temperatur und den Oxidationsbedingungen des Prozesses nicht flüchtig und thrrmodynamisch stabil sind und die nicht mit dem geschmolzenen Grundmetall reagieren und sich in ihm nicht zu stark auflösen. Den Personen, die Erfahrungen auf diesem Gebiet haben, ist von zahlreichen Stoffen bekannt, daß sie derartige Kriterien erfüllen, wenn ein Aluminiumgrundmetall mit Luft oder Sauerstoff als Oxidationsmittel verwendet wird. Zu derartigen Materialien gehören die einkomponentigen Metalloxide von: Aluminium - AI₂O₃, Zer - CeO₂, Hafnium - HfO₂, Lanthan - LaO₃, Neodym - Nd₂O₃, Praseodym - verschiedene Oxide, Samarium - Sm₂O₃, Skandium - Sc₂O₃, Thorium - ThO₂, Uran - UO₂, Yttrium - Y₂O₃, Zirkonium - ZrO₂. Außerdem gehören in diese Klasse der stabilen feuerfesten Verbindungen noch eine große Anzahl von binären ternären und höheren Ordnungen angehörenden Metallverbindungen wie beispielswe!"«* Magnesiumaluminatspinel MgO-AI₂O₃.

Eine zweite Klasse geeigneter Füllstoff komponenten sind die, die von sich aus in der oxidierenden Umgebung und bei der hohen Temperatur der bevorzugten Realisiemngsmöglichkeit nicht stabil sind, die jedoch auf Grund der relativ langsamen Kinetik der Abbaureaktionen als Füllstoffphase in den wachsenden Keramikkörper eingebaut werden können. Ein Beispiel ist Siliziumkarbid. Dieses Material würde unter den Bedingungen, die für die Oxidation notwendig sind, vollständig oxidieren, zum Beispiel Aluminium mit Se jorstoff oder Luft gemäß dieser Erfindung, gäbe es nicht eine Schutzschicht aus Siliziumoxid, die sich bildet und die Siliziumkarbidteilchen bedeckt, um die weitere Oxidation von Siliziumkarbid zu begrenzen. Die Siliziumoxidschutzschicht ermöglicht es auch den Siliziumkarbidteilchen zu sintern oder sich leicht miteinander zu verbinden und mit anderen Bestandteilen des Füllstoffes, wenn die Oxidationsreaktionsbedingungen des Prozesses für das Aluminiumgrundmetall mit Luft oder Sauerstoff als Oxidationsmittel vorliegen.

Eine dritte Klasse von geeigneten Füllstoffkomponenten sind die wie beispielsweise Kohlenstoffasern, von denen aus thermodynamischen oder kinetischen Gründen nicht erwartet wird, daß sie die oxidierende Umgebung oder die Einwirkung von geschmolzenem Aluminium, wie es bei einer bevorzugten Realisierungsmöglichkeit auftritt, überstehen, bei denen jedoch erreicht werden kann, daß sie zum Prozeß passen, wenn 1. die Umgebung weniger aktiv gemacht wird, zum Beispiel durch Einsatz von C0/CO₂ als oxidierende Gase, oder 2. durch Aufbringen eines Überzugs wie zum Beispiel Aluminiumoxid, der die Teilchen in der oxidierenden Umgebung oder bei Einwirkung von geschmolzenem Metall weniger reaktionsfähig macht. Als weitere Realisierungsmöglichkeit der Erfindung kann durch Zugabe von Dotierungsmaterialien zum Metall ein günstiger Einfluß auf den Oxidationsreakvionsprczeß ausgeübt weiden. Die Funktion oder Funktionen des Dotierungsmaterials können von einer Anzahl von Faktoren abhängen, die sich vor denen unterscheiden, von denen die Dotierungssubstanz selbst abhängt. Zu diesen Faktoren gehören ?um Beispiel das spezielle Grundmetall, das gewünschte Endprodukt, die spezielle Kombination von DotierungssuLstanzen, wenn zwei oder mehr Dotierungsmittel verwendet werden, der Einsatz eines von außen eingebrachten Dotierungsmittels zusammen mit einem legierten Dotierungsmitiei, die Konzentration der Dotierungssubsianz, die oxidierende Umgebung und die Prozeßbedingungen.

Das oder die Dotierungsmittel können 1. als legierende Bestandteile des Grundmetalls geliefert werden, 2. können auf zumindest einen Teil der Oberfläche des Grundmetalls aufgebracht werden oder 3. können auf den Füllstoff oder auf einen Teil des Füllstoffbetts gegeben werden, zum Beispiel bis zu der Füllstofftiefe, die notwendig ist, um eine Anpassung an das positive Muster des Grundmetall vorläufers zu erreichen, oder es kann auch eine Kombination aus zwei oder mehr Methoden, die unter 1., 2. und 3. aufgeführt sind, eingesetzt werden. Zum Beispiel kann ein legiertes Dotierungsmittel zusammen mit einem äußerlich aufgebrachten Dotierungsmittel verwendet werden. Bei Methode (3), wo ein oder mehrere Dotierungsmittel auf den Füllstoff aufgebracht werden, kann das Aufbringen in einer beliebigen geeigneten Weise erfolgen, zum Beispiel durch Feinverteilen der Dotierungsmittel in einem Tail des Füllstoffs oder in der gesamten Füllstoffmasse, als Überzüge oder in Teilchenform, wobei vorzugsweise zumindest ein Teil des Füllstoffbetts, das an das Grundmetall angrenzt, einbezogen sein sollte. Das Aufbringen der Dotierungsmittel auf den Füllstoff kann auch so erfolgen, daß eine Schicht aus einem oder mehreren Dotierungsstoffen auf oder in das Bett gebracht wird, wobei die inneren Öffnungen, Zwischenräume, Verbindungsstrecken, Trennräume oder ähnliches, die das Bett durchlässig machen, mit einbezogen werden. Eine bequeme Methode für das Aufbringen eines beliebigen Dotierungsmittels ist das einfache Einweichen des gesamten Betts in einer Flüssigkeit (z.B. einee Lösung) aus dem Dotierungsmittel. Zu einer Dotierungsmittelquelle gelangt man auch, wenn man einen starren Dotierungsmittelkörper in Kontakt mit zumindest einem Teil der Grundrnetalloberfläche und dem Füllstoffbett bringt und ihn zwischen diese stellt. Zum Beispiel eine dünne Tafel aus siliziumhaltigem Glas (verwendbar als Dotierungsmittel für die Oxidation eines Aluminiumgrundmetalls) kann auf die Oberfläche des Grundmetalls gelegt werden. Wenn das Aluminiumgrundmetall (das anfänglich mit Mg dotiert worden sein kann), auf dem das siliziumhaltige Material liegt, in einer oxidierenden Umgebung (z. B. bei Aluminium in Luft auf ungefähr 850 bis ungefähr 145O⁰C, vorzugsweise ungefähr 900 bis ungefähr 1350X) erwärmt wird, kommt es zum Wachstum des polykristallinen Keramikmaterials in das durchlässige Bett. Wenn das Dotierungsmittel äußerlich auf zumindest einen Teil der Grundmetalloberfläche aufgebracht worden ist, wächst die polykristalline Oxidstruktur im allgemeinen innerhalb des durchlässigen Füllstoffs über die Dotierungsmittelschicht hinaus (d. h. über die Tiefe der aufgebrachten Dotierungsmittelschicht hinaus). Es kann immer ein oder mehrere Dotierungsmittel äußerlich auf die Grundmetalloberfläche und/oder auf das durchlässige Bett aufgebracht werden. Zusätzlich können Dotierungsmittel, die als Legierung im Grundmetall vorliegen und/oder äußerlich auf das Grundmetall aufgebracht wurden, durch Dotierungsmittel (eines oder mehrere) verstärkt werden, die auf das Füllstoffbett aufgebracht werden. Somit können die Konzentrationsmängel an Dotierungsmitteln, die als Legierungsbestandteile im Grundmetall vorliegen und/oder äußerlich auf das Grundmetall aufgebracht wurden, durch die zusätzliche Konzentration an dem entsprechenden Dotierungsmittel (oder Dotierungsmitteln), das auf das Bett aufgebracht wird, verbessert werden und umgekehrt.

Zu den brauchbaren Dotierungsmitteln für ein Aluminiumgrundmetall, insbesondere wenn Luft als Oxidationsmittel verwendet wird, gehören zum Beispiel Magnesiummetall und Zinkmetall, miteinander kombiniert oder kombiniert mit anderen Dotierungssubstanzen, wie weiter unten beschrieben wird. Diese Metalle oder eine entsprechende Quelle der Metalle können in dem auf Aluminium basierenden Grundmetall legiert sein und zwar in Konzentrationen von jeweils ungefähr 0,1-10 Ma.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des sich ergebenden dotierten Metalls. Konzentrationen innerhalb dieses Bereichs scheinen das Keramikwachstum einzuleiten, den Metalltransport zu erhöhen und einen günstigen Einfluß auf die Wachstumsmorphologie des resultierenden Oxidationsreaktionsproduktes auszuüben. Die Konzentration eines beliebigen Dotierungsmittels hängt von solchen Faktoren wie beispielsweise der Kombination der Dotierungsmittel und der Prozeßtemperatur ab. Andere Dotierungsmittel für Grundmetallsysteme auf Aluminiumbasis, die das polykristalline Oxidationsreaktionswachstum begünstigen, sind Silizium, Germanium, Zinn und Blei, besonders wenn der Einsatz zusammen mit Magnesium oder Zink erfolgt. Eines oder mehrere dieser anderen Uotierungsmittel oder eine geeignete Quelle für sie wird in das Aluminiumgrundmetallsystem bei Konzentrationen legiert, die jeweils ungefähr 0,5 bis ungefähr 15 Ma.-% der Gesamtlegierung ausmachen; eine wünschenswerte Wachstumskinetik und Wachstumsmorphologie werden jedoch mit Dotierungsmittelkonzentrationen zwischen ungefähr 1-10Ma.-% der gesamten Grundmetallegierung erhalten. Blei wird als Dotierungsmittel im allgemeinen in das auf Aluminium basierende Grundmetall bei einer Temperatur voi. mindestens 1000⁰C legiert, um seiner niedrigen Löslichkeit in Aluminium Rechnung zu tragen; durch Zugabe anderer Legierungsbestandteile wie beispielsweise Zinn wird im allgemeinen die Löslichkeit von Blei erhöht, und es wird möglich, das Legierungsmaterial bei einer niedrigeren Temperatur zuzugeben.

In Abhängigkeit von den Umständen können ein oder mehrere Dotierungsmittel verwendet werden, wie oben erklärt worden ist. Bei einem Aluininiumgrundmetall und mit Luft als Oxidationsmittel beinhalten besonders brauchbare Kombinationen von Dotierungsmitteln (a) Magnesium und Silizium oder (b) Magnesium, Zink und Silizium. In derartigen Beispielen liegt eine bevorzugte Magnesiumkonzentration zwischen ungefähr 0,1 und ungefähr 3 Ma.-%, die Zinkkonzentration zwischen ungefähr 1 und ungefähr 6Ma.-% und die Siliziumkonzentration zwischen ungefähr 1 und ungefähr 10Ma.-%.

Wenn das Grundmetall Aluminium ist, das innerlich mit Magnesium dotiert wurde, und das oxidierende Medium Luft oder Sauerstoff ist, wurde beobachtet, daß Magnesium bei Temperaturen von 820 bis 95O⁰C zumindest teilweise aus der Legierung herausoxidiert wurde. In solchen Beispielen von mit Magnesium dotierten Systemen bildet das Magnesium ein Magnesiumoxid und/oder eine Magnesiumaluminatspinelphase an der Oberfläche der geschmolzenen Aluminiumlegierung, und während des Wachstumsprozesses bleiben derartige Magnesiumverbindungen vor allem an der anfänglichen Oxidoberfläche der Grundmetallegierung (d. h. der „Einleitungsoberfläche") in der wachsenden Keramikstruktur. Somit wird in derartigen mit Magnesium dotierten Systemen eine Struktur auf Aluminiumoxidbasis erzeugt, wenn man von der relativ dünnen Magnesiumaluminatspinelschicht an der Einleitungsoberfläche absieht. Wenn es gewünscht wird, kann diese Einleitungsoberfläche ohne weiteres zum Beispiel durch Schleifen, spanende Bearbeitung, Polieren oder Sandstrahlen entfernt werden. Außerdem wurde an der äußeren Oberfläche eine extrem dünne (z. B. dünner als ungefähr 2 [im) Magnesiumoxidschicht beobachtet, die sich, wenn es gewünscht, leicht durch beispielsweise Sandstrahlen entfernen läßt.

Zusätzliche Beispiele für Dotierungssrtoffe, die sich bei einem Aluminiumgrundmetall einsetzen lassen, beinhalten Natrium, Lithium, Kalzium, Bor, Phosphor und Yttrium, die einzeln oder in Kombination mit einem oder mehreren Dotierungsmittö'n verwendet werden können, je nachdem welches Oxidationsmittel benutzt wird und wie die Prozeßbedingungen aussehen. Natrium und Lithium können in sehr kleinen Mengen im ppm-Bereich, normalerweise ungefähr 100-200ppm, verwendet werden, und es können jedes allein oder beide gemeinsam oder in Kombination mit einem oder mehreren anderen

Dotierungsmittel(n) benutzt werden. Seltene Erden wie zum Beispiel Zer, Lanthan, Praseodym, Neodym und Samarium sind auch brauchbare Dotiarungsmittel und in unserem Fall wieder speziell dann, wenn sie kombiniert mit anderen Dotierungsmitteln eingesetzt werden.

Wie oben festgestellt wurde, es ist nicht notwendig, irgendein Dotierungsmittel in das Grundmetall zu legieren. Zum Beispiel ermöglicht das selektive Aufbringen eines oder mehrerer Dotierungsstoffe in einer dünnen Schicht auf entweder aller oder einen

und eignet sich für das Wachstum des polykristallinen Keramikmaterials in ausgewählten Bereichen in den durchlässigen Füllstoff hinein. Somit kann das Wachstum des polykristallinen Keramikstoffes in das durchlässige Bett hinein durch lokalisiertes Aufbringen des Dotierungsmittels auf der Grundmetalloberfläche kontrolliert werden. Der aufgebrachte Überzug oder die Schicht aus Dotierungsmittel ist dünn, wenn man mit der Dicke des Grundmetallkörpers vergleicht, und das Wachstum oder die Bildung des Oxidationsreaktionsproduktes in das durchlässige Bett erstreckt sich wesentlich über die Dotierungsschicht hinaus, d. h. über die Tiefe der aufgebrachten Dotierungsmittelschicht hinaus. Eine derartige Schicht aus Dotierungsmittel kann durch Anstreichen, Eintauchen, Seidendruck, Verdampfen oder ein anderes Aufbringen des Dotierungsmittels in flüssiger Form oder in Pastenform oder durch Sputtern oder durch einfaches Abscheiden einer Schicht einas festen Teilchendotierungsmittels oder einer festen dünnen Schicht oder Films aus Dotierungsmittel auf die Oberfläche das Grundmetalls r.''-^bracht werden. Das Dotierungsmittel kann, aber muß nicht, entweder organische oder anorganische Bindemittel, Trägersubstanzen, Lösungsmittel und/oder Verdickungsmittel beinhalten. Häufiger werden die Dotierungsmittel als Pulver auf die Oberfläche des Grundmetalls aufgebracht oder zumindest durch einen Teil des Füllstoffs hindurch feinverteilt. Ein besonders bevorzugtes Verfahren zum Aufbringen der Dotierungsmittel auf die Grundmetalloberfläche besteht in der Verwendung einer flüssigen Suspension der Dotierungsmittel in einem Gemisch aus Wasser und organischem Bindemittel, die auf eine Grundmetalloberfläche aufgesprüht wird, um einen haftenden Überzug zu erhalten, der die Behandlung des dotierten Grundmetalls vorder Verarbeitung erleichtert. Die Dotierungsmittel werden, wenn sie extern angewendet werden, normalerweise auf einen Teil der Oberfläche des Grundmetalls in Form eines homogenen Überzugs aufgebracht. Die Dotierungsmittelmenge erweist sich über einen großen Bereich hinweg als effektiv, wenn man auf die Grundmetallmenge bezug nimmt, auf die es aufgebracht wurde, und bei Aluminium haben Versuche, entweder die obere oder die untere arbeitsfähige Grenze zu identifizieren, fehlgeschlagen. Wenn zum Beispiel Siliziumdioxid äußerlich als Dotierungsmittel für ein Grundmetall auf Aluminiumbasis aufgebracht wird und wenn Luft oder Sauerstoff als Oxidationsmittel eingesetzt werden, können Mengen von nur ungefähr 0,0001 g Silizium pro cm² äußerlich dotierter Oberfläche des Grundmetalls oder von nur ungefähr 0,00003g Silizium pro g Grundmetall, das oxidiert werden soll, eingesetzt werden, um das polykristalline Keramikwachstum zu bewirken. Es können eines oder mehrere andere Dotierungsmittel verwendet werden, so kann zum Beispiel das Siliziumdotierungsmittel durch ein Dotierungsmaterial ergänzt werden, das aus einer Magnesium- und/oder Zinkquelle besteht. Es ist auch festgestellt worden, daß sich eine Keramikstruktur aus einem auf Aluminium beruhenden Grundmetall mit Luft oder Sauerstoff als Oxidationsmittel erreichen läßt, wenn MgO oder IVqAI₂O₄ oder beides zusammen als Dotierungsmittel in einer Menge benutzt wurden, die über ungefähr 0,003g Mg pro cm² äulio'lirh dotierter Oberfläche des Grundmetalls oder über ungefähr 0,008g Mg pro g Grundmetall, das oxidiert werden soll, liegt.

Die oben beschriebenen Verfahren (2) und (3) zum Aufbringen des Dotierungsmittels, d.h. äußeres Aufbringen des Dotierungsmittels auf mindestens einen Teil der Oberfläche des Grundmetalls oder auf das Füllstoffbett oder einen Teil des Füllstoffbetts, können in einer Realisierungsmöglichkeit der Erfindung eingesetzt werden, wo durch das äußere Aufbringen des Dotierungsmittels eine Wachstumskontrolle beim Oxidationsreaktionsprodukt erreicht wird. Die Materialien und Bedingungen können so gewählt werden, daß von den Teilen des Grundmetallvorläufers aus, wo kein äußeres Doticrungsmittel vorliegt, kein wesentliches Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes erfolgt und daß der Grundmetallvorläufer nicht mit m isreichend Dotierungsmittel legiert wird, um die Oxidationsreaktion zu erleichtern. Wenn ein äußeres Dotierungsmittel nur in Verbindung mit dem positiven Musterabschnitt des Grundmetallvorläufers benutzt wird, kann die Barriere vom nicht abzubildenden Abschnitt weggelassen werden. Das soll jedoch nicht heißen, daß das äußere Aufbringen des Dotierungsmittels auch in Verbindung mit einem Barrierematerial erfolgen kann.

Die Methode, wie ein äußeres Dotierungsmittel eingesetzt wird, ist in Abbildung 5 dargestellt, wo der Grundmetallvorläufer 2 in ein Bett aus anpaßbarem Füllstoff 14 eingebettet ist, wobei alle Oberflächen des Grundmetallvorläufers 2 einschließlich seines nicht abzubildenden Abschnitts entsprechenden Kontakt mit dem anpaßbaren Füllstoff haben. Diese Art von Einbettung läßt sich erreichen, indem man zum Beispiel das Bett aus reaktionsträgem Material 16 in Abbildung 2 durch anpaßbaren Füllstoff ersetzt, so daß der Behälter 12 vollständig mit einem Bett aus anpaßbarem Füllstoff 14 gefüllt ist, in den der Grundmetallvorläufer 2 eingebettet ist. In der Realisierungsmöglichkeit von Abbildung 5 wird ein äußeres Dotierungsmittel so aufgebracht, daß der gleiche Effekt erreicht wird wie in der Realisierungsmöglichkeit von Abbildung 2, wenn sich die Grundfläche zwischem dem Bett 14 des anpaßbaren Füllstoffs und dem Bett 16 des reaktionsträgen Teilchenmaterials auf Ebene X-X befinden würde. Um diesen Effekt zu erreichen, wird eine Schicht 40 aus Dotierungsmittel aufgebracht, um die Oberfläche 8 zu bedecken, die, wie oben unter Bezug auf die Realisierungsmöglichkeiten der Abbildungen 1-4 beschrieben wird, eine Rille 4, einen Kohlraum 6 und einen vorspringenden Rand 9 besitzt und einen Ansatz 11, dereine Verlängerung davon darstellt. Die Oberflächen 10,7 a, 7 c, 7 b und 7d und die Oberflächen des Ansatzes, die nicht mit dem Dotierungsmittel 40 beschichtet sind, bilden zusammen den nicht abzubildenden Abschnitt des Grundmetallvorläufers 2 in der Realisierungsmöglichkeit, die in Abbildung 5 dargestellt ist (Oberfläche 7 b ist in Abbildung 5 nicht zu sehen). Die Oxidationsreaktionsbedingungen, die bei der Realisierungsmöglichkeit von Abbildung 5 verwendet werden, sind so gewählt, daß die Schicht 40 des Dotierungsmittels gebraucht wird, um das Wachstum dos Oxidationsreaktionsproduktes zu fördern. Wenn die Schicht 40 des Dotierungsmittels fehlt, kommt es nicht zum Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes, oder es wird so stark behindert, daß die Bildung eines wesentlichen Oxidationsreaktionsproduktes von den Oberflächen des Grundmetallvorläufers 2 aus vermieden wird, die den nicht abzubildenden Abschnitt des Vorläufers bilden. Somit würde in dieser Realisierungsmöglichkeit der Grundmetallvorläufer 2 kein oder unzureichend Dotierungsmittel in legierter Form besitzen, um das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes unter den vorliegenden Bedingungen zu begünstigen. Faktoren wie beispielsweise die Zusammensetzung des Grundmetalls, die Zusammensetzung und Menge des Oxidationsmittels und die Betriebstemperatur bestimmen, ob bei einem speziellen Grundmetall ein Dotierungsmittel gobraucht wird, um mit einer spürbaren Rate ein Oxidationsreaktionsprodukt zu bilden. Mit der in Abbildung 5 gezeigten Anordnung und unter Bedingungen, unter denen die Schicht 40 des Dotierungsmittels gebraucht

wird, um ein wesentliches Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes zu fördern, kommt es zu keinem wesentlichen Wachstum vom nicht abzubildenden Abschnitt aus, auch dann nicht, wenn ein entsprechender Kontakt mit einem Bett aus anpaßbarem Füllstoff 14 besteht, der für das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes durch ihn hindurch durchlässig ist. Anstelle oder zusätzlich zur Schicht 40 des Dotierungsmittels kann in den Teilen oder Zonen von Bett 14 des anpaßbaren Füllstoffs eine geeignete Dotierungssubstanz benutzt werden, die dem positiven Musterabschnitt des Grundmetallvorläufers 2 gegenüberliegen, an diesen angrenzen und/oder zu diesem benachbart sind. Weiterhin kann auch noch in derartigen Zonen des Füllstoffbetts ein festes oder flüssiges Oxidationsmittel eingesetzt werden, um am positiven Musterabschnitt zu einer günstigen Wachstumskinetik zu gelangen. Das Produkt, das sich aus der teilweise in Abbildung 5 dargestellten Gruppe ergibt, währe dem keramischen Verbundkörper, der in Abbildung 3 gezeigt wird, ähnlich oder mit diesem identisch.

Abbildung 6 zeigt eine andere Realisierungsmöglichkeit der Erfindung, bei der ein Gi undmetallvorläufer 2' in ein Bett 14 aus anpaßbarem Füllstoff eingebettet ist, das sich selbst in einer im allgemeinen rechteckigen Umhüllung 42 befindet, die aus einem Werkstoff hergestellt worden ist, der ein Barrierenmaterial enthält. Die Umhüllung 42 ist im wesentlichen mit anpaßbarem Füllstoff 14 gefüllt, und der Grundmetallvorläufer ist darin eingebettet. Das Barrierenmaterial, aus dem die Umhüllung 42 hergestellt ist, kann zum Beispiel ein Sieb aus rostfreiem Stahl enthalten. Die Umhüllung 42 hat eine runde Öffnung in ihrer Ober- und ihrer Unterseite 42 a, 42 b (siehe Abbildung 6), und durch diese Öffnung sind ein Paar runde zylindrisch geformte Rohre 44a, 44 b eingesetzt worden, die sich bis zu den entsprechenden gegenüberliegenden Oberflächen 46,48 des Grundmetallvorläufers 2'erstrecken. Die Rohre 44a, 44 b sind beide mit einem reaktionsträgen Material 16 gefüllt, und die Rohre können selbst aus einem Barrierematerial oder einem Siebmaterial hergestellt sein das dem von Umhüllung 42 ähnlich oder mit diesem identisch ist. Der Grundmetallvorläufer 2' hat in dieser Realisierungsmöglichkeit einen vorspringenden Rand 50, dier sich von seiner Oberfläche 48 aus erstreckt. Sichtbar sind in Abbildung 6 die Seitenflächen 52 a, 52 c und die Vorderseite 52 d des Grundmetallvorläufers ?.'. (Die Begriffe „Seitenfläche" und „Vorderseite" werden im vorangegangenen Satz so benutzt, wie sie in Abbildung 6 dargestellt sind). Die Rückseite (wie sie in Abbildung 6 gesehen wird) des Grundmetalls 2' ist in Abbildung 6 nicht sichtbar. Es ist davon auszugehen, daß alle beschriebenen Oberflächen des Grundmetallvorläufers 2' entsprechenden Kontakt mit dem Füllstoff 14 haben, der s'ch in der Umhüllung 42 befindet, wenn man von kreisrunden Teilen der gegenüberliegenden Oberflächen 46 und 48 absieht, auf denen sich die Teilchen des reaktionsträgen Materials 16 befinden, das in Rohr 44 a bzw. 44 b enthalten ist. Somit umfaßt die gesamte Oberfläche des Grundmetallvorläufers 2' dessen positiven Abschnitt mit Ausnahme der beiden runden Segmente, auf denen sich reaktionsträges Material 16 befindet, wobei die Segmente die entsprechenden nicht abzubildenden Abschnitte des Grundmetallvorläufers 2' umfassen. Im Hinblick darauf, daß Umhüllung 42 eine Barriere für das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes bildet, braucht das Bett 15 aus Teilchenmaterial weder ein anpaßbarer Füllstoff noch ein reaktionsträges Material zu rein. Eine Gruppe, die aus der Umhüllung 42 und den Rohren 44a, 44b besteht, kann von einem geeigneten Mittel im feuerfesten Behälter 42 gehalten werden. Es ist jedoch günstig, wenn man die Gruppe in ein Bett aus Teilchenmaterial 15 bringt, bei dem es sich um ein reaktionsträges Materia! handeln kann, jedoch nicht braucht. Wenn die Umhüllung 42 nicht selbst eine Barriere für das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes darstellen würde, dann müßte Bett 15 oder zumindest der Teil davon, der an die Umhüllung 42 angrenzt und diese umgibt, aus einem reaktionsträgen Material bestehen.

Beim Erwärmen der Gruppe von Abbildung 6 auf eine ausreichend hohe Temperatur, um das Grundmetall zu schmelzen, und bei Kontakt des geschmolzenen Grundmetalls mit einer geeigneten Flüssigkeit, Feststoff und/oder in der Dampfphase vorliegenden Stoffes als Oxidationsmittel findet die Oxidation des geschmolzenen Metalls statt, und es kommt zum Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes vom positiven Musterabschnitt des Grundmetallvorläufers 2' aus. Da man die Reaktion fortbestehen läßt, um das gewünschte Wachstum des Keramikkörpers zu erzielen (wahlweise bis zur Erschöpfung des Grundmetalls im Volumen, das anfänglich vom Grundmetallvorläufer 2' eingenommen wurde), wächst das Oxidationsreaktionsprodukt bis zu einer Grenze, die durch die Innenfläche der Umhüllung 42 definiert wird. Das Volumen der Umhüllung 42 in bezug auf das Volumen des Grundmetallvorläufers 2' läßt sich ohne weiteres auswählen, so daß ein Volumen des Oxidationsreaktionsproduktes entsteht, das die Zwischenräume des Volumens des anpaßbaien Füllstoffs 14 ausfüllt, der sich in der Umhüllung 42 befindet.

Abbildung 7 zeigt einen sich ergebenden Keramikverbundkörper 54, der durch Verwendung der Gruppe von Abbildung 6 erhalten wird. Der Keramikverbundkörper 54 hat im allgemeinen eine flache Oberseite 56 und Seitenflächen 58,60, die in Abbildung 7 sichtbar sind. Diese Oberflächen passen im allgemeinen zu den entsprechenden Innenflächen der Umhüllung 42. Eine zylindrische Öffnung 62a erstreckt sich zur Oberseite 56 und entspricht im allgemeinen dem Volumen von Rohr 44a, das sich in der Umhüllung 42 befindet. Eine entsprechende zylindrische Öffnung 62 berstreckt sich zur Unterseite (nicht nummeriert) von Keramikverbundkörper 54 und entspricht dem Volumen von Rohr 44b, das von dor Umhüllung 42 umgeben wird. Das Volumen, das anfänglich durch den Grundmetallvorläufer 2' eingenommen wurde, wird während der Oxidation des Grundmetalls vollkommen freigegeben und führt zu einem im allgemeinen rechteckig geformten Hohlraum 64, der sich im Keramikverbundkörper 54 gebildet hat und innerhalb der gestrichelten Umrisse von Abbildung 7 gezeigt wird. Die untere Oberfläche (wie sie in Abbildung 7 dargestellt ist) von Hohlraum 64 enthält eine Rille 66, die sich in ihr gebildet hat und die eine inverse Abbildung der Oberfläche des vorspringenden Rands 50 des Grundmetallvorläufers 2' ist. Die Rohre 44a, 44b sind mit Teilchen eines reakticnsträgen Materials 16 in der Gruppe von Bild 6 gefüllt. Da das roaktionsträge Material durchlässig ist, gibt es über die Rohre 44a, 44b Zugang zur umgebenden Atmosphäre durch den Hohlraum 64, der während der Reaktion gebildet wird, so daß Hohlraum 64 zu keinem Zeitpunkt durch das wachsende Oxidationsprodukt vollständig abgeschlossen und gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichtet ist. Wie oben erklärt wird, wird dadurch das Problem sines Druckdifferentials vermieden, das auf Grund der Tatsache am wachsenden Hohlkörper des Oxidationsreaktionsproduktes wirkt, daß das Oxidationsreaktionsprodukt für die umgebende Luft oder Atmosphäre undurchlässig ist Wenn wir uns jetzt den Abbildungen 8,8A und 8B zuwenden, so wird dort eine andere Realisierungsmöglichkeit eines Grunametallvorläufers 68 gezeigt, zum Beispiel eines Aluminiumgrundmetallvorläufers, der im allgemeinen rechteckig ist und die Oberflächen 70,74 und die Seiten 72a, 72b, 72c und 72d hat. Der Grundmetallvorläufer hat einen rechteckig geformten Steg 76, der aus soiner Oberfläche 74 herausragt. Der Steg 76 verläuft im wesentlichen parallel zu den Seiten 72 a und 72d und erstreckt sich gleich weit wie diese Seiten. Eine zylindrische geformte Bohrung 78 verläuft durch den Grundmetallvorläufer 68 von der Oberfläche 70 zur Oberfläche 74.

Abbildung 9 zeigt den Grundmetallvorläufer 68, der sich in einem feuerfesten Behälter 80 in einer Anordnung des Grundmetallvorläufers 68 mit dem anpaßbaren Füllstoff und einer Barriere oder einem Wachstumsverhinderungsmittel befindet. In dieser Realisierungsmöglichkeit ist eine zylindrische Barriere 82, die das Wachstum hemmt oder verhindert, so dimensioniert und aufgebaut, daß sie gleitbar in die zylindrisch geformte Bohrung 78 eingesetzt werden kann, und dabei Kontakt mit ihrer gesamten zylindrischen Oberfläche besteht. Wie in den Abbildungen 8B und 9 gezeigt wird, ist die zylindrische Barriere 82 länger als die Bohrung 78, und ein Teil der Barriere ragt an einem Ende aus der Bohrung heraus. Die Schnittdarstellung von Abbildung 9 zeigt den Aufbau der zylindrischen Barriere 82, die in der dargestellten Realisiprungsmöglichkeit aus einem zentralen Kern 82b besteht, der aus Gips hergestellt sein kann und sich in einem Rohr 82a aus dickem Papier oder dünner Pappe befindet, das zur Festlegung der Anfangskonfiguration der Barriere dient. Beim Erwärmen verbrennt oder verflüchtigt sich das Papier oder die Pappe und nimmt nicht weiter am Prozeß te .. Eine rechteckig geformte Barriere 88, die an ihren oberen und unteren Enden offen ist (wie in Abbildung 9 gezeigt wird), vird in Abbildung 9 im Schnitt gezeigt und besteht aus vier Wänden, die parallel zu den Seiten 72a, 72 b, "!ic bzw. 72el des Grundmetallvorläufers 68 verlaufen und einen Abstand zu diesen Seiten haben. Die Barriere 88 hat somit die Form eines kurzen Abschnitts eines Rechteckkanals. Nur drei der Wände der Barriere 88 sind in Abbildung 9 zu sehen, nämlich Wand 88 b und im Schnitt die Wände 88a und 88c. Wie im Hinblick auf die letzteren beiden Wände gezeigt wird, so besteht die Innenfläche jeder Wand aus einer Schicht Gips, die bei den Wänden 88a und 88c im Schnitt als Schicht 88a' und 88c' gezeigt wird. Die Außenschicht aus dickem Papier oder Pappe wird im Schnitt als Schicht 88a" und 88c" bezeichnet.

Der Grundmetallvorläufer 68 wird zusammen mit der zylindrischen Barriere 82, die in seine zylindrische Bohrung eingesetzt wird, in ein Bett aus anpaßbarem Füllstoff 84 eingebettet, der sich in der rechteckigen Barriere 88 befindet. Barriere 88 und ihr Inhalt werden in ein Bett aus reaktionsträgem Material 86 gebettet, von dem die Trennung durch Barriere 88 erfolgt. In dieser Realisierungsmöglichkeit ist der nicht abzubildende Abschnitt des Grundmetallvorläufers 68 mit der zylindrischen Oberfläche der zylindrisch geformten Bohrung 78 versehen, deren Oberfläche mit der Außenfläche der zylindrisch geformten Barriere 82 Kontakt hat und kongruent zu dieser ist. Die verbleibenden Flächen des Grundmetallvorläufers 68 umfassen sein positives Muster, da von diesen Oberflächen aus durch das Bett des anpaßbaren Füllstoffs 84 unter geeigneten Bedingungen, wie oben beschrieben, das Wachstum des Oxidationsreaktionsprodukts vom Grundmetallvorläufer 68 erfolgen wird. Das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes hört zwangsweise auf, wenn das wachsende Oxidationsreaktionsprodukt die Barriere 82 und 88 bzw. das reaktionsträge Material 86 berührt. Die in Abbildung 9 gezeigte Anordnung erzeugt einen Keramikkörper mit einer Konfiguration, die mit der oben beschriebenen Konfiguration identisch ist oder dieser wesentlich ähnelt und in Abbildung 7 dargestellt ist, wie man sie aus der Anordnung von Abbildung 6 erhält. Demgemäß ist es nicht notwendig, die Beschreibung des Keramikkörpers von Abbildung 7 zu wiederholen.

Unter Bezugnahme auf die Abbildungen 10 und 11, denen wir uns jetzt zuwenden, kann gesagt werden, daß dort ein anderes Verfahren gezeigt wird, mit dem man einen Keramikverbundkörper erhält, der dem ähnelt oder mit dem identisch ist, der in Abbildung 3 dargestellt ist, wo durch Benutzung einer geeigneten Barriere das Ausmaß des Wachstums des Oxidationsreaktionsprodukts kontrolliert wird und wo somit nicht mehr die Notwendigkeit besteht, bis zu dem Grad eine spanende Bearbeitung oder ein Schleifen durchzuführen, der erforderlich ist, um die unregelmäßigen Teile des Keramikkörpers von Abbildung 4 zu formen (der durch Verwendung der Anordnung von Abbildung 2 gebildet wurde). Wie in Abbildung 10 gezeigt wird, ist ein Grundmetallvorläufer 2' hinsichtlich der Form dem Grundmetallvorläufer 2 der Abbildungen 1,1A und 2 ähnlich oder mit diesem identisch. Somit hat der Grundmetallvorläufer 2' eine flache Oberfläche 10', eine gegenüberliegende Oberfläche 8', von der ein rechteckiger Steg ausgeht 9' und die eine Rille 4' und eine zylindrisch geformte Bohrung oder Hohlraum 6' besitzt. Ein Ansatz 11' verläuft entlang einer Seite des Grundmetallvorläufers 2', der sich in einer rechteckigen Barriere 90 befindet, die aus einem rechteckig geformten Kasten aus dickem Papier oder dünner Pappe besteht und an ihren gegenüberliegenden Enden offen ist. Die rechteckige Barriere 90 ist mit Gips in einer ähnlichen Weise ausgekleidet wie die rechteckige Barriere 88 der Realisierungsmöglichkeit von Abbildung 9. Somit besteht, wie in Abbildung 10 dargestellt ist, die rechteckige Barriere 90 aus den Wänden 90a, 90 b, 90c und 9Od, wobei in Abbildung 10 der größte Teil der Wand 9Od weggebrochen wurde, um die Klarheit der Darstellung zu verbessern. Jede der Wände 90a-90d hat eine Innenauskleidung aus fest gewordenem Gips, wie sich am besten bei der im Schnitt dargestellten Wand 90c sehen läßt, die die Außenwand 90c' aus Pappe mit einer Innenauskleidung aus Gips 90c" darauf zeigt. In ähnlicher Weise, wie in Abbildung 11 gezeigt wird, besteht Wand 90a aus Pappe 90a' mit einer Gipsschicht 90a" darauf. Die Oberfläche 10' des Grundmetallvorläufers 2' hat einen Überzug 92 aus Gips, der auf sie aufgebracht wurde.

Fünf der sechs Hauptflächen des Grundmetallvorläufers 2' sind somit durch eine Barriere bedeckt, die in der dargestellten Realisierungsmöglichkeit, aus einer Gipsschicht besteht. Wie bei allen dargestellten Gips/Pappbarrieren dient die Pappe oder das Papier als Form, auf die der Gips in seinem feuchten oder plastischen Zustand aufgebracht werden kann, und dann läßt man ihn trocknen, damit er sich zu einer starren Barriere verfestigt. Die Pappe dient auch zur Verstärkung der Gipsbarriere, um während dec. Transportierens und Einbauens der Barriere und des Grundmetallvorläufers in den feuerfesten Behälter Rißbildung oder Bruch zu vermeiden. Wie schon früher gesagt wurde, anstelle von Papier oder Pappe und anstelle von Gips kann man andere geeignete Materialien verwenden.

Bei gehemmtem oder verhindertem Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes durch die Barriere bilden Oberfläche 8', Rille 4', Bohrung 6' und Steg 9' zusammen das positive Muster des Grundmetnllvorläufers 2'. Die verbleibenden Oberflächen bilden den nicht abzubildenden Abschnitt des Grundmetallvorläufers 2'.

Abbildung 11 zeigt den Grundmetallvorläufer 2' und seine zugehörige Barriere 90, die in ein Bett aus reaktionsträgem Teilchenmaterial 94 eingebettet ist und im „freien" Raum über dem Vorläufer 2' einen anpaßbaren Füllstoff 96 enthält. Der obere Teil (wie es in den Abbildungen 10 und 11 dargestellt ist) der rechteckigen Barriere 90 erstreckt sich über der Oberfläche 8' des Grundmetallvorläufers 2' und dient somit zur Abtrennung des Betts des anpaßbaren Füllstoffs 96 vom Bett des reaktionsträgen Materials 94, das sich im feuerfesten Behälter 98 befindet. Durch Erwärmen der Anordnung von Abbildung 11 auf eine geeignete erhöhte Temperatur und durch Halten der Anordnung auf dieser Temperatur für einen ausreichenden Zeitraum in Übereinstimmung mit den oben beschriebenen Verfahren wird ein Keramikverbundkörper erhalten, der dem ähnelt, der in Abbildung 3 dargestellt ist, oder mit diesem identisch ist, wie es durch das weiter unten gegebene Beispiel gezeigt wird.

Die Keramikverbundstruktur, die mit Hilfe der vorliegenden Erfindung erzielt wird, ist normalerweise eine dichte, kohärente Masse, bei der zwischen ungefähr 5 und 98 Vol.-% des Gesamtvolumens der Verbundstruktur durch einen oder mehrere Füllstoffkomponenten, die in einer polykristallinen Keramikmatrix eingebettet sind, eingenommen werden. Die polykristalline Keramikmatrix besteht normalerweise, wenn das Grundmetall Aluminium und das Oxidationsmittel Luft oder Sauerstoff ist, zu ungefähr 60 bis 99Ma.-% (der Masse der polykristallinen Matrix) aus miteinander verbundenem Alpha-Aluminium und zu ungefähr 1 bis 40 Ma.-% (gleiche Basis) aus nicht oxidierten metallischen Bestandteilen, wie zum Beispiel aus dem Grundmetall. Die Erfindung wird jetzt noch weiter anhand der folgenden Beispiele verdeutlicht, die keine Begrenzung darstellen.

Auiiührungsbeispiele Beispiel 1

Ein Grundmetallvorläufer wurde spanend auf die in den Abbildungen 1,1Aund 10 gezeigte Form bearbeitet. Der Vorläufer wurde spanend aus einem Block Aluminiumlegierung 380.1 hergestellt, die von Belmonts Betais Inc. stammte und eine nominelle Zusammensetzung von 8 bis 8,5 Ma.-% Silizium, 2 bis 3 Ma.-% Zink, 0,1 Ma.-% Magnesium, 3,5 Ma.-% Kupfer sowie Eisen, Mangan und Nickel hat, obwohl der Magnesiumgehalt manchmal höher lag, so im Bereich von 0,17-0,18%. Der sich ergebende geformte Grundmetallvorläufer wurde mit einer Barriere versehen, wie sie durch die Barriere 90,92 in Abbildung 10 dargestellt wird. Die Barriere, die Barriere 90 in Abbildung 10 entspricht, bestand aus einer Pappform, auf die Gips (Bondex, von der Firma Bondex) in einer ungefähr 1,6 bis 3,2mm dicken Schicht aufgebracht wurde. Die Barriere, die der Barriere 92 in Abbildung 10 entspricht, bestand aus einer Schicht aus dem gleichen Gips, näherungsweise 1,6 bis 3,2 mm dick. Somit wurden die Oberflächen, die den Oberflächen 10,7a, 7 b, 7c und 7d des Grundmetallvorläufers entsprechen, der in den Abbildungen 1, 1A und 10 dargestellt ist, mit einem Barrierematerial beschichtet und umfaßten den nicht abzubildenden Abschnitt des Vorläufers. Oberfläche 8, Rille 4, Bohrung 6 und Steg 9 waren frei von Barrierenmaterial und bildeten so das positive Muster des Grundmetallvorläufers. Die Barriere, die Barriere 90 in Abbildung 11 entspricht, erstreckte sich ungefähr 16 mm über der Oberfläche 8 des Grundmetallvorläufers. Ein Füllstoff, der aus einem homogenen Gemisch aus Aluminiumoxidteilchen (38 Alindum von der Firma Norton) besteht, das 70Ma.-% Teilchen mit der Körnungsnummer 220 - 30Ma.-% Teilchen mit der Körnungsnummer 500 und Siliziummetallteilchen in einer Menge von 7 Ma.-% der Gesamtmasse der Alundumteilchen enthält, wurde in den freien Raum über dem Vorläufer gebracht, der durch die Barriere gebildet wird, die Barriere 90 in Abbildung 10 entspricht. Der Füllstoff wurde somit in entsprechenden Kontakt mit dem positiven Muster gebracht, das durch die Oberfläche 8, Rille 4, Bohrung 6 und Steg 9 gebildet wird. Dio Gruppe aus Barriere, Füllstoff und Grundmetallvorläufer wurde auf ein Bett aus reaktionsträgem Material gelegt und in dieses eingebettet und zwar auf die in Abbildung 11 dargestellte Weise. Das reaktionsträge Material enthält Aluminiumoxidteilchen (El Alundum von der Firma Norton, Korngröße 90mesh). Das Bett aus reaktionsträgem Material entspricht Bett 94 von Abbildung 11 und hatte im wesentlichen die gleiche Höhe wie die Oberseite der Barrierenumhüllung, die Barriere 90 von Abbildung 11 entspricht.

Die sich ergeoende Gruppe wurde in einen Ofen gestellt und in Luft auf 1000⁰C für 28 Stunden erwärmt. Man ließ die Gruppe abkühlen, und der aus dem Grundmetallvorläufer gewachsene Keramikkörper wurde aus dem feuerfesten Behälter genommen, und überschüssiger Füllstoff und Barrierenmaterial wurden durch leichtes Sandstrahlen von ihm entfernt. Es wurde ein Keramikkörper im allgemeinen mit der in Abbildung 3 dargestellten Form erhalten, der eine hochgradig wahrheitsgetreue inverse Abbildung des positiven Musters des Grundmetallvorläufers aufwies.

Beispiel 2

Ein 8lock der gleichen Aluminiumlegierung wie in Beispiel 1 wurde spanend bearbeitet und gebohrt, um einen Grundmetallvorläufer mit der Form, die in den Abbildungen 8 und 8A gezeigt wird und Gesamtabmessungen von 63,5mm Länge, 31,75mm Breite und 17,46 mm Dicke mit einer zylindrischen Bohrung (entspricht Bohrung 78 der Abbildungen 8 und 8A) mit Zoll Durchmesser herzustellen. Ein rechteckiger Steg (entspricht 76 der Abbildungen 8 und 8A) hatte eine Dicke von 19 mm (Höhe über der Oberfläche, die Oberfläche 74 in den Abbildungen 8 und 8A entspricht) und eine Breite von 6,35 mm. Ein Papierrohr, das mit Gips (Bondex, von der Firma Bondex) gefüllt war, wurde in die Bohrung eingesetzt, wobei der Außendurchmesser des Papierrohrskongruent zur Oberfläche der zylindrischen Bohrung ist und Kontakt mit ihr hat und die zylindrische Barriere am jeweils gegenüberliegenden Ende der zylindrischen Bohrung ungefähr 6,35mm weit herausragt. Gips (Bondex, von der Firma Bondex) wurde in einer dicken Schicht auf dickes Papier in Form eines an seinen gegenüberliegenden Enden offenen Kastens aufgetragen. Die Kastenabmessungen betrugen ungefähr 76mm Länge, 38mm Breite und 31,75mm Höhe. Dieser mit Gips beschichtete Kasten entspricht Barriere 88 von Abbildung 9.

Eine Unterschicht aus reaktionsträgem Material, das aus El Alundum von der Firma Norton mit der Korngröße 90 mesh besteht, wurde in einen Tiegel aus feuerfestem Material gegeben. Ein offenes Ende der rechteckigen Barriere wurde auf die Schicht aus reaktionsträgem Material gelegt, und der Grundmetallvorläufer (mit der zylindrischen Barriere in seiner Bohrung) wurde in ein Füllstoffbett eingebettet (entspricht 84 von Abbildung 9), das sich in der rechteckigen Barriere befand, im wesentlichen so, wie es in Abbildung 9 gezeigt wird. Bei dem Füllstoff handelt es sich um den gleichen Füllstoff wie in Beispiel 1, und er füllte im wesentlichen die rechteckige Barriere. Es wurde die gleiche Art von re&ktionsträgem Material (entspricht dem reaktionsträgen Material 86 in Abbildung 9) wie in Beispiel 1 bis auf ungefähr die gleicne Höhe wie der Füllstoff zugegeben, und das Ergebnis war eine Anordnung, die im wesentlichen so aussah wie die, die in Abbildung 9 dargestellt wird. Der sich ergebende Aufbau wurde in einen Ofen gestellt und 28 Stunden lang in einer Luftatmosphäre auf 1000⁰C erwärmt. Nach diesem Zeitraum ließ man die Anordnung abkühlen, und der auf diese Weise erhaltene Keramikkörper wurde aus dem feuerfesten Behälter 80 herausgenommen, und der überschüssige Füllstoff und das Barrierenmaterial, das an ihm haftet, wurden durch leichtes Sandctrahlen entfernt. Das Ergebnis war ein Keramikkörper, der im wesentlichen wie der aussah, der in Abbildung 7 gezeigt wird, der das positive Muster des Grundmetallvorläufers wahrheitsgetreu invers abbildet.

Sowohl in Beispiel 1 als auch in Beispiel 2 handelt es sich bei dem anpaßbaren Füllstoff, der in Kontakt mit dem positiven Muster des Grundmetallvorläufers gebracht wird, um einen sich selbst verbindenden, anpaßbaren Füllstoff, so daß irgendein Druckdifferential, das an dem sich bildenden Oxidationsreaktionsprodukt wirkt, durch den sich selbst verbindenden Charakter des Füllstoffs ausgehalten werden kann. Das heißt, wenn an der Hülle des Oxidationsreaktionsproduktes auf Grund der Migrationsbewegung des geschmolzenen Grundrrr tails zur Bildung eines zusätzlichen Oxidationsreaktionsproduktes, das einen Hohlraum mit reduzierten Druck zurückläßt, ·η Druckdifferential auftreten sollte, so bietet der sich selbst verbindend) Charakter des Füllstoffs eine mechanische Festigkeit, die ausreicht, um die mechanischen Kräfte auszuhalten, denen die Hülle des sich bildenden Oxidationsreaktionsproduktes durch das Druckdifferential ausgesetzt ist. In den beiden Beispielen war je doch die dünne Gipsschicht, die die Barriere bildet, für Luft ausreichend durchlässig, so daß Luft durch sie hindurchdrang und den Druck im Hohlraum, der durch das wandernde Grundmetall entstanden ist, ausglich.

Obwohl nur einige Beispiele für Realisierungsmöglichkeiten der Erfindung oben im Detail beschrieben worden sind, ist den Personen, die Erfahrungen auf diesem Gebiet haben, klar, daß die vorliegende Erfindung noch viele weitere Kombinationen und Variationen zusätzlich zu den Beispielfällen umfaßt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines selbsttragenden Keramikverbundkörpers mit einom negativen Muster, das ein positives Muster eines Grundmetallvorläufers invers abbildet, wobei der Keramikverbundkörper aus einer Keramikmatrix, die durch Oxidation eines Grundmetalls, um ein polykristallines Material zu bilden, erhalten wird, wobei das polykristalline Material im wesentlichen aus dem Oxidationsreaktionsprodukt des besagten Grundmaterials mit einem Oxidationsmittel und wahlweise einem oder mehreren metallischen Bestandteilen besteht, und einem Füllstoff, der in die besagte Matrix eingebettet ist, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren aus folgenden Schritten besteht

a) Bereitstellung eines Grundmetallvorläufers mit (1) einem positiven Musterabschnitt für die inverse Abbildung und (2) einem nicht abzubildenden Abschnitt,

b) Herstellung eines entsprechenden Kontaktes zwischen zumindest dem positiven Musterabschnitt des Grundmetallvorläufers und einem Bett aus anpaßbarem Füllstoff unter kontrollierten Wachstumsbedingungen, um das Wachstum des Oxidationsreaktionsprodukts vom positiven Musterabschnitt aus zu fördern und um ein derartiges Wachstum vom nicht abzubildenden Abschnitt aus zu behindern, wobei der anpsßbare Füllstoff (i) durchlässig gegenüber dem Oxidationsmittel ist, zumindest wenn das Oxidationsmittel Kontakt mit dem geschmolzenen Grundmetall in Schritt (c) haben muß, und (ii) durchlässig ist, was das Durchdringen des Füllstoffs durch das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes betrifft, sowie

c) das Erwärmen des Grundmetallvorläufers auf einen Temperaturbereich oberhalb seines Schmelzpunktes und unterhalb des Schmelzpunktes des Oxidationsreaktionsproduktes, um einen Körper aus dem geschmolzenen Grundmetall zu bilden und dann bei der Temperatur

(1) Reagieren des geschmolzenen Grundmetalls mit dem Oxidationsmittel, um das Oxidationsreaktionsprodukt zu bilden,

(2) Aufrechterhalten des Kontaktes für mindestens einen Teil des Oxidationsreaktionsproduktes mit und zwischen dem Körper aus geschmolzenem Metall und dem Oxidationsmittel, um durch das Oxidationsreaktionsprodukt fortlaufend geschmolzenes Metall aus dem Körper aus geschmolzenem Metall zu ziehen und in Kontakt mit dem Oxidationsmittel in dem Füllstoffbett zu bringen, um gleichzeitig das negative Muster in dem Füllstoffbett zu bilden, wenn sich weiterhin Oxidationsreaktionsprodukt an der Grenzfläche zwischen dem Oxidationsmittel und dem vorher gebildeten Oxidationsreaktionsprodukt bildet, und

(3) Fortführen der Reaktion für einen bes* irpmten Zeitraum, um das Füllstoffbett zumindest teilweise in das Oxidationsreaktionsproduki. dadurch einzubetten, daß das Oxidationsreaktionsprodukt wächst, um den Verbundkörper mit dem negativen Muster zu bilden, sowie

α) Trennen des sich bildenden selbsttragenden Keramikverbundkörpers vom überschüssigen Füllstoff und dem Grundmetall, das nicht reagiert hat, wenn welches vorhanden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundmetallvorläufer in Kontakt mit dem Bett aus anpaßbarem Füllstoff gebracht wird, so daß der nicht abzubildende Abschnitt des Grundmetallvorläufers keinen Kontakt mit dem Füllstoff bett hat.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel zur Verfügung gestellt wird, das auf zumindest einen Teil des nicht abzubildenden Abschnitts des Grundmetalls gelegt wird, um das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes vom nicht abzubildenden Abschnitt aus zu behindern.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel aus einem Dampfphasenoxidationsmittel besteht und das Mittel zum Behindern des Wachstums für das Dampfphasenoxidationsmittel durchlässig ist oder unter den Reaktionsbedingungen von Schritt (c) durchlässig wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel aus einem Dampfphasenoxidationsmittel besteht und das Mittel zum Behindern des Wachstums eine Gipsschicht ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus reaktionsträgem Material auf mindestens einem Teil des nicht abzubildenden Abschnitts liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wachstumskontrollbedingungen so aussehen, daß auf den nicht abzubildenden Abschnitt ein Mittel zum Hemmen des Wachstums des Oxidationsreaktionsproduktes gelegt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wachstumskontrollbedingungen so realisiert werden, daß ein äußeres Dotierungsmittel auf den besagten positiven Musterabschnitt aufgebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundmetallvorläufer in Kontakt mit dem Bett aus anpaßbarem Füllstoff gebracht wird, so daß der nicht abzubildende Abschnitt des Grundmetallvorläufers keinen Kontakt mit dem Füllstoffbett hat.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wachstumskontrollbedingungen weiterhin so realisiert werden, daß ein Mittel zum Hemmen des Wachstums des Oxidationsreaktionsproduktes auf den nicht abzubildenden Abschnitt gelegt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der anpaßbare Füllstoff selbstverbindend ist, zumindest wenn dies erforderlich ist, um ein Druckdifferential auszuhalten, das sich am Oxidationsreaktionsprodukt durch dessen Wachstum gebildet hat.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2,3,6,7,8,9,10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel aus einem Dampfphasenoxidationsmittel besteht.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetall ein Aluminiumgrundmetall ist.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wachstumskontrollbedingungen zumindest teilweise dadurch erreicht werden, daß in einem Teil des Betts aus anpaßbarem Füllstoff, das an den positiven Musterabschnitt angrenzt, ein festes oder ein flüssiges Oxidationsmittel oder beides zusammen enthalten ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetall ein Aluminiumgrundmetall ist.

16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel aus einem sauerstoffhaltigen Gas besteht.

17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel aus einem stickstoffhaltigen Gas besteht.

18. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel Luft ist.

19. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel aus einem sich entwickelnden Gas besteht.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2,3,4, 5,6,7,8, 9,10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetall aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Aluminium-, Silizium-, Titan-, Zinn-, Zirkonium- und Hafniumgrundmetall besteht.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2,3,4, 5, 6,7, 8,9,10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem oder mehreren der folgenden Bestandteile besteht - ein sauerstoffhaltiges Gas, ein stickstoffhaltiges Gas, ein Halogen, Schwefel, Phosphor, Arsen, Kohlenstoff, Bor, Selen, Tellur, ein H₂/H₂O-Gemisch, Siliziumdioxid, Methan, Äthan, Propan, Azetylen, Äthylen, Propylen und ein C0/C0₂-Gemisch und Verbindungen der einzeln aufgeführten Elemente.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2,3,4, 5,6,7,8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Hohlkörpern, Teilchenmaterialien, Pulvern, Fasern, Whiskern, Kugeln, Blasen, Stahlwolle, Blechen, Anhäufungen, Drähten, Stäben, Stangen, Kügelchen, Rohren, feuerfesten Geweben, Röhrchen, Plättchen und Gemischen daraus besteht.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2,3,4, 5,6,7,8,9,10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus einem Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus einem oder mehreren der folgenden Bestandteile besteht-Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Siliziumkarbid, Siliziumaluminiumoxynitrid, Zirkoniumoxid, Bariumtitanat, Bornitrid, Siliziumnitrid, Magnesiumaluminat, Eisenlegierungen, Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung, Kohlenstoff und Aluminium.

24. Verfahren zum Erzeugen eines selbsttragenden Keramikverbundkörpers mit einem negativen Muster, das ein positives Muster eines Grundmetallvorläufers invers abbildet, wobei der Verbundkörper aus (1) einer Keramikmatrix, die durch Oxidation eines Aluminiumgrundmetalls erhalten wird, um ein polykristallines Material zu bilden, das im wesentlichen aus (i) dem Aluminiumoxidoxidationsprodukt des Grundmetalls mit Luft und wahlweise (ii) einem oder mehreren metallischen Bestandteilen besteht, und (2) einem Füllstoff, der in die Matrix eingebettet ist, wobei sich das Verfahren aus folgenden Schritten zusammensetzt:

a) Herstellung eines Aluminiumgrundmetallvorläufers mit (1) einem positiven Musterabschnitt für die inverse Abbildung und (2) einem nicht abzubildenden Abschnitt.

b) Herstellen des entsprechenden Kontaktes von zumindest dem positiven Musterabschnitt des Grundmetallvorläufers mit einem Bett aus anpaßbarem Füllstoff unter kontrollierten Wachstumsbedingungen, um das Wachstum des Oxidationsreaktionsproduktes vor allem oder ausschließlich vom positiven Musterabschnitt aus zu begünstigen und um ein derartiges Wachstum vom nicht abzubildenden Abschnitt aus zu hemmen, wobei der anpaßbare Füllstoff (i) für Luft durchlässig ist, um in Schritt (c) den Kontakt vom geschmolzenen Grundmetall mit Luft zu realisieren, und (ii) für das Durchdringen des Füllstoffs durch das Wachstum des Oxidationsreaktionsprodukts durchlässig zu machen und

c) Erwärmen des eingebrachten positiven Musters auf einen Temperaturbereich von ungefähr 850 bis 1450⁰C, um einen Körper aus geschmolzenem Aluminiumgrundmetall zu bilden, und bei der Temperatur

(1) Reagieren des geschmolzenen Grundmetalls mit Luft, um das aus Aluminiumoxid bestehende Oxidationsreaktionsprodukt zu bilden,

(2) Halten von zumindest einem Teil des Aluminiumoxidoxidationsreaktionsproduktes in Kontakt mit und zwischen den Körper aus geschmolzenem Metall und der Luft, um fortlaufend geschmolzenes Metall aus dem Körper aus geschmolzenem Metall durch das Aluminiumoxidoxidationsreaktionsprodukt und in das Füllstoff bett zu ziehen, um gleichzeitig das negative Muster in Füllstoffbett zu bilden, wenn die Bildung des Aluminiumoxidoxidationsproduktes an der Grenzfläche zwischen Luft und dem vorher gebildeten Aluminiumoxidoxidationsreaktionsprodukt weitergeht, und

(3) Fortdauernde Reaktion für einen Zeitraum, um das Füllstoffbett zumindest teilweise durch Wachstum des Aluminiumoxidoxidationsreaktionsprodukts einzubetten, um den Verbundkörper zubilden, wobei der Verbundkörper das besagte negative Muster aufweist, sowie

d) Trennen des sich ergebenden selbsttragenden Keramikverbundkörpers vom überschüssigen Füllstoff und Grundmetall, das nicht reagiert hat, wenn welches vorhanden ist.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotieren des Grundmetalls mit einem oder mehreren Dotierungsmitteln mit mindestens einem der folgenden Verfahren erfolgt- (a) Legieren des besagten Grundmetalls mit einem oder mehreren Dotierungsmitteln, (b) Aufbringen eine oder mehrerer Dotierungsmittel als eine Schicht aus Dotierungsmaterial auf zumindest einen Teil des positiven Musters des Grundmetalls und

(c) Verfügbarmachung von einem oder mehreren Dotierungsmitteln zumindest teilweise im Füllstoff, der an das positive Muster angrenzt.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierungsmittel aus einer Quelle aus einem oder mehreren der folgenden Elemente besteht- Magnesium, Zink, Silizium, Germanium, Zinn, Blei, Bor, Natrium, Lithium, Kalzium, Phosphor, Yttrium, Lanthan, Zer, Praseodym, Neodym und Samarium.

27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das polykristalline Material noch weiterhin eine Einleitungsoberfläche eines Spineis einschließt, der sich als Oxidationsreaktionsprodukt des Grundmetalls, des Dotierungsmittels und des besagten Oxidationsmittels bildet.

28. Keramikverbundkörper, selbsttragend mit einem negativen Muster, das das positive Muster eines Grundmetallvorläufers mit einem positiven Musterabschnitt und einem nicht abzubildenden Abschnitt invers abbildet, wobei der Keramikverbundkörper aus einer polykristallinen Matrix besteht, die einen Füllstoff einschließt, der aus einem Bett aus anpaßbarem Füllstoff erhalten wird, in das der Grundmetallvorläufer in einer Anfangslage mit dem positiven Muster des Grundmetallvorläufers in entsprechendem Kontakt mit dem Füllstoff eingebracht wird und das positive Muster des Grundmetallvorläufers wird dabei invers abgebildet, wenn der Grundmetallvorläufer aus seiner Anfangslage entfernt wird, um gleichzeitig mit der Oxidationsreaktion des geschmolzenen Grundmetallvorläufers vor allem oder ausschließlich aus dem positiven Musterabschnitt des Grundmetallvorläufers heraus, um die polykristalline Matrix zu bilden, um das invers abgebildete negative Muster zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix dabei im wesentlichen aus (i) dem Oxidationsreaktionsprodukt des Metallvorläufers mit einem Oxidationsmittel und wahlweise (ii) einem oder mehreren metallischen Bestandteilen besteht.

29. Keramikverbundkcrper nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die polykristalline Matrix das Oxidationsreaktionsprodukt des Grundmetalls und eines Dampfphasenoxidationsmittels ist, wobei das Füllstoff bett für das Dampfphasenoxidationsmittel durchlässig ist.

30. Keramikverbundkörper nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikverbundkörper mindestens 1 Vol.-% metallische Bestandteile beinhaltet.

31. Keramikverbundkörper nach Anspruch 28 oder 29, gekennzeichnet dadurch, daß das Grundmetall Aluminium und das Oxidationsreaktionsprodukt Alpha-Aluminiumoxid ist.

32. Keramikver bundkörper nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetall Aluminium und das Oxidationsreaktionsprodukt Aluminiumnitrid ist.

33. Keramikverbundkörper nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetall Titan und das Oxidationsreaktionsprodukt Titannitrid ist.

34. Keramikverbundkörper nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetall Silizium und das Oxidationsreaktionsprodukt Siliziumkarbid ist.

35. Keramikverbundkörper nach Anspruch 28 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Oxidationsreaktionsprodukt aus der Gruppe augewählt wird, die aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid, Siliziunvorid, Aluminiumborid, Titannitrid, Zirkoniumnitrid, Titanborid, Zirkoniumborid, Zinnoxid und Aluminiumoxynitrid besteht.

36. Keramikverbundkörper nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Füllstoff aus einem Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus einem oder mehreren derfolgenden Bestandteile besteht-Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Siliziumkarbid, Siliziumaluminiumoxynitrid, Zirkoniumoxid, Bariumtitanat, Bornitrid, Siliziumnitrid, Magnesiumaluminat, Eisenlegierungen, Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung, Kohlenstoff und Aluminium.

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