PT85735B

PT85735B - Processo para a fabricacao de compostos ceramicos

Info

Publication number: PT85735B
Application number: PT85735A
Authority: PT
Inventors: Harold Daniel Lesher; Andrew Willard Urguhart; Danny Ray White; Christopher Robin Kennedy
Original assignee: Lanxide Technology Co Ltd
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1990-08-31
Also published as: NO873822D0; NZ221755A; IE60627B1; IN168483B; JPS63170256A; DK481887D0; PH25679A; HUT46612A; IL83859A0; IL83859A; FI874026A; DE3784123T2; AU602355B2; FI874026A0; CA1307097C; NO873822L; DE3784123D1; AU7860287A; EP0261068B1; DK481887A

Description

A presente invenção refere-se de um modo geral a um processo para a fabricação de produtos compósitos cerâmicos. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a um processo para a produção de produtos compósitos cerâmicos pela infiltração de um material de enchimento, que é revestido com uma fonte de silício, tendo propriedades de contaminante intrínsecas, com um produto da reacção de oxidação desenvolvido a partir de um precursor de metal original de alumínio.

Descrição da técnica anterior

Nos últimos anos, tem havido um interesse cres, cente pelo uso de materiais cerâmicos para aplicaçães estruturais historicamente servidas por metais. 0 impulso para esse interesse tem sido a superioridade dos materiais cerâmicos em relação aos metais no que se refere a certas propriedades, tais iF /

- 2 como a resistência ã corrosão, a dureza, o módulo de elasticidade e as capacidades refraciárias.

Os esforços actuais na produção de produtos C£ râmicos de maior resistência, mais fiáveis e mais rijos estão amplamente focalizados sobre (1) o desenvolvimento de processos aperfeiçoados de processamento de cerâmicas monolíticas e (2) o desenvolvimento de novas composiçães de materiais, nomea damente produtos compósitos de matriz cerâmica. Uma estrutura compósita é uma estrutura que compreende um material, um corpo ou um produto heterogéneos feito de dois ou mais materiais diferentes, que estão intimamente combinados a fim de obter as propriedades desejadas do produto compósito. Por exemplo, dois materiais diferentes podem ser intimamente combinados embebendo numa matriz do outro. Um produto compósito de matriz cerâmica incorpora uma ou mais espécies diversas de materiais de enchimento, tais como materiais em partículas, fibras, barras e semelhantes .

Vários materiais adequados têm sido empregados como material de enchimento na formação e fabricação de produtos compósitos de matriz cerâmica. Esses materiais de enchimen to têm sido usados na forma de fibras, bolas, partículas, filamentos emaranhados etc. Esses materiais incluem, por exemplo, alguns dos óxidos (simples ou misturados), nitretos, carbonetos ou boretos de alumínio, háfnio, titânio, zirconio, ítrio e silício. Certos materiais conhecidos que têm sido utilizados como material de enchimento, tal como o carboneto de silício e o nitreto de silício, não são intrinsecamente estáveis num meio oxidante a alta temperatura (por exemplo, acima de 85O°C),

- 3 / /

mas exibem nesse meio reacções de degradação com cinética relativamente lenta. Ha diversas limitações ou dificuldades conhecidas na substituição dos materiais cerâmicos por metais, tais como a versatilidade de escala, a capacidade de produzir formas complexas, satisfação das propriedades requeridas para aplicação no uso final e os custos. Diversos pedidos de patente pendentes cedidos ao mesmo proprietário do presente pedido vencem algumas dessas limitações ou dificuldades e proporcionam novos processos para produzir de maneira fiável materiais cerâmicos, incluindo materiais compósitos. Um processo importante é divulgado de um modo genérico no pedido de patente ame ricano do mesmo proprietário e pendente Número 818 9^3, depositado em 15 de Janeiro de 19&6, em nome de Marc S. Newkirk e outros, e intitulado Novos materiais cerâmicos e processos para a sua fabricação. Estes pedidos divulgam o processo de produção de corpos cerâmicos auto-suportados desenvolvidos como produto da reacção de oxidação de um precursor de metal original. Metal fundido reage com um oxidante em fase vapor para formar um produto da reacção de oxidação e o metal migra através do produto de oxidação no sentido do oxidante, desenvolvendo assim continuamente um corpo cerâmico policristalino. 0 processo pode ser melhorado pelo uso de um contaminante como elemento de liga, tal como é usado no caso de oxidação de alu mínio contaminado com magnésio e silício ao ar para formar estruturas cerâmicas de òí-alumina. Este processo foi aperfeiçoado pela aplicação de materiais contaminantes â superfície do metal percursor, como se descreve no pedido de patente americano do mesmo proprietário N- 822 999, depositado em 27 de

Janeiro de 1986, em nome de Marc S. Newkirk e outros e intitulado Processos de fabricação de materiais cerâmicos auto-suportados.

Este fenómeno de oxidação foi utilizado na prç> dução de corpos cerâmicos compósitos, como se descreve no pedido de patente americano pendente do mesmo proprietário N?. 819 397, depositado em 17 de Janeiro de 1986, em nome de Marc S. Newkirk e outros e intitulado Produtos cerâmicos compósitos e processos de fabricação dos mesmos. Estes pedidos di^ vulgam novos processos para a produção de um produto compósito cerâmico auto-suportado pelo desenvolvimento de um produto da reacção de oxidação a partir de um precursor de metal original numa massa de material de enchimento permeável, infiltrando as sinomaterial de enchimento com uma matriz cerâmica. 0 produto compósito resultante, porém, não tem geometria, forma ou confi guração definida ou pré-determinada.

Um processo para a produção de corpos cerâmicos compósitos, tendo uma geometria ou forma pré-determinadas, é divulgado no pedido de patente americana pendente, do mesmo proprietário N?. 861 025, depositada em 8 de Maio de 1986, De acordo com o processo segundo este pedido de patente americano, o produto da reacção de oxidação em desenvolvimento infiltra-se num pré-molde permeável no sentido dirigido para um limite de superfície definido. Foi descoberto que a formação de formas com alta fidelidade é mais facilmente obtida dotando o pré-molde com um meio de barreira como se descreve no pedido de pa tente americano pendente, do mesmo proprietário N?. 861 024, d£ positado em 8 de Maio de 1986. Este processo produz corpos ce5 í

\ r râmicos modelados auto-sustentados, incluindo corpos compósitos cerâmicos modelados pelo desenvolvimento do produto da reacção de oxidação de um metal precursor até um meio de barreira afastado do metal para estabelecer um limite ou superfí cie. Um processo de formação de produtos compósitos cerâmicos tendo uma cavidade com uma geometria interior que reproduz a forma de um molde ou padrão em positivo do metal original é apresentado no pedido de patente americano pendente do mesmo proprietário N?. 823 542, depositado em 27 de Janeiro de 1986, e no pedido de patente americano pendente do mesmo proprietário N?. 896 157, depositado em 13 de Agosto de 1986.

As descrições completas de todos os pedidos de patente do mesmo proprietário atrás referidos são aqui expressamente incorporados por referência.

Sumário da Invenção

A presente invenção, de um modo amplo, propor ciona um processo para a produção de um produto compósito cerâmico compreendendo uma matriz cerâmica obtida pela reacção de oxidação de metal original de alumínio fundido com um oxidante, incluindo um oxidante em fase de vapor, e um material de enchimento revestido, pelo menos inicialmente, com uma fon te de silício (definida mais adiante) infiltrada pela matriz. A fonte de silício tem uma composição diferente da composição primária de material de enchimento e a fonte de silício é pelo menos parcialmente redutível ou dissolvida pelo metal original fundido nas condições do processo. Esse revestimento de fonte de silício, quando aquecido até uma temperatura ad£

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/ - 6 quada, de preferência, mas não necessariamente, num meio contendo oxigénio, possui propriedades de contaminante intrínsecas para intensificar a reacção de oxidação, e a porção essen cialmente inalterada ou restante do materail de enchimento, servindo como enchimento, é incorporada na matriz em desenvol vimento, como se explica com mais pormenor mais adiante.

produto compósito cerâmico auto-suportado é produzido pela formação, inicialmente, de um leito ou massa | de material de enchimento, cujos constituintes, parcial ou tc>

talmente, são revestidos com uma fonte de silício. A fonte de silício tem uma composição diferente da composição primária do material de enchimento. 0 material de enchimento pode ser coberto, pelo menos parcialmente, com um meio de barreira que fica pelo menos parcialmente afastado do metal original de alumínio, para estabelecimento de uma superfície ou limite da matriz cerâmica.

material de enchimento que leva a fonte de silício e que pode ser usada em combinação com outros materiais de enchimento, na forma de camada ou de leito compactado ou pré-modelado com um pré-molde, é posicionado ou orientado adjacente ao metal original de alumínio, de modo que a formação do produto da reacção de oxidação ocorrerá num sentido dirigido para o oxidante e para o material de enchimento, e no sentido do meio de barreira, se for utilizado. 0 leito de material de enchimento ou o pré-molde deve ser suficientemente permeável para permitir ou adaptaf-se ao crescimento do produto da reacção de oxidação dentro do leito e para permitir que o oxidante gasoso, atravesse os poros do pré-molde e en* ι ______.

ζ tre em contacto com o metal fundido. 0 metal original é aquecido até uma temperatura acima do seu ponto de fusão, mas abaixo do ponto de fusão do produto da reacção de oxidação, para formar um corpo de metal fundido. A esta temperatura, ou dentro desta gama de temperaturas, o metal fundido reage com o oxidante para formar o produto da reacção de oxidação. Pelo menos uma porção do produto da reacção de oxidação é mantida em contacto com e entre o metal fundido e o oxidante, para transportar metal fundido através do produto da reacção de oxidaçao no sentido do oxidante e para entrar em contacto com o mesmo, de modo que o produto da reacção de oxidação continua a formar-se na interface entre o oxidante e o produto da reacção de oxidação anteriormente formado, infiltrando-se assim no material de enchimento adjacente. A reacção continua durante um tempo suficiente para infiltrar pelo menos uma por ção do material de enchimento com um material policristalino, constituído essencialmente pelo produto da reacção de oxidação e um ou mais constituintes metálicos, tais como constituintes não oxidados do metal original ou do contaminante, dispersos ou distribuídos através do material policristalino. Deve entender-se que o material da matriz policristalino pode apresentar espaços vazios ou porosidade em vez da fase de metal, mas a percentagem volumétrica de espaços vazios dependerá amplamente de condiçães como a temperatura, o tempo, os contaminantes e o tipo de metal original. Se se tiver usado um meio de barreira, o corpo cerâmico continuará a desenvolver-se até à barreira, desde que esteja presente metal origi nal suficiente

Como se explicou nos pedidos de patente do mes mo proprietário atrás mencionados, o uso de materiais contaminantes pode influenciar favoravelmente ou promover o processo da reacção de oxidação. 0 silício á um contaminante utilizável com um metal original de alumínio, especialmente em combinação com outros contaminantes e pode ser aplicado externamente ao metal original, sendo a sílica uma fonte utilizável para esse contaminante. Nas condições do processo segundo a presente in venção, um composto de silício como fonte de silício (por exem pio, sílica) é reduzido pelo metal original de alumínio fundido para formar alumina e silício. Assim, o revestimento de com posto de silício no material de enchimento é um contaminante utilizável na promoção do desenvolvimento ou crescimento do produto da reacção de oxidação. Por exemplo, o carboneto de silício oxidar-se-á na ou sobre a superfície a temperaturas el£ vadas, ao ar, para formar uma película de sílica e, portanto, o carboneto de silício é um material de enchimento particularmen te útil pelo facto de servir não só como material de enchimento, mas também como fonte de contaminante. A película de sílica é reduzida pelo metal original de alumínio fundido, para produzir um contaminante de silício que promove o desenvolvimento da matriz policristalina através do material de enchimen to de carboneto de silício. Além disso, o revestimento de sílica sobre as partículas de carboneto de silício é vantajoso pelo facto de que, durante a reacção de formação da matriz, ele aumenta a concentração local de silício no metal original de alumínio não oxidado e, assim, reduz a tendência para a forma ção durante o processo de crescimento da matriz.

_ 9 0 Al^C^ é indesejável porque é instável na presença dos níveis de humidade normalrnente presentes no ar ambiente, dando como resultado a libertação de metano e a degradação das propriedades estruturais do produto compósito resultante.

Foi descoberto, para os fins da presente inven ção, que conduzindo a reacção de oxidação de preferência num meio contendo oxigénio, o revestimento da fonte de silício ser ve como material contaminante para a reacção de oxidação do metal original. Tendo a porção restante do material de enchimento por baixo do revestimento uma composição diferente, ela mantém-se substancialmente inalterada e serve como um material de enchimento no produto compósito. Por exemplo, o material de enchimento pode conter um composto de silício, que é redutível pelo metal fundido, ou o material de enchimento pode ser reves tido com silício,que pode ser dissolvido pelo metal fundido. Deve entender-se que substancialmente toda a fonte de silício pode ser utilizada como contaminante ou apenas uma porção é utilizada como contaminante, ficando o restante coro o material de enchimento e tornando-se envolvido pela matriz. Certos materiais de enchimento, tais como o carboneto de silício, oxidar-se-ão, para formar SiO^ às temperaturas elevadas do processo e as condições são controladas para limitar a oxidação de modo a produzir um revestimento de sílica redutível pelo metal original fundido. Quando se desejar, pode aplicar-se um material de revestimento separado ao material de enchimento, que, por aquecimento, produz o composto de silício. 0 revesti^ mento de fonte de silício, por exemplo, um composto de silício, pode ser formado oti produzido pré-cozendo ou aquecendo em

- 10 / primeiro lugar um material de enchimento adequado numa atmosfera contendo oxigénio. 0 material de enchimento pré-cozido sobre o qual está o revestimento é empregado subsequentemente como um material de enchimento. Por exemplo, pode fabricar-se um pré-molde de partículas de carboneto de silício ou partículas de alumina revestida com um precursor ou composto silicioso, tal como o ortossilicato de tetra etilo. 0 pré-molde é depois pré-cozido ou aquecido ao ar para formar uma película de óxido, de sílica, sobre as partículas de carbonéto de silício ou partículas de alumina de pré-molde. Pode então uti_ lizar-se o pré-molde como matéria prima compósita cerâmica possuindo uma fonte intrínseca de material contaminante de si_ lício. Em alternativa, as partículas de carboneto de silício ou de alumina com o revestimento silicioso podem ser usadas no conjunto do material de enchimento e do metal original e a película ou revestimento de sílica é formada in situ durante o processo de reacção de oxidação na presença de um gás contendo oxigénio. A composição primária das partículas do material de enchimento (por exemplo, partículas de carboneto de silício ou de alumina) permanece intacta e serve como material de enchimento para o produto compósito.

Os materiais segundo a presente invenção podem apresentar propriedades substancialmente uniformes em toda a sua secção transversal até uma espessura até agora difícil de obter pelos processos convencionais de produção de estrutu ras cerâmicas. 0 processo que fornece estes materiais também evita os altos custos associados com os processos convencionais da produção de cerâmica que incluem a preparação de pós finos, uniformes e de alta pureza, e sua compactação por processos tais como a sinterização, a prensagem a quente ou a prensagem isostática.

Os produtos segundo a presente invenção são adaptáveis ou fabricados para uso como produtos comerciais que, no sentido aqui usado, se pretende que incluam, sem linri tação, corpos cerâmicos industriais, estruturais e técnicos para aplicações nas quais as propriedades eléctricas, de desgaste, térmicas, estruturais ou outras características importantes e propriedades são importantes ou benéficas; e não se pretende incluir materiais reciclados ou de refugo, como os que podem ser produzidos como sobreprodutos indesejados no pro. cessamento de metais fundidos.

Tal como são usados nesta memória descritiva e nas reivindicações anexas, os termos a seguir indicados são definidos como segue:

Cerâmica não deve ser considerado indevidamente como limitando-se a um corpo cerâmico no sentido clássico, isto é, no sentido de que consiste inteiramente em materiais não metálicos e inorgânicos, mas sim refere-se a um corpo que é predominantemente cerâmico relativamente à composição ou às propriedades dominantes, embora o corpo possa conter quanti. dades mínimas ou substanciais de um ou mais constituintes meta licos derivados do metal original ou produzidos a partir do oxidante ou de um contaminante, o mais tipicamente dentro de uma faixa de cerca de 1 a 40%, em volume, mas podendo incluir ainda mais metal

Produto da reacção de oxidação de um modo geral significa alumínio como metal original em qualquer estado de oxidação no qual o metal cedeu eletrões ou compartilhou electrões com outro elemento, composto ou combinação dos mesmos. Consequentemente, um produto da reacção de oxidação segundo esta definição inclui o produto da reacção do metal alumínio com um oxidante, como os descritos neste pedido de patente.

Oxidante significa um ou mais aceitadores de electrões ou compartilhadores de electrões adequados, e pode ser um sólido, um líquido ou um gás (vapor) ou uma combinação dos mesmos (por exemplo,um sólido e um gás) nas condições do processo.

Metal original refere-se ao alumínio,que é o precursor para o produto da reacção de oxidação policristalino e inclui o alumínio relativarnente puro, o alumínio comercialmente disponível com impurezas e/ou constituintes de liga, ou uma liga de alumínio em que alumínio como o precursor é o constituinte principal ou mais significativo na formação do produto da reacção de oxidação.

Fonte de silício refere-se ao silício elementar ou a um composto de silício que proporcionará um material contaminante e/ou promoverá o molhamento do material de enchimento pelo metal original fundido nas condições do processo .

Breve descrição dos desenhos

As fig. 1, 2 e 3 são fotografias vistas em planta, e de lado, respectivamente, de um produto compósito preparado de acordo com o Exemplo 2. Em cada uma dessas figuras uma porção do produto compósito desenvolvido foi removida por seccionamento para análise posterior.

A fig. 4 é uma microfotografia com a ampliação de 50X de uma estrutura compósita mostrando partículas de material de enchimento revestidas envolvidas por uma matriz cerâmica preparada de acordo com o Exemplo 3.

Descrição pormenorizada da invenção e formas de realização preferidas

Na prática do processo da presente invenção, o metal original de alumínio, que pode ser contaminado com ma terial contaminante adicional (como adiante se explica com mais pormenor) e é o precursor para o produto da reacção de oxidação, é modelado com a forma de um lingote, bilete, barra, placa ou similar. Uma massa ou corpo de material de enchimento, constituído por partículas, pós, fibras, filamentos emaranhados ou outras formas adequadas, tendo um revestimento de uma fonte de silício, é orientado em relação ao metal original de alumínio, de modo que o sentido de crescimento do produto da reacção de oxidação será dirigido para o material de enchimento e para o seu interior. A composição do revestimento é diferente da composição primária do material de enchimento, e se for um composto silicioso também é redutível pelo metal ori^ ginal de alumínio fundido, promovendo assim, a reacção de oxidação servindo como contaminante. Acredita-se também que a fon te de silício também serve para reforçar a capacidade de molha

- 14 mento do material de enchimento pelo metal original. 0 leito é permeável ao oxidante em fase de vapor (por exemplo ar) e ao crescimento da matriz do produto da reacção de oxidação, a fim de permitir o desenvolvimento do produto da reacção de oxidação e portanto a infiltração do material de enchimento. Como se explica nos pedidos de patente do mesmo proprietário, os materiais contaminantes influenciam favoravelmente o processo da reacção de oxidação de metais originais, sendo o silício, o dióxido de silício e compostos similares contendo si_ lício fontes de contaminantes utilizáveis nos sistemas que em pregam alumínio como metal original. De acordo com uma forma de realização preferida segundo a presente invenção, um composto de silício, quando aquecido até uma temperatura adequada numa atmosfera contendo oxigénio, forma um revestimento de óxi. do que serve de material contaminante. A formação do revestimento de óxido no material de enchimento que pode ser realizada numa fase de pré-cozedura ou in situ durante a formação do corpo cerâmico na presença de um gás contendo oxigénio como | oxidante. A menos que se estabeleça o contrário, pretende-se que o termo material de enchimento signifique uma massa, um leito ou um pré-molde, constituído pelo material de enchimento pelo menos parcialmente revestido com uma fonte de silício que pode ser usado em combinação com outros materiais de enchimento que não levam qualquer revestimento.

próprio enchimento pode reagir, como no caso de carboneto de silício, para formar um revestimento de um composto silícico que é redutível pelo metal original fundido. Assim, num tal caso o material de enchimento, por si,

- 15tem propriedades contaminantes intrínsecas proporcionadas pelo revestimento e a porção restante inalterada ou não modificada serve como material de enchimento por infiltração pelo produto da reacção de oxidação. Os materiais de enchimento particularmente adequados deste tipo incluem o carboneto de silício e ni. treto de silício. U_Om materiais deste tipo, forma-se um revestimento de sílica ou um revestimento de silicato por aquecimento ao ar ou com outros gases contendo oxigénio adequados. Se se desejar, o material de enchimento pode ter um revestimento ad£ quado de uma fonte de silício ou precursor de silício aplicado a um material de enchimento de uma composição inteiramente diferente. Por exemplo, um sistema particularmente útil deste ti. po é o ortossilicato de tetraetilo aplicado em fibras de óxido de zircónio, que por secagem ou aquecimento suave para dissociar o material, formará um revestimento de sílica. Como outro exemplo, pode aplicar-se vidro de silicato de etilo a um material em partículas de alumina, que por aquecimento forma um re vestimento de sílica.

De acordo com uma forma de realização da presente invenção, um material de enchimento adequado, tal como o carboneto de silício ou o nitreto de silício na fornia de partií cuias, é pré-cozido ou aquecido numa atmosfera contendo oxigénio, por exemplo, ar, a uma temperatura suficiente para formar um revestimento de sílica numa porção substancial do material em partículas. Por exemplo, quando se usa o carboneto de silício como material de enchimento, a pré-cozedura desejavelmente é a uma temperatura de cerca de 1000°C a cerca de 145O°C e, de preferência, de 1200 a 135O°C. 0 tempo necessário para produ

- 16 zir o revestimento de óxido nesses materiais de enchimento de^ pende de factores tais como as dimensões das partículas, a forma, a porosidade e disponibilidade de oxidante. Para o car boneto de silício com uma granulometria de cerca de 250 a 750 mesh, um tempo de pré-cozedura adequado é de cerca de 5 a 60 horas. Uma outra vantagem da pré-cozedura é a produção de um revestimento de sílica mais espesso do que o que seria produzido durante o tempo necessário para a formação da matriz .

Numa outra forma de realização,a película ou revestimento de dióxido de silício é formado ”in situ duran te o processo da reacção de oxidação, com um gás contendo oxi génio como oxidante. 0 conjunto de metal original de alumínio e do material de enchimento, colocado num vaso refractário adequado, é aquecido até uma temperatura não só acima do ponto de fusão do metal original, mas também suficientemente alta para formar um revestimento de sílica suficiente no material de enchimento. Nesta forma de realização, o oxidante em fase de vapor utilizado na reacção de oxidação de formação da matriz também reage com o material de enchimento para formar a película de dióxido de silício. Por exemplo, quando se usa um material de enchimento de carboneto de silício infiltrado por uma matriz de alumina como produto da reacção de oxidação do metal original de alumínio e um oxidante em fase de vapor con tendo oxigénio, de preferência ar, o revestimento de óxido formar-se-á nas partículas de carboneto de silício a uma temperatura apropriada. 0 conjunto é primeiro aquecido até uma temperatura entre cerca de 1000 e 1Á5O°C e, mais preferível

-17 mente, entre cerca de 1200 e 135O°C. Após a película ou revestimento de sílica ter sido formado no material de enchimento de carboneto de silício, essa gama de temperaturas pode ser mantida ou pode ser alterada para continuar o processo da reac ção de oxidação e para desenvolver a estrutura cerâmica compósita .

Ainda numa outra forma de realização da presente invenção, o material de enchimento pode ser revestido com silício, por exemplo por deposição química de vapor. Isso pode ser particularmente útil no caso de materiais de enchimen to, tipicamente como fibras, parti cuias ou filamentos emaranhai dos, que precisam ser protegidos contra a degradação nas condi, çães do processo. Por exemplo, as partículas de nitreto de boro precisam de ser protegidas da oxidação e da reacção com o alumínio fundido, e o revestimento de silício proporciona essa protecção e satisfaz ainda outros critérios da presente invenção .

Os materiais de enchimento tais como o carb£ neto de silício e o nitreto de silício estão de preferência na forma de partículas e podem incluir uma mistura de granulometrias diferentes, de preferência cerca de 10 a 1000 mesh, mas podem usar-se partículas mais finas. Contudo, no caso de nitrje to de silício, ó desejável usar material relativamente grossei_ ro para impedir a oxidação ou a reacção excessivas para formar nitreto de alumínio e silício. Desse modo, o material de enchi, mento misturado pode ser pré-Ceterminado para produzir um mate rial de enchimento que possui as propriedades finais, tais como a permeabilidade, a porosidade, a densidade, etc. desejadas.

- 18 0 material de enchimento tipicamente está liga, do como um leito ou um pré-molde, com qualquer material, agente, composto ou semelhante de ligação adequado, que não interfira com as reacçães da presente invenção, nem deixem corno resíduo uma quantidade significativa de subprodutos residuais indesejá veis no interior do produto cerâmico composto. Verificou-se que aglutinantes adequados incluem, por exemplo, o álcool polivinílico, asresina epoxídicas, o látex natural ou sintético e similares, que são bem conhecidos na técnica. 0 material de enchimento, com ou sem um agente de ligação, pode ser modelado com quaisquer dimensães e forma predeterminadas, por qualquer processo convencional, tal como moldação com plasta fluída, molda ção poi’ injecção, moldação poi’ transferência, moldação no vácuo, etc.

É preferível que o material de enchimento seja pré-moldado, tendo pelo menos um limite de superfície e deve manter a integridade de forma e resistência em verde sufi, cientes, bem como fidelidade dimensional, durante o processamento e a formação do corpo cerâmico. 0 leito do material de enchimento ou o pré-molde, porém, devem ser suficientemente permeáveis para acomodar o material de matriz policristalina em desenvolvimento. Por exemplo, um pré-molde de carboneto de silício ou de nitreto de silício utilizável na presente invenção tem uma porosidade de entre cerca de 5 θ cerca de 90%, em volume, e mais preferivelmente entre cerca de 25 e cerca de 7 5%, em vo1ume.

Na condução do processo, o material de enchimento, que pode ser pré-cozido e/ou pré-modelado, é colocado / - 19 adjacente a uma ou mais superfícies, ou a uma porção de uma superfície, do alumínio. 0 material de enchimento de preferência está em contacto com uma área de superfície do metal original; mas se se desejar, pode estar parcialmente imerso, mas não totalmente imerso, no metal fundido, por que a imersão completa cortaria ou bloquearia o acesso do oxidante em fase de vapor ao material de enchimento para o desenvolvimento adequado da ma triz policristalina. A formação do produto da reacção de oxidação ocorrerá num sentido dirigido para o material de enchimento e para o seu interior.

conjunto constituído pelo material de enchimento e o alumínio como metal original é colocado num forno que é alimentado com um oxidante em fase de vapor adequado, e o con junto é aquecido até uma gama de temperaturas, ou até ao interior dessa gama, acima do ponto de fusão do metal original mas abaixo do ponto de fusão do produto da reacção de oxidação. A gama de temperaturas do processo para o metal original de alumí nio, usando ar como oxidante em fase de vapor, de um modo geral está entre cerca de 700 e 145O°C e, mais preferivelmente, entre cerca de 800 e 135O°C. Dentro da gama de temperaturas operável ou gama de temperaturas preferida, forma-se um corpo ou pequena porção de metal fundido e, em contacto com o oxidante, o metal fundido reagirá para formar uma camada de produto da reacção de oxidação. Com a exposição continuada ao ambiente oxidante, dentro de uma gama de temperaturas apropriada, o metal fundido res. tante é progressivamente transportado para e através do produto da reacção de oxidaçao no sentido do oxidante. Em contacto com o oxidante, o metal fundido reagirá para formar produto da re20 acção de oxidação adicional. Pelo menos uma porção do produto da reacção de oxidação é mantida em contacto com e entre o metal original fundido e o oxidante, de modo a provocar o transporte continuado do metal fundido através do produto da reacção de oxidação formado no sentido do oxidante, de modo que o produto da reacção de oxidação policristalino se infiltra pelo menos numa porção do material de enchimento. 0 revestimento de fonte de silício produzido no material de enchimento, poi’ exem pio por pré-cozedura ”in situ, ou pré-revestimento, reforça o crescimento do produto da reacção de oxidação policristalino pelo fornecimento de uma fonte de material contaminante de silício contínua a todo o volume do material de enchimento.

processo continua até que o produto da reac ção de oxidação se tenha infiltrado pelo menos numa porção do leito e do material de enchimento. Se se usar um pré-molde, o processo continua até que o produto da reacção de oxidação se tenha infiltrado e envolvido nos constituintes do pré-molde até um limite superficial definido, e desejavelmente não para além do mesmo, o que seria um crescimento excessivo do material de matriz policristalina.

Deve entender-se que o material da matriz policristalina resultante pode apresentar porosidade, que pode ser uma substituição parcial ou quase completa dos constituintes metálicos, mas a percentagem volumétrica de espaços vazios dependerá amplamente de condições tais como a temperatura, o tem po, o tipo de metal original e as concentrações do contaminante, Tipicamente, nessas estruturas cerâmicas policristalinas, os cristalitos do produto da reacção de oxidação estão interli gados em mais de uma dimensão, de preferência em três dimensões, e ou constituintes metálicos ou os poros podem estar pelo menos parcialmente interligados. 0 produto compósito cerâmico resultante possuirá as dimensões e a configuração geométrica do pré-molde original, se este for usado, e obter-se-á uma fidelidade particularmente boa pelo uso de um meio de barreira.

oxidante em fase de vapor usado no processo da reacção de oxidação é normalmente gasoso ou é vaporizado nas condições do processo, o que proporciona uma atmosfera ox_i_ dante, tal como ar atmosférico. Contudo quando se usar um mate rial de enchimento pré-cozido ou pré-revestido, o oxidante não precisa de ser um gás contendo oxigénio. Oxidantes de vapor (gás) típicos, cujo uso pode depender de ter o enchimento sido pré-cozido ou pré-revestido, incluem, adicionalmente, por exem pio, azoto ou gás contendo azoto e misturas tais como o ar, H_/H„O e CO/CO_; sendo as duas últimas (isto é H„/H_o0 e CO/COg) utilizáveis na redução da actividade do oxigénio do am biente em relação aos constituintes oxidáveis desejáveis do pré-molde. 0 oxigénio ou misturas de gases contendo oxigénio (incluindo o ar) são oxidantes em fase de vapor adequados, sen do o ar usualmente o mais preferido por razões óbvias de econo mia. Quando um oxidante em fase de vapor é identificado como contendo ou compreendendo um gás ou vapor particular, isso sijg nifica um oxidante em fase de vapor no qual o gás ou vapor identificado é o oxidante único, predominante ou pelo menos significativo do metal original nas condições obtidas no ambiente de oxidação utilizado. Por exemplo, embora o constituinte principal do ar seja o azoto, o conteúdo de oxigénio do ar é o único oxidante do metal original nas condições obtidas no meio de oxidação utilizado. Portanto o ar está dentro da definição de um oxidante de gás contendo oxigénio, mas não dentro da definição de um oxidante de gás contendo azoto. Um exemplo de um oxidante contendo azoto, como se define aqui e nas reivindicações, é o gás de formação, que contém tipicamente cerca de 96 por cento, em volume, de azoto e cerca de 4 por cento, em volume, de hidrogénio.

Um oxidante que é líquido ou sólico nas condá ções do processo pode ser empregado em conjunto com o oxidante em fase de vapor. Esses oxidantes adicionais podem ser particularmente úteis para reforçar a oxidação do metal original, de preferência no interior do material de enchimento, em lugar de para além das suas superfícies. Isto é, o uso desses oxidan tes adicionais pode criar um ambiente dentro do material de en chimento mais favorável à cinética de oxidação do metal original do que o ambiente fora do leito do material de enchimento ou do pré-molde. Relativamente ao material de enchimento de carboneto de silício empregado como pré-molde, esse ambiente reforçado é benéfico na promoção do desenvolvimento da matriz dentro do pré-molde até ao limite e minimizando o crescimento excessivo.

Quando se usa um oxidante sólido adicionalmen te ao oxidante em fase de vapor, ele pode ser disperso através de todo o volume do material de enchimento, ou através de apenas uma porção de material de enchimento adjacente ao metal original, por exemplo na forma de material em partículas e mijs turado com o material de enchimento. Qualquer oxidante sólido adequado pode ser empregado conforme a sua compatibilidade com o oxidante em fase de vapor. Esses oxidantes sólidos podem incluir elementos adequados, tais como o boro, os compostos redu tíveis adequados, tais como certos boratos, vidros de boratos, silicatos e vidros de silicatos de estabilidade termodinâmica inferior a do produto da reacção de oxidação do metal original.

Se se usar um oxidante líquido adicionalmente ao oxidante em fase de vapor, o oxidante líquido pode ser disperso por todo o volume do leito do material de enchimento ou por uma porção do material de enchimento adjacente ao metal fundido, desde que esse oxidante líquido não impeça o acesso do oxidante em fase de vapor ao metal original fundido. A refje rência a um meio oxidante líquido significa um meio oxidante que é líquido nas condições de reacção de oxidação e, assim, um oxidante líquido pode ter um precursor sólido, tal como um sal que está fundido ou é líquido nas condições da reacção de oxidação. Em alternativa, o oxidante líquido pode ser um precursor sólido, por exemplo, uma solução de um material, e que é fundido ou decomposto nas condições do processo para propor cionar uma fracção oxidante adequada. Exemplos de oxidantes líquidos como se definem incluem vidros de baixo ponto de fusão.

Se se usar um pré-molde, ele deve ser suficjÍ entemente poroso ou permeável para permitir que o oxidante em fase de vapor atravesse os poros cio pré-molde e entre em contacto com o metal original fundido. 0 pré-molde também deve ser suficientemente permeável para acomodar o crescimento doproduto

- .24 ί f da reacção de oxidação dentro de seus limites, sem perturbação, desarranjo ou qualquer outra alteração a sua configuração ou geometria substanciais. No caso de o pré-molde incluir um oxidante sólido e/ou um oxidante líquido, que podem acompanhar o oxidante em fase de vapor, então o pré-molde deve ser suficientemente poroso ou permeável para permitir e aceitar o crescimento do produto da reacção de oxidação que se origina a partir do oxidante sólido e/ou líquido.

A presente invenção proporciona, numa das suas formas de realização um material de enchimento compósito que, quando aquecido até uma temperatura adequada numa atmosfera contendo oxigénio, proporciona uma fonte intrínseca de um material contaminante; isto é, por exemplo, o carboneto de silício como material de enchimento é uma fonte intrínseca de dió xido de silício como contaminante. Em certas aplicações, pode ser necessário ou desejável empregar um material contaminan te adicional para suplementar o que é intrinsecamente fornecido pela fonte de sílicio. Quando se usarem uni ou mais contaminantes além da fonte de silício, eles: (1) podem ser proporcionados como constituintes de li as do metal original de alumínio, (2) podem ser aplicados a pelo menos uma porção da superfície do metal original, ou (3) podem ser aplicados a ou incorporados em parte ou em todo o material de enchimento, ou podendo usar-se qualquer combinação de duas ou mais das técni^ cas (1), (2) e (3). Por exemplo, um contaminante ligado com o metal original pode ser usado só ou em combinação com um segundo contaminante aplicado externamente em conjunto com o ro vestimento de composto de silício. No caso da técnica (3), na

- 25 / qual o contaminante ou contaminantes adicionais são aplicados ao material de enchimento, a aplicação pode ser realizada de qualquer maneira adequada, como se explica nos pedidos de patente do mesmo proprietário. A função ou funções de um materi^ al contaminante pode depender de um certo número de outros factores que não o próprio material contaminante. Estes facto^ res incluem, por exemplo, a combinação particular de contaminantes, quando se usarem dois ou mais contaminantes, o uso de um contaminante aplicado externamente em combinação com um contaminante de liga com o metal original, a concentração do contaminante, o meio oxidante e as condições do processo.

Os contaminantes utilizáveis ern combinação com uma fonte de silício como contaminante para o metal original de alumínio, particularinente com ar como oxidante, incluem o magnésio e o zinco, que podem ser usados em combinação com outros contaminantes, como adiante se descreve. Estes metais, ou uma fonte adequada dos metais, podem ser componentes de liga no metal original a base de alumínio, em concentrações, para cada um deles, de cerca de 0,1 a 10%, em peso, com base no peso total do metal contaminado resultante. Quando se desejar, o metal silício pode ser usado como componente de liga com o metal original para suplementar a fonte de silício como revestimento num material de enchimento. Nesses exemplos, uma concentração preferida de magnésio está dentro da faixa de cerca de 0,1 a cerca de 3®¹, ®ni peso, para o silício na faixa de cerca de 1 a cerca de 10% em peso e para o zinco, quando usado com o magnésio, na faixa de cerca de 1 a cerca de 6%, em peso. Estes materiais contaminantes ou uma fonte adequada dos

- 26 τ’ ί ' mesmos (por exemplo, MgO e ZnO) podem ser usados externamente ao metal original. Assim, pode obter-se uma estrutura cerâmica de alumina para o metal original de alumínio usando ar como oxidante, usando MgO como contaminante numa quantidade maior do que cerca de 0,0008 gradas por grama de metal origi nal a oxidar e maior do que 0,003 grama por centímetro quadrado do metal original a que o MgO é aplicado.

Exemplos adicionais de materiais contaminates eficientes com metais originais de alumínio que reagem com uma atmosfera contendo oxigénio incluem o sódio, o germâ nio, o estanho,o chumbo, o lítio, o cálcio, o boro, o fósforo e o ítrio, que podem ser usados individualmente ou em com binação com um ou mais outros contaminantes, conforme o oxidante e as condições do processo. Elementos das terras raras tais como o cério, o lantânio, o prasseodímio, o neodímio e o samário também são utilizáveis como contaminantes e aqui mais uma vez especialmente quando usados em combinação com outros contaminantes. Todos os materiais contaminantes, como se explica nos pedidos de patente cio mesmo proprietário, em adição ao revestimento de fonte de silício, são eficazes na promoção do crescimento do produto da reacção de oxidação policristalino para os sistemas de metal original à base de alumínio.

produto cerâmico compósito obtido pela prá tica da presente invenção usualmente será um produto coerente sendo entre cerca de 5 % θ cerca de 98%, em volume, do volume total do produto cerâmico compósito constituídos por material de enchimento embebido por uma matriz cerâmica policristalina. A matriz cerâmica policristalina é usualmente constituída,

.... _?· quando ο ar ou ο oxigénio forem o oxidante, por cerca de 60',' a cerca de 99%, ^e<n volume (do volume da matriz policristallna) de óxido de alumínio interligado e cerca de 1% a 40% em peso (na mesma base) de constituintes metálicos, tais como constituintes não oxidados do metal original ou metal reduzido proveniente do contaminante ou do oxidante.

Como se apresenta no pedido de patente arneri. cano pendente N? 861 024, depositado em 8 de Maio de 1986, e concedido ao mesmo cessionário, pode usar-se uai meio de barreira em conjunção com o material de enchimento para inibir o crescimento ou o desenvolvimento do produto da reacção de oxi dação para além da barreira. Meios de barreira adequados podem ser qualquer material, composto, elemento, composição ou similar que,nas condições de processo segundo a presente invenção, mantenha uma certa integridade, não seja volátil e de preferência seja permeável ao oxidante em fase de vapor, sendo no entanto capaz de inibir, contaminar, parar, interferir com, impedir ou similar, localmente o crescimento continuado do produto da reacção de oxidação. 0 sulfato de cálcio (Gesso de Paris), o silicato de cálcio, e o cimento portland e suas misturas, que são particularmente utilizáveis com alumínio como metal original o com um oxidante gasoso contendo oxigénio, tipicamente são aplicados como uma suspensão ou pasta à superfície do material de enchimento. Esses meios de barreira também podem incluir um material combustível ou volátil adequado, que é eliminado por aquecimento, ou um material que se decompõe por aquecimento, a fim de aumentar a porosidade e a permeabilidade do meio de barreira. Além disso, os meios de .28 barreira podem incluir ura material em partículas refractário adequado para reduzir qualquer contracção ou fissuração possíveis que, de outro modo, poderiam ocorrer durante o processo. É particularmente desejável um tal material em partículas tendo subtancialmente o mesmo coeficiente de dilatação que o leito de material de enchimento. Por exemplo, se o pré-molde for constituído por alumina e a cerâmica resultante compreender alumina, o meio de barreira pode sei’ misturado com alumína em partículas tendo desejavelmente uma granulometria ^r1 _ecerca de 20-1000 mesh.

Os exemplos seguintes ilustram a prática de certos aspectos da presente invenção.

Exemplo 1

De acordo com a presente invenção fabricou-se uma estrutura cerâmica compreendendo um produto da reacção de oxidação de alumina incluindo em si filamentos emaranhados de J3-SÍC fornecidos pela NIKKEI TECIINO-RESEARCR COMPANY, LTD., inicialmente revestidos com uma sílica coloidal comercial (Ludox JfS-30 da Du Pont Company) ou urna solução de silicato de sódio (40-42° Baurné) como fontes suplementares de silício.

Fizeram-se três pré-moldes com o diâmetro de 5,08 cm (2) e 0,9.5 cm (3/8”) de espessura, misturando três car gas separadas de filamentos emaranhados de fè -SiC com um meio líquido, vazando a pasta resultante num molde e desgasei ficando e secando depois num secador de vácuo. Os meios líquidos que foram misturados cora os filamentos emaranhados de

- 29 -SiC incluíam água destilada como controle, sílica coloidal e solução de silicato de sódio. G_oi_ocaram__{se os} pré-moldes num leito de EI Alundum de QO mesh (da Norton Company) contido numa barca refractária. Colocaram-se lingotes de liga de alu mínio (Μ?. 712.2) com o mesmo diâmetro que os pré-moldes còm um lado revestido com uma fina camada de areia ficando o lado revestido de cada lingote em contacto com a superfície superior de um pré-molde. Colocou-se este conjunto num forno e aqueceu-se até 9CO°C durante 5 horas. Essa, temperatura foi mantida durante 36 horas e arrefeceu-se o conjunto até à temperatura ambiente durante 5 horas. A infiltração do produto da reacção de oxidação de alumina foi desprezável no pré-molde que continha apenas os filamentos emaranhados de j3-SiC (o con trolo usando água destilada). Os filamentos de -SiC revesti^ dos com sílica coloidal foram infiltrados através de toda a espessura do pré-molde. A infiltração dos filamentos de Já-SiC com solução de silicato de sódio ocorreu aproximadamente até ao centro do pré-molde.

Exemplo 2

De acordo com a presente invenção fabricou-se uma estrutura compósita de cerâmica compreendendo um produto da reacção de oxidação de alumina incluindo em si partículas de material de enchimento de carboneto de silício (39 Crystolon, 500 grits da Norton Co.), inicialmente revestido com sílica coloidal (Ludox HS-30, da I)u Pont Company, solução a 30%) como fonte de silício.

revestimento de sílica coloidal sobre as par tículas de carboneto de silício foi feito preparando dois pré-moldes com as dimensões 0,50θ x 0,508 x 0,38 cm (2 x 2 x x 1/2 polegadas) por moldação por sedimentação num molde de borracha de uma mistura de partículas de carboneto de silício e sílica coloidal (500 grits) e numa proporção do pó para o líquido de dois para um. Após a consolidação e a secagem, tri_ turou-se um dos pré-moldes de modo a passar 100% através do crivo de 100 meshes. Moldou-se depois por sedimentação este carboneto de silício revestido com sílica coloidal triturado mais uma vez, utilizando um aglutinante de látice acrílico a 2% (Elmer’s Wood Glue, Borden Co.).Preparou-se um pré-molde idêntico aos anteriores com carboneto de silício não revestido com sílica coloidal, utilizando apenas o aglutinante de látice.

Colocaram-se três barras de liga de alumínio

712 (tendo uma composição nominal, em peso, de 0,15% de Si, 0,6% de Mg, 6% de Zn) num leito refractário de fibras de 'vollastonite (NYAD FP da Petty Rowley Chemical Co.) que estava contido num vaso refractário, de modo que uma face de 0,508 x xO,5O8 cm (2 x 2) de cada bar”a ficou exposta à atmosfera e nivelada substancialmente com o leito. Colocou-se cada um dos três pré-moldes atrás descritos no topo das barras de liga de modo que uma face de Ο,ρΟθ ^χ 0,5θθ cm (? x 2”) de cada um dos pré-moldes respectivos e da liga ficaram substancialmente ali nhadas. Espalhou-se uma camada de fibras de Nollastonite sobre o topo dos pré-moldes para limitar o crescimento excessivo da matriz de cerâmica para além dos limites do pré-molde. Colocou-se este conjunto num forno e aqueceu-se durante 10 horas até 1000°C. 0 forno foi mantido a 1000°C durante 80 horas e arrefecido até à temperatura ambiente durante 10 horas. Reti rou-se o conjunto do forno e recuperaram-se as estruturas com pósitas de cerâmica resultantes. Aplicou-se um jacto de areia ligeiro aos compostos resultantes para remover materiais não incrustados do pré-molde. As fig. l(a), l(b), 2 (a) e 2 (b) são fotografias dos materiais compósitos resultantes, utilizando pré-moldes como revestimento de sílica coloidal (fig.

(a) e 2 (b) envolvendo a pré-forma da refundição), que ilus; tram um bom crescimento; e as fig. 3 (a) e 3 (b) mostram o produto compósito resultante quando não se utiliza qualquer revestimento de sílica. Como é evidente nas figuras, os pré-moldes que utilizam as partículas revestidas de sílica foram penetradas substancialmente até aos seus limites dimensionais, enquanto que o pré-molde que não continha sílica mostrou subs tancialmente menos infiltração pela matriz cerâmica.

Exemplo 3

De acordo com a presente invenção fabricou-se uma estrutura cerâmica compósita, compreendendo um produto da reacção de oxidação de alumina contendo em si partículas de ni^ treto de boro que foram revestidas com sílica.

Mergulhou-se uma barra de liga de alumínio

380.1 (da Belmont Metais), tendo urna composição ponderai iden tificada nominalmente de 8-8,5% de Si, 2-3% de Zn e 0,1'b de Mg como contaminantes activos e 3,5% de Cu, bem como Fe, Mn e Ni, mas sendo o teor de Mg algumas vezes mais alto, por exemplo na faixa de 0,17-0,18%) num leito de partículas de nitreto de boro (dimensões das partículas de aproximadamente 50 mesh). As partículas de nitreto de boro foram revestidas com silício (re_ alizado pela deposição química de vapor) para proteger o nitr£

- 32 to de boro da degradação e para servir como uma fonte de conta minante de silício, que suplementou a fonte de silício na liga. Este leito estava contido num vaso refractário. Colocou-se este conjunto num forno que tinha uma abertura para facilitar a passagem de ar e foi aquecido durante 5 horas a 1100°C. 0 forno foi mantido a 1100°C durante 48 horas e arrefecido até à temperatura ambiente, 0 produto compósito de cerâmica resultante foi recuperado, A fig. 4 é uma microfotografia com ampliação de 5θΧ do produto compósito, que mostra a matriz de alumina (2) incluindo em si as partículas de nitreto de boro (4) tendo ainda algum revestimento de silício (6).

Os exemplos anteriores demonstram a utilidade de um material de enchimento com umafonte de silício tendo propriedades contaminantes intrínsecas para reforçar a formação do produto compósito. Embora apenas tenham sido descritas em pormenor algumas poucas formas de realização exemplificativas da presente invenção, os entendidos na matéria compreenderão facilmente que a presente invenção abrange muitas outras variações além das exemplificadas.

Claims

1.- Processo para a produção de um composto cerâmico auto-suportado, adaptado ou fabricado para ser usado como um artigo comercial, compreendendo (1) uma matriz cerâmica obtida por oxidação de um metal original de alumínio para formar um material policristalino constituído essencialmente por (a) um produto da reacção de oxidação do metal original com um oxidante, incluindo um oxidante em fase de vapor, e, optativamente, (b) um ou mais constituintes metálicos e (2) um material de enchimento infiltrado pela referida matriz, caracterizado pelo facto de com preender (A) a orientação do metal original de alumínio e de um material de enchimento em relação um ao outro, de modo que a formação do produto da reacção de oxidação se verifica no sentido do interior do material de enchimento, suportando o referido material de enchimento um revestimento de uma fonte de silício em pelo menos uma porção do material de enchimento de composição diferente da composição primária do material de enchimento, tendo a fonte de silício propriedades contaminantes intrínsecas; (B) o aquecimento do metal original de alumínio até uma temperatura acima do seu ponto de fusão mas abaixo do ponto de fusão do produ to da reacção de oxidação para formar um corpo de metal original de alumínio fundido e a reacção do metal original de alumínio fundido com o citado oxidante ã referida temperatura, para formar o produto da reacção de oxidação e manutenção, a essa temperatura, de pelo menos uma porção do produto da reacção de oxidação em contacto com e entre o corpo de metal fundido e o oxidante, para progressivamente extrair metal fundido através do produto da reacção de oxidação no sentido do oxidante e do material de enchimento, de modo que o produto da reacção de oxidação continue a formar-se dentro do referido material de enchimento na interface entre o oxidante e o produto da reacção de oxidação anteriormente formado; e (C) continuação da reacção por um tempo suficiente para infiltrar pelo menos uma porção do material de enchimento com o material policristalino.

2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a fonte de silício ser um composto de silício redutível pelo metal original fundido nas fases (B) e (C) .

3. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o revestimento de fonte de silício ser produzido por oxidação ou.dissociação de um precurssor de silício.

4. - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de a oxidação ou dissociação para produzir o revestimento da fonte de silício ser efectuado antes da fase de orientação em (A).

5. - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de a oxidação ou dissociação para produzir o revestimento de fonte de silício ser efectuada in situ durante a formação do produto da reacção de oxidação.

6. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações

3,4 ou 5, caracterizado pelo facto de a oxidação para formar o revestimento ser efectuada pelo aquecimento da fonte de silício em presença de uma atmosfera contendo oxigénio, para formar um revestimento de sílica.

7. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações

1,2,3,4 ou 5, caracterizado pelo facto de o material de enchimento ser escolhido no grupo constituído por: carboneto de silício, nitreto de silício, alumina, zircónio e nitreto de boro.

8. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações

1,2,3,4 ou 5, caracterizado pelo facto de a fase de aquecimento em (B) ser a uma temperatura de cerca de 700°C a cerca de 145O°C.

9. - Processo de acordo.com qualquer das reivindicações

1,2,3,4 ou 5, caracterizado pelo facto de a fase de aquecimento em (B) ser efectuada na presença de uma atmosfera contendo oxigénio a uma temperatura entre cerca de 1000°C e cerca de 145O°C, para produzir o revestimento de fonte de silício e, depois de se ter formado o revestimento in situ numa porção substancial do material de enchimento, a alteração da temperatura para continuar a formação do produto da reacção de oxidação.

10. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações

1,2,3,4 ou 5, caracterizado pelo facto de compreender além disso o uso de pelo menos um material contaminante adicional em conjunção com o referido material original.

11. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações

1,2,3,4 ou 5, caracterizado pelo facto de incluir a conformação do material de enchimento formando menos um pré-molde com pelo menos um limite de superfície definido.

12. - Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de compreender além disso o revestimento do pre-molde com um meio de barreira para inibir a formação do produto da reacção de oxidação além do mesmo.

13. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações

1,2,3,4 ou 5, caracterizado pelo facto de incluir além disso um oxidante solido e/ou um oxidante líquido, incorporados pelo menos numa porção do material de enchimento, fazendo adicionalmente reagir o metal fundido com o referido oxidante adicional e incluin do o material policristalino além disso o produto da reacção de oxidação do metal original com o oxidante adicional.

►

14. - Processo.de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de a fonte de silício ser sílica, um silicato ou silício.

15. - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracte- rizado pelo facto de o oxidante ser escolhido no grupo constituído por um gás contendo azoto, ar, uma mistura de ou uma mistura de CO/CC^.

I