C - Chemistry – Metallurgy – 22 – C
Patent
C - Chemistry, Metallurgy
22
C
C22C 1/05 (2006.01) C22C 29/00 (2006.01)
Patent
CA 2232183
Ceramic-ceramic and ceramic-metal composite materials are disclosed which contain at least two ceramic phases and at least one metallic phase. At least one of these ceramic phases is a metal boride or mixture of metal borides and another of the ceramic phases is a metallic nitride, metallic carbide, or a mixture of metallic nitride and a metallic carbide. These composite materials may be made by a combustion synthesis process which includes the step of igniting a mixture of at least one element selected from titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, aluminum and silicon, or a combination of two or more thereof, at least one boron compound selected from boron nitride, boron carbide, or a combination thereof and an ignition temperature reducing amount of a metal selected from iron, cobalt, nickel, copper, aluminum, silicon, palladium, platinum, silver, gold, ruthenium, rhodium, osmium, and iridium, or a mixture of two or more thereof, provided that at least one of the aforementioned elements is different from at least one of the aforementioned metals. This process permits a high degree of control over the microstructure of the product and relatively low pressures are required to obtain high composite material density. A densified product having high density and a finely grained microstructure may be obtained by applying mechanical pressure during combustion synthesis. The composites have improved hardness, toughness, strength, resistance to wear, and resistance to catastrophic failure.
L'invention concerne des matériaux composites céramiques-céramique et cermet, qui contiennent au moins deux phases céramique et au moins une phase métallique. Au moins l'une des ces phases céramiques est un borure métallique ou un mélange de borure métallique, et une autre de ces phases céramiques est un nitrure ou un carbure métallique, ou bien un mélange des deux. Les matériaux composites en question peuvent être fabriqués selon une synthèse par combustion, l'opération consistant à enflammer un mélange qui a au moins un élément choisi parmi le titane, le zirconium, le hafnium, le vanadium, le niobium, le tentale, le chrome, le molibden, le tungsten, l'aluminium et le silicium, ou une combinaison de deux ou plus de deux de ces éléments, au moins un composé de bore choisi parmi le nitrure ou le carbure de bore, ou bien une combinaison des deux, d'une part, et une quantité de métal réduisant la température d'inflammation choisie parmi le fer, le cobalt, le nickel, le cuivre, l'aluminium, le silicium, le palladium, le platine, l'argent, l'or, le ruthénium, le rhodium, l'osmium et l'iridium, ou bien un mélange de deux ou plus de deux de ces éléments, à condition qu'au moins l'un des éléments mentionnés en premier lieu diffère d'au moins l'un des métaux sus-mentionnés. Le procédé offre un degré élevé de contrôle sur la microstructure des produits, et des pressions relativement faibles sont requises pour obtenir la densité des matériaux composites. Il est possible de porter la densification à un haut niveau de densité et d'élaborer une microstructure à grains fins en appliquant une pression mécanique durant la synthèse par combustion. Les matériaux composites résultant présentent des améliorations du point de vue de la dureté, de la ténacité, de la force, de la résistance à l'usure et de la résistance aux pannes catastrophiques.
Dunmead Stephen D.
Romanowski Michael J.
Smart & Biggar
The Dow Chemical Company
LandOfFree
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