DE3782308T2 - Verfahren zur in-situ-anpassung des metallischen anteils eines keramischen koerpers und so hergestellte koerper. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden keramischen Körpern, die als das Oxidationsreaktionsprodukt eines Vorläufermetalls und eines Dampfphasenoxidationsmittels gebildet werden und die eine metallische Komponente aufweisen, zu der ein zweites Metall gehört, das während der Bildung des keramischen Körpers eingeführt wird, um dem keramischen Körper bestimmte Eigenschaften zu verleihen. Die Erfindung betrifft auch dadurch hergestellte derartige keramische Körper.
Hintergrund der Erfindung und Patentanmeldungen des gleichen Anmelders
• In jüngeren Jahren bestand ein zunehmendes Interesse an der Verwendung von Keramiken für strukturelle Anwendungen, für die historisch Metalle dienten. Der Anlaß für dieses Interesse lag in der Überlegenheit von Keramiken im Hinblick auf bestimmte Eigenschaften, wie beispielsweise die Korrosionsbeständigkeit, die Härte, den Elastizitätsmodul sowie Feuerfesteigenschaften, wenn man sie init Metallen vergleicht.
• Gegenwärtige Anstrengungen zur Herstellung festerer, zuverlässigerer und zäherer keramischer Gegenstände konzentrieren sich weitgehend auf (1) die Entwicklung von verbesserten Verarbeitungsverfahren für monolithische Keramiken und (2) die Entwicklung von neuen Materialzusammensetzungen, insbesondere Keramikmatrix-Verbundstoffen. Ein Verbundstruktur ist eine solche, die heterogene Materialien, Körper oder Gegenstände aufweist, die aus zwei oder mehr unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, die innig miteinander kombiniert sind, um die gewünschten Eigenschaften des Verbundstoffs zu erhalten. Beispielsweise können zwei unterschiedliche Materialien innig dadurch kombiniert werden, daß man eines in eine Matrix des anderen einbettet. Eine Keramikmatrix-Verbundstruktur weist typischerweise eine Keramikmatrix auf, die eine oder mehrere unterschiedliche Art(en) von Füllstoffmaterialien, wie teilchenförmigen Stoffen, Fasern, Stäben und dergleichen, enthält.
• Es bestehen jedoch verschiedene bekannte Einschränkungen oder Schwierigkeiten im Hinblick auf einen Ersatz von Metallen durch Keramiken, beispielsweise Maßstabsvielseitigkeit, die Fähigkeit, komplexe Formen zu erzeugen, die die für die Endverwendung erforderlichen Eigenschaften aufweisen, sowie Kosten. Verschiedene anhängige Patentanmeldungen des Inhabers der vorliegenden Anmeldung (nachfolgend als Patentanmeldungen des gleichen Anmelders bezeichnet) überwinden diese Beschränkungen oder Schwierigkeiten und schaffen neue Verfahren, mit denen zuverlässig Keramikmaterialien hergestellt werden, einschließlich von Verbundmaterialien. Das Verfahren ist allgemein beschrieben in EP-A-0 155 831. Diese Anmeldung beschreibt das Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden keramischen Körpern, die man als das Oxidationsreaktionsprodukt eines Vorläufer-Grundmetalls wachsen läßt. Schmelzflüssiges Metall wird mit einem Dampfphasenoxidationsmittel unter Bildung eines Oxidationsreaktionsprodukts umgesetzt, und das Metall wandert durch das Oxidationsprodukt in Richtung des Oxidationsmittels, wodurch kontinuierlich ein keramischer polykristalliner Körper entwickelt wird, der so hergestellt werden kann, daß er eine in sich verbundene metallische Komponente aufweist. Das Verfahren kann durch die Verwendung eines zulegierten Dotierungsmittels verbessert werden, wie es beispielsweise der Fall ist bei der Oxidation von Aluminium, das für eine Oxidationsreaktion in Luft mit Magnesium und Silicium dotiert ist, um Keramikstrukturen aus Alpha-Aluminium- Oxid zu bilden. Dieses Verfahren wurde verbessert durch das Aufbringen von Dotierungsmaterialien auf die Oberfläche des Vorläufermetalls, wie in EP-A-0 169 067 beschrieben ist.
• Wie in EP-A-0 193 292 beschrieben ist, wurde dieses Oxidationsphänomen auch genutzt, um keramische Verbundkörper herzustellen. Diese Anmeldung beschreibt neue Verfahren zur Herstellung eines selbsttragenden keramischen Verbundstoffs durch Wachsenlassen eines Oxidationsreaktionsprodukts aus einem Vorläufermetall in eine permeable Füllstoffmasse, wodurch der Füllstoff von einer Keramikmatrix infiltriert wird. Der erhaltene Verbundstoff weist jedoch noch keine definierte oder vorgegebene Geometrie, Form oder Konfiguration auf.
• Ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Verbundkörpern mit einer vorgegebenen Geometrie oder Form ist beschrieben in EP-A-0 245 192 (nicht vorveröffentlicht). Gemäß dem Verfahren in dieser Patentanmeldung infiltriert das sich entwickelnde Oxidationsreaktionsprodukt eine permeable Vorform in Richtung einer definierten Oberflächengrenze. Es wurde entdeckt, daß eine hohe Formtreue leichter erhalten wird, wenn man die Vorform mit einem Sperrschichtelement versieht, wie in EP-A-0 245 193 (nicht vorveröffentlicht) beschrieben wird. Dieses Verfahren liefert geformte selbsttragende keramische Körper, einschließlich geformter keramischer Verbundkörper, durch Wachsenlassen des Oxidationsreaktionsprodukts eines Vorläufermetalls bis zu einem Sperrschichtelement, das in einem Abstand von dem Metall angeordnet ist, um eine Grenze der Oberfläche festzulegen. Keramische Verbundstoffe mit einem Hohlraum mit einer Innengeometrie, die die Form einer positiven Form oder eines Modells invers repliziert, sind in EP-A-0 234 704 und EP-A-0 259 239 (beide nicht vorveröffentlicht) beschrieben.
• Die erwähnten Patentanmeldungen des gleichen Anmelders beschreiben Verfahren zur Herstellung von Keramikgegenständen, die einige der traditionellen Einschränkungen und Schwierigkeiten bei der Herstellung keramischer Gegenstände als Ersatz für Metalle in Endanwendungen überwinden.
• Allen diesen Patentanmeldungen des gleichen Anmelders ist die Offenbarung von Ausführungsformen eines keramischen Körpers gemeinsam, der ein Oxidationsreaktionsprodukt aufweist, das in einer oder mehreren Dimensionen (normalerweise in drei Dimensionen) untereinander verbunden ist, sowie einen oder mehrere metallische Bestandteile oder Komponenten. Das Metallvolumen, das typischerweise nicht oxidierte Bestandteile des Grundmetalls und/oder ein Metall enthält, das der Reduktion eines Oxidationsmittels oder Füllstoffs entstammt, hängt ab von Faktoren, wie der Temperatur, bei der das Oxidationsreaktionsprodukt gebildet wird, der Zeitdauer, für die man die Oxidationsreaktion ablaufen läßt, die Zusammensetzung des Grundmetalls, die Gegenwart von Dotierungsmaterialien, die Gegenwart von reduzierten Bestandteilen irgendwelcher Oxidationsmittel oder Füllstoffmaterialien usw. Einige der metallischen Komponenten sind isoliert oder eingeschlossen, es liegt jedoch ein erheblicher Volumenanteil des Metalls in untereinander verbundener Form vor, der von einer Außenoberfläche des keramischen Körpers zugänglich ist oder gemacht werden kann. Es wurde bei derartigen keramischen Körpern beobachtet, daß diese metallhaltige Komponente oder dieser Bestandteil (sowohl isoliert als auch untereinander verbunden) in Mengenbereichen von etwa 1 bis 40 Vol.% vorliegen kann, gelegentlich auch höher. Die metallische Komponente kann den keramischen Gegenständen bei vielen Produktanwendungen bestimmte günstige Eigenschaften verleihen oder deren Verhalten verbessern. So kann beispielsweise die Gegenwart von Metall in der Keramikstruktur einen erheblichen Vorteil im Hinblick auf eine Verleihung einer Bruchzähigkeit, im Hinblick auf die thermische Leitfähigkeit, die Elastizität oder die elektrische Leitfähigkeit des keramischen Körpers bedeuten.
• Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Maßschneidern der Beschaffenheit der metallischen Komponente (sowohl der isolierten als auch der untereinander verbundenen) derartiger Keramiken während der Bildung des keramischen Körpers, um dem fertigen keramischen Produkt eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften zu verleihen. Somit wird die Produktauslegung für den keramischen Körper vorteilhafterweise dadurch erreicht, daß man die gewünschte metallische Komponente in situ einarbeitet, statt sie aus einer Fremdquelle oder durch nachträgliches Formen zuzusetzen.
• Die gesamte Offenbarung aller obigen Patentanmeldungen des gleichen Anmelders wird durch ausdrückliche Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
Definitionen
• Bei der Verwendung in der vorliegenden Beschreibung und den folgenden Ansprüchen, werden die folgenden Begriffe wie folgt definiert:
• "Keramik" ist nicht in unangemessener Weise so auszulegen, daß dieser Begriff auf einen keramischen Körper im klassischen Sinne beschränkt ist, d.h. in dem Sinne, daß dieser vollständig aus nichtmetallischen und anorganischen Materialien besteht, sondern er bezeichnet eher einen Körper, der im Hinblick auf entweder auf seine Zusammensetzung oder seine dominierenden Eigenschaften überwiegend keramisch ist, obwohl der Körper geringe oder erhebliche Mengen an einem oder mehreren metallischen Bestandteilen (isoliert und/oder untereinander verbunden) enthält, die am typischsten innerhalb eines Bereichs von etwa 1 bis 40 Vol.% liegen, jedoch noch mehr Metall enthalten sein kann.
• "Oxidationsreaktionsprodukt" bedeutet eines oder mehrere Metalle in einem oxidierten Zustand, in dem das oder die Metall(e) Elektronen abgegeben hat (haben) oder diese mit einem anderen Element, einer Verbindung oder einer Kombination davon teilen. Demgemäß schließt ein "Oxidationsreaktionsprodukt" gemäß dieser Definition das Produkt der Umsetzung von einem oder mehreren Metallen mit einem Oxidationsmittel, wie Sauerstoff, Stickstoff, ein Halogen, Schwefel, Phosphor, Arsen, Kohlenstoff, Bor, Selen, Tellur und Verbindungen und Kombinationen davon ein, beispielsweise Methan, Sauerstoff, Ethan, Propan, Acetylen, Ethylen, Propylen (wobei ein Kohlenwasserstoff als Kohlenstoffquelle dient), und Mischungen wie Luft, H&sub2;/H&sub2;O und CO/CO&sub2;, wobei die beiden letztgenannten (d.h. H&sub2;/H&sub2;O und CO/CO&sub2;) im Hinblick auf eine Verminderung der Sauerstoffaktivität der Umgebung nützlich sind.
• "Dampfphasenoxidationsmittel", womit das Oxidationsmittel als ein spezielles Gas oder einen Dampf enthaltend oder aufweisend identifiziert wird, bedeutet ein Oxidationsmittel, bei dem das angegebene Gas oder der Dampf das einzige, überwiegende oder wenigstens erhebliche Oxidationsmittel für das Vorläufermetall unter den Bedingungen darstellt, die in der angewandten Oxidationsumgebung zur Anwendung kommen. Beispielsweise ist der Sauerstoffgehalt der Luft das einzige Oxidationsmittel für das Vorläufermetall, obwohl der Hauptbestandteil der Luft Stickstoff ist, da Sauerstoff ein erheblich stärkeres Oxidationsmittel ist als Stickstoff. Luft fällt daher unter die Definition eines "sauerstoffhaltiges Gas"-Oxidationsmittels, jedoch nicht unter die Definition eines "stickstoffhaltiges Gas"-Oxidationsmittels, und zwar im Sinne der Verwendung dieser Begriffe hierin und in den Ansprüchen. Ein Beispiel für ein "stickstoffhaltiges Gas"-Oxidationsmittel ist "Formiergas", das typischerweise etwa 96 Vol.% Stickstoff und etwa 4 Vol.% Wasserstoff enthält.
• "Vorläufermetall" oder "Grundmetall" bezeichnet das Metall, das mit dem Dampfphasenoxidationsmittel unter Bildung des polykristallinen Oxidationsreaktionsprodukts reagiert, und schließt dieses Metall als ein relativ reines Metall oder ein handelsübliches Metall mit Verunreinigungen ein; und wenn ein bestimmtes Metall als Vorläufermetall erwähnt wird, z.B. Aluminium, ist das angegebene Metall mit dieser Definition im Kopf zu lesen, es sei denn, es wird durch den Kontext etwas anderes bestimmt
• "Zweites oder Fremdmetall" bedeutet irgendein geeignetes Metall, eine Kombination von Metallen, Legierungen, intermetallischen Verbindungen oder eine Quelle von irgendeinem davon, die man in die metallische Komponente eines gebildeten keramischen Körpers einarbeitet oder einarbeiten möchte, und zwar anstelle von oder zusätzlich zu oder in Kombination mit nicht oxidierten Bestandteilen des Vorläufermetalls. Diese Definition schließt intermetallische Verbindungen, Legierungen, feste Lösungen und dergleichen ein, die zwischen dem Vorläufermetall und einem zweiten Metall gebildet werden.
• "Fluß" eines schmelzflüssigen Metalls bezeichnet den Durchfluß oder den Transport von schmelzflüssigem Metall innerhalb des Oxidationsreaktionsprodukts, der durch die Verfahrensbedingungen ausgelöst wird. "Fluß" soll nicht eine Substanz bezeichnen, wie häufig im Rahmen der klassischen Metallurgie ("Fließmittel").
Kurzbeschreibung der Erfindung
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines selbsttragenden keramischen Körpers durch Oxidation eines Vorläufermetalls geschaffen, bei dem der genannte Körper das Oxidationsreaktionsprodukt eines schmelzflüssigen Vorläufermetalls und eines Dampfphasenoxidationsmittels sowie eine metallische Komponente aufweist. Ein zweites oder Fremdmetall wird während der Bildung des keramischen Körpers in dessen metallischen Bestandteil eingeführt oder eingearbeitet, und zwar in einer Menge, die ausreicht, um wenigstens teilweise eine oder mehrere Eigenschaften des keramischen Körpers zu beeinflussen.
• Grundsätzlich wird bei dem Verfahren zur Herstellung eines selbsttragenden keramischen Körpers durch die Oxidation eines Vorläufermetalls das Vorläufermetall in Gegenwart eines Dampfphasenoxidationsmittels unter Bildung eines Körpers aus schmelzflüssigem Metall erhitzt. Das schmelzflüssige Vorläufermetall wird mit dem Oxidationsmittel bei einer geeigneten Temperatur umgesetzt, um ein Oxidationsreaktionsprodukt zu bilden, wobei dieses Produkt wenigstens teilweise in Kontakt mit dem Körper aus schmelzflüssigem Vorläufermetall und dem Dampfphasenoxidationsmittel gehalten wird und sich zwischen diesen erstreckt. Bei dieser Temperatur wird schmelzflüssiges Vorläufermetall durch das Oxidationsreaktionsprodukt in Richtung des Dampfphasenoxidationsmittels transportiert. Während des Verfahrens wird ein zweites oder Fremdmetall in den Fluß des schmelzflüssigen Metalls inkorporiert (nachfolgend in näheren Einzelheiten beschrieben) und damit auch in die resultierende Metallkomponente des keramischen Produkts. Der resultierende metallische Bestandteil, der schmelzflüssiges Vorläufermetall und Fremdmetall aufweist, wird durch das Oxidationsreaktionsprodukt transportiert, und das Vorläufermetall oxidiert beim Kontakt mit dem Dampfphasenoxidationsmittel, wodurch kontinuierlich ein keramischer polykristalliner Körper entwickelt wird. Die Oxidationsreaktion wird für einen solchen Zeitraum fortgesetzt, der ausreicht, einen selbsttragenden keramischen Körper zu bilden, der das Oxidationsreaktionsprodukt und eine metallische Komponente aufweist. Diese metallische Komponente umfaßt nicht oxidierte Bestandteile des Vorläufermetalls und das zweite oder Fremdmetall, das in einer signifikanten Menge vorhanden ist, so daß eine oder mehrere Eigenschaften des keramischen Körpers wenigstens teilweise durch die Gegenwart und/oder die Eigenschaften des zweiten oder Fremdmetalls modifiziert werden. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das keramische Produkt eine oder mehrere vorgegebene gewünschte Eigenschaften auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das zweite oder Fremdmetall in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Vorläufermetalls während der Bildung des keramischen Körpers eingeführt und zusammen mit dem schmelzflüssigen Vorläufermetall durch das Oxidationsreaktionsprodukt transportiert. Ein Teil des Vorläufermetalls reagiert mit dem Dampfphasenoxidationsmittel unter Bildung des Oxidationsreaktionsprodukts, während das Fremdmetall im wesentlichen in einem von dem Dampfphasenoxidationsmittel nicht oxidierten Zustand verbleibt und typischerweise innerhalb der gesamten Metallkomponente dispergiert ist. Bei der Bildung des keramischen Körpers bildet das zweite oder Fremdmetall als ein Bestandteil der metallischen Komponente einen integralen Teil des keramischen Produkts, wodurch eine oder mehrere Eigenschaften des Oxidationsreaktionsprodukts verändert oder verbessert werden.
• Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein zweites Metall in den Schmelzenfluß aus schmelzflüssigem Vorläufermetall und damit in den keramischen Körper eingearbeitet. Während des Verfahrens wird schmelzflüssiges Vorläufermetall in ein Oxidationsreaktionsprodukt umgewandelt, und die Oxidationsreaktion wird für einen solchen Zeitraum fortgesetzt, der ausreicht, um die Menge des Vorläufermetalls im Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Metalls relativ zur Menge des in dem Schmelzenfluß vorhandenen zweiten Metalls abzureichern, was zur Bildung von einer oder mehreren gewünschten metallischen Phasen führt, die das zweite Metall und das Vorläufermetall innerhalb der Metallkomponente des keramischen Körpers aufweisen. Die gewünschte Phasenbildung kann bei oder innerhalb des Bereichs der Reaktionstemperatur erfolgen, beim Abkühlen im Anschluß an das Verfahren oder bei einer Wärmebehandlung des keramischen Körpers oder auch während des Einsatzes oder der Anwendung des keramischen Produkts, das erfindungsgemäß hergestellt wird. Der erhaltene keramische Körper weist eine Metallkomponente auf, in die eines oder mehrere metallische Phasen inkorporiert sind, die dem keramischen Produkt eine oder mehrere vorgegebene gewünschte Eigenschaften verleihen.
• Das zweite oder Fremdmetall kann auf irgendeine von verschiedenen Art und Weisen oder eine Kombination von Vorgehensweisen in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Metalls oder den keramischen Körper inkorporiert werden. Das zweite oder Fremdmetall kann mit dem Vorläufermetall in einer Vorstufe des Verfahrens legiert werden, worunter auch die Verwendung von im Handel erhältlichen Vorläufermetall-Legierungen verstanden werden soll, die eine gewünschte Zusammensetzung aufweisen, oder es kann auf eine oder mehrere Oberflächen des Vorläufermetalls aufgebracht werden, vorzugsweise auf die Wachstumsoberfläche des Vorläufermetalls. Während des Oxidationsreaktionsprozesses wird das zweite oder Fremdmetall in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Metalls inkorporiert, in das Oxidationsreaktionsprodukt transportiert und wird zu einem integralen Teil der untereinander verbundenen metallischen Komponente und damit des keramischen Körpers.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform, bei der ein Verbundkörper gebildet wird, und bei der das Oxidationsreaktionsprodukt in eine Masse eines Füllstoffmaterials oder in eine geformte Vorform wächst, kann das zweite Metall durch Vermischen mit dem Füllstoff oder dem Material der Vorform bereitgestellt werden, oder es kann auf eine oder mehrere von deren Oberflächen aufgebracht werden. Bei der Infiltration des Füllstoffmaterials durch das Oxidationsreaktionsprodukt und somit beim Transport des schmelzflüssigen Metalls durch das sich entwickelnde Oxidationsprodukt kommt das schmelzflüssige Vorläufermetall in Kontakt mit dem zweiten Metall (oder seiner Quelle). Bei diesem Kontakt wird das zweite Metall oder ein gewisser Anteil davon in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Vorläufermetalls eingeführt oder eingearbeitet und mit diesem in die Keramikmatrix transportiert. Das Vorläufermetall, oder ein Teil davon, wird kontinuierlich durch das Dampfphasenoxidationsmittel an der Grenzfläche zwischen dem Dampfphasenoxidationsmittel und vorher gebildetem Oxidationsreaktionsprodukt oxidiert, während das zweite Metall im Schmelzenfluß innerhalb des gebildeten Verbundkörpers transportiert wird. Somit wird das zweite oder Fremdmetall in den Schmelzenfluß aus schmelzflüssigem Metall inkorporiert.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das zweite oder Fremdmetall in Form einer Verbindung oder Mischung bereitgestellt, die mit dem schmelzflüssigen Metall reagiert, und/oder unter den Verfahrensbedingungen dissoziiert, um das zweite Metall frei zu setzen, das dann in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Metalls eingeführt oder inkorporiert wird. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise ein Metalloxid sein, das von dem schmelzflüssigen Vorläufermetall reduziert werden kann. Diese Verbindung kann in einer Schicht auf dem Körper des Vorläufermetalls vorliegen, oder mit dem Füllstoff- oder Vorformmaterial vermischt oder darauf aufgetragen sein.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und bevorzugter Ausführungsformen
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Vorläufermetall, das dotiert sein kann (wie nachfolgend in näheren Einzelheiten erläutert wird) und das den Vorläufer für das Oxidationsreaktionsprodukt bildet, zu einem Gußkörper, Knüppel, einer Stange, einer Platte oder dergleichen geformt; und es wird dann in einer Anordnung aus einem Inertbett, einem Tiegel oder irgendeinem anderen feuerfesten Behälter angeordnet. Es wurde entdeckt, daß ein zweites oder Fremdmetall in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Vorläufermetalls während der Bildung des keramischen Körpers eingeführt werden kann. Die resultierende Gesamtheit mit dem Vorläufermetall und dem zweiten Metall wird durch das Oxidationsreaktionsprodukt mit dem Schmelzenfluß aus schmelzflüssigem Metall transportiert, wozu der Kapillartransport des schmelzflüssigen Metall gehört, wie in den Patentanmeldungen des gleichen Anmelders beschrieben wird. Somit wird das zweite oder Fremdmetall zu einem integralen Bestandteil der Metallkomponente des gebildeten keramischen Körpers.
• Eine vorgegebene Menge eines zweiten Metalls wird in der Anordnung aus Vorläufermetall, Feuerfestbehälter und gegebenenfalls Verbundstoff-Füllstoffmaterial oder Vorform dadurch bereit gestellt, daß man (1) in einem vor dem Verfahren liegenden Schritt das zweite Metall mit dem Vorläufermetall legiert oder vermischt oder eine kommerziell erhältliche Legierung mit einer gewünschten Zusammensetzung verwendet, (2) das zweite Metall auf eine oder mehrere Oberflächen des Vorläufermetalls aufträgt oder (3) in Fällen, in denen ein Verbundstoff gebildet wird, durch Vermischen des zweiten Metalls mit dem Füllstoff oder dem Vorformmaterial (wobei diese Techniken nachfolgend in näheren Einzelheiten erläutert werden), so daß eine gewünschte Menge an zweitem Metall in den Schmelzenfluß aus schmelzflüssigem Vorläufermetall eingeführt wird und durch das Oxidationsreaktionsprodukt transportiert wird, wie das in den oben erwähnten Patentanmeldungen des gleichen Anmelders beschrieben wird. Der keramische Körper wird mit einem Metallbestandteil gewonnen, der das zweite Metall und nicht oxidierte Bestandteile des Vorläufermetalls enthält. Der metallische Bestandteil des gebildeten keramischen Körpers ist untereinander verbunden und/oder umfaßt isolierte metallische Einschlüsse.
• Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung basiert die Auswahl des zweiten Metall primär auf der einen oder den verschiedenen Eigenschaften, die man für den keramischen Körper zu erreichen sucht. Die Metallkomponente kann dem geformten keramischen Körper im Hinblick auf dessen beabsichtigte Verwendung bestimmte vorteilhafte Eigenschaften verleihen oder sein Verhalten verbessern. Beispielsweise kann das Metall in dem keramischen Körper die Bruchzähigkeit vorteilhaft verbessern, sowie die Elastizität, die thermische Leitfähigkeit, die Verträglichkeit mit einer Umgebung sowie die elektrische Leitfähigkeit des keramischen Körpers, und zwar in Abhängigkeit von Faktoren, wie der Art des Metalls und der Menge und der Verteilung des Metalls innerhalb der Mikrostruktur des keramischen Produkts. Indem man ein Verfahren zum Maßschneidern der Beschaffenheit des Metalls schafft, um andere Metalle oder metallische Phasen als das Vorläufermetall einzuführen, erhöht die vorliegende Erfindung die Anwendungsbreite für die Endverwendung derartiger keramischer Körper erheblich. Um dem gebildeten keramischen Körper eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften zu verleihen, reagiert das zweite oder Fremdmetall mit dem Dampfphasenoxidationsmittel im wesentlichen nicht. Es sollten daher zweite Metalle ausgewählt werden, die unter den speziellen Verfahrensbedingungen nicht ein gegenüber dem Vorläufermetall bevorzugtes Oxidationsreaktionsprodukt bilden. Typischerweise erfüllt ein zweites Metall dieses Kriterium, wenn es eine niedrigere negative freie Bildungsenergie bei einer gegebenen Reaktionstemperatur aufweist als das Vorläufermetall, und zwar im Hinblick auf die spezielle Oxidationsreaktion, die mit dem vorliegenden Dampfphasenoxidationsmittel abläuft.
• Das zweite oder Fremdmetall kann jedoch mit dem Vorläufermetall in dem metallischen Bestandteil eine Legierung bilden oder reagieren, um Legierungen oder intermetallische Verbindungen auszubilden, die erwünscht sein können oder dem fertigen keramischen Körper erwünschte Eigenschaften verleihen können. Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung auch ein Verfahren zur in situ-Bildung von einer oder mehreren erwünschten metallischen Phasen geschaffen, die das Vorläufermetall und das zweite Metall umfassen. Derartige metallische Phasen (d.h. die metallische Komponente) schließen intermetallische Verbindungen ein, feste Lösungen, Legierungen oder Kombinationen davon. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein geeignetes zweites Metall ausgewählt, das die obigen Kriterien erfüllt und außerdem eine oder mehrere metallische Phasen in Kombination mit dem Vorläufermetall ausbildet, und zwar bei einer gegebenen Temperatur und Relativkonzentration, deren Einarbeitung in den keramischen Körper wünschenswert ist. Das zweite Metall wird in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Vorläufermetalls in einer niedrigeren Relativkonzentration eingeführt als zur Bildung der gewünschten metallischen Phase erforderlich ist. Während der Reaktion des schmelzflüssigen Vorläufermetalls mit dem Dampfphasenoxidationsmittel bei einer gegebenen Reaktionstemperatur unter Bildung des Oxidationsreaktionsprodukts wird die relative Konzentration des Vorläufermetalls innerhalb des untereinander verbundenen metallischen Bestandteils vermindert oder herabgesetzt. Daher steigt die Relativkonzentration des zweiten Metalls innerhalb des metallischen Bestandteils des keramischen Körpers. Die Reaktion wird bei einer gegebenen Reaktionstemperatur oder innerhalb eines Temperaturbereichs fortgesetzt, bis eine ausreichende Menge an Vorläufermetall aus dem Gesamtbestandteil abgezogen wurde, was zur Bildung einer gewünschten metallischen Phase führt, wodurch die gewünschte metallische Phase aus dem Vorläufermetall und dem zweiten Metall gebildet oder angereichert wird; oder, alternativ dazu, kann die Oxidationsreaktion für einen Zeitraum fortgesetzt werden, der ausreicht, eine solche Menge des Vorläufermetalls zu entfernen, daß bei der Senkung der Reaktionstemperatur oder beim Kühlen des gebildeten keramischen Produkts die Bildung der gewünschten metallischen Phase eintritt, so daß auf diese Weise die gewünschte metallische Phase mit dem Vorläufermetall und dem zweiten Metall gebildet oder angereichert wird. Die gebildete metallische Phase kann entweder inhärent dem keramischen Produkt eine oder mehrere gewünschte Eigenschaft(en) verleihen, oder sie kann von einer solchen Zusammensetzung sein, daß sie bei einer gegebenen Einsatztemperatur eine oder mehrere zusätzliche Phasen bildet, wodurch dem keramischen Produkt die gewünschte(n) Eigenschaft(en) verliehen wird. Zusätzlich kann man durch Manipulation der Reaktionsparameter, z.B. der Reaktionszeit, der Reaktionstemperatur usw., oder durch eine geeignete Kombination oder Zugabe von bestimmten Metallen die gewünschte(n) metallische(n) Phase(n) weiter maßschneidern, beispielsweise durch Fällungshärten einer gewünschten Legierung innerhalb der Metallkomponente.
• Es versteht sich, daß es bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung notwendig sein kann, innerhalb einer Anordnung eine größere Menge des zweiten Metalls bereit zu stellen, als für die Einarbeitung in die Metallkomponente des keramischen Körpers erwünscht oder erforderlich ist. Die Menge an zweitem Metall, die man in der Anordnung bereit stellt, um die gewünschte Menge des zweiten Metalls in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Vorläufermetalls einzuführen und damit auch in den keramischen Körper hängt primär von der Identität und den Wechselwirkungseigenschaften des zweiten Metalls und des Vorläufermetalls ab, sowie von den Reaktionsbedingungen und der Art und Weise, auf die das zweite Metall bereit gestellt wird.
• Da das Verfahren, das hierin zur Einarbeitung eines zweiten Metalls in die Metallkomponente eines keramischen Produkts beschrieben wird, die innige Kombination von zwei der mehr Metallen betrifft, d.h. das zweite Metall und das Vorläufermetall, versteht es sich, daß die Anwendungsbreite im Hinblick auf die Identität, die Menge, die Form und/oder die Konzentration des zweiten Metalls relativ zum Vorläufermetall von den metallischen Bestandteilen abhängen, die man in das keramische Produkt einarbeiten will, sowie von den Verfahrensbedingungen, die zur Ausbildung des Oxidationsreaktionsprodukts erforderlich sind. Der Einfluß und/oder die Bildung der gewünschten metallischen Bestandteile wird wenigstens teilweise durch die Eigenschaften und/oder die physikalische Metallurgie beherrscht, die zu der Kombination oder Wechselwirkung der speziellen vorhandenen Metalle unter den speziellen Verfahrensbedingungen gehören und/oder von der Art und Weise, die man gewählt hat, das zweite Metall für seine Einführung in das Vorläufermetall bereitzustellen. Diese Kombination von Metallen kann die Bildung verschiedener metallischer Phasen bewirken, z.B. von Legierungen, intermetallischen Verbindungen, festen Lösungen, Fällungen oder Mischungen, und sie wird von der Gegenwart und Konzentration von Verunreinigungen und Dotierungsmaterialien beeinflußt. Somit kann die sich aus einer Kombination von Metallen bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung ergebende Gesamtheit Eigenschaften aufweisen, die signifikant von denen der einzelnen Metalle abweichen. Derartige Kombinationen in Form von metallischen Phasen, die das Vorläufermetall und das zweite Metall umfassen, das in die metallische Komponente des gebildeten keramischen Körpers eingearbeitet ist, können vorteilhafte Eigenschaften des keramischen Produkts beeinflussen. Beispielsweise kann die Kombination aus zweitem Metall und Vorläufermetall metallische Phasen, wie beispielsweise fest Lösungen, Legierungen oder eine oder mehrere intermetallische Verbindungen, bilden, die einen Schmelzpunkt oberhalb des Schmelzpunktes des Vorläufermetalls aufweisen, wodurch der Betriebstemperaturbereich des keramischen Produkts mit einer derartigen eingearbeiteten metallischen Phase erweitert wird. Es versteht sich jedoch, daß in einigen Fällen der Schmelzpunkt der gebildeten metallischen Phase(n) oberhalb des anwendbaren Temperaturbereichs für die Bildung des beabsichtigten Oxidationsreaktionsprodukts liegen kann. Zusätzlich kann die Bildung von metallischen Phasen, die sich aus bestimmten Kombinationen aus Grundmetall und zweitem Metall ergeben, dem resultierenden schmelzflüssigen Metall bei der Reaktionstemperatur eine erhöhte Viskosität verleihen, und zwar im Vergleich mit dem schmelzflüssigen Vorläufermetall ohne Zugabe an zweitem Metall bei der gleichen Temperatur, so daß der Transport des schmelzflüssigen Metalls durch das gebildete Oxidationsreaktionsprodukt sich erheblich vermindern kann oder überhaupt nicht auftritt. In diesem Zusammenhang muß man bei der Planung eines gewünschten Systems, das eine solche metallische Kombination einschließt, darauf achten, daß man sicherstellt, daß die Gesamtheit der Metalle ausreichend flüssig bleibt, während sich das Oxidationsreaktionsprodukt bildet, um den fortgesetzten Fluß an schmelzflüssigem Metall bei einer Temperatur zu erleichtern, die mit den Parametern des Oxidationsreaktionsprozesses verträglich ist.
• Wenn man das zweite Metall dadurch bereitstellt, daß man es vor dem Verfahren mit dem Vorläufermetall legiert oder daß man eine kommerziell erhältliche Legierung der gewünschten Zusammensetzung verwendet, wird die Einführung des zweiten Metalls in den Fluß des schmelzflüssigen Metalls durch den Transport des schmelzflüssigen Metalls aus dem Körper aus schmelzflüssigem Metall in das gebildete Oxidationsreaktionsprodukt bewirkt. Somit hängt die Einführung ab von der Gesamtzusammensetzung des schmelzflüssigen Metalls, das aus dem Körper aus schmelzflüssigem Metall, der in der Erhitzungsstufe gebildet wird, in das gebildete Oxidationsreaktionsprodukt transportiert wird. Diese transportierte Gesamtzusammensetzung wird bestimmt von Faktoren wie der Homogenität der metallischen Zusammensetzung und den metallischen Phasen, die zu der speziellen gewählten Metallkombination bei einer gegebenen Reaktionstemperatur und Relativkonzentration gehören.
• Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen das zweite Metall oder ein Quelle davon extern zu dem Vorläufermetall bereitgestellt wird, sind zusätzliche Parameter zu berücksichtigen. Insbesondere muß man die metallurgischen Eigenschaften berücksichtigen, die für den Kontakt des schmelzflüssigen Vorläufermetalls mit dem zweiten Metall charakteristisch sind, um die Einführung der gewünschten Menge an zweitem Metall in dem Schmelzenfluß aus schmelzflüssigem Vorläufermetall zu bewirken. Wenn das zweite Metall extern zu dem Vorläufermetallkörper bereitgestellt wird, kann die Einführung beim Kontakt des schmelzflüssigen Vorläufermetalls mit dem zweiten Metall durch gegenseitige Auflösung, Interdiffusion der beiden Metalle oder Reaktion der beiden Metalle bewirkt werden, beispielsweise wie im Fall der Bildung einer oder mehrerer intermetallischer Verbindungen oder anderer metallischer Phasen zwischen dem Vorläufermetall und dem zweiten Metall. Somit hängt die Einführung und/oder die Menge der Einführung des zweiten Metalls in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Vorläufermetalls von einem oder mehreren unterschiedlichen derartigen metallurgischen Faktoren ab. Derartige Faktoren schließen den physikalischen Zustand des zweiten Metalls bei der speziellen Reaktionstemperatur, den Grad der Interdiffusion zwischen dem Vorläufermetall und dem zweiten Metall, das Ausmaß und/oder die Geschwindigkeit der Auflösung des zweiten Metalls im Vorläufermetall oder des Vorläufermetalls im zweiten Metall und die Bildung von intermetallischen Phasen oder anderen metallischen Phasen zwischen dem Vorläufermetall und dem zweiten Metall ein. Somit ist darauf zu achten, daß sichergestellt wird, daß die Reaktionstemperatur auf einem solchen Wert gehalten wird, daß die Gesamtbeschaffenheit der Metalle, die sich aus der Einführung des zweiten Metalls in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Vorläufermetalls ergibt, wenigstens teilweise flüssig bleibt, um den Transport der Metallzusammensetzung in das gebildete Oxidationsreaktionsprodukt zu erleichtern und auf diese Weise den Kontakt des schmelzflüssigen Vorläufermetalls mit dem Dampfphasenoxidationsmittel zu ermöglichen, um das Wachstum des keramischen Körpers zu erleichtern. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Einführung des zweiten Metalls in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Vorläufermetalls oder die Abreicherung des Vorläufermetalls aus dem Schmelzenfluß aus schmelzflüssigem Metall infolge der Bildung des Oxidationsreaktionsprodukts dazu führen, daß eine Metallbeschaffenheit oder Metallphasenbildung erhalten wird, die die Bildung von einer oder mehreren metallischen Phasen bewirkt, die das Vorläufermetall und das zweite Metall umfassen. Bestimmte Kombinationen von Vorläufermetall und zweitem Metall können jedoch dem Schmelzenfluß eine erhebliche Viskosität verleihen oder auf andere Weise den Fluß des schmelzflüssigen Metalls behindern, so daß der Transport des Metalls in Richtung des Dampfphasenoxidationsmittels vor der vollständigen Entwicklung des gewünschten Oxidationsreaktionsprodukts beendet wird. In derartigen Fällen kann die Bildung des gewünschten Oxidationsreaktionsprodukts durch diese Phänomene gestoppt oder erheblich verlangsamt werden, weshalb man Vorsichtsmaßnahmen ergreifen muß, um die vorzeitige Bildung derartiger Bestandteile zu vermeiden.
• Wie oben erklärt wurde, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die gewünschte Menge eines zweiten oder Fremdmetalls dadurch bereitgestellt werden, daß man dieses vor dem Verarbeitungsverfahren mit dem Vorläufermetall legiert. Beispielsweise können bei einem System, bei dem Aluminium (oder ein Metall auf Aluminiumbasis) das Vorläufermetall ist und Luft als Dampfphasenoxidationsmittel verwendet wird, um ein Aluminiumoxid-Oxidationsreaktionsprodukt zu bilden, zweite Metalle wie Titan, Kupfer, Nickel, Silicium, Eisen oder Chrom zulegiert werden und zwar in Mengen, die begrenzt sein können und/oder den obigen Einschränkungen unterliegen können. Weitere zweite oder Fremdmetalle schließen Aluminium, Zirkonium, Hafnium, Kobalt, Mangan, Germanium, Zinn, Silber, Gold und Platin ein. Es kann beispielsweise erwünscht sein, Kupfer oder metallische Phasen, die Kupfer enthalten, in die Metallkomponente des keramischen Körpers einzuführen. Damit die metallische Komponente dem keramischen Körper eine oder mehrere Eigenschaften verleiht oder dessen Verhalten verbessert, ist es erwünscht, daß Eigenschaften des speziellen Metalls, der Kombination der Metalle oder metallischen Phasen, die in die metallische Komponente eingearbeitet werden, die Gebrauchstemperatur des keramischen Produkts nicht wesentlich verschlechtern. Bestimmte Aluminium-Kupfer-Metall-Phasen, beispielsweise Cu&sub9;Al&sub4;, weisen einen Gebrauchstemperaturbereich auf, der höher ist als der von Aluminium. Indem man in die untereinander verbundene Metallkomponente der Keramik eine derartige Phase einführt oder diese darin anreichert, ergibt sich das verbesserte Verhalten der Keramik aufgrund der Gegenwart der metallischen Komponente in Form einer erhöhten Gebrauchstemperatur. Um eine geeignete Menge an Kupfer einzuführen, um die gewünschten Phasenumwandlungen zu bewirken, damit die gewünschte Aluminium-Kupfer-Metall-Phase Cu&sub9;Al&sub4; erhalten wird, kann das Kupfer mit dem Aluminium-Vorläufermetall legiert werden, beispielsweise in einer Menge von 10 Gew.% der gesamten Kupfer-Aluminium-Legierung. Die Legierung, die das Aluminium-Vorläufermetall und das zweite Metall Kupfer umfaßt, wird bis unterhalb des Schmelzpunkts des gewünschten Oxidationsreaktionsprodukts, Aluminiumoxid, erhitzt, jedoch bis oberhalb des Schmelzpunkts der Kupfer-Aluminium-Legierung (wie in den oben erwähnten Patentanmeldungen des gleichen Anmelders beschrieben wird). Wenn das schmelzflüssige Aluminium-Vorläufermetall mit dem Oxidationsmittel in Kontakt kommt, bildet sich eine Schicht, die Aluminiumoxid als Oxidationsreaktionsprodukt umfaßt. Die schmelzflüssige Legierung wird dann durch das gebildete Oxidationsreaktionsprodukt in Richtung des Oxidationsmittels transportiert. Beim Kontakt der schmelzflüssigen Legierung mit dem Luft-Oxidationsmittel wird der Aluminiummetall-Bestandteil der Legierung wenigstens teilweise oxidiert, so daß eine zunehmend dickere Schicht an Oxidationsreaktionsprodukt gebildet wird. Das zweite oder Fremdmetall Kupfer, das ebenfalls ein Bestandteil der schmelzflüssigen Legierung ist, wird in gleicher Weise in das gebildete Oxidationsreaktionsprodukt transportiert. Da es jedoch zu keiner Abreicherung des Kupfers aus dem keramischen Körper durch Dampfphasenoxidation kommt, steigt die Relativkonzentration des Kupfers bei der Oxidation des Aluminiums und dessen Abreicherung aus dem Fluß des schmelzflüssigen Metalls an. Die Oxidation des Aluminiummetalls wird für einen Zeitraum fortgesetzt, der ausreicht, die geeignete Metallzusammensetzung für die Bildung der gewünschten Metallphasen zu erhalten. Bezugnehmend auf ein binäres Metallphasendiagramm für ein Kupfer-Aluminium-System wird die Cu&sub9;Al&sub4;-Phase in einem relativen Konzentrationsbereich von etwa 80 bis 85 % Kupfer, Rest Aluminium, bei einem Betriebstemperaturbereich für das keramische Produkt nicht oberhalb etwa 780ºC gebildet.
• Wenn die gewünschte Menge an zweitem oder Fremdmetall, z.B. durch schichtweises Aufbringen, auf eine oder mehrere Oberflächen eines Aluminium-Vorläufermetalls aufgebracht oder damit in Berührung gebracht wird, und das Vorläufermetall mit Luft als Dampfphasenoxidationsmittel umgesetzt wird, schließen geeignete zweite Metalle beispielsweise Silicium, Nickel, Titan, Eisen, Kupfer oder Chrom ein, und zwar vorzugsweise in Pulver- oder Teilchenform. Beispielsweise können Nickel oder eine nickelhaltige Metallphase ein erwünschter Bestandteil eines keramischen Produkts sein, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Nickel-Aluminid-Intermetallverbindungen, wie NiAl, Ni&sub2;Al&sub3; oder NiAl&sub3;, können erwünscht sein, um die Korrosionsbeständigkeit der metallischen Komponente des keramischen Körpers zu verbessern. Um daher die Einführung einer geeigneten Menge von Nickel zu bewirken, damit die gewünschten Nickel-Aluminium-Metallphasen gebildet oder angereichert werden, wird eine vorgegebene Menge an pulverförmigen Nickelmetall über die Wachstumsoberfläche des Aluminium-Vorläufermetall-Körpers dispergiert. Wenn das schmelzflüssige Aluminium-Vorläufermetall das Nickelmetall berührt, wird eine Menge an Nickelmetall in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Aluminium-Vorläufermetalls eingeführt. Das so eingeführte Nickelmetall wird dann als ein Bestandteil des Schmelzenflußes des schmelzflüssigen Metalls in das Aluminiumoxid-Oxidationsreaktionsprodukt transportiert. Analog zu dem Kupferbeispiel oben steigt bei der Oxidation des Aluminiummetalls die Relativkonzentration des Nickelmetalls in dem sich bildenden keramischen Körper, und es wird die geeignete Zusammensetzung für die Bildung der gewünschten Phasen erreicht.
• Wenn das Produkt ein keramischer Verbundkörper ist, der durch Wachsenlassen des Oxidationsreaktionsprodukts in eine Masse oder ein Aggregat aus Füllstoffmaterial oder in eine permeable Vorform hergestellt wird, die angrenzend an das Vorläufermetall angeordnet sind, kann das zweite oder Fremdmetall dadurch bereitgestellt werden, daß man es mit dem Füllstoffmaterial oder dem Vorformmaterial vermischt oder beispielsweise schichtweise auf eine oder mehrere Oberflächen derselben aufbringt. Wenn beispielsweise das gewünschte Verbundprodukt eine Aluminiumoxid-Keramikmatrix aufweist, die durch die Dampfphasenoxidation von Aluminium-Vorläufermetall in ein Bett aus Siliciumcarbidteilchen hergestellt wird, das zu einem Grünkörper vorgeformt sein kann, können Pulver oder Teilchen von zweiten Metallen, wie Titan, Eisen, Blei, Nickel, Kupfer, Chrom oder Silicium, mit dem Siliciumcarbid- Füllstoff vermischt werden. Beispielsweise kann es erwünscht sein, eine Menge an Silicium in den Keramikkörper einzuarbeiten, um die Verträglichkeit der metallischen Komponente des Verbundkeramikkörpers gegenüber Hochtemperaturanwendungen zu verbessern. Daher wird eine Menge an Siliciummetall, die begrenzt sein kann oder den obigen Einschränkungen unterliegen kann, mit dem Siliciumcarbid-Füllstoffmaterial vermischt. Wenn das gebildete Aluminiumoxid-Oxidationsreaktionsprodukt die Siliciumcarbidteilchen einbettet und das schmelzflüssige Aluminium durch diese hindurchtransportiert wird, kommt das schmelzflüssige Aluminiummetall mit dem zugemischten Siliciummetall in Berührung. Auf diese Weise wird eine Menge an Siliciummetall in den kontinuierlichen Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Metalls und damit in den sich bildenden keramischen Verbundkörper eingeführt. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Anteil des zweiten Metalls, der nicht in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Metalls eingeführt wird, jedoch in jenem Teil der Füllstoffmasse oder der Vorform enthalten ist, der von dem Oxidationsreaktionsprodukt infiltriert wird, in dem Verbundkörper in Form isolierter Einflüsse des zweiten Metalls vorhanden sein. Das zweite oder Fremdmetall kann auch auf nur eine oder mehrere Oberflächen einer Masse oder eines Aggregats aus Füllstoff oder einer geformten Vorform aufgebracht werden. Im Falle eines solchen Verbundstoffbeispiels wird das teilchenförmige oder pulverförmige Silicium als eine Schicht auf eine Oberfläche des Siliciumcarbidteilchen oder einer Vorform aufgebracht, die derartige Teilchen enthält. Wenn der Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Aluminium-Vorläufermetalls diese Oberfläche erreicht, wird eine Menge an Siliciummetall in den Schmelzenfluß eingeführt und wird zu einem Teil der metallischen Komponente des gewonnenen keramischen Produkts. Das Aufbringen des zweiten Metalls auf eine oder mehrere Oberflächen einer Masse eines Füllstoffs oder einer Vorform gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann zu einem Verbundkörper führen, bei dem die freiliegenden Anteile der metallischen Komponente reich an dem zweiten oder Fremdmetall sind, und zwar relativ zu anderen Anteilen der metallischen Komponente innerhalb des gebildeten keramischen Verbundkörpers.
• Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung kann dann, wenn das zweite oder Fremdmetall extern zu dem Vorläufermetall bereitgestellt wird, das zweite oder Fremdmetall in Form einer Mischung oder Verbindung vorliegen, die mit dem schmelzflüssigen Metall reagiert und/oder unter den Verfahrensbedingungen dissoziiert, um das zweite oder Fremdmetall freizusetzen, das dann, wie oben diskutiert, in den Schmelzenfluß aus schmelzflüssigem Metall eingeführt wird. Eine derartige Verbindung kann ein Metalloxid sein, das von dem Vorläufermetall reduzierbar ist oder mit diesem reagiert, um das zweite Metall freizusetzen. Wenn beispielsweise ein keramischer Verbundkörper gewünscht wird, der eine Aluminiumoxid-Keramik aufweist, die durch Oxidation eines Aluminium-Vorläufermetalls hergestellt wird und die Teilchen eines Aluminiumoxid-Füllstoffmaterials einbettet, kann ein Oxid eines gewünschten zweiten Metalls, wie Silicium, Nickel, Eisen oder Chrom, mit dem Aluminiumoxid-Bettmaterial vermischt werden oder als Schicht auf die Oberseite des Aluminium-Vorläufermetalls aufgebracht werden. Wenn beispielsweise Chrom als ein zweites Metall gewünscht wird, kann Chrommetall dadurch in den Schmelzenfluß aus schmelzflüssigem Metall eingeführt werden, daß man Chromoxid mit einem Bettmaterial vermischt. Wenn der Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Aluminiums das Chromoxid erreicht, reduziert das schmelzflüssige Aluminium das Chromoxid und setzt metallisches Chrom frei. Eine Menge des freigesetzten metallischen Chroms wird dann in den Schmelzenfluß aus schmelzflüssigem Aluminium eingeführt, wie oben diskutiert wurde, und durch und/oder in das Oxidationsreaktionsprodukt transportiert, das gebildet wird, wenn das schmelzflüssige Aluminium-Vorläufermetall fortgesetzt mit dem Dampfphasenoxidationsmittel in Kontakt kommt.
• Wie in den Patentanmeldungen des gleichen Anmelders erklärt wird, beeinflussen Dotierungsmaterialien, die in Verbindung mit dem Vorläufermetall verwendet werden, vorteilhaft den Oxidationsreaktionsprozess und zwar insbesondere bei Systemen, bei denen Aluminium als Vorläufermetall verwendet wird. Zusätzlich kann bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung in bestimmten Fällen ein Dotierungsmaterial gewählt werden, um zusätzlich zu seinen Dotierungseigenschaften ein zweites oder Fremdmetall oder eine Quelle desselben bereitzustellen, deren Einarbeitung in den metallischen Bestandteil des keramischen Produkts gewünscht wird. Beispielsweise ist Silicium ein nützliches Dotierungsmaterial und kann auch der metallischen Komponente des Keramikkörpers gewünschte Eigenschaften wie beispielsweise ein verbessertes Hochtemperaturverhalten in bestimmten System verleihen. Daher kann Silicium in elementarer Form oder als Siliciumdioxid gemäß der obigen Ausführungsform verwendet werden, um dem doppelten Zweck zu dienen, nämlich einmal als Dotierungsmaterial zu wirken und außerdem eine Quelle eines zweiten Metalls zuzuführen. In einigen Fällen ist jedoch kein geeignetes Dotierungsmaterial verfügbar, das sowohl die nötigen Dotierungseigenschaften aufweist und eine Quelle des gewünschten zweiten oder Fremdmetalls darstellt. Daher muß man ein Dotierungsmaterial in Verbindung mit dem zweiten oder Fremdmetall verwenden. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß dann, wenn man ein Dotierungsmaterial in Verbindung mit einem zweiten Metall verwendet, die Anwesenheit eines jeden einen Effekt auf die Funktion und/oder das Verhalten des anderen haben kann. Somit können bei der praktischen Durchführungsform der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der es erwünscht ist, die Bildung von einer oder mehreren metallischen Phasen mit dem Vorläufermetall und dem zweiten Metall zu bewirken und bei dem zusätzlich ein getrenntes Dotierungsmaterial verwendet wird, die jeweiligen Konzentrationen des Vorläufermetalls und des zweiten Metalls, die erforderlich sind, um die Bildung der gewünschten Phasen zu bewirken, von den Konzentrationen verschieden sein, die zur Bildung der Phasen in dem binären System erforderlich sind, das nur das Vorläufermetall und das zweite Metall umfaßt. Es ist daher darauf zu achten, den Effekt aller in einem speziellen Fall vorhandenen Metalle zu berücksichtigen, wenn man ein System konzipiert, bei dem es gewünscht ist, die Bildung von einer oder mehreren metallischen Phasen innerhalb der metallischen Komponente des keramischen Körpers zu bewirken. Das oder die Dotierungsmittel, die zusammen mit dem Vorläufermetall verwendet werden, können, wie im Falle der zweiten Metalle, (1) bereitgestellt werden als Legierungsbestandteile des Vorläufermetalls, (2) auf wenigstens einen Bereich der Oberfläche des Vorläufermetalls aufgebracht werden oder (3) auf einen Teil oder die Gesamtheit des Füllstoffmaterials oder der Vorform aufgebracht oder darin eingearbeitet werden, oder es kann irgendeine Kombination von zwei oder mehreren der Techniken (1), (2) oder (3) angewandt werden. Beispielsweise kann ein zulegiertes Dotierungsmittel allein oder in Kombination mit einem zweiten extern aufgebrachten Dotierungsmittel verwendet werden. Im Falle der Technik (3), wenn eines oder mehrere zusätzliche Dotierungsmittel auf das Füllstoffmaterial aufgetragen werden, kann das Auftragen auf irgendeine geeignete Weise erfolgen, wie in den Patentanmeldungen des gleichen Anmelders erläutert wird.
• Die Funktion oder die Funktionen eines speziellen Dotierungsmaterials können von einer Vielzahl von Faktoren abhängen. Derartige Faktoren schließen beispielsweise die spezielle Kombination von Dotierungsmitteln ein, wenn zwei oder mehr Dotierungsmittel verwendet werden, die Verwendung eines extern aufgebrachten Dotierungsmittels in Kombination mit einem in das Vorläufermetall einlegierten Dotierungsmittel, die Konzentration des verwendeten Dotierungsmittels, die Oxidationsumgebung, die Verfahrensbedingungen sowie, wie oben angegeben, die Identität und die Konzentration des anwesenden zweiten Metalls.
• Dotierungsmittel, die für ein Aluminium-Vorläufermetall nützlich sind, schließen insbesondere mit Luft als Oxidationsmittel Magnesium, Zink und Silicium entweder allein oder in Kombination miteinander oder in Kombination mit anderen Dotierungsmitteln ein, wie unten beschrieben wird. Diese Metalle oder eine geeignete Quelle dieser Metalle können in das Vorläufermetall auf Aluminiumbasis in Konzentrationen eines jeden davon zwischen etwa 0,1 bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des erhaltenen dotierten Metalls, einlegiert werden. Diese Dotierungsmaterialien oder eine geeignete Quelle davon (z.B. MgO, ZnO oder SiO&sub2;) können extern zu dem Vorläufermetall verwendet werden. Somit kann eine Aluminiumoxid-Keramikstruktur aus einem Aluminium-Vorläufermetall unter Verwendung von Luft als Oxidationsmittel dadurch erhalten werden, daß man MgO als ein Dotierungsmittel in einer Menge von mehr als etwa 0,0008 g/g zu oxidierendes Vorläufermetall und mehr als etwa 0,003 g/cm² Vorläufermetall, auf das MgO aufgebracht wird, verwendet. Die erforderliche Dotierungsmittelkonzentration kann jedoch, wie oben diskutiert, von der Identität, der Anwesenheit und der Konzentration eines zweiten oder Fremdmetalls abhängen.
• Zusätzliche Beispiele für Dotierungsmaterialien für ein Aluminium-Vorläufermetall schließen Natrium, Germanium, Zinn, Blei, Lithium, Calcium, Bor, Phosphor und Yttrium ein, die individuell oder in Kombination mit einem oder mehreren Dotierungsmitteln verwendet werden können, und zwar in Abhängigkeit von dem Oxidationsmittel, der Identität und Menge des vorhandenen zweiten oder Fremdmetalls sowie von den Verfahrensbedingungen. Seltenerdelemente, wie Cer, Lanthan, Praseodym, Neodym und Samarium, sind ebenfalls nützliche Dotierungsmittel, und dabei wiederum speziell dann, wenn sie in Kombination mit anderen Dotierungsmitteln verwendet werden. Alle Dotierungsmaterialien, wie in den Patentanmeldungen des gleichen Anmelders erläutert wird, wirken im Sinne einer Förderung des Wachstums des polykristallinen Oxidationsreaktionsprodukts bei Vorläufermetallsystemen auf Aluminiumbasis.
• Wie in der EP-A-245 193 (nicht vorveröffentlicht) offenbart ist, die dem gleichen Anmelder gehört, kann ein Sperrschichtelement verwendet werden, um das Wachstum oder die Entwicklung des Oxidationsprodukts hinter der Sperrschicht zu inhibieren. Geeignete Sperrschichtelemente können irgendein Material, ein Verbindung, ein Element, eine Zusammensetzung oder dergleichen sein, die unter den Verfahrensbedingungen dieser Erfindung eine gewisse Integrität behalten, nicht flüchtig sind und vorzugsweise für das Dampfphasenoxidationsmittel durchlässig sind, während sie gleichzeitig in der Lage sind, das fortgesetzte Wachstum des Oxidationsreaktionsprodukts lokal zu inhibieren, zu vergiften, zu stoppen, zu stören, zu verhindern oder dergleichen. Geeignete Sperrschichten schließen Calciumsulfat (gebrannten Gips), Calciumsilikat und Portland-Zement sowie Kombinationen davon ein, wobei diese typischerweise als eine Aufschlämmung oder Paste auf die Oberfläche des Füllstoffmaterials aufgetragen werden. Diese Sperrschichtelemente können auch ein geeignetes brennbares oder flüchtiges Metall enthalten, das beim Erhitzen entfernt wird, oder ein Material, das sich beim Erhitzen zersetzt, um die Porosität und Durchlässigkeit des Sperrschichtelements zu steigern. Weiterhin kann das Sperrschichtelement einen geeigneten feuerfesten teilchenförmigen Stoff enthalten, um ein mögliches Schrumpfen oder Reißen zu vermindern, zu dem es ansonsten während des Verfahrens kommen könnte. So ist insbesondere ein teilchenförmiger Stoff wünschenswert, der im wesentlichen den gleichen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, wie das Füllstoffbett. Wenn beispielsweise die Vorform Aluminiumoxid umfaßt und die gebildete Keramik Aluminiumoxid enthält, kann die Sperrschicht mit Aluminiumoxid-Teilchen vermischt werden, wünschenswerterweise mit einer Teilchengröße von etwa 840 bis 10 um (20 bis 1000 mesh). Andere geeignete Sperrschichten enthalten Feuerfest-Keramik- oder Metallhüllen, die wenigstens an einem Ende offen sind, um es zu ermöglichen, daß das Dampfphasenoxidationsmittel das Bett durchdringt und das schmelzflüssige Vorläufermetall erreicht. In bestimmten Fällen kann es möglich sein, eine Quelle des zweiten Metalls innerhalb der Sperrschicht zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise können bestimmte Qualitäten von Zusammensetzungen nichtrostender Stähle dann, wenn sie beispielsweise unter bestimmten oxidierenden Verfahrensbedingungen, wie beispielsweise bei einer hohen Temperatur, in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre verwendet werden, die Oxide ihrer Bestandteile, wie Eisenoxid, Nickeloxid oder Chromoxid, bilden, und zwar in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des nichtrostenden Stahls. So kann in einigen Fällen ein Sperrschichtelement, wie beispielsweise eine Umhüllung aus nichtrostendem Stahl ein geeignete Quelle für ein zweites oder Fremdmetall sein und die Einführung von zweiten Metallen, wie Eisen, Nickel oder Chrom, in den Schmelzenfluß des schmelzflüssigen Metalls beim Kontakt damit bewirken.
Beispiel 1
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde ein Aluminiumoxid- Keramikkörper so hergestellt, daß die Metallkomponente Kupfer-Aluminium-Intermetall-Verbindungen enthielt. Somit wurde Kupfer als ein zweites Metall in Form einer vor dem Verfahren zu dem Vorläufermetallkörper zugesetzten Legierungszugabe bereitgestellt.
• Ein 5 x 2,5 x 1,3 cm (2 x 1 x 1/2 inch) Riegel aus Aluminiumlegierung, die 10 Gew.% Kupfer und 3 Gew.% Magnesium enthielt (als Dotierungsmittel), Rest Aluminium, wurde in ein Bett aus Aluminiumoxidteilchen (El Alundum, von Norton Co., 165 um (90 mesh)) eingebettet, das sich in einem Feuerfestbehälter befand, und zwar so, daß eine 5 x 2,5 cm (2 x 1 inch)-Oberfläche des Riegels der Atmosphäre ausgesetzt war und im wesentlichen in einer Ebene mit der Bettoberfläche lag. Eine dünne Schicht aus einem Siliciumdioxid-Dotierungsmaterial wurde gleichmäßig auf der freiliegenden Oberfläche des Riegels verteilt. Diese Anordnung wurde in einen Ofen gegeben und innerhalb von fünf Stunden auf 1400ºC erhitzt. Der Ofen wurde 48 Stunden auf 1400ºC gehalten, wonach man ihn innerhalb von fünf Stunden auf Umgebungstemperatur abkühlte. Die Anordnung wurde aus dem Ofen entfernt, und der Keramikkörper wurde gewonnen.
• Die Keramikstruktur wurde zum Zwecke einer metallographischen Phasenanalyse geschnitten. Eine Röntgenbeugungsanalyse des metallischen Bestandteiles der Keramik zeigte, daß eine Cu&sub9;Al&sub4;-Kupfer-Aluminium-Intermetallverbindung in der Nähe der Oberfläche der Struktur vorhanden war, und daß in Richtung des Anfangswachstums der Keramik CuAl&sub2;-Kupfer-Aluminium-Intermetallverbindung und nicht oxidiertes Aluminium vorhanden war.
Beispiel 2
• Keramische Verbundmaterialien mit einem Metallbestandteil auf Aluminiumbasis, der mit Nickel angereichert war, wurden hergestellt, um zu bestimmen, ob derartige Materialien verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen. Das bei der Herstellung dieser Materialien angewandte Arbeitsverfahren schloß die Verwendung des Sedimentationsgießens zur Herstellung von Vorformen aus Aluminiumoxidteilchen, die metallisches Nickelpulver enthielten, ein. Diese Vorformen wurden anschließend mit einer Aluminiumoxid-Keramikmatrix infiltriert, die mit dem Nickelpulver wechselwirkte, um einen mit Nickel angereicherten Metallbestandteil zu bilden.
• In näheren Einzelheiten wurden entweder 10 oder 30 Gew.% Nickelmetallpulver zu einer Mischung aus Aluminiumoxidpulvern (Norton 38 Alundum) zugesetzt, die aus 70 % 65 um (220 mesh) und 30 % 22 um (500 mesh) Teilchengrößen bestanden. Die erhaltene Mischung aus Oxid- und Metallteilchen wurde in Wasser aufgeschlämmt, das außerdem 2 Gew.% eines Polyvinylacetat-Latexbindemittels (Elmer's Wood Glue) enthält. Das Gewichtsverhältnis von Pulver zu Wasser (plus Bindemittel) betrug 2,5:1. Vorformen wurden dadurch hergestellt, daß man die Aufschlämmung in 5 x 5 cm (2 x 2 inch) Quadratformen goß und die Feststoffteilchen zu einer Schicht von etwa 1,3 cm (1/2 inch) Dicke absetzen ließ. Das überschüssige Wasser des Gußverfahrens wird abgegossen und von der Oberfläche aufgesaugt.
• Jede Vorform wurde mit einem 5 x 5 x 1,3 cm (2 x 2 x 1/2 inch) Riegel aus der Aluminiumlegierung 380,1 längs einer gemeinsamen Oberfläche von 5 x 5 cm (2 x 2 inch) zusammengebaut, wobei eine dünne Schicht aus Siliciumpulver zur Förderung der Oxidationsreaktion am Ort der Grenzfläche als ein Dotierungsmittel angeordnet wurde. Die in diesen Versuchen verwendete Menge der 380,1-Legierung, die bei diesen Versuchen verwendet wurde, war gemäß der chemischen Analyse im Einklang mit der Nennzusammensetzung für diese Legierung (d.h. 7,5 bis 9,5 % Si, 3,0 bis 4,0 % Cu, < 2,9 % Zn, < 1,5 % Fe, < 0,5 % Mn, < 0,5 % Ni, < 0,35 % Sn und < 0,1 % Mg), außer daß festgestellt wurde, daß die Mg-Konzentration etwa 0,17 bis 0,18 Gew.% betrug. Es wird angenommen, daß der höhere Mg-Anteil im Hinblick auf die anerkannte Rolle von Mg als Dotierungsmittel oder Promotor der Oxidationsreaktion wichtig ist.
• Die Anordnungen aus Metall/Vorform wurden jeweils in inerte Feuerfestschiffchen gegeben und allseitig von einer Schicht aus Wollastonit-Teilchen umgeben. Jede diente als Sperrschichtmaterial, um die Oxidationsreaktion auf das Volumen innerhalb der Vorformen zu beschränken. Die Feuerfestschiffchen wurden mit ihrem Inhalt in einen Ofen gegeben und an der Luft 80 Stunden auf 1000ºC erhitzt.
• Bei der Entfernung aus dem Ofen wurde festgestellt, daß von der Oberfläche der schmelzflüssigen Aluminiumlegierung eine Aluminiumoxid-Keramikmatrix gewachsen war und die Vorform infiltriert hatte. Eine metallographische Untersuchung von Querschnitten durch diese Materialien zeigte Teilchen des Füllstoffmaterials (38 Alundum), die von einer Aluminiumoxidmatrix, die einen metallischen Bestandteil enthielt, der aus Aluminium (aus dem Grundmetall), Silicium (aus dem Grundmetall und der Dotierungsmittelschicht) und Nickel (aus dem der Vorform zugesetzten Nickelpulver) sowie anderen geringfügigen Bestandteilen des Grundmetalls zusammengesetzt war, aneinander gebunden wurden.
• Mit Hilfe von Proben, die aus diesen keramischen Materialien hergestellt wurden, wurden Messungen der mechanischen Eigenschaften durchgeführt. Am bemerkenswertesten war eine Steigerung der Zähigkeit des nickelhaltigen Materials, und zwar in einem Standard-Chevron-KerbZähigkeitstest. Und zwar zeigte das Material, das aus einer Vorform mit 10 % Nickel hergestellt wurde, einen mittleren Zähigkeitswert von 8,5 MPa m1/2, während das Material, das aus der Vorform mit 30 % Nickel hergestellt war, eine mittlere Zähigkeit von 11,3 MPa m1/2 lieferte. Aufgrund früherer Erfahrungen mit ähnlichen Materialien waren Zähigkeitswerte im Bereich von nur 4 bis 7 in Abwesenheit des Nickelzusatzes zu erwarten.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung eines modifizierten selbsttragenden keramischen Körpers durch Oxidation eines Vorläufermetalls, das gegebenenfalls eines oder mehrere Dotierungsmaterialien enthält oder damit in Kontakt ist, in Gegenwart eines Dampfphasenoxidationsmittels, wobei das Verfahren die Stufen umfaßt:

(a) Erhitzen des Vorläufermetalls in Gegenwart eines Dampfphasenoxidationsmittels unter Bildung eines Körpers aus schmelzflüssigem Vorläufermetall, und Umsetzen des schmelzflüssigen Vorläufermetalls mit dem Oxidationsmittel bei einer geeigneten Temperatur, um ein Oxidationsreaktionsprodukt zu bilden, das im Kontakt ist mit und sich erstreckt zwischen dem Körper aus schmelzflüssigem Metall und dem Oxidationsmittel,

(b) bei der genannten Temperatur das Bewirken eines Schmelzenflusses, der das schmelzflüssige Vorläufermetall umfaßt, durch das Oxidationsreaktionsprodukt auf das Oxidationsmittel zu, so daß das Oxidationsreaktionsprodukt sich fortgesetzt an einer Grenzfläche zwischen dem Oxidationsmittel und vorher gebildetem Oxidationsreaktionsprodukt bildet, und

(c) Fortsetzen der Umsetzung für eine Zeit, die ausreicht, um den genannten keramischen Körper zu erzeugen, der das Oxidationsreaktionsprodukt und einen metallischen Bestandteil umfaßt,

bei dem außerdem, um wenigstens eine Eigenschaft des keramischen Körpers, der aus einem spezifischen Vorläufermetall erhalten wurde, zu modifizieren,

(i) wenigstens ein zweites Metall in den genannten Schmelzenfluß in Stufe (b) inkorporiert wird, wobei dieses wenigstens eine zweite Metall ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Titan, Zirconium, Hafnium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Zinn, Silicium, Germanium und Blei besteht, mit der Maßgabe, daß dann, wenn das Grundmetall Aluminium ist und wenn das zweite Metall irgendeines der Dotierungsmaterialien Zinn, Silicium, Germanium und Blei ist, dieses zweite Metall in einer Menge vorhanden ist, die größer ist als die maximale Menge für ein Dotierungsmaterial von 15 Gew.% des Vorläufermetalls, wenn die Bildung des genannten Oxidationsreaktionsprodukts begonnen wird; und

(ii) Gewinnen des genannten keramischen Körpers mit der metallischen Komponente, die eine ausreichende Menge des genannten wenigstens einen zweiten Metalls einschließt, so daß eine oder mehrere Eigenschaften des keramischen Körpers wenigstens teilweise durch die Gegenwart und die Eigenschaften des genannten wenigstens einen zweiten Metalls beeinflußt werden, und der außerdem keinen Spinell enthält oder den gesamten Spinell in der Initiierungsoberfläche des genannten Oxidationsreaktionsprodukt enthält.

2. Verfahren zur Herstellung eines modifizierten selbsttragenden keramischen Körpers durch Oxidation eines Vorläufermetalls, das gegebenenfalls eines oder mehrere Dotierungsmaterialien enthält oder damit in Kontakt ist, in Gegenwart eines Dampfphasenoxidationsmittels, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

(a) Erhitzen des Vorläufermetalls in Gegenwart eines Dampfphasenoxidationsmittels unter Bildung eines Körpers aus schmelzflüssigem Vorläufermetall, und Umsetzen des genannten schmelzflüssigen Vorläufermetalls mit dem genannten Oxidationsmittel bei einer geeigneten Temperatur, um ein Oxidationsreaktionsprodukt zu bilden, das im Kontakt ist mit und sich erstreckt zwischen dem Körper aus schmelzflüssigem Metall und dem Oxidationsmittel,

(b) bei der genannten Temperatur das Bewirken eines Schmelzenflusses, der das genannte schmelzflüssige Vorläufermetall umfaßt, durch das Oxidationsprodukt auf das Oxidationsmittel zu, so daß sich das Oxidationsreaktionsprodukt fortgesetzt an einer Grenzfläche zwischen dem Oxidationsmittel und vorher gebildetem Oxidationsreaktionsprodukt bildet, und

(c) Fortsetzen der genannten Umsetzung für eine Zeit, die ausreicht, um den genannten keramischen Körper herzustellen, der das genannte Oxidationsreaktionsprodukt und eine metallische Komponente umfaßt, die bei der Verfestigung des genannten Flusses gebildet wird,

bei dem außerdem, um wenigstens eine Eigenschaft des keramischen Körpers, der aus einem spezifischen Vorläufermetall erhalten wird, zu modifizieren,

(i) wenigstens ein zweites Metall in den genannten Schmelzenfluß in Stufe (b) inkorporiert wird, wobei dieses wenigstens eine zweite Metall ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Titan, Zirconium, Hafnium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Zinn, Silicium, Germanium und Blei, mit der Maßgabe, daß dann, wenn das Grundmetall Aluminium ist und wenn das zweite Metall irgendeines der Dotierungsmaterialien Zinn, Silicium, Germanium und Blei ist, dieses zweite Metall in einer Menge vorhanden ist, die größer ist als die maximale Menge für das Dotierungsmaterial von 15 Gew.% des Vorläufermetalls, wenn die Bildung des Oxidationsreaktionsprodukts begonnen wird;

(ii) Fortsetzen der genannten Oxidationsreaktion des Vorläufermetalls für eine Zeit, die ausreicht, um eine Verarmung des genannten Vorläufermetalls in dem genannten Fluß relativ zu dem genannten wenigstens einen zweiten Metall zu bewirken, um die Bildung oder Anreicherung von einer oder mehreren metallischen Phasen zu bewirken, die das wenigstens eine zweite Metall und das Vorläufermetall umfassen; und

(iii) Gewinnen des keramischen Körpers mit einer Metallkomponente, die die genannten metallischen Phasen umfaßt, und der außerdem keinen Spinell aufweist oder den gesamten Spinell im wesentlichen in der Initiierungsoberfläche des genannten Oxidationsreaktionsprodukts aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, das das Zulegieren des genannten wenigstens einen zweiten Metalls in das Vorläufermetall vor der Erhitzungsstufe einschließt, wodurch das genannte wenigstens eine zweite Metall in den genannten Schmelzenfluß inkorporiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, das die Zugabe des genannten wenigstens einen zweiten Metalls zu dem Vorläufermetall dadurch einschließt, daß man eine Schicht des genannten wenigstens einen zweiten Metalls auf eine oder mehrere Oberflächen des genannten Vorläufermetalls vor der genannten Erhitzungsstufe aufbringt, wodurch das genannte wenigstens eine zweite Metall in den genannten Schmelzenfluß inkorporiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der keramische Körper einen keramischen Verbundkörper umfaßt und das die Anordnung einer Masse eines Füllstoffmaterials oder einer permeablen Vorform angrenzend an das genannte Vorläufermetall, das Vermischen des genannten wenigstens einen zweiten Metalls mit dem Verbundstoff-Füllstoffmaterial oder der Vorform, das Wachsenlassen des Oxidationsreaktionsprodukts in die Masse umfaßt, wodurch das genannte wenigstens eine zweite Metall in den genannten Schmelzenfluß inkorporiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, das das Aufbringen des genannten wenigstens einen zweiten Metalls auf eine oder mehrere Oberflächen der genannten Masse des Füllstoffmaterials oder der genannten permeablen Vorform umfaßt, wodurch das genannte wenigstens eine zweite Metall in den genannten Schmelzenfluß inkorporiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das genannte wenigstens eine zweite Metall im wesentlichen gleichmäßig in der metallischen Komponente in dem genannten keramischen Körper dispergiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das genannte wenigstens eine zweite Metall im wesentlichen in einem Bereich des genannten keramischen Körpers konzentriert wird.

9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 3, 4, 5 oder 6, bei dem das genannte wenigstens eine zweite Metall als eine metallhaltige Verbindung zur Verfügung gestellt wird, die unter den Verfahrensbedingungen dissoziiert und dabei das genannte wenigstens eine zweite Metall freisetzt.

10. Verfahren nach irgendeinem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem das prozentuale Volumen der metallischen Komponente in dem genannten keramischen Körper etwa 1 bis 40 % beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 2, das die Fortsetzung der genannten Oxidationsreaktion für eine Zeit einschließt, die ausreicht, die Bildung der genannten einen oder der mehreren metallischen Phase(n) bei der genannten geeigneten Temperatur zu bewirken.

12. Verfahren nach Anspruch 2, das die Fortsetzung der genannten Reaktion für einen Zeitraum einschließt, um eine Verarmung des genannten Vorläufermetalls in dem genannten Fluß relativ zu dem genannten wenigstens einen zweiten Metall zu bewirken, um die Bildung der genannten einen oder der mehreren metallischen Phase(n) unterhalb der genannten geeigneten Temperatur zu bewirken.

13. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das genannte Vorläufermetall ein Aluminiumvorläufermetall ist, das genannte Dampfphasenoxidationsmittel Luft ist und das genannte Oxidationsreaktionsprodukt Aluminiumoxid ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das genannte zweite Metall Nickel oder Kupfer ist.

15. Ein keramischer Körper oder keramischer Verbundkörper, der Eigenschaften aufweist, die durch die Gegenwart und die Eigenschaften von wenigstens einem zweiten Metall in der metallischen Komponente modifiziert sind, wie er gemäß einem Verfahren erhalten wird, wie es in irgendeinem der vorausgehenden Ansprüche beansprucht wird.

16. Ein selbsttragender keramischer Körper, der umfaßt (a) ein polykristallines Oxidationsreaktionsprodukt, das bei der Oxidation eines schmelzflüssigen Vorläufermetalls in einer Anordnung, die ein Vorläufermetall und ein Dampfphasenoxidationsmittel umfaßt, gebildet wird, (b) eine Metallkomponente, die nichtoxidierte Bestandteile des genannten Vorläufermetalls sowie wenigstens ein zweites Metall umfaßt, das aus einer dem genannten Aufbau eigenen Quelle entstammt und während der Bildung des genannten polykristallinen Oxidationsreaktionsprodukts in situ gebildet wurde, wobei das genannte zweite Metall ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Titan, Zirconium, Hafnium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt und Nickel besteht, sowie, gegebenenfalls, (c) einen Füllstoff, wodurch der keramische Körper eine oder mehrere Eigenschaften aufweist, die durch die Gegenwart des genannten wenigstens einen zweiten Metalls modifiziert sind.