本发明专利技术涉及用于制造陶瓷部件的方法，用于将陶瓷部件或碳部件制造成所期望的最终形状，在使用至少一个含纤维素的半成品部件的条件下，它在非氧化的气体氛围中热解。为了制造复杂的部件建议，将至少两个半成品成形件或者以毛坯或者在至少部分地碳化以后材料连接地接合。接着为了达到所期望的最终形状或所期望的含有余量的最终形状使接合的成形件加工成相应的形状。然后在成形件碳化后在非氧化的氛围中作为碳部件供使用。也可以选择在非氧化气体氛围中通过渗金属过程在同时使至少两个成形件反应接合时将它们转换成ＣＭＣ复合材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于将陶瓷部件或碳部件制造成所期望的最终形状的方法，使用至少一个含纤维素的半成品部件，它在非氧化的气体氛围中热解。
技术介绍
由EP-B-1 453 773已知一种相应的用于制造板状的、具有平面形状的零部件的 方法。作为半成品使用高密度的纤维板，具有在板对角线上均匀分布的密度，然后这样使其 热解，使得可以实现所期望的密度。接着进行硅化。通过这些措施可以批量制造均质的大 面积的陶瓷部件。 DE-A-198 23 507涉及一种用于制造成形体的方法，它以碳、碳化物和/或碳氮化 物为基础。在此使用生物材料，它们通过碳化作用转变成主要含碳的生成物，用于接着加工 成含高碳的成形体。作为生物原始材料建议使用无纺布、苇席或织物、即长复合纤维形式的 复合纤维以及大面积的薄壁的平面形成物。相应技术的平面形成物在其作为具有机械功能 的碳材料的使用中受到重要的限制，因为可实现的碳密度对于大多数使用是太低的，因此 强度不满足高机械承载部件的要求。作为用于硅化反应的碳接受器也只能有限地使用这种 产品，因为高含量的自由硅在最终产品中在耐腐蚀和耐高温方面受到显著的限制。 由"Krenkel :由工艺木材制成生物的SiC陶瓷、Symposium "复合材料和材料 复合，，Herausg. K. Schulte， K. Kaine， Wiley化学出版社，Weinheim1999以及"Low cost ceramics from wooden products",材料周刊，慕尼黑，22-28. 9. 2000已知使用含木材产品 作为成本有利的碳化硅陶瓷的原材料，它们通过所谓的"双碳-预颗粒"通过液相硅化形 成。在此在试验上已经首先使由热解阻烟木材组成的碳颗粒硅化并转化成C/SiC/Si材料。 由DE-A-199 47 731已知一种用于制造SiC陶瓷部件的方法。在此由含纤维素的 原颗粒通过热解并接着渗硅制成陶瓷部件。原颗粒由工艺半成品制成，它由含纤维素的材 料以碎屑形式和/或由单层平面木材部件形成。在此通过不同的含纤维素材料与粘接剂的 比例调节半成品组织，其中粘接剂含量大于5% 。通过形成层并选择含纤维素的材料产生具 有大量横层的多孔通道的半成品，它们易于渗液体硅。这个过程在层式构造的半成品中还 通过在热解时形成裂纹得到支持。但是通过这个非均质的、明显多孔的组织产生只用于非 常有限的SiSiC特殊应用的碳接受器。在最终产品中得到的高自由硅含量不仅限制机械特 性而且也显著限制耐腐蚀性和温度特性。 由JP-A-2001 048648已知，在使用含木纤维素的半成品部件的条件下制造碳基 的零部件，它在断氧条件下热解。碳成形件具有微小的机械强度。 W0-A-01/64602涉及陶瓷部件，它以含木纤维素的半成品成形件为基础制成。由于 材料组分和加工技术产生微小的材料密度以及组织或密度不均匀度。 由DE-C-39 22 539已知一种用于加工高精度的由CFC组成的热元件，它作为初始 物具有挤压的碳纤维织物或缠绕的碳丝纤维。在此存在可能性，硅化由此热解的初始物。 JP-A-2026817A涉及制造木纤维基的碳板。 GB-A-1346735涉及由再浸渍的含纤维素的薄半成品制成的碳部件。既没有谈及硅化，也没有给出关于均匀的密度分布或各向同性特性的说明。 由文献Greil. P "Biomorphous ceramics from lignocellulosics，，，欧洲|陶瓷科学，Elsevier Science Publishers Barking Essex, GB Bd. 21， Nr 22001年2月(2001-02) 105-118页已知一种含木纤维素半成品成形件为基础的陶瓷部件。在此出发点是单体天然木材和无木材的纤维素_预制品。多孔时的低材料密度只有低的机械强度。 由于陶瓷材料在高温时突出的强度、低密度、高硬度和弹性模量以及特别耐磨损和耐腐蚀在机械和设备结构中得到广泛的应用。低热膨胀系数注定陶瓷的结构组件满足在外界气候条件下的轻型结构支架功能和精度要求。 只通过这种陶瓷结构内在的特性就能够实现在光学、空间飞行技术和特殊设备结构中的许多应用。 经常由于这种复杂的结构组件的成本限制更广泛的应用。有限的加工方法抵制对这些产品的高需求。已知典型的粉末技术加工工艺，通过加工粉末、成形和用于脱气和烧结的高温热处理直到热技术和机械的最终加工工艺。在此在技术和经济方面很快达到极限，尤其是当涉及单件或小批量的大且复杂的结构组件的时候。 现代的制造方法如选择性激光烧结或碾压物体模铸是特别费事的并且大多在提高机械效率方面使生产受到限制。 已经谈到通过单个模制部件的硅化接合加工复杂的Si-SiC结构组件，它们必需事先以严格的误差最终加工。但是这种方法是非常成本昂贵的并且只能有限地实践。 对于按照上面所述的方法制造的陶瓷已经证实上述的生物的以植入可再生长的原料为基础的陶瓷材料是可靠的。在此特别有利地是，利用上述的板状半成品涉及木纤维基。 但是三维尺寸大于10—^的陶瓷结构组件既不能通过多层这种纤维板制成，也不能通过挤压加工的天然纤维或其热解产品经济地制成。 原木形状的无缺陷碳化的重要障碍除了结构上的不均匀性以外还在对于气体形式的热解产品必需稳定的初始途径。对于厘米范围尺寸的部件在未注意时已经成形裂纹、分层和变形。
技术实现思路
本专利技术的目的是，这样改进上述形式的方法，在热解含植物纤维的毛坯时避开工艺技术的限制。但是同时保持成本优点，这些优点在利用公知的原料半成品如纤维板半成品时可以实现。 尤其可以制造大体积的结构部件，而不会使在热解时产生的副产品如气体导致产生裂纹、分层或变形。 为了实现这个目的本专利技术主要规定，将至少两个半成品成形件或者以毛坯或者在至少部分地碳化以后材料连接地接合，为了达到所期望的最终形状或所期望的含有余量的最终形状使接合的成形件加工成相应的形状并且在非氧化的气体氛围中碳化后作为碳部件供使用或者必要时通过接着渗金属过程在同时使至少两个成形件反应接合时转换成陶瓷部件、艮卩CMC (ceramic matrix composite)复合材料。5 根据按照本专利技术的理论通过成形件的模块式组合制造复杂的结构部件，用于提供所期望的复杂的复合部件供使用。在此单个的半成品成形件具有尺寸，它们保证在热解时产生的副产品不导致形成裂纹、分层或变形。因此尤其规定，使半成品的壁厚D为D《160mm、尤其是D《120mm、最好D《50mm。 尤其规定，在原始状态利用有机粘接树脂如木胶实现半成品成形件的材料连接的接合。为了接合可以有利地使用有机的粘接树脂，其在热解时的碳浸出率通过混合一种或多种碳载体如石墨、碳黑、沥青和/或热解纤维匹配于接着的反应的陶瓷化的需求。 通过粘接和/或通过浸透实现最好至少部分碳化、即或者还未完全碳化或完全碳化的成形件的材料连接的接合。尤其是通过树脂基的含碳粘接剂实现模块式组成的成形件的材料连接的接合，粘接剂同样可以通过附加地添加物如石墨、碳黑、沥青和/或热解纤维在粘接剂的用于接着的反应的陶瓷化的碳含量方面优化。 按照本专利技术规定，利用能够实现材料连接的接合的接合剂如粘接剂或浸透介质在每个成形件中实现多孔结构的匹配。尤其是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于将陶瓷部件或碳部件制造成所期望的最终形状的方法，在使用至少一个含纤维素的半成品部件的条件下，它在非氧化的气体氛围中热解，其特征在于，将至少两个半成品成形件或者以毛坯或者在至少部分地碳化以后材料连接地接合，为了达到所期望的最终形状或所期望的含有余量的最终形状，使接合的成形件加工成相应的形状并且在非氧化的气体氛围中碳化后作为碳部件供使用或者通过接着渗金属过程在同时使至少两个成形件反应接合时转换成ＣＭＣ复合材料。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S西格尔，R韦斯，A劳尔，G诺迪特，
申请(专利权)人：弗劳恩霍弗实用研究促进协会，申克碳化技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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