DE2461741A1

DE2461741A1 - Verfahren zur herstellung eines gesinterten keramikproduktes

Info

Publication number: DE2461741A1
Application number: DE19742461741
Authority: DE
Inventors: Roland John Lumby; Bernard North
Original assignee: Joseph Lucas Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1973-12-29
Filing date: 1974-12-28
Publication date: 1975-07-03
Also published as: CA1036185A; CH622484A5; NL7416979A; AT367008B; JPS5737556B2; SE7416276L; FR2256123B1; FR2256123A1; DK155592C; AU7646974A; SE407402B; DE2461741C2; ATA1039574A; JPS50132018A; IT1026182B; DK659874A; DK155592B

Description

COHAUSZ ft fLORACK

D-4 DÜS S BLDORB¹ . SCHUMANNSTB. Θ7

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing.-W. COHAUSZ · Dipl.-lng. W. FLORACK · Dipl.-lng. R. KNAUF · Dr.-lng., Dipl.-Wirtsch.-lng. A. GERBER ■ Dipl.-lng. H. B. COHAUS2

Joseph. Lucas Limited

Well Street

GB-Birmingham 23. Dezember 1974

Verfahren zur Herstellung eines gegitterten Keramik-

produkts

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Keramikprodukts.

Ein Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumnitrid und Siliziumoxid bei einer Temperatur von zwischen

ο °
1200 C und 2000 O zur Heaktion gebracht wird, derart, daß ein Einphasen-Silizium-Aluminiumoxyntrid-Keramikmaterial entsteht, wobei das Eeaktionsgemisch bei der Temperatur nicht mehr als 60 Gew.-^ des Aluminiumnitrids enthält und außerdem erste und zweite Metalloxide enthält, bei denen es sich nicht um Siliziumoxid handelt, wobei die genannten Metalloxide so vorgesehen sind, daß sie in das Gemisch eine Kombination von Magnesiumoxid und Aluminiumoxid allein einführen, und weiter so vorgesehen sind, daß während der Reaktion sie sich mit einem Teil des Siliziumoxids zur Bildung eines Silikatglases kombinieren, das eine Liguidustemperatur unter derjenigen hat, die das Silikatglas hat, das aus Siliziumoxid mit dem einen oder dem anderen der Metalloxide allein entsteht, wobei das entstehende Silikatglas die Verdichtung des Keramikmaterials unterstützt.

Vorzugsweise enthält das Keramikmaterial einen Überschuß von mehr als 95 Gewichte-^ eineer Veribndung, die die folgende Eormel erfüllt:

^Si6-z ^A1z *8- °_Z-Dabei ist ζ größer als Null und kleiner als oder gbich 5.

28 465 · ■

wa/τΓ - 509827/0725 _₂_

Ein Verfahren nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß lei einer Temperatur von zwischen 1200 C und 2000 0 ein Gemisch gesintert wird, das zwischen 15 und 45 Gew.-^a Siliziumoxid, zwischen 0,05 und 50 Gew.-% Aluminiumoxid und zwischen 40 und 60 Gew.-^ Aluminiumnitrid in solchen Anteilen enthält, daß bei der Temperatur ein Keramikmaterial entsteht, das mindestens 95 Gew.-f.- einer Verbindung enthält, die der Formel

^Si6-z ^A1z - ^N8-z ⁰Z

genügt, wobei ζ größer als Full und kleiner als oder gleich 5 ist, wobei das Gepisch auch mindestens zwei Metalloxide enthält, die nicht Siliziumoxid sind und die so vorgesehen sind, daß während des Erhitzens diese mit einem Teil des Siliziumoxides reagieren, das in dem Gemisch vorhanden ist, derart, daß ein Silikatglas entsteht, das eine Liquidustemperatur unter der hat, die das Silkat hat, das aus Siliziumoxid mit dem einen oder dem anderen der Metalloxide allein entsteht, wobei das Glas eine Verdichtung des Eeramikmaterials unterstützt.

Vorzugsweeise enthält das Gemisch aus Siliziumnitri-d bei der Temperatur, und die relativen Anteile von Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und Siliziumoxid im Gemisch sind derart, daß bei der Temperatur eine mkationsfähige Substanz entsteht, die mindestens 95 Gew.-Jo des Ge- «isches enthält und in der das Atomverhältnis von SiliziumtAluminium: Stickstoff:Sauerstoff 6-z:zt8-z:z beträgt, wobei ζ größer als Null und und kleiner als oder gleich 4 ist, wobei die Komponenten der reaktionsfähigen Substanz so miteinander reagieren, daß das Keramikmaterial entsteht.

Zweckmäßigerweise ist mindestens ein Teil des Siliziumoxids in dem Gemisch bei der Temperatur als eine Verunreinigung vorhanden, die das Siliziumnitrid enthält.

Wenn alternativ das Gemisch kein Siliziumnitrid enthält, sind die relativen Anteile von Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und Siliziumoxid im Gemisch derart, daß bei der Temperatur ein reaktionsfähiges Material entsteht, das mindestens 95 Gew.-$ des Gemisches bildet und in dem das

6 0 9 8 2 7 / 0'7 2 6

Atomverhältnis von Silizium:Aluminium:Stickstoff Sauerstoff 6-z:z:8-z:z beträgt, wobei ζ größer als 4 unä. kleiner als oder gleich 5 ist, woebei die Komponenten der reaktionsfähigen Substanz ezusammen reagieren, um das Keramikmaterial entstehen zu lassen.

Zweckmäßigerweise ist mindestens ein Teil des Aluminiumoxids in dem Gemisch bei der Temperatur als eine Verunreinigung vorhanden, die in dem Aluminiumnitrid enthalten" ist.

Vorzugsweise liegt die Liquidustemperatür des aus Silizium mit den Metalloxiden zusammen gebildeten Silikats mindeestens um 100°C unter der des Silikats, das entsteht, wenn das Silizium mit jedem Metalloxid allein kombiniert wird.

Vorzugsweise geht der Erhitzungsschritt mit einem Druck einher. *

Wenn die Metalloxide jeweils Preßhilfen für das Keramikmaterial sind, beträgt vorzugsweise deren Gesamtmenge in dem Gemisch weniger als die Menge, die benötigt wird, wenn jedes Metalloxid allein vorhanden ist.

Alternativ wird das' Erhitzen ohne Druckausübung durchgeführt.

Zweckmäßigerweise sind mindestens einer der Bestandteile, die in dem Gemisch bei der genannten Temperatur vorhanden sind, in die Ausgangswerkstoffe, die zur Herstellung des Gemisches verwendet werden, als eine Substanz eingeführt, die für den erforderlichen Bestandteil oder für ' die erforderlichen Bestandteile bei der Temperatur sorgen.

Zweckmäßigerweise wird mindestens eines der Metalloxide in das Gemisch als eine Metallverbindung eingeführt, die sich auf das benötigte Oxid während des Erhitzens zersetzen kann.

Alternativ ist vor der Reaktion zur Erzeugung des Silikatglases mindestens eines der Metalloxide in dem Gemisch in Kombination mit einem Teil des Siliziumoxids als ein Metallsilikat vorhanden.

Vorzi^sweise sind die Metalloxide aus der Gruppe ausgewählt, die aus

B09827/072S - 4.-.

Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, einem Manganoxid, Lithiumoxid, Tfeitandioxid, einem Boroxid und Ferrioxid besteht.

Zu Vergleichszwecken wurde zunächst ein Kontrollexperiment durchgeführt, bei dem Siliziutnnitrid, Aluminiumnitrid uriL Siliziumoxid in Pulverform in den erforderlichen Anteilen gemischt wurden, um ein Keramikmaterial entstehen zu lassen, das im wesentlichen ganz aus einer Verbindung bestand, die der folgenden allgemeinen Formel genügte:

^Si6-z ^A1z *8-z °z

Dabei war ζ gleich 1.

Das eingesetzte Siliziumnitridpulver bestand aus 89$ des Alpha-Phasen-Materials und hatte eine mittlere Partikelgröße von 3 Mikron. Bas Aluminiumnitridpulver war das, das von der Firma Koch-Light unter der Typenbezeichnung '8006H' geliefert wird und das im gelieferten Zustand eine mittlere Partikelgröße von 11,5 Mikron hatete, jedoch vor Verwendung in einer Kolloidmühle auf eine mittlere Partikelgröße von -7 Mikron verkleinert wurde. Ferner war das eingesetzte Silizitunpulver das, das von der Firma Hopkin and Wilfeliame Limited als reines gefälltes Siliziumoxid geliefert wird. Es war jedoch bekannt, daß das Siliziumnitridpulver in sich Siliziumoxid als eine Beschichtung über den Partikeln des Siliziumnitrids enthielt und daß weiter das Aluminiumnitrid in sich als Verunreinigung Aluminiumoxid tnthielt. Wie sich ohne weiteres versteht, bewirkten beide Verunreinigungen die anschließende Reaktion zur Erzeugung des Silizium-Aluminitra-Oxyixftrid-Keramlkamaterials, weil sie der Reaktion Silizium, Aluminium und Sauerstoff zuführen. Vor dem Mischen der Ausgangswerkstoffe, die vorstehend beschrieben worden sind, wurden deshalb die Verunreinigungswerte in dem Siliziumnitrid und Aluminiumnitrid durch aohnelle Heutreonenaktivierungsanalyse bestimmt, und diese Verunreinigungen wurden anschließend berücksichtigt, um zur erforderlichen Zusammensetzung für das Gemisch zu kommen. Unter Verwendung der betreffenden Ausgangswer*kstoffe, die vorstehend angegeben sind, wade festgestellt, <kß der Siliziumoxidgehalt des Siliziumnitridpulvers 4 Gew.-^ betrug und daß der Aluminiumoxidgehalt des Aluminiumnitrids 5 Gew.-Jf betrug. Aus diesen Ergebnissen wurde errechnet, daß, um das erforderliche

509827/0725 "⁵"

Keramikmaterial zu erhalten, die benötigte Zusammensetzung für das Ausgangsgemisch 78,48 Gew.-$ des Siliziumnitridpulvers, 14»?6 Gew.-$ des AIuminiumnitridpulvers und 6,76 Gew.-^ des Siliziumoxidpulvers allein betrug, weil unter Berückeichtung der Verunreinigungen in dem Siliziumnitrid und in dem Aluminiumnitrid dieses Gemisch Silizium, Aluminium, Stickstoff und Sauerstoff in den erforderlichen Anteilen lieferte, nä»- lieh

6-z : Z ; 8-z t ζ

Dabei war ζ gleich 1.

Dem vorstehenden gemisch wurde ein erstes Metalloxid in der Form von Magnesiumoxidpulver zugesetzt, das natürlich eine bekannte Heißpreßhilfe für Siliziumnitrid-Keramikmaterialien ist. Das Magnesiumoxidpulver war · jenes, das von der Firma Hopkins and Williams Limited unterder Bezeichnung "light" geliefert wird, und die Menge an zugesetztem ^Magnesiumoxid war derart, daß es 1 Gew.-^ des Gesamtgemlsohes ausmachte. Die Gesamtzusammensetzung des Ausgangsgemisches betraug damit 74»6 Gew.-$ Siliziumnitrid, 13,72 Gew.-# Aluminiumnitrid, 9,8 Gew.-$£ Siliziumoxid, 0,88 Gew- fo Aluminiumoxid und 1 Gew.-$ Magnesiumoxid.

Nach Einführung des Magnesiumoxidpulvers wurde das Ausgangsgemisch in eine Kolloidmühle eingeführt und in Isopropylalkohol gemischt, bis die mittlere Partikelgröße des Gemisches 3 MAron betrug. Danach wurde das Gemisch getrocknet, und dann wurde es gesiebt, um eventuelle Pulveragglometate zu entfernen. Eine Verunreinigungsbestimmung wurde dann am Gemisoh durchgeführt, die zeigte, daß das Mahlen, Trocknen und Sieben die Verunreinigungswerte der Ausgangsmaterialien nicht geändert hatten. Anschließend wurde das Gemisoh in den Formraum einir Graphitform auf einen Graph!tstempel gegeben, der ein offenes Ende des Formraume verschloß. Bin Grahitstempel wurde dann auf die Pulveroharge gesetzt, wobei alle Graphitfläohen, die mit dem Pulver in Kontakt standen, zuvor mit Bornitrid auf eine Tiefe in der Größenordnung von 0,25 mm sprühbeschiohtet worden waren. Das Werkzeug wurde dann in eine Presse gesetzt, wo die Temperatur und der Druck gleichseitig erhöht wurden, und zwar während einer Dauer von 30 Mi-

60 9 8 27/0.7 26

nuten, auf 1800 C und einen Dru »k von 1,5 Tonnen/sq.in. Das Gemisch wurde dann auf dieser Tempera»tür und auf diesem Druck für die Dauer einer Stunde gehalten, und unter diesen Bedingungen bestand es ganz aus Magnesiumoxid zusammen mit einer reaktionsfähigen Zusammensetzung, in.der das Atomverhältnis von Silizium{Aluminium:Stickstoff:Sauerstoff in den vorstehend angegebenen Verhältnissen lagen, die natürlich die Verhältnisse waren, die in dem herzustellenden Keramikmaterial benötigt wurden."Die Komponenten der reaktionsfähigen Zusammensetzung reagierten also zusammen, um das benötigte Keramikmaterial entstehen zu lassen, wobei das Heißpressen durch das Magnesiumoxid-Additiv unterstützt wurde. Beim Abkühlen wurde das heißverpreßte Produkt aus der Form entnommen und einer Röntgenstrahlenanyalyse unterzogen, die zeigte, daß die Keramikphase des Produkts ganz aus einer Verbindung bestand, die einen z-Vert von 1 in der vorstehenden Formel hatte. Ferner £wurde festgestellt, daß das Produkt eine Dichte von 3,16 g/om^ hatte, wobei zu beachten ist, daß während des Heißpressens das Gemisch 90$ dieser Enddichte erreicht hatte, wenn die Temperatur etwa 1ö5o°C erreicht hatte. Ferner wurde festgestellt, daß das Endprodukt einen Bruchmodul bei Raumtemperatur von 60.000 psi und einen W_eibull-Modul von 8,ο hatte.

In einem ersten Beispiel nach der Erfindung wurde das Ausgansgemisch des Kontrollexperiments wiederum eingesetzt, außer daß in diesem Beispiel der Magnesiumoxidgehalt avon 1 Gew.-^ auf 0,5 Gew.-$ reduziert wurde und aß darüber hinaus ein zweites Metalloxid in der Form von 0,5 Gew.-& Manganoxid (Μη,Ο,) in das Gemisch eingeführt wurde. Das eingesetzte'Manganoxid wjrde von der Firma Hopkin und Williams Limited geliefert, und in diesem Beispiel wurde das Verfahren nach dem Kontrollexperiment wiederholt. Nach der Entnahme aus der Form wurde festgestellt, daß das ftidprodukt einen mittleren Bruchmodul bei Raumtemperatur von 82.000 psi, einen Weibull-Modul von 10 und eine Dichte von 3» 23 g/cnr hatte. Indem die Bewegung des Graphitstempeis während des Heißpreßvorgangs verfolgt wurde, wurde ferner festgestellt, daß die Probe 90$ ihrer Bnddichte erreicht hatte, wenn die Temperatur etwa 145O°C erreicht hat-, te, und das war natürlich eine niedrigere Temperatur als bei dem Kontrollexperiment .

609827/0725

In dem Verfahren nach dem ersten Beispiel ragierten das Manganoxid und das Magnesiumoxid miteinander, wobei ein T il des Siliziumoxids im Aus-

gangsgemisch vorhanden war, um e.in Magnesium-Mangan-Silikatglas entstehen zu lassen, dessen Liquidustemperatür unter der des Silikats lag, das entsteht, wenn Magnesiumoxid allein verwendet wird. Während des Heißpressens lieferte das Magnesiums-Mangansilikat also ein weniger viskoses flüssiges Glas als das, das von dem Magnesiumsilikat des Kontrollexperiments bei der gleichen Temperatur geliefert wurde. Folglich sorgte das Magnesium-Mangansilikatglas für eine leichtere Verdichtung des Materials, das heißverpreßt wird, und damit entstand ein Badprodukt mit einer verbesserten Konsistenz, Stärke und Sichte.

In einem zweiten Beispiel der Erfindung wurde das Verfahren des ersten-Beispiels wiederholt, jedoch wurden in diesem Falle das Magnesiumoxid und das Magnganoxid in ihrem Gehalt im Ausgangsgemisch jeweils auf 1 Gew.-^ des Gesamtgemisohes erhöht, während der Siliziumnitridgehalt um 1 Gew.-^ verringert wurde. Wobei die Verunreinigungen an den Siliziumund. Aluminiumnitriden berücksichtigt wurden, bestand das Ausgangsgemisoh aus 73,6 Gew.-# Siliziumnitrid, 13,7t Gew.-# Aluminiumnitrid, 9,8 Gew.-# Silizium, 0,68 Gew.-# Aluminiumoxid, 1 Gew.-$ Magnesiumoxid und 1 Gew.-^ Manganoxid. Das Endprodukt hatte einen mittleren Bruchmodul bei Baumtemperatur von 95*000 psi, einen Weibull-Modul von 8,4 und eine Baddichte von 3,24« Wiederum wurde festgestellt, daß während des Heißpressens das Material 90$ seiner Bnddichte bei einer Temperatur von etwa 145O⁰C erreichte.

In einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde das Verfahren des ersten Beispiels erneut wiedentholt, in diesem Falle wurde der Manganoxidgehalt jedoch auf 1 Gew.-5ε des Gesamtgemisehee erhöht, ohne daß der Magnesiumoxidgehalt erhöht wurde'. Ferner wurde der Siliziunnitridgehalt um 0,5 Gew.-^ verringert, um einen Ausgleich für die Erhöhung des Magnesiumoxidgehalts zu schaffen, so daß die Gesamtzusammeneetzung des Ausgangsgemisches nun 74» 1 Gew.-^ Siliziumnitrid, 13,72 Gew.-^ Aluminiumnitrid, 9,8 Gew.-$ Siliziumoxid, 0,88 Gew.-# Aluminiumoxid, 0,5 Gew.-# Magnesiumoxid und 1 Gew.-$ Manganoxid betrug. Bas Endprodukt hatte einen mittleren Bruchmodul bei Raumtemperatur von 100.000 psi

£00827/0725

und einen Weibull-Modul von 9>0 sowie eine Dichte von 3,20 g/cm . Erneut wurde festgestellt, daß während des Heißpressens das Material 90$ seiner Enddiohte bei einer Temperatur von etwa 1450 C erreichte.

In einem vierten Beispiel der Erfindung wurde das Magnesiumoxid des dritten Beispiels um 0,25 Gew.-$ verringert, und der Siliziumnitridgehalt wurde um einen gleichen Wert erhöht. Das Verfahren des Kontrollexperiments wurde wiederholt, und es entsteht aein Endprodukt mit einem mittleren Bruchmodul von 105.000 psi bei Raumtemperatur, einem Weibull-Modul von 12 und einer Dichte von 5,21 g/cm . Wiederum.wurde festgestellt, daß während des Heißpressens das Material 90$ seiner Enddichte bei etwa 145O°G erreichte.

Besseres Ergebnisse dürften im Verfahren nach dem vierten Beispiel deshalb erreicht worden sein, well die relativen Anteile des Magnesiumoxids und des Manganoxids derart waren, daß ein Magnesium-Mangansilikat mit einer sehr niedrigen Liquidustemperatur entstand, möglicherweise in der Größenordnung von 1200 C. Etwas Magnesium und/oder Mangan dürfte auch in das Silizium-Aluminiumoxynitrid-Gitter gelangt sein.

In einem fünften Beispiel der Erfindung wurde das Verfahren des ersten Beispiels wiederholt, jedoch wurden in diesem Fall der Magnesiumoxidgehalt auf 0,05 Gew.-$ und der .Manganoxidgehalt auf 0,2 Gew.-$ verringert, während der Siliziumnitridgehalt im Anteil der Verringerung in den Mengen der Oxidadditive erhöht wurde. Die Gesamtzusammensetzung des Ausgangsmaterials des fünften Beispiels betrug also 75,6 Gew.-^ Siliziumrrffcrid, 15,72 Gew.-$ Aluminiumnitrid, 9,8 Gew.-$ Silizium, 0,88 Gew.-$ Aluminiumoxid, 0,05 Gew.-$ Magnesiumoxid und 0,2 Gew.-&$ Manganoxid. Das Endprodukt, das aus diesem Gemisch entstand, hatte einen mittleren Bruohmodul bei Raumtemperatur von 55·ΟΟΟ psi, einen Weibull-Mddul von 7,0 und eine Dichte Von 2,78. Ferner wurde festgestellt, daß während des Heißpressen das Material 90$ seiner Enddichte bei einer Temperatur von etwa 1500⁰O erreichte. Wenn das Produkt ferner einem Eriechtest bei 1225 C bei einer ausgeübten Last von 5 t.s.i. unterzuogen wurde, wurde festgestellt, daß es einem Kriechen von 0,105$ in 100 Stunden unterlag .

509827/0725

In einem sechsten Beispiel der Erfindung enthielt das Gemisch, das heißgepreßt wurde, erneut das erste und das zweite Metalloxid, die im ersten Beispiel verwendet wurden, und zwar in den gleichen Mengen in Gew.-^. In diesem Beispiel wurde jedoch mit unterschiedlichen CJargen des Siliziumnitrids und des Aluminiumnitrids als Pulver gefearbeitet, und die relativen Anteile der Ausgangsmaterialien wurden geändert. Das Gemisch "bestand nun aus 85 Gew.-^ Siliziumnitrid, 10 Gew.-^ Aluminiumnitrid, 6 Gew.-fo Siliziumoxid und 0,5 Gew.-$ jeweils aus Magnesium- und Manganoxid. Das Misch- und Heißpreßverfahren des Kontrollexperiments wurde jeweils wiederholt, und bei Entnahme aus der Form wurde festgestellt, daß das Endprodukt einen mittleren Bttruchmodul "bei Raumtemperatur von 102.000 ρ si, einen Weibull -Modul von 10 und eine Dichte von 3,2J gm/cnr hatte. Ehrend des Heißpressens wurde festgestellt, daß die Probe außerdem 905ε ihrer Bnddichte erreicht hatte, . als die Temperatur etwa 145O⁰C erreicht hatte.

Im Falle des Ausgangsgemisohes des sechsten Beispiels zeigte die Analyse, daß der Siliziumgehalt des Siliziumnitridpulvers 2,6 Gew.-^ betrug und daß der Aluminiumoxidgehalt des Aluminiumnitridpulvers 4,25 Gew.-$ betrug. Bei Verwendung dieser Zahlen kann leicht berechnet werden, daß bei der Heißpreßtemperatur dieses Ausgangsgemisch eine reaktionsfähige Zusammensetzung ergibt, die aus Silizium, Aluminium, Stickstoff und Sauerstoff im Ataomverhältnis von 6-zxz*8-ziz bestand, wobei ζ in der Größenordnung von 0,8 lag, die jedoch nur etwa 90 Vol.-56 des Gesamtgemisches ausmachte. Wie erwartet, enthielt deshalb das gesinterte Produkt des sechsten Beispiels etwa» 5 Gew.-^ eineer galassigen Phase zusätzlich zu einem Silizium-Aluminiumoxyntrid-Keramikmaterial, das der Formel SIc₂ A₀ 3 ^N7 2 ⁰O 8 gehorchte, wobei einige Ge- . wichtsverluste ebenfalls beobachtet wurden.

In einer Abwandlung des sechsten Beispiels wurde das gleiche Verfahren mit drei getrennten Ausgangsgemischen wiederholt, die unterschiedliche Mengen des Magnesium- und Manganoxidpulvers enthielten, wobei der Siliziumnitridgehalt der Gemische wo erforderlich so eingestellt wurde, daß ein Ausgleich für die Änderungen in den Mengen der vorhandenen Metalloxide geschaffen wurde. Die Ergebnisse dieser Inderung sind in der folgenden Tabelle angegeben:

509827/0 7 25 - 10 -

Zusammensetzung Gew.-fo des Ausgangsgemisches

Eigenschaften des Heißpreßprodukts

Si	»	Aiii	SiO₂	MgO	MnO	Mittler Bruch-	Weibull-	Dichte
	,5					mdoul	Modul	5,24
82	,75	10	6	1	1	110.000 psi	8,4	5.20
82	10	6	0,5	1	110.000 psi	7,2	5,21
82	10	6	0,25	i	114.000 psi	20,8

Aus de»vorstehenden Tabelle ist zu ersehen, daß wie im vierten Beispiel die besten Ergebnisse dannn erzielt werden, wenn das Gemisch 0,25 Gew.-% Magnesiumoxid und 1 Gew.-$.Manganoxid enthält.

In einem siebten Beispiel der Erfindung wurden die Ausgangsmaterialien des Kontrollexperiments wiederum eingesetzt, aber es wurde Lithiumoxid als das zweite Metalloxid anstelle von Manganoxid verwendet, das in den vorhergehenden Beispielen eingesetzt wurde. Das Lithiumoxid wurde in das Ausgangsgemisch als Lithiumsilikat eingeführt, das von der Firma Koch-Light Laboratories Limited als Lithiumsilikat 99,5$ 525 mesh geliefert wurde. Die Behandlung erfolgte wie in dem vorhergehenden Beispielen, und die relativen Anteile der Ausgangsmaterialien waren derart, daß bei der Heißpreßtemperatür die Gesamtzusammensetzung des Gemisches 71,6 Gew.-$ 'Siliziumnitrid, 15,72 Gew.-fo Aluminiumnitrid, 0,88 Gew.-^ Aluminiumoxid, 0,125 Gew.-fo Magnesiumoxid, 0,125 Gew.-^ Lithiumoxid und 9,8 Gew.-^ Siliziumoxid betrug, wobei ein Teil des letzteren natürlich vom Lithiumsilikat sowie durch das Siliziumiitrid beigetragen wurde. Die relativen Anteile des Lithiumoxids und Magnesiumoxids in diesem Gemisch wurden aus dem Lithiumoxid/Magnesiumoxid/Siliziumoxid/Temärdiagramm gewählt, deas zeigte, daß bei einer Reaktion von Siliziumoxid mit diesen Anteilen von Lithiumoxid und Magnesiumoxid ein Silikat entstand, das eine niedrigere Liquidusetemperatur als das Magnesiumsilikat des Kontrollexperiments hatte. Eine anschließende Behandlung des Gemisches folgete dem Verfahren des Kontrollexperiments, und das entstehende Produkt hatte eine Dichte von 5,21 g/cm , einen mittleren Bruch-Modul bei Raumtem-

- 11 -

B09827/0r25

peratur von 80.000 psi und einen Weibull-Modul von 12.

In einer Abwandlung des siebten Beispiels wurde das gleiche Verfahren wiederholt, in diesem !Falle betrug die Gesamtzusammensetzung des Ausgangsgemisches 75,1 Gew.-^ Siliziumnitrid, 13,72 Gew.-^ Aluminiumnitrid, 9,8 Gew.-JA Siliziumoxid, 0,88 Gew.-$ Aluminiumoxid, 0,25 Gew.- <fi Magnesiumoxid und 0,25 Gew.-^ Lithiumoxid. Das Endprodukt hatte dne Dichte von 3,17, einen mittleren Bruch-Modul von 100.400 psi bei Eaumtemperatur und einen Weibull-Modul von 14»6· Ferner wurde festgestellt, daß während des Heißpressens das Produkt 90$ seine«? Enddichte bei einer Temperatur von etwa 135O⁰C erreichte.

In einer weiteren Abwandlung des siebten Beispiels wurde das zuvor ge-· brauchte Lithiumsilikat den Ausgangsmaterialien des sechsten Beispiels anstelle von Manganoxid zugesetzt, so daß die Gesamtzusammensetzjing des Gemisches 83,5 Gew.-^ Siliziumnitrid, 10 Gew.*-# Aluminiumnitrid, 0,125 Gew.-<$> Magnesiumoxid, 0,125 Gew.-$ Lithiumoxid und 6 Gew.-&$ Siliziumoxid betrug, wobei ein Teil des letzteren natürlich vom Lithiumsilikat beigetragen wurde* Eine ansdöLießende Behandlung des Gemisches folgte dem Verfahren des Zontrollexperiments, und das entstehende Produkt hatte eine Dichte von 3»²^ g/om , einen mittleren Bruch-Modul von 99*000 psi bei Raumtemperatur und einen Weibull-Modul von I3.

In einem achten Beispiel gemäß der Erfindung wurde das Ausgangsgemisch des Eontrollexperiments erneut eingesetzt, außer daß in diesem Beipiel der Magnesiumoxidgehalt von 1 Gew.-jS auf 0,5 Gew.-$ reduziert wurde und daß darüber hinaus 0,5 Gew.-56 Titandioxid in das Gemisch eingeführt wurde. Das Verfahren des Kontrollexperiments wurde dann wiederholt, und bei Entnahme aus der Form wurde festgestellt, daß das Endprodukt einen mittleren Brueh-modul bei Raumtemperatur von 90.000 psi, einen Weibull-Modul von 12,6 und eine Dichte von 3,19 g/cm hatte. Durch Verfolgung der Bewegung des Graphitstempels während des Heißpreßvorgangs wurde ferner festgestellt, daß die Probe 905ε ihrer Enddichte erreichte, nachdem die Temperatur etwa 135O⁰C erreicht hatte, und das war natürlich eine niedrigere Temperatur als bei dem Kontrollexperiment. Wenn dasP rodukt ferner einem Kriechtest bei 1225° C bei einer aus-

- 12 -

609827/0725

geübten Last von 5 t.si. unterzogen wurde, wurde festgestellt, daß das Produkt einem Kriechen von 0,10$ in 20 Stunden unterlag.

In der gleichen Weise, wie die in dem Verfahren nach dem ersten Beispiel eingesetzten Metalloxide, reakgierten das Magnesiumoxid und das Titandioxid des siebten Beispiels mit einem Teil des in dem Ausgangsgemisch vorhandenen Siliziumoxide, um ein Magnesium-Titaneiliklatglas entstehen zu lassen, dessen Liquidustemperatur unter der des Silikats lag, das entsteht, wenn Magnesiumoxid allein in dem Eontrollexperiment eingesetzt wird. Während dee Heißpressens lieferte das Magnesium-Titansilikat also eine weniger viskose Flüssigkeit als die, die das Magneeiumsilikat des Eontrollexperimente bei der gleichen Temperatur lieferte. Das Magnesium-Titansilikat ermöglichte also eine einfachere Yerdichtung des Materials, das heißgepreßt wurde, und damit entstand ein Endprodukt verbesserter Konsistenz, Fetigkeit und Dichte.

In einem neuten Beispiel der Erfindung wurde das Torgehen nach dem vorhergehenden Beispiel wiederholt, aber in diesem Fall wurden die Mengen an Magnesiumoxid und Titandioxid im Ausgangsmaterial beide auf -1 Gew.-$ des Gesamtgemisches erhöht, während der Siliziumnitridgehalt um 1 Gew.-^ verringert wurde. Bas Ausgangsgemisoh enthielt also 75»6 Gew ~# Siliciumnitrid, 15,72 Gew.-% Aluminiumnitrid, 9,8 Gew.-^ Siliziumoxid, 0,88 Gewichts-56 Aluminiumoxid, 1 Gew.-fi Magnesiumoxid und 1 Gew.-^ Titandioxid. Bas Endprodukt hatte einen mittleren Bruchmodul bei Raumtemperatur von 7^.000 psi, einen Weibull-Modul von 8 und eine Enddichte von 3t Ferner wurde festgestellt, daß während des Heißpressens das Material 90$ seiner Siddichte bei einer Temperatur von etwa 155O°C erreichte.

Obgleich in jedem der vorstehenden Beispiele nur zwei Metalloxide dem Ausgangsmaterial zugesetzt wurden, um das erforderliche Silizium-AIuminiumoxynitrid entstehen zu lassen, versteht es sich, das mehr als zwei Metalloxide eingesetzt werden können. In einem zehnten Beipiel der Erfindung wurde das Vorgehen nach den vorhergehenden Beispielen wiederholt, und zwar mit einem Ausgangsgemisch, das aus 10 Gew.-^ Aluminiumnitrid, 6 Gew.-^ Siliziumoxid, 85,7 Gew.-# Siliziumnitrid, 0,1 Gew-$ Magnesiumoxid, 0,1 Gew.-$ Lithiumoxid und 0,1 Gew.-^ Boroxid (B₂O,) be-

B09827/0725 - U -

stand. In diesem Gemisch bildeten das Magnesiumoxid und das Lithiumoxid, ein erstes "bzw. ein zweites Metalloxid, und diese wurden wie im siebten Beispiel in gleichen Gewiohtsanteilen eingeführt, weil sie dann mit einem Teil des Siliziumoxids reagierten, das vorhanden war, um ein niedrigschmelzendes Glas entstehen zu lassen. Der Effekt des Zusetzens des dritten Metalloxids, das heißt des Boroxids, bestand darin, das der Schmelzpunkt des Glases gesenkt wurde. Das in diesem Beispiel eingesetz-' te Boroxid wurde durch OaIo!nieren von Orthoborsäure bei 800⁰G erzeugt, wobei das entstehende Oxid dann zermahlen und mit den anderen Ausgangsmaterialien in einer Kolloidmühle gemischt wurde. Unter Verwendung dieses Gemisches wurde festgestellt, daß die Eeramikphase des heißgepreßten Produkts im wesentlichen ganz aus einer Verbindung bestand, die einen Wert von größenordnungsmäßig 0,8 in der vorstehenden lOrmel hatte. Ferner wurde festgestellt, daß das Produkt einen mittleren Bruohmodul bei Baumtemperatur von 90.000 psi, einen Wiebull-Modul von 10 hatte. Wenn das ■ gesinterte Produkt ferner einem Krieohtest bei 1227°0 und bei ausgeübter Last von 5 t.s.i. unterzogen wurde, wurde festgestellt, daß es einem Kriechen von 0,05$ in 100 Stunden unterlag. ,

In einer Abwandlung des zehnten Beispiels wurde das Vorgehen wiederholt, jedoch mit 0,1 Gew.r$ eines vierten Metalloxids in der Form von Aluminiumoxid, das dem Ausgangsgemisch zugesetzt wurde, wobei der Siliziumnitridgehalt des Gemisches um 0,1 Gew.-% verringert wurde, um einen Ausgleich für die Aluminiumoxidzugabe zu schaffen. Es wurde festgestellt, daß die Zugabe des Aluminiumoxids ferner die Verdichtung des Keramikmaterials während des Sinterns unterstützte.

ja

In einem elften eispiel wurden drei Metalloxide erneut iⁿ das Ausgangsgemisch eingeführt, das in diesem Falle aus 11 Gew.-^ Aluminiumnitrid, 6 Gew.-$ Siliziumoxid, 80,75 Gew.-$ Siliziumnitrid, 0*25 Gew.-$ Magnesiumoxid, 1 Gew.-$ Manganoxid (Mn,Q₄) und 1 Gew.-$ Ferrioxid bestand. Das Heißpressen des Kontrollexperiments wurde erneut durchgeführt, und wie im vorhergehenden Beispiel bestand die Keramikphase des entstehenden Produkte im wesentlichen ganz aus einer Verbindung mit einem ζ-Wert von ' etwa 0,8 in der vorstehenden Formel. Ferner wurde festgestellt, daß das Produkt einen mittleren Bruchmodul von 10V5O00 psi bei Raumtemperatur und einen Weibull-Modul von 20 hatte.

£09827/0725 . -14-

Es versteht sich, daß jedes der vorstehenden Beispiele ohne Druckausübung während des Sinterns hätte durchgeführt werden können. In einem zwölften Beispiel der Erfindung wurde folglich eine Probe des Ausgangsgemischas aus dem vorhergehenden Beispiel in einen Gummisack gegeben und isostatisch bei Ba»umtemperatur und bei einem Druck von 20.000 t.s.i unter Verwendung einer hydraulischen Umschließung gepreßt, ttm eine Vorform entstehen zu lassen, die eine Dichte von 1,5 g/cnr hatte. Diese Vorform wurde dann mit einem Gemisch beschichtet, die aus gleichen Gewichtsteilen Bornitrid und Siliziumoxid bestand, und eie wurde in ein Bornitridpulverbett vergraben, das in einem Graphittopf enthalten war. Das Ganze wurde dann eine Stunde lang bei 1700°0 erhitzt, und daraufhin wurde die Temperatur auf 1800 0 erhöht und auf diesen Wert eine weitere Stunde lang gehalten. Das gesinterte Produkt hatte einen mittleren Bruchmodul bei Eaumtemperatu<r von 45.000 ps.i., einen Weibull-Modul von 12 und eine Dichte von 2,55 g/cm*.

In jedem der vorstehenden Beispiele bestand die Keramikphase des gesinterten Produkts ganz oder vorherrschend aus einer Verbindung, die die vorstehende Formel erfüllte und einen z-Wert hatte, 'der gleich oder kleiner als 1 war. Es versteht sich jedooh, daß das beschriebene Verfahren auch dazu benutzt werden kann, Keramikmaterialien »herzustellen, die Werte bis zu 5 iⁿ d.er vorstehenden Formel haben. In einem dreizehnten Beispiel wurde folglich ein Keramikmaterial mit einem z-Wert gleich 4 in der vorstehenden Formel dadurch hergestellt, daß ein Ausgangsgemisch gesintert wurde, das aus 38 Gew.-^ Aluminiumnitrid, 22,5 Gew.-$ Siliziumoxid, 22,5 Gew.-$ Aluminiumoxid, 16 Gew.-&$ Siliziumnitrid und 1 Gew.-^ Lithiumoxid bestand. In diesem Gemisch bildete ein Teil des Aluminiumoxids eines der glasbildenden Metalloxide, während der Best bei der erhöhten Temperatur des Sintervorgangs zur Herstellung des benötigten Keramikmaterials reagierte. Ferner wurde das Lithiumoxid den Ausgangsmaterialien in der Form von Lithiumsilikat wie im siebten Beispiel zugesetet, so daß» ein Teil des Siliziumoxids im Ausgangsgemisch vom Lithiumsilikat aufgebracht wurde» wenn das Ausgangsgemisch nach dem Verfahren des Kontrollexperiments heißgepreßt wurde, hattte das entstehende gesinterte Produkt einen mittleren Bruchmodul bei Raumtemperatur von 45«000 psi, während dann, wenn das Gemisch ohne die Ausübung von Druck nach .

- 15 -

Β09827/0Ϊ25

der Methode des zwölften Beispiele* gesintert .wurde, das gesinterte Produkt einen mittleren Bruchmodul bei Haaum tempera tor von 55*000 psi und einen Weibull-Modul von 8 hatte.

Obgleich· in den vorstehenden Beispielen daie Gemische, die erhitzt worden sind» um das gewünschte Keramikaprodukt entstehen zu lassen, Siliziumnitrid enthalten haben, kann das beschriebene Yefrfahren auch mit Gemischen durchgeführt werden, die allein aus Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und zwei oder mehr Metalloxiden bestehen. Wenn jedoch Siliziumnitrid im Ausgangsgemisch nicht vorhanden ist, ist festgestellt worden, daß in der reaktionsfähigen Substanz, die bei Erhitzen entsteht, das Atomverhältnis von Silizium:Aluminium»Siliziumt Sauerstoff gleich 6-ztzi8-z:z sein kann, der ζ-Wert aber immer mehr als 4 beträgt» Das aus einem solchen Material anfallende Keramikmaterial hat also immer einen z-Wert, der mehr als 4 in 4er vorstehenden Formel beträgt« . , ■

Es versteht sich, daß in den beschriebenen Beispielen eines oder mehrere der Metalloxide in die Ausgangsgemische als Metallverbindungen eingeführt werden können, die sich auf die benötigten Oxide bei anschließender Erhitzung zersetzen können. Wie im siebten Beispiel können die Metalloxide also in Kombination mit einem Teil des Siliziumoxids als Metallsilikate eingeführt werden. Ferner kann das in dem Gemisch benötigte Aluminiumoxid bei der Heißpreßtemperatur in Ausgangsmaterialien als Aluminiumhydroxid eingeführt werden, während das Siliziumoxid als Xthylsilikat eingeführt werden kann. Entsprechend können als Ausgangsmaterialien Siiiziumoxynitrid (zur Lieferung von Siliziumoxid und Siliziumnitrid bei der Heißpreßtemperätur) und Aluminiumoxynitrid (zur Lieferung von Aluminiumnitrid und Siliziumoxid bei der Heißpreßtemperätur) verwendet werden.

Bei der Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist vorzugsweise mindestens eines der Metalloxide, die reagieren, um das Siilikatglas mit niedrigem Schmelzpunkt zu erzeugen, in der Lage, in das Kristallgitter des entstehenden Silizium-Aluminiumoxynitod-Keramikmaterials einzudringen. Auf diese Weise schmilzt das Glas nicht nur wäh-

S09827/0725

rend des Brhitzens, tun die Verdichtung der Ausgangsmaterialien und damit die Herstellung des benötigten verdichteten Keramikprodukts zu unterstützen, sodern auch dann, wenn die Temperatur auf den für die Herstellung des Keramikmaterialsgefceforderten Wert steigt, wird die Zusammensetzung des Glases auf Grund der Tatsache geändert, daß ein Teil mindestens eines der Metalloxide in das Keramikgitter gelangt. Diese Änderung in der Glaszusammensetzung dürfte mit einer Erhöhung im Schmelzpunkt des Glases einhergehen, so daß die Hochtemperatureigenschaften des verdichteten Keramikprodukts verbessert werden. In dieser Hinsicht versteht es sich, daß alle vorstehend offenbarten Metalloxide in der Lage sind, in das Gitter der entstehenden Keramikmaterialien zu gelangen.

In jedem der Ausgangsgemische der vorstehenden Beispiele ist deie Gesamtmenge an Metalloxiden, die reagieren, um das Silikatglas mit niedrigem Schmelzpunkt entstehen zu lassen, in der Größenordnung von 2 Gew.-fo des Gemisches und darunter gelegen. Es versteht sich jedoch, daß größere Mengen der Metalloxide mit Nutzen eingesetzt werden, können, besondern dann, wenn ein Sintern ohne Ausübung von Druck erfolgt, um die Verdichtung zu unterstützen. In dieser Hinsicht wird der Metalloxidgehalt normalerweise so eingerichtet, daß unter Brücksichtung von Gewichtsverlusten während des Sinterns die Menge an Silikatglas in dem gesinterten Produkt 5 Gew.-^ des Produkts nicht überschreitet. Das ist natürlich keine absolute Grenze, weil größere Glasgehalte tolerierbar sind, besonders dann, wenn das Produkt bei niedrigen Temperaturen und in Situationen verwendet werden soll, bei denen dessen Kriechfestigkeit nicht wichtig ist (z.B. als korrosionsbeständiges Material) .

Bei der Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahren ist es natürlich möglich, daß eines oder mehrere der Ausgangsmaterialien als Verunreinigungen Metalloxide enthalten, die mit Siliziumoxid raeagieren können, um ein Silikatglas mit niedrigem Schmelzpunkt entstehen zu lassen. Es ist deshalb nötig, solche Verunreinigungen bei der Berechnung der Mengen an Metalloxid zu berücksichtigen, die den Ausgangsmaterialien zugesetzt werden.

509827/0725 " ⁿ "

Ferner versteht es sich, daß bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Sintern der Ausgangsmaterialien "bei oder über 1200⁰G durchgeführt werden muß, weil unter dieser Temperatur keine oder kaum eine Reaktion entsteht, um das benötigte Keramikmaterial entstehen zu lassen. Die Sintertemperatür adarf jedoch 2DOO⁰C nicht überschreiten, weil über dieser Temperatur mindestens einige Stoffe eine ausgeprägte Tendenz zur Trennung zeigen. Die optimale Temperatur beträgt deshalb
zwischen 1500°0 und 1800⁰O, weil das zu einer vernünftigen Reaktionsrate führt, ohne zu großen Gewichtsverlusten zu führen. Bs versteht
sich jedoch, daß selbst dann, wenn die Sintertemperatur innerhalb des optimalen Bereichs liegt, einige Gewichtsverluste unvermeidlich sind, beispielsweise des Lithiumoxids in dem siebten, zehnten und dreizehnten Seispiel, und diese müssen bei der Berechnung der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials in Rechnung gestellt werden.

Ansprüche

509827/0725

Claims

J2 f in spräche

1. Yerfaiiren zur Herstellung eines gesinterten Keramikprodukts, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumnitrid und Siliziumoxid bei einer Temperatur von zwischen 1200°C und 2000°C zur Reaktion gebracht werden, derart, daß ein Einphasen-Silizium-Aluminiumoxynitrid-Keramikmaterial entsteht, wobei das Reaktionsgemisch bei der Temperatur nicht mehr als 60 Gew.-^ des Aluminiumnitrids enthält und außerdem erste und zweite Metalloxide-enthält, bei denen es sich nicht um Siliziumoxid handelt, wobei die genannten Metalloxide so vorgesehen sind, daß sie in das Gemisch eine Kombination von Magnesiumoxid und Aluminiumoxid allein einführen, und weiter so vorgesehen sind, daß während der Reaktion sie sich mit einem Teil des .Siliziumoxids zur Bildung eines Silikatglases kombinieren, das eine Liquidustemperatur unter derjenigen hat, die das Silikatglas hat, das aus Siliziumoxid mit dem einen oder dem anderen der Metalloxide allein entsteht, wobei das entstehende Silikatglas die Verdichtung des Keramikmaterials unterstützt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikmaterial mehr als 95 Gew.-^ einer Verbindung enthält, die die Formel

^Si6-z ^A1z ^N8-z °z erfüllt, in der ζ größer als Null und kleiner als oder gleich 5 ist.

3. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Keramikprodukts, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Temperatur zwischen 1200⁰C und 2000 C ein Gemisch gesintert wird, daas zwischen 15 und 45 Gew.-'fo Siliziumoxid, zwischen 0,05 und 50 Gew.-^ Aluminiumoxid, und zwisohen 40 und 60 Gew. -$& Aluminiumnitrid in solchen relativen Anteilen enthält, daß bei der Temperatur ein Keramikmaterial entsteht, . das mindestens 95 Gew.-$ einer Verbindung enthält, die die lOrmel

^Si6-z ^A1z ^N8-z °_z

erfüllt, in der ζ größer als Hull oder kleiner als oder gleich 5 ist, wobei das Gemisch außerdem mindestens zwei Metalloxide enthält, bei de-

' 28 465

5098 2 7/0725

nen es sich nicht um Siliziumoxid handelt und edie so vorgesehen sind, daß während des Erhitzens sie mit einem Teil des in dem Gemisch vorhandenen Siliziumoxids zur Bildung eines Silikatglases reagieren, das eine Liquidustemperatur unter der hat, die das Silikat hat, das aus Siliziumoxid mit dem einen oder dem anderen der Metalloxide allein entsteht, wobei das Glas die Verdichtung des Keramikmaterials unterstützt.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch außerdem Siliziumnitrid bei der Temperatur enthält und die relativen Anteile von Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und Siliziumbxid in dem Gemisch derart sind, daß bei der Temperatur eine reaktionsfähige Substanz entsteht, die mindestens 95 Gew.-fo des Gemisches bildet und in der das Atomverhältnis von Silizium: Alumimium:Stickstoff:Sauerstoff 6-z:z:8-z:z beträgt, in dem ζ größer als Null nnd kleiner oder gleich-4 ist, wobei die Komponenten der reaktionsfähigen Substanz zur Bildung des Keramikmaterials miteinander reagieren. ·

5· Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Siliziumoxids in dem Gemisch bei der TemjB?atur als eine Verunreinigung vorhanden ist, die das Siliziumnitrid enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch Siliziumnitrid nicht enthält und daß die relativen Anteile von Alumainiumoxid, Aluminiumnitrid und Siliziumoxid in dem Gemisch derart sind, daß bei der Temperatur einereaktionsfähigee-Substanz entsteht, die mindestens 95 Gew.-% des Gemisches bildet, wobei dasAßtomverhältnis von Silizium:Aluminium/Stickstoff»Sauerstoff 6-z:z:8-z:z beträgt, wobei ζ größer als 4 und kleiner als oder gleich 5 ist, wobei die Komponenten der reaktionsfähigen Substanz zur Bildung des Keramikmaterials miteinander reagieren.

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Aluminiumoxids ■ in dem Gemisch bei der Temperatur als eine Verunreinigung vorhanden ist,

509827/0725 -3. -

XO

die das Aluminiumnitrid enthält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 71 dadurch gekennzeichnet, daß die Liquidustemperatur des aus Siliziumoxid mit den Metalloxiden zusammen gebildeten Silikats mindestens um 1OQ⁰G unter der des Silikats liegt, das aus Siliziumoxid mit jedem Metalloxid allein entsteht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen mit einer Druckbeaufschlagung einhergeht.

10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxide jeweils Preßhilfen für das Keramikmaterial sind und deren Gesamtmenge in dem Gemisch weniger als die Menge beträgt, die benötigt wird, wenn jedes Metalloxid allein vorhanden ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch, gekennzeichnet , daß das Erhitzen ohne Druck durchgeführt wird,

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Bestandteile, die in dem Gemisch bei der Temperatur vorhanden sind, in die Ausgangsmaterialien zur Herstellung des Gemisohes als eine Verbindung eingeführt wird, die für den benötigten Bestandteil oder die benötigten Bestandteile bei der Temperatur sorgt.

1J. Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Metalloxide in das Gemisch als Metallverib»indungen eingeführt wird, die auf die benötigten Oxide während des Erhitzens zersetzbar sind.

14· Verfahren naoh einem der Ansprüche 1bis12, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Eeaktion zur Herstellung des Silikatglases mindestens eines der Metalloxide in dem Gemisch in Kombination mit einem Teil des Siliziumoxids als ein Metallsilikat vorhanden ist..

509827/0725 _₄.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis I4» dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxide aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Magnesiumoxid, Aluminiumoxid', einem Manganoxid, Lithiumoxid, Titandioxid, einem Boroxid und Ferrioxid besteht.

16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxide Magnesiumoxid und Trimangantetraoxid enthalten.

17· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiumoxid und das Manganoxid in dem Gemisch in einem Gewichtsverhältnis yin der Größenordnung von jeweils 1:4 vorhanden sind.

18. Verfahren nach Anspruch .16 oder I7» dadurch gekennzeichnet , daß die Metalloxide ferner Ferrioxid aufweisen.

19. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxide Magnesiumoxid und Lithiumoxid aufweisen, die in dem Gemisch in im wesentlichen gleichen Gewichtsanteilen vorhanden sind.

20. Verfahren nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxide auch ein Oxid von Bor aufweisen.

21. Verfahren nach Anspruch 20, da durch gekennzeichnet, daß die Metalloxide weiter Aluminiumoxid aufweisen.

22. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich:-· net, daß die Metalloxide Magnesiumoxid und Titandioxid sind und in dem Gemisch in im wesentlichen gleichen Gewichtsanteilen vorhanden sind.

25. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxide Lithiumoxid und Aluminiumoxid sind.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an den Metalloxiden, die in dem Gemisch bei der Temperatur vorhanden sind, derart ist, daß das Silikat-

509827/0725 _ ₅ _

glas bis zu 5 Gew.-$ des gesinterten Produkts bildet.

509827/0725