DE4040893A1

DE4040893A1 - Verstaerkte mikrolaminierte metall-matrix-verbundstruktur

Info

Publication number: DE4040893A1
Application number: DE4040893A
Authority: DE
Inventors: Iii John Ruel Rairden
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1991-06-27
Also published as: IT9022467A1; IT9022467A0; IT1243498B; GB2239462A; CA2025302A1; JPH04116149A; GB9027564D0; FR2656335A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein mikrolaminierte Metall-Matrix-Verbundstrukturen aus Metall und Matrix, die gebildet sind aus Abscheidungen eines ersten Metalles entweder mit einem zweiten Metall oder einem Keramikmaterial in Strukturen, die eine allgemein laminierte bzw. schichtförmige Konfiguration haben. Mehr im besonderen bezieht sie sich auf Schichtstrukturen, die mit Metallmatrices und verstärkenden Teilen gebildet sind, die sich zwischen den Schichten der Mikrolaminarstruktur erstrecken, und sie bezieht sich auf Verfahren zum Herstellen solcher Strukturen.

Die Herstellung allgemein schichtförmiger Strukturen aus zwei verschiedenen Materialien ist im Stande der Technik beschrieben worden. Eine solche Publikation mit dem Titel "Production of Composite Structures by Low Pressure Plasma Deposition" ist in "Ceramic Engineering and Science Proceedings", Band 6, Nr. 7-8 (Juli/August 19S5) veröffentlicht. Dieser Artikel beschreibt Strukturen, die den Strukturen der vorliegenden Anmeldung ähnlich, die aber nicht die gleichen sind. Die Strukturen nach dem Stande der Technik werden durch Plasmaabscheidung erhalten. So sind z. B. in den Fig. 7 und 8 des vorgenannten Artikels Strukturen gezeigt, die eine allgemein schichtförmige Konfiguration haben. Bei der Struktur der Fig. 7 wird eine Superlegierung zu einem ersten Satz von Schichten ausgebildet, und Chromkarbide, Cr₃C₂, bilden den zweiten oder anderen Satz von Schichten der Struktur. In der Struktur der Fig. 8 ist die Schichtstruktur abwechselnder Schichten von Superlegierung und Aluminiumoxid gezeigt.

Fünf andere Veröffentlichungen, die sich mit plasmagespritzten Überzügen befassen, sind die folgenden:

1) R.F. Bunshah, C.V. Deshpandey, und B.P. O′Brien, "Microlaminate Composites - An Alternative Appoach to Thermal Barrier Coatings", Vortrag, der bei der "Thermal Barrier Coatings Conference", NASA-Lewis, Cleveland, OH (Mai 1985) gehalten wurde.
2) J.R. Rairden und D.M. Gray, "Study of Coordinated Two- Gun RSPD (Rapid Solidification Plasma Deposition) Processing to Achieve Size and Shape Control", GE-Report Nr. 88CRD147 (1988), Klasse 1.
3) J.R. Rairden and D.M. Gray "The Deposition of Turbine Blade Coatings Using Low-Pressure, Multigun Plasma Spray Processing", veröffentlicht in "Trans. of the First International Conference on Plasma Surface Engineering", Vortrag gehalten in Garmisch-Partenkirchen (19-23. September 1988).
4) P.A. Siemers und W.B. Hillig "Thermal-Barrier-Coated Turbine Blade Study", Report Nr. NASA CR-165351, SRD-81-083 (August 1981).
5) G.P. Liang und J.W. Fairbanks "Heat Transfer Investigation of Laminated Turbine Airfoils", "Transaction of Gas Turbine Heat Transfer Symposium", Seiten 21-29, Wintertreffen der ASME, San Franzisko (1978).

Eines der Probleme bei der Bildung und dem Gebrauch von Strukturen, wie sie in den Artikeln offenbart sind, ist, daß sie einige ihrer nützlichen Eigenschaften verlieren können, wenn sie einer ausgeprägten thermischen Wechselbeanspruchung ausgesetzt sind. Unter "thermischer Wechselbeanspruchung" ist gemeint, daß die Struktur z. B. auf eine Betriebstemperatur von mehr als 1000°C erhitzt und dann auf Raumtemperatur oder noch darunter abgekühlt wird, woraufhin sie erneut erhitzt und abgekühlt wird usw..Diese thermische Wechselbeanspruchung ist als Quelle der Rißausbreitung in Strukturen anerkannt, wie sie in den vorgenannten Artikeln beschrieben sind. Entwickelt sich ein relativ enger Riß in einer der Keramikschichten einer Struktur, dann neigt die thermische Wechselbeanspruchung der Struktur dazu, die Ausbreitung des Risses zu verursachen, weil aufgrund der relativ großen Fehlanpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metallteiles des Verbundstoffes mit Bezug auf die Keramikschichten des Verbundstoffes Spannung eingeführt wird. Die Ausbreitung eines oder mehrerer Risse vorzugsweise durch eine Schicht der Verbundstruktur verursacht eine Schichttrennung der Struktur. Die Triebkraft für eine solche Schichttrennung ist, wie oben erwähnt, eine Ausdehnung eines gebildeten Risses, z. B. in einer Keramikschicht des Verbundstoffes, durch die Schicht hindurch, was die ansonsten feste Bindung, die zwischen den verschiedenen Schichten der Struktur existieren mag, schwächt und zerstört.

Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mikrolaminierte Strukturen zu schaffen, die die Neigung der Strukturen zur Schichttrennung minimieren oder beseitigen.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung mikrolaminierter Strukturen, die ihre laminare Form beibehalten. Eine andere Aufgabe ist die Schaffung einer mikrolaminierten Struktur mit einem hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung einer mikrolaminierten Struktur mit geringer Dichte und hohem Elastizitätsmodul.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung einer mikrolaminierten Struktur mit einer kontrollierten thermischen Ausdehnung.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung einer mikrolaminierten Struktur mit einer kontrollierten thermischen Leitfähigkeit.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung einer mikrolaminierten Struktur mit einer kontrollierten elektrischen Leitfähigkeit.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung einer mikrolaminierten Struktur, die ihre laminare Form beibehält, während sie aufgrund einer langandauernden thermischen Wechselbeanspruchung oder aufgrund einer anderen Kraft Spannungen unterliegt.

Eine andere Aufgabe ist die Schaffung eines Verfahrens zum Begrenzen des Wachstums von Rissen in den Mikroschichten von laminaren Verbundstrukturen.

Andere Aufgaben sind teilweise offensichtlich und teilweise in der folgenden Beschreibung ausgeführt.

Gemäß einem seiner breiteren Aspekte werden die Aufgaben der vorliegenden Erfindung gelöst durch Einsatz eines ersten Plasmabrenners, der geeignet ist, durch Plasmaspritzen ein erstes Material aufzubringen und eines zweiten Plasmabrenners, der geeignet ist durch Plasmaspritzen ein zweites Material aufzubringen. Diese beiden unabhängigen Plasmabrenner sind auf eine gemeinsame Zone einer Aufnahmeoberfläche gerichtet und die Abscheidung durch Plasmaspritzen wird in dieser Zone durch die gleichzeitige kombinierte Spritzabscheidung aus beiden Brennern gebildet. Es wird festgestellt, daß die gebildete Struktur eine wirbelförmige Konfiguration hat, so daß sich verstärkende Stränge bilden, die sich zwischen den Schichten der abgeschiedenen Struktur erstrecken, und die erhaltene Struktur in der Lage ist, bei thermischer Wechselbeanspruchung oder aus anderen Gründen einer Schichttrennung zu widerstehen. Die wirbelförmige Konfiguration der Struktur bildet sich, weil zwei verschiedene Bestandteile von den beiden separaten Brennern mikrogeschichtet oder miteinander vermischt und fein ineinander dispergiert werden, während sie abgeschieden werden, so daß sie eine mikrolaminierte Struktur bilden.

Unter "mikrolaminiert" und/oder "miteinander vermischt" und/oder einem ähnlichen Begriff, wie er in der vorliegenden Anmeldung benutzt wird, wird gemeint, daß das Metall im wesentlichen die zusammenhängende Phase bildet, weil die Wirbelbildung des abgeschiedenen Metalles zu einer Vermischung mit der Keramik zu einem Grade führt, der das Metall in den Eigenschaften des Verbundstoffes vorherrschen läßt.

Während das Plasmaspritzverfahren bei geringem Druck benutzt wurde, all die im Folgenden beschriebenen Materialien zu bilden, wäre es auch möglich, übliche Verarbeitungen bei Atmosphärendruck zu benutzen, um die beschriebenen mikrolaminierten Strukturen zu bilden.

Die folgende Beschreibung wird besser unter Bezugnahme auf die Zeichnung verstanden, in der zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung von zwei Plasmaspritzbrennern mit Bezug auf ein Substrat, auf dem eine kombinierte Abscheidung durch Plasmaspritzen gebildet wird;

Fig. 2 eine Seitenansicht (A) und eine Endansicht (B) eines Angusses, auf dem Abscheidungen durch Plasmaspritzen vorgenommen wurden;

Fig. 3 bis 5 Beispiele der metallografischen Charakteristika einer mikrolaminierten Struktur, in diesem Falle aus NiCrAlY/Al₂O₃ und

Fig. 6 eine grafische Darstellung, bei der die prozentuale Ausdehnung gegen die Temperatur für eine Reihe von Materialien aufgetragen ist.

Eine der Feststellungen, die höchst bedeutsam bei der Entwicklung strukturell fehlerfreier Überzüge ist, besteht darin, daß der gleichzeitige Einsatz zweier verschiedener Plasmaspritzbrenner mit verschiedenen Materialien in den separaten Brennern zur Bildung einer abgeschiedenen Schicht führt, die eine unterscheidbare Struktur aufweist. Die unterscheidbare Struktur unterscheidet sich sowohl im Makro- als auch im Mikromaßstab. Im besonderen weist die Struktur ein wirbelartiges miteinander Vermischen der verschiedenen Elemente aus den beiden Brennern auf, so daß im wesentlichen keine zusammenhängenden Schichten in der gebildeten Struktur vorhanden sind, und es daher keine Neigung zur Schichttrennung gibt. Diese wirbelartige Struktur ist augenscheinlich sowohl im Makro- als auch im Mikromaßstab. Das bedeutet, daß die wirbelartige Struktur sowohl mit dem bloßen Auge als auch unter Vergrößerung erkennbar ist.

Es gibt eine Anzahl von Parametern, die wichtig ist zur Erzielung der wirbelartigen, vermischten und miteinander verriegelten Struktur einer Abscheidung, die aue zwei verschiedenen Bestandteilen besteht, die von verschiedenen Brennern auf der Oberfläche abgeschieden werden.

Ein erster Parameter ist der Zielpunkt der beiden Brenner. Im allgemeinen ist es erwünscht, daß die Zielpunkte der Brenner zusammenfallen, so daß von jedem Brenner eine Abscheidung auf den gleichen Bereich der Aufnahmeoberfläche aufgebracht wird. Der Zielpunkt kann z. B. durch Projizieren einer imaginären Linie durch die Düse eines Brenners und durch Bestimmen festgelegt werden, wo die Linie die Aufnahmeoberfläche schneidet, auf die der Brenner gerichtet ist. Ein Zielpunkt kann auch experimentell bestimmt werden, indem man beobachtet, wo das Zentrum einer Abscheidung von einem stationären Brenner lokalisiert ist. Es wurde gezeigt, daß beim Zusammenfallen der beiden Zielpunkte für zwei Brenner die durch Spritzen aufgebrachte Abscheidung eine wirbelartige Konfiguration über das gesamte Ausmaß der Fläche aufweist, auf der die Abscheidung von jedem Brenner erfolgt.

Ein anderer Parameter ist der Trennungswinkel der imaginären Ziellinien, die von den Brennern ausgehen. Dieser Trennungswinkel wird teilweise durch die Geometrie der Brennern selbst bestimmt. So sind z. B. die EPI-Brenner (von der Elektro-Plasma Inc. Irvine, Kalifornien) physisch größer als die von Metco (Perkin Elmer Metco, Westbury, New York) hergestellten Brenner, so daß der minimale Trennungswinkel für eine Anordnung mit EPI-Brennern größer ist als für eine, die Metco-Brenner benutzt. Im allgemeinen wurde festgestellt, daß es erwünscht ist, einen minimalen Trennungswinkel zu benutzen, so daß der Abscheidungswinkel von jedem Brenner so nahe als möglich für die eingesetzten Brenner zur Senkrechten zur aufnehmenden Oberfläche ist. Die Nutzung eines Abscheidungswinkels von 90°, bei dem die imaginäre Ziellinie etwa senkrecht zur Aufnahmeoberfläche verläuft, führt zur Abscheidung der dichtesten Schichten aus dem abgeschiedenen Material.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß der Abscheidungswinkel, d. h. der Winkel, der von der imaginären Ziellinie und der Oberfläche gebildet wird, auf der die Abscheidung vorgenommen werden soll, mindestens 70° betragen muß, um eine Abscheidung hoher Dichte zu erhalten.

Bei Abscheidungswinkeln von weniger als 70° wird die Abscheidung zunehmend poröser mit abnehmenden Abscheidungswinkeln. Eine wirbelartige Struktur findet man jedoch auch in solchen weniger dichten Abscheidungen. Ist eine kontrollierte Porosität bevorzugt, dann kann ein Abscheidungswinkel von weniger als 70° benutzt werden. Man kann einige Versuche machen, um den Grad der Porosität zu bestimmen, der mit Bezug auf den Abscheidungswinkel entwickelt wird, um sicherzustellen, daß eine erwünschte Porosität für eine abgeschiedene Schicht erzielt wird. Der Einsatz poröser thermischer Sperrüberzüge ist möglich, und die vorliegende Erfindung ist besonders brauchbar bei der Verbesserung der internen Struktur der thermischen Sperrüberzüge, so daß laminare Strukturen vermieden werden, und man verriegelte wirbelartige Strukturen erhält. Der Gebrauch geringerer Abscheidungswinkel scheint einen Einfluß auf die Bindung eines Überzuges an einer Substratoberfläche zu haben, und die Bildung poröserer Überzüge kann die Bindung der Überzüge an einem Aufnahmesubstrat begrenzen.

Ein anderer Parameter bei der Bildung der Schichten gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Abstand der Brenner zum Substrat. Im allgemeinen liegt dieser Abstand im Bereich von etwa 20 bis etwa 45 cm bei der Plasmaabscheidung unter geringem Druck und zwischen etwa 7,5 und 15 cm bei der Plasmaabscheidung unter atmosphärischem Druck. Der Abstand wird gewählt in Abhängigkeit von der erwünschten Größe des Spritzmusters. Größere Spritzmuster werden entwickelt, wenn die Brenner in einen größeren Abstand von der Aufnahmeoberfläche gehalten werden. Ein weiterer Faktor im Zusammenhang mit dem Abstand ist das Erhitzen des Substrates. Ein gewisses Erhitzen ist erforderlich, um eine gute Bindung des Überzuges am Substrat zu erhalten, und je kürzer der Abstand der Brenner zum Substrat, um so stärker sollte die Substratoberfläche erhitzt werden. Dieser Faktor kann verhältnismäßig einfach durch wenige Anwendungstests bestimmt werden, um die Anforderungen einer bestimmten Kombination aus Überzug und Substrat auszugleichen. Die Faktoren, die eine Rolle spielen, sind oben genannt, nämlich der Grad des Erhitzens des Substrates, wobei kürzere Abstände den Grad des Erhitzens erhöhen und die erwünschte Größe des Spritzmusters auf der aufnehmenden Oberfläche, wobei der größere Abstand die Größe des Spritzmusters vergrößert. Das Vorerhitzen eines Substrates, d. h. bevor die Spritzabscheidung beginnt, kann sehr wirksam mit dem Plasma eines Plasmabrenners erfolgen.

Brennern, die erfolgreich bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung benutzt wurden, sind von folgenden Firmen erhältlich:
ElectroPlasma Inc., 16842 Milliken Avenue, Irvine, CA 92714;
Perkin Elmer Metco, 1101 Prospect Avenue, Westbury, L.I., NY 11590; und
Plasma-Technik, AG, Rigackerstraße 21, 5610-Wohlen, Schweiz.

Ein weiterer Parameter bei der Durchführung der Erfindung ist die Größe der Pulverteilchen, die zur Bildung der abgeschiedenen Schicht eingesetzt werden. Die Teilchengrößen werden auf der Grundlage der Schmelzeigenschaften eines Materials im Plasma ausgewählt. So hat sich z. B. für Metalle, wie Nickelbasislegierungen, die bei geringem Druck abgeschieden werden, eine Pulvergröße von etwa 37 µm (entsprechend 400 Maschen ) mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 20 µm als geeignet erwiesen. Für niedriger schmelzende Metalle, wie Kupfer, kann eine größere Teilchengröße, wie etwa 53 µm (entsprechend 270 Maschen) erfolgreich benutzt werden. Umgekehrt ist für hochschmelzende Metalle und Keramiken eine Pulvergröße von 10 bis 20 µm erforderlich, um ein befriedigendes Schmelzen der Teilchen zu erhalten, und um die wirbelartige Struktur in der Schicht zu bilden.

Das primäre Kriterium bei der Auswahl einer Pulvergröße ist, daß diese derart sein muß, daß das Pulver schmilzt, wenn es durch das Plasma gelangt und daß es unter Verwendung der verfügbaren Pulverzuführer in die Plasmabrenner befördert werden kann. In dieser Beziehung kann im wesentlichen jedes Material durch Plasmaspritzen abgeschieden werden, das ohne Zersetzung geschmolzen werden kann.

Ein weiterer Parameter im Zusammenhang mit der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Zuführung des Pulvers zu der und durch die Plasmabrenner hindurch. Pulverzuführungsmechanismen sind kommerziell erhältlich, und sind geeignet zur Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. Die Pulverzuführungsgeschwindigkeiten können z. B. für Nickelbasislegierungen bis zu etwa 22,7 kg/h betragen. Im allgemeinen werden Zuführungsraten von wenigen kg/h bis zu etwa 9 kg/h bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt.

Durch Einsatz zweier Brenner können Überzüge abgestufter Zusammensetzung gebildet werden, um die Eigenschaften der Überzüge besonderer Anwendungen einzustellen. Um z. B. Spannungen an der Grenzfläche zwischen Überzug und Substrat zu minimieren, kann die Überzugszusammensetzung von einem hohen Metallgehalt an einem Metallsubstrat bis zu einem hohen Keramikgehalt an der äußeren Oberfläche variiert werden. Dies kann einfach durch Variieren der Pulverzuführungsgeschwindigkeiten zu jedem Brenner während der Abscheidung erfolgen.

Das Trägergas, das im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung benutzt wird, war allgemein Argon. Die benutzten Strömungsgeschwindigkeiten hängen von der Teilchengröße und der Dichte des zugeführten Pulvers ab, sowie der Geschwindigkeit, die für die Injektion der Teilchen in die Brenner erforderlich ist. Im allgemeinen werden die Verarbeitungsbedingungen benutzt, die von den Brennerherstellern empfohlen werden. Strömungsgeschwindigkeiten von etwa 280 bis 1130 l/h unter Standardbedingungen wären typisch bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung. Das beim Betrieb der Plasmabrenner eingesetzte Plasmagas ist üblicherweise eine Mischung aus Argon und Helium oder Argon und Wasserstoff. Gasströmung und Gaszusammensetzung für ein irgendein bestimmtes Pulver werden ausgewählt, um eine erwünschte Teilchenaufheizung zu erhalten. Es ist üblich, einige Anwendungstests auszuführen, um den richtigen Ausgleich der Parameter einzustellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Kombination von Parametern, die sich als geeignet erwiesen hat, werden im folgenden anhand von Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wurden Wärmesperrüberzüge mit zwei Plasmaspritzbrennern abgeschieden, die in einer wassergekühlten Kammer mit geringem Druck angeordnet waren, die einen Durchmesser von 1,44 m und eine Länge von 1,37 m hatte. Die Brenner wurden stationär in Positionen gehalten, die einen gemeinsamen Zielpunkt aufwiesen, und das Aufnahmesubstrat wurde bewegt, um die erwünschte vermischte Abscheidung auf der ausgewählten Oberfläche des Substrates zu erzeugen. Die Brenner waren 80 kW-EPI-Brenner Modell 03CA. Die Brenner wurden auf Armen bzw. Ständern bzw. Stützen montiert, die das Einstellen der Brenner in verschiedenen Winkeln mit Bezug auf ein Aufnahmesubstrat gestatteten. Die Brenner konnten in einem Minimalabstand von 9 cm angeordnet werden. Die Winkeleinstellung der Brenner war über einen weiten Bereich von Winkeln möglich, so daß die Zielpunkte der Brenner auf der gleichen Fläche des Substrates lagen, und die Spritzmuster der beiden separaten Brenner sich in einer Weise überlappten, wie sie schematisch in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Brenner wurden in einem Abstand von 43,2 cm von den Substraten angeordnet, auf denen die Abscheidungen vorgenommen werden sollten.

Die bei dieser Untersuchung eingesetzten Pulver waren die folgenden:

1) Amdry 962, Ni-22Cr-10Al-1,0Y, erhalten von der Alloy Metals, Inc.
2) Amdry 995-Pulver mit einer Zusammensetzung von Co-32Ni- 21Cr-8Al-0,5Y, auch erhalten von der Alloy Metals, Inc.
3) 105 SFP-Aluminiumoxidpulver, erhalten von der Perkin- Elmer-Metco Corporation.
4) ZrO₂ × 8 Gew.-% Y₂O₃ (-44 µm + 10 µm), erhalten von Corning Glass Works.

Die Abscheidungsbedingungen sind in der folgenden Tabelle I angegeben.

Bedingungen für die Plasmaabscheidung (80 kW-Brenner)
Anode
03-CA-110
Primärgas	122 l/min Ar
Sekundärgas	32 l/min He
Pulver-Zuführungsgas	5,6 l/min Ar
Leistung	1700 A, 44 V
Systemdruck	etwa 8000 Pa (entsprechend 60 mmHg)

Bei diesem Beispiel wurde ein Brenner dazu benutzt, Metallpulver zu spritzen, und der andere Brenner wurde zum Spritzen von Keramikpulver benutzt.

Es wurden zwei Metallpulver, NiCrAlY (Amdry 962) und CoNiCrAlY (Amdry 995) in separaten Versuchen durch den ersten Brenner gespritzt. Zwei Keramiken, Al₂O₃ (Metco 105SPE) und ZrO₂ × Y₂O₃, wurden mit dem anderen Brenner gespritzt.

Es wurden die folgenden vier Versuche ausgeführt:

Erster Brenner
zweiter Brenner
1 NiCrAlY
Al₂O₃
2 CoNiCrAlY	Al₂O₃
3 NiCrAlY	ZrO₂ · Y₂O₃
4 CoNiCrAlY	ZrO₂ · Y₂O₃

Zur Vorbereitung der Abscheidungen durch Plasmaspritzen wurden die Substrate zuerst in der Plasmaflamme auf etwa 900°C erhitzt, und dann reinigte man die Substratoberfläche durch Zurückführen in einem Bogen, bevor man mit der Überzugsabscheidung begann.

Es wurde eine Anzahl von Substraten benutzt, um die Abscheidungen aufzunehmen, die dann thermischen Wechselbeanspruchungen unterworfen wurden, um eine Schichttrennung zu beobachten. Diese Substrate waren Angüsse aus gegossener Ren 80-Legierung mit Konfigurationen, wie sie in Fig. 2 veranschaulicht sind. Diese Angüsse hatten eine Breite von etwa 1,25 cm, eine Dicke von etwa 0,6 cm und eine Länge von etwa 4,3 cm. Die Angüsse wurden von einem Haltestab gestützt, der sich von einem Ende aus erstreckte, und daran mittels Inconel 82- Schweißfüllstoff angeschweißt war. Es wurde ein Thermoelementloch in das Ende des Angusses gegenüber dem Ende gebohrt, von dem aus sich der Haltestab erstreckte.

Zyklische Oxidationstests wurden ausgeführt, indem man die Angüsse abwechselnd in einem statischen Ofen 50 min lang 1150°C und 10 min lang Raumluft aussetzte. Messungen der Gewichtsveränderung wurden während der Periode des 10 minütigen Aufenthaltes des Oxidationszyklus in Raumluft aufgezeichnet. Metallografische Untersuchungen wurden ausgeführt, indem man Querscheiben von den Angüssen abschnitt.

Aus diesen Tests wurde der Schluß gezogen, daß Al₂O₃ gegenüber ZrO₂ × Y₂O₃ als Oxid zur Einführung in MCrAlY- Metalle bevorzugt ist, worin M Ni, Co oder eine Kombination der beiden ist. Die Verbundstoffe mit der Al₂O₃-Keramik hatten eine hervorragende Festigkeit und Beständigkeit.

Dieses Beispiel zeigt auch einen wesentlichen Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieser Aspekt ist die Möglichkeit, die gebildeten Verbundstrukturen einzustellen bzw. anzupassen. Unter "Einstellen" bzw. "Anpassen" wird verstanden, daß die aufgebrachten Bestandteile sowie die Abgabe des geschmolzenen Oxids und geschmolzenen Metalls an die Aufnahmeoberfläche kontrolliert und variiert werden kann, um der gebildeten Abscheidung ein erwünschten Satz von Eigenschaften innerhalb eines weiten Bereiches von Eigenschaften zu verleihen, die mit der benutzten Kombination von Bestandteilen erzielbar ist.

In diesem Beispiel wurden die Überzüge als Wärmesperrüberzüge hergestellt. Überzüge mit Zirkoniumoxid erwiesen sich als weniger beständig, und sie unterlagen auch einer stärkeren Oxidation als die Aluminiumoxid enthaltenden Überzüge.

Messungen der Wärmeleitfähigkeit zeigten, daß der Verbundstoff aus NiCrAlY/Aluminiumoxid etwa 40% der Wärmeleitfähigkeit von NiCrAlY hatte.

Beispiel 2

Hochfeste, eine geringe Dichte aufweisende, freistehende mikrolaminierte Verbundstoffe von Ren´ 80/A1₂O₃.

Es wurden die Verfahren und Vorichtungen des vorigen Beispiels benutzt, um mikrolaminierte Verbundstoffe herzustellen. Im vorliegenden Falle wurde eine Untersuchung der Bildung mikrolaminierter Verbundstoffe von Ren´ 80 mit Aluminiumoxid ausgeführt, um das Potential des Einsatzes eines solchen Materials zu ermitteln, bei dem ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ein hoher Modul erforderlich waren. Die beiden Proben der mikrolaminierten Ren´ 80/Al₂O₃-Verbundstoffe wurden folgendermaßen hergestellt:

1) Es wurden zwei Abscheidungen mit einer Dicke von etwa 1,5 mm, einer Länge von 10 cm und einem Durchmesser von 3,8 cm auf Stahlrohrdornen hergestellt. Die Volumenverhältnisse von Ren´ 80/Al₂O₃ erstreckten sich von 80 : 20 bis 20 : 80. Es wurden fünf Rohrproben mit den folgenden Verhältnissen hergestellt: 80 : 20; 65 : 35; 50 : 50; 35 : 65 und 20 : 80. Ein Brenner-Trennwinkel, entsprechend dem Winkel R in Fig. 1 von 45° wurde eingestellt, um Rohre aus jeder Zusammensetzung herzustellen.
2) Ein zweiter Satz von Rohren mit Volumenverhältnissen aus Ren´ 80/Al₂O₃ wurde mit einem Brennerwinkel von 10° hergestellt. Diese Rohre wiesen Verhältnisse von Metall zu Oxid von 65 : 35; 50 : 50 und 35 : 65 auf. Der zweite Satz von Rohren wurde hergestellt, um die Auswirkung des Parameters des Brennerwinkels auf das Gefüge der gebildeten rohrförmigen Abscheidungen zu untersuchen. Wie oben ausgeführt, werden solche rohrförmigen Strukturen hergestellt durch Stationärhalten der Plasmabrenner und Bewegen des rohrförmigen Substrates sowohl durch Rotation als auch durch axiale Bewegung.

Aufgrund der Rohrabscheidungstests unter Verwendung von Ren´ 80 und Aluminiumoxid wurde festgestellt, daß bei Volumenverhältnissen von weniger als 50 : 50 die strukturelle Integrität der Abscheidung schlecht war. Es wurde festgestellt, daß Abscheidungen mit Volumenverhältnissen von Metall zu Oxid von 35 : 65 und 20 : 80 zum Auseinanderbrechen neigten, und dieses Brechen wurde sogar vor dem Entfernen des Dornes festgestellt. Die Mikrofotographien bzw. Schliffbilder der Fig. 3, 4 und 5 veranschaulichen die drei verschiedenen Verhältnisse, die beim Bilden der Strukturen benutzt wurden. Fig. 3 ist eine Aufnahme in 400-facher Vergrößerung der Struktur aus 65 Vol.-% Al₂O₃ und 35 Vol.-% Ren´ 80. Die Struktur der Fig. 4 wurde aus einer Zusammensetzung von 50 Vol.-% Al₂O₃ und 50 Vol.-% Ren´ 80 erhalten. Die Struktur der Fig. 5 ist aus einer Zusammensetzung mit 35 Vol.-% Al₂O₃ und 65 Vol.-% Ren´ 80 enthalten.

Das Ren´ 80-Pulver, das bei diesen Versuchen eingesetzt wurde, hatte eine etwaige mittlere Teilchengröße von 20 µm (entsprechend 400 Maschen) Die Ren´ 80-Legierung ist eine kommerziell erhältliche Legierung, die folgende Zusammensetzung in Gew.-% hat: 9,5 Kobalt; 14,0 Chrom; 3,0 Aluminium; 5,0 Titan; 4,0 Molybdän; 4,0 Wolfram; 0,03 Zirkonium; 0,015 Bor und 0,17 Kohlenstoff, Rest Nickel. Das Pulver wurde von der Alloy Metals, Inc. erhalten.

Das Alumiumoxid war 105 SPF-Aluminiumoxid, das von der Perkin Elmer Metco Corporation erhalten wurde.

Die Gefüge der beiden Abscheidungen, wie sie in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt sind, zeigen, daß die Mikrostruktur im wesentlichen die wirbelförmige Konfiguration hat, die im Zusammenhang steht mit der Verbesserung der Eigenschaften, die festgestellt wurden. Weiter ergibt sich aus diesen Gefügen, daß trotz einer ungleichförmigen Phasenverteilung eine feine gegenseitige Dispersion der beiden Phasen stattgefunden hat. Dies ist es, was der Struktur den Vorteil der mikrolaminierten Konstruktion gibt, die für die verbesserten Eigenschaften verantwortlich ist.

Es wurden keine größeren Gefügeunterschiede als Funktion des Winkels zwischen den Brenner festgestellt. Die Eigenschaftsdaten, die in Tabelle III zusammengefaßt sind, zeigen jedoch, daß der Winkel zwischen den Brennern bedeutsam sein kann. Tabelle III stellt eine Zusammenfassung der bei der Untersuchung angewendeten experimentellen Verfahren und der dabei enthaltenen Versuchsergebnisse dar.

Die Zusammensetzungen der Abscheidungen, gebildet unter Anwendung eines Winkels von 10° zwischen den Brennern, wie durch Bildanalysedaten bestimmt, neigen dazu, dichter bei den erstrebten Zusammensetzungen auf der Grundlage der Pulverzuführungsrate zu liegen. In all diesen Abscheidungen, mit Ausnahme der 50 : 50-Abscheidung aus Rene 80/Al₂O₃ unter Verwendung eines Brennerwinkels von 10°, lag der Ren´ 80-Gehalt unter dem der angestrebten Zusammensetzung. Ein Winkel von 10° zwischen den Brennern wurde für den Rest der Testproben benutzt. Zusätzliche Information kann den Daten der Tabelle III entnommen werden. Wie in dieser Tabelle angegeben, wurden die Abscheidungen wärmebehandelt. Die Ergebnisse der Tabelle III zeigen, daß es nur eine geringe Auswirkung der Wärmebehandlung auf die gemessene Dichte der Abscheidungen gibt. Die Werte des Elastizitätsmoduls und der 3 Punkt- Biegefestigkeit erhöhten sich jedoch als Ergebnis der gemäß Tabelle III vorgenommenen Wärmebehandlung.

Außerdem kann den Daten der Tabelle III entnommen werden, daß mit zunehmendem Al₂O₃-Gehalt die Ausdehnungskoeffizienten abnehmen und die spezifischen elektrischen Widerstände zunehmen. Diese Ergebnisse sind in Übereinstimmung mit der Mischungsregel.

Es wurden Plattenabscheidungen mit einer Dicke von etwa 2,5 mm auf Kupferplattendornen mit Abmessungen von 15,2 × 15,2 cm hergestellt. Diese Abscheidungen wurden auch durch Stationärhalten der Brenner und Bewegen des Plattensubstrates zur Aufnahme der Abscheidung hergestellt. Die Platten wurden sowohl in einer x- als auch y-Richtung bewegt, um die gesamte Oberfläche des plattenförmigen Dornes den zusammentreffenden Plasmaspritzern auszusetzen. Bei der Herstellung dieser Abscheidungen betrug der Winkel zwischen den Brennern 10°. Die Volumenverhältnisse bei der Herstellung der mikrolaminierten Abscheidungen auf den plattenförmigen Dornen von Ren´ 80/Al₂O₃ betrugen 80 : 20; 75 : 25; 65 : 35 und 50 : 50.

Die bei der Herstellung und Untersuchung der plattenförmigen Abscheidungen gemessenen Daten sind in der folgenden Tabelle IV zusammengefaßt.

Tabelle IV

Zugeigenschaften mikrolaminierter Ren´ 80/Al₂O₃-Plattenproben, die 2 h bei 1250°C in Argon wärmebehandelt waren, außer dies ist in der folgenden Tabelle ausdrücklich angegeben

Wie den in Tabelle IV enthaltenen Daten zu entnehmen waren die angestrebten Verhältnisse in Vol.-% bei der Herstellung der Zusammensetzungen 80 : 20; 75 : 25; 65 : 35; 65 : 35 ohne Wärmebehandlung und 50 : 50. Es sind auch Ergebnisse einer repräsentativen früheren Untersuchung aufgeführt, die eine Probe aus Ren´ 80 mit 100% betrifft. Die in der Tabelle aufgeführten Verhältnisse wurden abgeschieden unter Anwendung der angegebenen Volumenverhältnisse bei der Pulverzuführung wie. Es wurden Blechproben für die Zugfestigkeit von den Platten geschnitten. Die Ergebnisse der Tests von Raumtemperatur bis 1010°C sind in Tabelle IV zusammengefaßt. Diese Daten können verglichen werden mit repräsentativen Zugtestergebnissen für rasch erstarrtes, mittels Plasma abgeschiedenes Ren´ 80, wie im Zusammenhang mit den Daten für 100%iges Ren´ 80 angegeben. Es gibt eine starke Abnahme hinsichtlich der axialen Zugfestigkeit und der Duktilität bei geringeren Temperaturen für die mikrolaminierten Verbundstoffe, verglichen mit einer Probe aus rasch erstarrter, plasmaabgeschiedener Ren´ 80- Legierung. Trendgemäß nimmt die Zugfestigkeit mit zunehmendem Al₂O₃-Gehalt ab. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Werte für die 3-Punkt-Biegefestigkeit für die mikrolaminierten Proben aus Ren´ 80/A1₂O₃ beträchtlich höher sind als die axialen Werte. Darüber hinaus sind die axialen Festigkeiten der mikrolaminierten Verbundstoffe fast gleich den der rasch erstarrten, plasmaabgeschiedenen Ren´ 80-Legierung bei 1010°C. Die Ergebnisse lassen annehmen, daß es einen Vorteil für die Anwendung des mikrolaminierten Verbundstoffes wegen der geringeren Dichte und des höheren Elastizitätsmoduls für solche Anwendungen gibt, bei denen die geringe Duktilität toleriert werden kann.

Dem Vorstehenden kann entnommen werden, daß ein einzigartiges Material aufgrund der vorliegenden Erfindung mit hoher Festigkeit bei geringer Dichte eingestellt werden kann, das demgemäß ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht hat. Außerdem wird deutlich, daß die Dichte des Materials auf einen erwünschten Wert eingestellt werden kann, indem man die Eigenschaften der benutzten Bestandteile ändert.

Beispiel 3 Freistehende mikrolaminierte Verbundstoffe aus Invar/Al₂O₃

Den vorstehenden Beispielen läßt sich entnehmen, daß aufgrund der vorliegenden Erfindung eine breite Vielfalt von Gebrauchseigenschaften in verschiedenen Strukturen eingestellt werden kann.

Um diese Möglichkeit weiter zu veranschaulichen wurde ein freistehendes Material hergestellt, daß zum Verpacken von Mikroelektronik geeignet ist. Dieses Material sollte einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und eine sehr geringe Dichte haben. Invar wurde als metallische Komponente ausgewählt, weil es einen sehr geringen Ausdehnungskoeffizienten hat. Es ist jedoch ein schwaches Metall und hat einen geringen Modul. Es wurde versucht, seine Festigkeit und seinen Modul zu erhöhen und seinen Ausdehnungskoeffizienten zu vermindern. Es wurden wieder Vorrichtung und Verfahren der vorigen Beispiele benutzt. Es wurden die Eigenschaften mikrolaminierter Verbundstoffe aus Invar/Al₂O₃ untersucht, um festzustellen, ob der geringe thermische Ausdehnungskoeffizient bei einem Material geringerer Dichte, höheren Elastizitätsmoduls und höherer Festigkeit beibehalten werden kann. Es wurden Platten des mikrolaminierten Verbundstoffes aus Invar/Al₂O₃ unter Anwendung der folgenden Volumenverhältnisse bei der Pulverzuführung abgeschieden: 65 : 35; 50 : 50 und 35 : 65.

Die Eigenschaften dieser Materialien wurden wie oben bestimmt und die entsprechenden Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle V zusammengefaßt.

Die mikrolaminierte Probe aus 35 Invar/65 Al₂O₃, die auf der Platte gebildet wurde, erwies sich als außerordentlich spröde, so daß sie nicht zu einer mechanischen Testprobe verarbeitet werden konnte. Der Tabelle V läßt sich entnehmen, daß der Invargehalt dieser mikrolaminierten Platten geringer war als der Zielgehalt und daher geringer als aufgrund der Pulverzuführungsrate für alle Proben erwartet. Dieser geringere Betrag für die Metallkomponente des Verbundstoffes ist ähnlich den Daten, wie sie bereits für die mikrolaminierte Zusammensetzung aus Ren´ 80 und Al₂O₃ erläutert wurde. Dieser geringere Wert kann jedoch durch Einstellen entsprechender Zuführungsraten zur Zuführung eines höheren Metallgehaltes erhöht werden, um Dichte und andere Eigenschaften auf einen erhöhten Wert innerhalb des Bereiches erhältlicher Dichten zu bringen, die in Übereinstimmung sind mit einem erwünschten Satz von Eigenschaften.

Die Elastizitätsmodulen der mikrolaminierten Invar/Al₂O₃- Proben sind etwa 50% höher als der Elastizitätsmodul von Invar, und der spezifische elektrische Widerstand der mikrolaminierten Proben nimmt mit zunehmendem Al₂O₃-Gehalt zu.

Es wurde ein Minimum beim Ausdehnungskoeffizienten bei einem Volumenverhältnis von etwa 40% Invar/60% Al₂O₃ angezeigt. Die erhaltenen Daten lassen erkennen, daß die mikrolaminierten Invar/Al₂O₃-Zusammensetzungen mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten identifiziert werden können, der dem von Invar angenähert ist.

Den bei dieser Untersuchung erhaltenen Daten der mikrolaminierten Invar/Al₂O₃-Zusammensetzungen läßt sich entnehmen, daß es sehr wahrscheinlich ist, daß aus diesen Bestandteilen ein Material entwickelt werden kann, daß eine geringe Dichte, geringe thermische Ausdehnung, einen hohen Elastitizitätsmodul und vernünftige Festigkeitseigenschaften hat, verglichen mit Invar selbst.

Beispiel 4 Freistehende mikrolaminierte Verbundstoffe aus Kupfer und Al₂O₃.

Die Eigenschaften mikrolaminierter Abscheidungen aus Kupfer/Aluminiumoxid wurden für eine mögliche Anwendung und die Leistungs-Hybridmikroelektronik untersucht. Es wurde eine Reihe mikrolaminierter Proben aus Kupfer und Aluminiumoxid auf Platten gebildet, wie in Beispiel 3 beschrieben. Die Abscheidungen auf den Platten wurden unter Verwendung von Volumenverhältnissen bei der Pulverzuführung von 65 : 35, 50 : 50 und 35 : 65 hergestellt. Die Eigenschaften dieser Materialien sind in der folgenden Tabelle VI zusammengefaßt.

Die für diese Platten ermittelten Bildanalysedaten scheinen irreführend zu sein. Auf der Grundlage der gemessenen Dichtewerte ist der Kupfergehalt von 65 Vol.-% Kupfer, 35 Vol.-% Aluminiumoxid und von 50 Vol.-% Kupfer und 50 Vol.-% Al₂O₃ höher als die angestrebten Zusammensetzungen.

Den in Tabelle VI enthaltenen Daten kann entnommen werden, daß die Werte des spezifischen elektrischen Widerstandes zunehmen und die Werte des thermischen Ausdehnungskoeffizienten abnehmen, wenn der Al₂O₃-Gehalt zunimmt. Die Werte des Elektrizitätsmoduls reflektieren den Al₂O₃-Gehalt der mikrolaminierten Verbundstoffe.

Dem Vorstehenden läßt sich entnehmen, daß Verbundstrukturen mit einer Metallmatrix durch Plasmaabscheidung bei geringem Druck unter Anwendung des koordinierten Verfahrens mit zwei Brennern nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können.

Unter "mikrolaminiert" und/oder "miteinander vermischt" und/oder ähnlichen Begriffen, wie sie in der vorliegenden Anmeldung benutzt werden, wird gemeint, daß das Metall im wesentlichen die zusammenhängende Phase bildet, weil die Wirbelbildung des abgeschiedenen Metalles zu einem Grade zu einer Vermischung mit der Keramik führt, die das Metall bei den Eigenschaften des Verbundstoffes dominieren läßt.

Diese Abscheidungen können als Überzüge oder freistehende Körper benutzt werden. Die Strukturen können bei einer Anzahl spezifischer Anwendungen eingesetzt werden. So kann man sie in oxidations- oder gegenüber Korrosion in der Hitze beständigen Materialien benutzen. Darüber hinaus kann man sie als Wärmesperren oder isolierende Sperrmaterialien einsetzen. Weiter können die Strukturen als Baumaterialien per se benutzt werden.

Die Verbundstoffe mit einer Metallmatrix, die die wirbelartige Mikrostruktur der vorliegenden Erfindung aufweisen, sind eine Klasse fortgeschrittener Materialien, die eine weite Vielfalt industrieller Anforderungen zu erfüllen versprechen. Eine Anzahl potentieller Eigenschaftsvorteile solcher Strukturen macht sie besonders brauchbar in solchen Anwendungen. Zu diesen Vorteilen gehören ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, eine geringe Dichte, ein hoher Elastizitätsmodul, eine kontrollierte thermische Ausdehnung sowie kontrollierte thermische und elektrische Leitfähigkeit. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist der, daß die Materialien so eingestellt werden können, daß sie eine erwünschte Kombination dieser vorteilhaften Eigenschaften aufweisen.

Eine der Verarbeitungstechniken, die besonders geeignet ist für die Herstellung der Strukturen nach der vorliegenden Erfindung ist die Plasmaabscheidung bei geringem Druck, wie sie in der US-PS 46 03 568 beschrieben ist, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.

Ein Unterschied von der Lehre der vorgenannten US-PS gegenüber der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das von einem Plasmabrenner gespritzte Metall augenblicklich mit der Keramik kombiniert wird, die in einer Plasmaabscheidungskammer geringen Druckes von dem anderen Brenner gespritzt wird, wobei beide Brenner gleichzeitig auf die gleiche Abscheidungszone auf einer Aufnahmeoberfläche zielen. In den vorgenannten Beispielen erfolgte ein gleichzeitiges Aufprallen von Spritzern aus beiden Materialien auf dem Substrat, so daß die beiden Phasen miteinander vermischt wurden und zu einer feinen wirbelartigen anisotropen Verteilung kombiniert wurden.

Die gebildete Mikrostruktur ist dauerhaft, weil die Neigung zur Bildung ausgedehnter zusammenhänger Keramikschichten minimiert ist. Solche zusammenhängenden Keramikschichten bilden schwache Ebenen, insbesondere während thermischer Wechselbeanspruchung. Die ausgeführte Arbeit, wie sie z. B. durch die vorstehenden Beispiele repräsentiert ist, zeigte das Potential der Herstellung freistehender Verbundstoffe und von Überzugsverbundstoffen unter Verwendung der Plasmaabscheidung unter geringem Druck unter Einsatz zweier koordinierter Plasmabrenner. Es wurde demonstriert, daß eine feine gegenseitige Dispersion der beiden Phasen erzielt werden konnte und daß diese Phasen in einer wirbelartig vermischten Mikrostruktur vorhanden sind. Die gemessenen Eigenschaftsdaten zeigen das Potential dieses Systems, Verbundmaterialien einzustellen, indem man die Plasmaabscheidung unter rascher Erstarrung gleichzeitig für metallische und Keramikmaterialien benutzt, um eine Vielfalt von Anwendungserfordernissen zu erfüllen. In diesem Zusammenhang wurde gezeigt, daß durch die Kombination von Keramik mit Metall die Dichtewerte vermindert werden können. Außerdem können die Werte des Elastizitätsmoduls des Verbundstoffes durch Ändern der Anteile der abgeschiedenen Materialien erhöht werden und dies insbesondere durch Vermehrung des Keramikbestandteils des Verbundstoffes. Der thermische Gesamtkoeffizient der Ausdehnung der Abscheidung kann durch Anwenden der Kombination aus Metall und Keramik vermindert werden. Die Steuerung des Koeffizienten ist in der graphischen Darstellung der Fig. 6 veranschaulicht. Die Werte der thermischen Leitfähigkeit können durch geeignete Auswahl der Materialbestandteile für ein Verbundsystem erhöht oder vermindert werden.

Der Einsatz des Systems macht eine Anzahl von Verarbeitungsvorteilen verfügbar, und diese schließen den Gebrauch der optimalen Spritzparameter für jedes der Materialien ein. In anderen Worten werden die optimalen Spritzparameter für das Metall sich von den optimalen Spritzparametern für die Keramik unterscheiden. Da die beiden Brenner jedoch gleichzeitig aber unabhängig benutzt werden, können die Betriebsparameter der Brenner auf die besten Parameter für das mit dem jeweiligen Brenner verarbeitete Material eingestellt werden.

Es ist klar, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Anwendung von nur zwei Brennern beschränkt ist, sondern daß mehr als zwei Brenner benutzt werden können, um unterschiedliche, überraschend vorteilhafte Strukturen durch die Entwicklung der wirbelartig vermischten Mikrostruktur herzustellen.

Eine anderer Vorteil des gleichzeitigen Verarbeitens mit zwei Brennern ist der, daß die Abscheidungswinkel für jedes Material so variiert werden können, um den Grad, zu dem die Mikrostruktur vermischt und wirbelartig ist und somit hinsichtlich der Haltbarkeit verbessert, zu maximieren. Dies ist eine weitere günstige Eigenschaft der Abscheidung.

Ein weiterer Vorteil ist der, daß separate Pulverzuführungsvorrichtungen für jedes Material benutzt werden können, um das potentielle Problem der Trennung aufgrund von Dichteunterschieden während der Verarbeitung zu beseitigen, wenn eine physikalische Mischung der zwei Materialien benutzt wird.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer mikrolaminierten Struktur mit interlaminaren Verstärkungen, umfassend:
Bereitstellen eines ersten Plasmabrenners der ein erstes Material durch Plasmaspritzen aufbringen kann,
Bereitstellen eines zweiten Plasmabrennes, der ein zweites Material durch Plasmaspritzen aufbringen kann,
Richten der Plasmaspritzstrahlen sowohl des ersten als auch des zweiten Plasmabrenners auf den gleichen Bereich einer Aufnahmeoberfläche,
wodurch ein beträchtliches Verwirbeln der Schichten der Abscheidung auf der genannten Oberfläche verursacht wird und dadurch verstärkende Zwischenschichtstränge in der Abscheidung gebildet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Material ein Metall ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste und das zweite Material Metalle sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste und das zweite Material Metalle deutlich verschiedener Eigenschaften sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das zweite Material eine Keramik ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Material ein Metall und das zweite Material eine Keramik ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verhältnisse der Materialien zwischen 10 : 90 und 90 : 10 liegen.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem beide Materialien Metalle sind und die Verhältnisse der Materialien zwischen 10 : 90 und 90 : 10 liegen.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verhältnisse der 5 Materialien zwischen 20 : 80 und 80 : 20 liegen.

10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die beiden Materialien Metalle sind und die Verhältnisse der Materialien zwischen 20 : 80 und 80 : 20 liegen.

11. Mikrolaminierte Struktur, hergestellt aus erstarrten miteinander vermischten Spritzern eines ersten und eines zweiten Materials, wobei die Spritzer eine wirbelartige Konfiguration haben, wodurch sich verstärkende Zwischenschichtstränge von einem Spritzer zum anderen in der Struktur erstrecken.

12. Struktur nach Anspruch 11, bei der sowohl das erste als auch das zweite Material Metalle sind.

13. Struktur nach Anspruch 11, bei der das erste Material ein Metall und das zweite Material eine Keramik ist.