[发明专利]在陶瓷成形体中愈合裂纹的方法以及用这种方法处理的成形体

说明书

本发明涉及一种在陶瓷材料中愈合裂纹的方法，特别适用于改善力学性能，并且在合适时也改进相应样品坯体的磁学性能。

本发明基本适合于所有的陶瓷材料，但是准备用于具有相当高相对密度的陶瓷材料。用这种方法，可能改善力学性能，在适当的条件下，也改善其上进行抛光的表面的表面质量。在超导材料的情况下，还有可能改善超导性以及磁学性能。用相同的方法，它还可以用于非超导磁性材料。在使用只有几个磁畴的织构的多晶材料或超导材料时，获得了特别的优点。

在脆性无机材料的情况下，完全避免裂纹几乎是不可能的，这里也包括微裂纹。特别是由于在热处理之前、之中或之后部件内的热应力，由于热处理，由于结构应力，特别是在存在热膨胀系数明显不同的多个相时，由于相的重新组织或者由于冲击或类似的机械作用，可以产生这些裂纹。

在某些部件中，这些裂纹在宏观上是可以检测到的。延伸更大距离的更深的裂纹通常更宽，所以，通常没有视觉辅助设备或者没有使用渗透剂的裂纹试验是可以检测到的。由于许多研究的结果，已知裂纹(包括微裂纹)使力学性能降低。在弯曲或拉伸试样中根据长度、方向和尺寸研究裂纹的作用，并且有时确定其临界作用已经是可能的。所以，裂纹的部分或全部愈合可以明显改善成形体(包括部件)的力学性能。

通过记录剩磁感应，尤其是二维的测量，在磁性成形体中检测裂纹的另一种可能的方法是可能的。在这种情况下，常常由于裂纹产生磁畴的分离。如果有可能把已经被裂纹分开的结构部件或者晶粒碎片结合在一起，并且具有一致的或实际上一致的排列，来愈合所述区域，那么，各个相邻亚畴可以聚结形成新畴。

所以，本发明的目的是一种可以至少部分闭合陶瓷成形体中的裂纹的方法。

通过在陶瓷成形体中愈合裂纹的方法实现该目的，其中，至少在裂纹区域向成形体表面涂敷在比成形体材料更低的温度下熔化和/或在比成形体材料更低的温度下可以流动的填充材料，和/或把所述填充材料引入到至少一个裂纹中，其中，把涂敷和/或引入填充材料的成形体加热到成形体材料不熔化和/或还不能流动，但是填充材料至少部分熔融和可以流动的温度，其中，填充材料由非金属组成或者基本由非金属化合物组成，并且至少部分结晶，并且，冷却带有填充材料的成形体。

如果所述填充材料基本由非金属化合物组成，也可以包含最多25重量％的贵金属，特别是银、金、铂和/或钯。该含量优选的是总体最多10重量％，特别是在高温超导体材料中更是如此。

根据本发明的方法以这样一种方式有利地实施，使得可流动的填充材料至少部分渗透进入裂纹和/或进入已经去掉成形体的区域(例如通过锯切)。

成形体的材料优选的是选自包含硅酸盐陶瓷(如堇青石、块滑石和硬质瓷)、氧化物陶瓷(如氧化铝、氧化镁和钛酸盐)、氮化物或碳化物陶瓷(如碳化硅和氮化硅)、陶瓷磁性材料(如六方铁氧体)或陶瓷超导体，特别是陶瓷高温超导体材料组成的组中。

成形体材料和/或填充材料优选的是基本优选自包括Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、镧系元素、Zr、Hf、Pt、Pd、Ag、Cu、Hg、Ag、Tl、Pb、Bi、S和O组成的组中，这些化学元素的一部分可以被没有提到的其它元素所取代。相关的镧系元素包括这一类的所有化学元素。

成形体材料和/或填充材料优选的是选自以Bi-AE-Cu-O、(Bi,Pb)-AE-Cu-O、Y-AE-Cu-O、(Y,RE)-AE-Cu-O、RE-AE-Cu-O、Tl-AE-Cu-O、(Tl,Pb)-AE-Cu-O和Tl-(Y,AE)-Cu-O为基础的材料组中，其中，这些化学元素的部分可以被没有提到的其它元素所取代，AE代表至少一种碱土元素。

如果使用其中填充材料的一个主晶相的晶格的至少两个晶格参数与成形体材料的主晶相之一足够类似，特别是可以进行外延生长，根据本发明的方法是特别合适的。

所有的成形体形状都是基本合适的。优选的和目前常见的是基本为板状、圆块、块体、实心圆柱、空心圆柱、环、管或螺旋管，这里，可以有偏转角、毛边、圆边、外加的凹槽如钻孔和开槽以及附加的突出部分，如延伸部分、尖端和类似的几何变化。

一种优选的成形体是半烧结的、烧结的或者熔融的陶瓷体，相对密度至少80％，特别优选的是至少95％，虽然在特殊情况下，即使更不致密的成形体在根据本发明处理时也可以提供优点。

填充材料可以含有次要比例的一种金属或几种金属。但是，填充材料的(多种)主晶相是无机非金属化合物。