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La présente invention concerne d'un manière générale des progrès dans la fabrication de matériaux très réfractaires (ctest- à-dire résistant aux températures élevées),, utilisables dans l'une quelconque de plusieurs utilisations, telles que des garnissages pour des fours ou des chambres de combustion, des ajutages ou buses, des tuyaux, des cloisons déflectrices, etc qui sont expp - sés à des gaz portés à une température extrêmement élevée, ou à
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d'autres milieux chauffés;
d'une manière générale, le but de cette invention est de réaliser de nouveaux matériaux réfractaires phy- siquement et chimiquement stables et capables de ce fait de résis. ter à la détérioration pendant des durées de service très longues ceci à des températures bien supérieures à celles auxquelles d'autres matériaux de la même catégorie sont utilisables.
Plus précisément, la présente invention a pour objet de nouveaux procédés et de nouveaux produits du domaine de ?a cérame que, comprenant d'une manière générale la transformation de pro- duits métalliques et de composés métalliques en poudre sous l'in- fluence de la chaleur, de la pression, et de lnergie électrique sous forme de courant continu ou alternatif, en une masse inté- grée possédant, du fait des propriétés physiques et chimiques de ses composants, des qualités de résistance au ramollissement, à des températures dépassant 2000 C et pouvant atteindre 2700 c.
Non seulement ces propriétés rendent le produit utilisable plus avantageusement et plus économiquement pour les usages courants ou connus, que les matériaux réfractaires dont on a pu disposer elles jusqu'à présent, mais encore/font naître de nouvelles utilisations à la fois du produit et du procédé ou de l'appareillage, utilisa- tion qui sont devenues possibles et que l'on peut envisager, en raison des propriétés du produit.
Un objectif final primordial de la fabrication de produits céramiques ou réfractaires à partir de composants intégrés, est d'utiliser des composants, qui, une fois unis ensemble dans les conditions envisagées ici même, résisteront tous à la fusion ou au ramollissement, aussi bien qu'aux modifications chimiques, aux températures d'utilisation auxquelles ces matériaux sont soumise
Dans les tentatives faites pour réaliser des métaux ré- fractaires utilisables à des températures comprises}, par exemple, entre 1000et 2000 C, un des procédés les plus courants a consisté
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à produire des matériaux frittés, généralement en chauffant des métaux ou des composés métalliques pulvérulents comprimés, de manière à amener un commencement de fusion d'un ou de plusieurs des composants, et leur liaison périphérique consécutive,
de ma- nière à former une masse intégrée. Dans d'autres procédés, on avait recours à un métal ou à un composé métallique fondant à haute température, avec un composant métallique fondant à tempé- rature plus basse qui, par début de fusion ou fusion complète, au cours du chauffage du mélange, forme un agent de liaison en- tre les grains de composant fondant à plus haute température et plus réfractaire, qui peut lui-même ne pas être affecté par le chauffage.
Pour autant que le demandeur le sache, il n'a pas été possible, en appliquant l'un quelconque de ces procédés, de faire des matériaux réfractaires qui résistent d'une manière satisfai- sante à des températures d'utilisation atteignant 2000 C Même à des températures voisines de 1800 C leur durée d'utilisation est si courte qu'elle oblige à procéder à des remplacements fré- quents et onéreux. Un peut donner comme exemples pratiques les garnitures réfractaires des fours à températures élevées.
Une 'des raisons qui expliquent les tendances à la dégrada- tion des matières réfractaires existantes est. qu'il n'a pas été possible de donner à toutes les parties ou composants de la masse formée sous l'action de la chaleur, une forme physique ou une com- position chimique qui résistent à la fusion ou au ramollissement aux températures élevées, par exemple à des températures en ser- vice proches de 2000 C
Conformément à la présente invention, on a conçu un pro- cédé de fabrication de matières résistant aux températures élevées, qui consiste :
à comprimer dans la cavité d'un moule un mélange uniforme de particules finement divisées, mélange formé d'un pre- mier composant fondant à haute température et relativement inerte,
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d'un deuxième composant métallique réducteur, et d'un troisième composant constitué par un composé métallique, qui peut être ré- duit chimiquement et exothermiquement par réaction avec le deuxiè- me composant métallique,pour former avec celui-ci un composé fondant à haute température de la catégorie comprenant les oxydes les carbures et les nitrures ; àfaire passer un courant électri- que dans le mélange, tout en le comprimant, de manière à le chauf fer jusqu'à une température à laquelle se fait la réduction exo- thermique du troisième composant ;
à chauffer encore le mé- lange, tout en le maintenant comprimé, en y faisant passer le courant au moins pour maintenir sensiblement la température due au chauffage exothermique ; enfin, à laisser refroidir lé produit intégré obtenu.
La présente invention concerne en outre des appareils de fabrication de produits réfractaires qui comprennent : un moule comportant une première partie électro-conductrice, une deuxième par tie électro-conductrice, et une troisième partie isolante, séparant la première et la seconde partie, ces diverses parties peuvent être séparées pour permettre d'introduire le produit dans le moule et de l'en extraire ; un dispositif pour appliquer une force de compression à certaines parties de ce moule; enfin, un dispositif pour appliquer un potentiel électrique aux bornes de la première et de la seconde partie.
Conformément à l'un des moyens généraux fondamentaux de la présente invention, on forme des corps en matière céramique ou en matière céramique-métal qui sont réfractaires ou résistent aux températures élevées par des procédés faisant appel à une modification chimique déterminée par un courant électrique, grâce auquel les composants contenus dans un mélange in itial de métal ' et de composés métalliques soumis au chauffage sous forme d'uné poudre comprimée sont transformés en des composés qui s'agglomè- rent et qui se trouvent finalement sous une forme physique et chimique telle, dans le produit final, qu'ils résistent aux tempé- batures très supérieures à 2000 C et peuvent rester très longtemps
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exposés à de telles températures, en cours d'utilisation.
Le de- mandeur a préparé, conformément à la présente invention, des com- positions réfractaires qui ont conservé leur forme physique et leur utilité à des températures atteignant 2700 C.
La présente invention repose sur un moyen général princi- pal qui consiste à obtenir un produit final thermiquement stable, en le formant sous pression élevée, à partir d'un mélange de dé- part comprenant de préférence trois genres de composants; le pre- mier est chimiquement relativement inerte, et il a la nature d'une charge thermiquement stable, fondant au-dessus de 2000 C;
le second est un métal que le demandeur choisit de préférence parmi ceux dont les oxydes, carbures et nitrures fondent à des températures élevées, dont certaines au moins dépassent 2000 C et le troisiè- me composant est un composé métallique réductible, comme par combinaison avec le composant métallique par réaction exothermi- un que, pour rendre disponible/ou plusieurs des éléments tels que l'oxygène, le -carbone, l'azote ou un métal ou leurs composés, pour qu'ils puissent réagir avec le composant métallique.
En outre, et en ce qui concerne le troisième composant, et il a plusieurs raisons d'être/il possède, comme caractéristique de réductibilité chimique, la faculté, par réaction avec un agent ou composé réducteur, de se décomposer au moins partiellement en dégageant un composé ou élément fluide, qui peut être liquide ou gazeux dans les conditions de température et de pression existan- tes, et qui, non seulement, tend à se diffuser dans toute la masse de mélange comprimé, mais encore tend probablement à s'io- niser et à prendre un état de charge électrique élevée ainsi qu'une grande activité chimique, sous l'influence du champ élec- trique créé dans le mélange.
Le deuxième composant possède égale- ment la propriété de s'ioniser et de prendre un état de charge électrique élevé et une activité chimique sous l'influence du champ électrique. Ainsi, l'élément ou radical du troisième compo-
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sant ainsi diffusé et activé devient réactif avec le second com-. posant métallique pour former, dans le produit final un agent de liaison thermique ment stable et ayant de préférence une température de fusion élevée, qui est composé d'un carbure, d'un oxyde ou d'un nitrure métalliques quelconques, ou de leurs mélanges, sui- vant le choix et les proportions des composants de départ.
Il semble que les ions du second et du troisième composant, formés au cours de la réaction, se combinent pour former une structure homogène, ainsi qu'on l'a exposé ci-après sous forme d'équation, qui difère du produit lié mécaniquement obtenu par les procédés de frittage mentionnés plus haut.
La réduction du second composant, une fois porté à la. température de conversion, a pour conséquence un dégagement de chaleur important qui favorise la montée continuelle de la tempé- rature du mélange, qui se développera par la suite. En outre, on peut observer qu'on peut choisir le troisième composant susmentior né, de manière qu'il forme, du fait de sa réduction, un composé métallique qui contribue à donner au produit final les propriétés extrêmement réfractaires que l'on recherche .
On forme les matériaux dont il est question ici grâce à un procédé qui, par les phases thermiques et chimiques qui se succèdent sous l'influence d'un courant électrique distingue cette invention de tous les autres procédés antérieurs connus du deman- deur. Ainsi qu'on l'a indiqué, ce procédé comprend le chauffage d'une masse comprimée constituée par les composants de départ sous forme finement divisée, uniformément mélangés, de préférence de dimensions égales ou inférieures à 0,84 mm, et autant que possible dans la gamme de 20 à 400 microns.
On comprime ce mélange, sous des pressions comprises de préférence entre 281 et 2100 kg/cm2 ou plus, dans un moule ou chambre de pression, et pendant que ce mé- lange est comprimé, on le soumet à ce que l'on pourrait considérer comme un chauffage en trois stades, pendant lequel on fait passer
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un courant électrique dans le mélange, de manière à réaliser les réactions considérées, et à les soumettre à des influences élec- triques. Le grand nombre, les très petites dimensions et la répar- tition uniforme des particules métalliques conductricesfavorisent la conductibilité et l'uniformité du passagedu courant ainsi que le dégagement de la chaleur dans toute la masse du mélange com- primé.
Les particules métalliques que renferme le mélange jouent le rôle de conducteurs électriques, et 'par conséquent, on leur donne de petites dimensions,de préférence de l'ordre de 0,044 mm, de sorte que ces particules peuvent être disposées tout autour des particules plus grosses du premier et du troisème composant, et venir en contact entre elles, pour assurer une circulation continue du courant au travers du mélange.
Dans le premier stade de ,chauffage, le passage/du courant au travers du mélange élève la température jusqu'au point où la réduction déjà décrite du troisième composant se produit ou com- mence. Bien qu'elle soit variable, suivant la nature des composés et au métal ou des métaux considérés présents dans le mélange, l'augmentation de température au cours de ce stade de chauffage initial, est généralement comprise, en raison de l'énergie élec- trique absorbée, entre la température ambiante et 1200 C La ré- sistance électrique du mélange est fonction de la pression exer- cée et, par conséquent, dans n'importe quelle opération détermi- née, on peut choisir la valeur de la pression, concurremment avec d'autres variables à étudier plus loin, qui exercent également une influence sur la résistance du mélange,
de manière à permet- tre le chauffage du mélange,-par un dispositif électrique dans un court laps de temps, jusqu'à atteindre la température à la- quelle la réaction exothermique commencera. Au moment où débute la réduction exothermique du troisième composant, et de préfé- rence pendant que l'on continue à fuire passer le courant, on
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continue à chauffer le mélange, et sa température s'élève, en général, entre 1200 et 1800 C, en raison du chauffage exother- mique des produits chimiques fourni en supplément.
Finalement, dans le but de provoquer la formation du carbure, de l'oxyde ou du nitrure métalliques, par la combinaison sous l'influence de l'électricité du ou des produits fluides de la réduction avec un ou plusieurs composants métalliques réactifs du mélange, on maintient par chauffage électrique-la température du mélange à une valeur élevée, de préférence à environ 2000 c, et, d'une manière typique, entre 1800 et 2300 C environ. En ce qui concer- ne le temps, le second et le troisième stade de chauffage sont continus et se suivent de très près. Une fois le chauffage arrê té, on laisse le produit se refroidir et de recuire lentement, pendant un laps de temps allant jusqu'à deux heures, suivant les dimensions ou le volume de la pièce.
La présente invention est en outre caractérisée .par le fait que l'intervalle de temps total relativement court pendant lequel se font au moins le second chauffage (exothermique) et le chauffage final est relativement court. En raison de la réac- tivité des composants modifiés chimiquement, on peut faire en sorte que la réaction de réduction ainsi que la réaction finale s'effectuent rapidement. En outre, du fait de la résistance limid tée aux températures élevées de la plupart des matériaux utili- sables pour constituer le moule, il est désirable de limiter la durée de chauffage à une courte période de temps. En conséquence, dans la pratique, le second et le troisième stade de chauffage peuvent être terminés en 25 secondes environ au maximum (pour faire des pièces volumineuses) et, dans le cas de petites pièces, en 5 secondes environ.
Une durée de chauffage totale de 25 secon- des environ peut également comprendre le premier stade de chauf- fage, puisque, en raison de la combinaison de particules conduc- trices et non conductrices dans le mélange, on peut chauffer celui-ci rapidement au moyen du courant électrique, jusqu'au deuxième stade de chauffage,. ou stade exothermique. On extrait
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rapidement de son moule la masse constituant le produit, une fois qu'elle atteint sa température finale élevée, pour la faire refroidir d'une manière contrôlée, de toute façon appropriée qui assure une baisse de température très lente pendant toute la du- rée du stade de refroidissement.
En ce qui concerne plus particulièrement les trois prin- cipaux composants du mélange, tels qu'ils sont mentionnés dans ce qui précède,-le premier composant, inerte ou relativement inerte, que l'on peut à cerains égards considérer comme étant de la nature d'une charge, peut être composé de l'un quelconque de divers oxydes, carbures ou nitruresou de leurs mélanges, ces oxydes fondant de préférence au-dessus de 2000 C Les oxydes ' comprennent : TiO, ZrO, ThO,MgO, BeO, CeO, Al2O3 et CaO; les carbures comprennent : TiC, ZrC, ThC2 B4C, wc, W2C et VC, et les nitrures comprennent : TiN, ZrN et BN. Il peut être égale-' ment désirable, dans certains cas, d'incorporer du carbone comme constituant du premier composant.
Il est en outre possiole d'y incorporer un ou plusieurs métaux fondant à haute température, qui peuvent rester tels quels dans le produit final et n'être que très peu modifiés chimiquement, tout au moins quantitative- ment, par rapport aux autres métaux semblables qui peuvent se trouver compris dans les réactions de réduction et d'oxydation.
De tels métaux comprennent le chrome, le molybdène, le tungstène, le titane et le zirconium. Dans le cas où l'on utilise de tels métaux dans le premier composant ou charge, ils peuvent égale- ment servir de conducteurs pour le courant électrique.
Le second composant comprend des métaux ou des mélanges de métaux qui sont susceptibles de réagir avec le troisième composant (réductible), pour former un oxyde, un carbure ou un nitrure du métal. On peut donner comme exemples de ces derniers le magnésium, l'aluminium et le zirconium.
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Le troisième composant réductible peut être choisi parmi l'un quelconque des constituants suivants ou par leurs mélanges: des anhydrides tels que CrO3, W03' MoO3, B2O3; des carbonyles tels que Cr(CO)6, Mo(CO)6, et des cyanures métalliques comprenant Ca(CN)2, Ni(CN)2 et Fe(fe(cn)6)
Bien que les proportions relatives et le choix des trois composants peut varier suivant la composition particulière et les propriétés désirées pour le produit final, les proportions seront en général comprises entré 20 et 70% en poids environ pour le permier composant, entre 10 et 40% environ pour le second composant métallique, et entre 20 et 40% environ pour le troisiè me composant.
Les proportions stoechiométrique du second et du troisième composant'seront quantitativement telles qu'elles donnent assez d'oxygène, de carbone ou d'azote, par réduction du troisième composant, pour la conversion de la totalité du second composant métallique en oxyde, en carbure, en nitrure ou en leurs mélanges, suivant le cas, fondant à température élevée.
La proportion du premier composant est choisie de telle manière que le mélange résultant ait une résistance électrique qui permette de chauffer électriquement le mélange en un temps court, jasqu'à la température à laquelle commence la réaction exothermique.
Un aspect particulièrement important et distinctif de la présente invention est le suivant : les réactions considérées sont influencées à la fois chimiquement et électriquement, en ce sens que les réactions sont provoquées par les conductions de la charge, électriquement créée ou induite, des réactifs, ou de certains d'entre eux, pour former des produits différents de ceux qui résulteraient de réactions chimiques qui se produi- raient sans l'influence du courant électrique. A titre d'exemple
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explicatif, l'oxyde de chrome et le magnésium peuvent normale- ment réagir d'après la réaction suivante
2 CrO3 + 3Mg # Or 203 + 3 MgO Sous l'influence de températures élevées seulement, on peut avoir la réaction suivante
2, CrO3 3 Mg Cr2O3 3MgO.
Dans les conditions de réaction envisagées dans la pré- sente invention, l'état de charge électrique des réactifs, et la condition dans laquelle ils se trouvent, du fait du passage du courant à travers la masse, orientent la réaction différem- ment, et dans le sens de la formation d'un oxyde de chrome et de magnésium, qui se montre supérieur du fait qu'il est extrême- ment résistant aux températures très élevées, c'ést-à-dire :
2 cRO3 + 3 Mg Cr2Mg3O6
Les exemples suivants peuvent être cités comme types des différents composants qui, lorsqu'ils sont soumis à un chauffage et à une réaction dans un champ électrique de la manière précé- demment expliquée, donnent lieu à la formation de corps utilisa- bles aux températures extrêmement élevées.
Ainsi qu'on l'a men- tionné ci-avant, la nature et les produits finaux des réactions sont régis par les influences et les relations tant chimiques qu'électriques des charges électriques des particules. Dans ces exemples, la dimension des particules de chaque composant est suffisamment faible pour qu'elles'puissent traverser un tamis à ouvertures de' 0,25 mm, et dans chaque cas les composants sont uniformément mélangés et chauffés sous une pression de 703 kg/cm2 environ.
EXEMPLE I
Un mélange composé de Mo, MG, Mo(CO)6 TiO et de carbone pris sensiblement dans les proportions indiquées par la partie gauche de l'équation de réaction ci-après est chauffé au début par du courant alternatif (à 60 périodes) le traversant, ceci
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jusqu'à 1200 C environ, température à laquelle il se produit une réduction exothermique du carbonyle, ce qui provoque une éléva- tion de température jusqu'à 1700 à 1800 C environ, à la suite de quoi le courant continuant à traverser la masse élève sa tempé- rature jusqu'à 2200 C environ. Pour fabriquer un produit de la dimension d'une brique réfractaire ordinaire, le chauffage en- tier peut se faire en 25 secondes environ.
On pense que la réaction est sensiblement la suivante :
EMI12.1
5io+6TIg+Mo(CO)6+Ti0+C=6IZoC+6Mg0+TiU+C EXEMPLE II
On chauffe d'une manière générale comme dans l'exemple I, un mélange de Mo, Mg. MO(CO)6, TiC et C, pris sensiblement dans les proportions indiquées dans la partie gauche de l'équa- tion de réaction ci-après, pour réaliser la réduction du carbo- nyle, l'oxydation et la formation du produit, conformément.à la réaction suivante :
10 Mo + 6 Mg + Mo(CO)6+ TiC + C = 5 Mo + 6 Moc-7MgO+Tic C EXEPLE III
On chauffe comme ci-avant un mélange de Ni(CN2), B, Zr et TiN, pris sensiblement dans les proportions indiquées par la partie gauche de l'équation de réaction ci-après, de manière à produire un complexe métallique de nitrure et de carbure, con- formément à l'équation : Ni(CN)2 2 B + 2 Zr + TiN= Ni + 2 BN + TiN + 2 ZrC
En ce qui concerne la température, le point du chauffage auquel commence la réaction exothermique peut naturellement va- rier quelque peu suivant les agents réactifs particuliers consi- dérés.
Toutefois, dans tous les cas, il y aura ce que l'on peut considérer comme trois stades de chauffage; dans le premier, la température est augmentée du fait du passage du courant et du chauffage par résistance dans le mélange; dans le second, la réac- tion exothermique se produit et se poursuit avec une élévation
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supplémentaire de la température, généralement de plusieurs centaines de degrés ; le troisième stade, le passage du cou- rant se poursuit, ce qui maintient la température et de préfé- rence l'élève dans la gamme de 2000 C et au-dessus.
On peut utiliser de l'énergie électrique, soit sous forme de courant alternatif, soit sous forme de courant continu, et l'importance de la tension et de l'intensité sont choisis de manière à obte- nir le chauffage désiré pour les dimensions et la résistance électrique du mélange déterminé à chauffer. Dans les exemples donnés ci-avant, avec environ 453 grammes de mélange chauffé, on utilise une source d'énergie fournissant à peu près 800 am- pères sous 50 volts en courant alternatif à 6U périodes/seconde.
Dans le cas de mélanges ne fournissant pas de composant métalli- que dans le produit final, il y a en général lieu d'augmenter la tension appliquée au cours du troisième stade de chauffage,' en raison de l'importante augmentation de résistance du produit.
Même en l'absence de métaux; il y aura passage du courant, car les oxydes et produits semblables deviennent semi-conducteurs aux températures élevées.
Dans chacun des exemples, le produit final est soumis à un refroidissement lent contrôlé. Un donnera d'autres explica- tions sur ce procédé, et sur tous les appareils convenables pour la mise en oeuvre de cette invention, dans la description dé- taillée suivante du dessin annexé, sur lequel :
La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un ensemble schématique de moule; la figure 2 est une vue en plan de la figure 1.
Si l'on se reporte maintenant au dessin, on voit que l'ensemole de moule comprend une chambre, indiquée d'une manière générale par 10, à l'intérieur de laquelle les composants dont il a été question, mélangés d'une manière uniforme et finement
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divisés, sont chauffés tout en étant comprimés, pour former un produit,'dont la forme correspond à celle de la chambre. Uni- quement dans un but descriptif, le demandeur a représenté une chambre de moulage de section générale rectangulaire, agencée pour la mise en forme¯de corps résistant aux températures éle- vées, pouvant être utilisés comme briques réfractaires pour re- vêtement de fours dont ils ont les dimensions et la forme géné- rale.
En conséquence, la chambre de moulage 10 est définie par les parois latérales 11, 12, 13 et 14, reposant sur une base 14a et un obturateur amovibles 15. Ces pièces peuvent être faites en n'importe quel produit convenable fondant à haute température et suifisamment résistant pour maintenir le mélange dans la chambre 10 sous les pressions auxquelles il est soumis. Dans la pratique, le demandeur a utilisé des chambres de moulage, dont les parois 11 à 14 étaient intégralement formées d'acier ou d'une compositiontalliage nickel-chrome fondant à haute température. ' L'obturateur 15 doit être bon conducteur de l'électricité et peut être en acier.
En vue de limiter le passage du courant élec- trique traversant le produit placé dans la chambre 10, entre l'obturateur 15 et le piston décrit ci-après, on garnit de pré- férence les parois latérales d'un produit 16 électriquement iso- lant, qui, d'une manière typique peut être fait d'une composi- tion céramique, et peut avoir la forme d'un enduit appliqué sur les parois de la chambre, ou bien d'un récipient pour les pro- duits à chauffer,et que l'on insère à l'intérieur de la chambre.
Les composants mélangés sont soumis à une pression éle- vée au moyen d'un piston ou plongeur en acier, 17 dont la tige 18 peut être mue par une source d'énergie non représentée, capa- ble de soumettre les produits placés à l'intérieur de la chambre 10 aux fortes pressions de compression, dont il a été question plus haut. Des conducteurs 19 et 20, provenant d'une source
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électrique appropriée S, sont reliés respectivement au piston 17 ou à la tige 18 et à l'obturateur inférieur 15. Un rhéostat approprié, ou tout autre moyen de réglage, indiqué d'une manière générale, en 21, est intercalé dans le circuit électrique, pour faire varier à volonté l'intensité du courant à travers la masse en cours de chauffage.
Pratiquement, le demandeur utilise un courant à basse tension,par exemple de 20 à 50 volts, et de forte intensité, typiquement dans la gamme comprise entre 800 et 1200 ampères.
En raison des températures très élevées atteintes au sein du mélange dans la chambre 10, il y a intérêt à prévoir l'absorption de la chaleur des parois de la chambre et.de.préfé- rence également du piston 17. A cet effet, le demandeur prévoit des éléments mobiles pour l'absorption de la chaleur ou pour le refroidissement, de préférence sous forme de blocs métalliques conducteurs 22, 23, 24 et 25, qui portent à plat contre la sur- face des parois 11 à 14.
Chaque bloc est percé d'un ensemble de passages 26 dans lesquels on fait circuler de l'eau ou autre li- quide de refroidissement, au moyen de canalisations de liaison 27. Le piston 17 peut être refroidi, en y ménageant des passa- ges internes 28, dans lesquels on fait circuler du fluide de re- froidissement par des canalisations de liaison 29. On peut re- froidir d'une manière analogue l'obturateur 15.
Un peut faire en sorte que les éléments de refroidissement latéraux ou blocs 22 à 25 puissent être mécaniquement désolidarisés des parois de la chambre avec lesquelles ils sont en contact, par exemple, entre autres moyens, on peut mouler les blocs de manière qu'ils puis- sent effectuer un mouvement de va-et-vient dans les éléments de guidage 3U et relier aux blocs les tiges 31 de pistons à double effet schématiquement représentés par 32.
Pour mettre en oeuvre le procédé décrit ci-avant, on met dans la chambre 10 un mélange uniforme des trois composants,
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et on le soumet à une forte compression, comprise entre 280 et 2100 kg/cm2 ou plus, les éléments de reiroidissement étant appli- qués contre les parois de la chambre, puis on commence à faire circuler le fluide de refroidissement à travers ces éléments, ainsi qu'à travers le piston et l'obturateur, et on continuera ainsi pendant toute la durée du chauffage.
Un fait passer un cou- rant de forte intensité à travers la masse comprimée pour la sou- mettre à un chauffage initial, qui se produit, bien entendu, du fait des caractéristiques combinées de conductibilité et drésis- tance du mélange, urie conductibilité uniforme à travers la masse uniforme étant assurée en raison de la distribution/et des dimensions des particules métalliques.
Un peut rapidement porter la température dea masse jusqu'à 1200 C par exemple, à laquelle se fait la réac- tion exothermique du deuxième et du troisième composant, le chauf- fage se poursuivant ensuite penaant ce que le demandeur a appelé le second stade, au cours duquel l'élévation de la température se poursuit jusqu'à 1200 à 1800 C par exemple, du fait de la com- binaison du chauffage exothermique et du chauffage électrique par résistance, qui continue à se produire.
Au cours du premier et du deuxième stade, le troisième composant est converti en un ou plusieurs constituants fluides, gazeux ou liquiaes, tels que de l'anhydride chromique, de l'oxyde de carbone ou de l'azote,
6 ou bienl peut/avoir sublimation d'un composant ou d'un consti- tuant, de telle manière que le produit fluidifié se diffuse uni- formément dans toute la masse.
En raison de la forte intensité du courant, et de la température élevée de la masse, le ou les constituants diffusés sont rendus très réactifs et l'on a créé ainsi chimiquement les conditions nécessaires pour réaliser une conversion effective du second composant métallique en un ou plusieurs composés fondant à température élevée, c'est-à-dire un oxyde, un carbure ou un nitrure, comme liant résistant aux
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températures élevées dans le produit final.
Toutefois, on peut amener cette conversion du second composant ou composant métallique, à se faire plus complètement et de la facon la plus avantageuse par rapport aux autres com- posants et aux propriétés recherchées pour le produit final, en poursuivant l'accroissement de la température au-dessus du deuxième stade) de chauffage précité. En conséquence, on main- tient ou l'on augmente le passage du courant au travers de la masse, suivant les caractéristiques de résistance des nouveaux produits, pour élever encore plus la température de la masse jusqu'à une valeur pouvant atteindre 2300 C, à laquelle se fera l'oxydation finale du deuxième composant ou composant métallique.
Ainsi qu'on l'a mentionné ci-avant, le temps nécessaire pour'le chauffage complet est court et peut atteindre jusqu'à 60 secondes, suivant l'importance de la masse dans la chambre 10. Pour'former un corps de la dimension d'une brique réfrac- taire, les premier sade de chauffage peut durer de 10 à 40 se- condes, le second stade ou stade exothermique de 5 à 10 secon- des et le chauffage final de lU à 15 seoondes. En raison de la température extrêmement élevée à laquelle le produit a été chauf- fé, on enlève rapidement le corps intégré du moule à la fin du chauffage, par exemple en retirant l'obturateur 15, et on laisse lentement refroidir la masse, pendant 1 à 4 heures par exemple, de manière à assurer un recuit convenable et à éliminer les tensions.
Le produit final obtenu se présente sous la forme d'une masse dure intégrée, caractérisée par son aptitude à résister en service dans une atmosphère d'air, ou de gaz ordinaires de com- bustion ou de gaz de fours, températures qui peuvent être de beaucoup supérieures à celles auxquelles les produits réfractai- res ordinaires peuvent être utilisés.
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On peut se rendre compte de l'existante et de la durée de chacun des trois stades de chauffage en insérant un appareil de mesure de courant dans l'un des câbles reliant la source électrique au moule. Pendant le premier stade, l'appareil de mesure indique un courant relativement constant. Il y a ensuite une période d'oscillations rapides ducourant indiqué pendant le second stade ou stade exothermique. Le courant est ensuite de nouveau relativement stable, bien que son intensité puisse être différente de celle du premier stade, en raison du changement de résistance du mélange. Cette stabilisation du courant indi- que la fin du second stade, et l'on peut alors régler la tension pour produire le courant voulu pendant le troisième stade.
REVENDICATIONS
1. Un procédé de fabrication de matériaux résistant à des températures élevées, qui consiste : à comprimer dans une chambre de moule un mélange uniforme constitué par des particu- les finement divisées, formé d'un premier composant fondant à une température élevée et relativement inerte, d'un second com- posant réducteur métallique,et d'un troisième composant métalli- que chimiquement et exothermiquement réductible par réaction avec le deuxième composant métallique, pour former avec celui-ci un composé à point de fusion élevé appartenant à la catégorie cône tituée par des oxydes, des carbures et des nitrures;
à faire passer un courant électrique à travers le mélange, tout en le comprimant, de manière à le chauffer à une température à laquelle se produit une réduction exothermique de ce troisième composant ; à chauffer encore le mélange pendant qu'il est comprimé, en y faisant circuler le courant électrique, de manière à maintenir au moins sensiblement la température résultant du chauffage exother- mique; enfin, à refroidir le produit intégré obtenu.