AT206186B - Sinterverbundkörper für hohe Temperaturen - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Sinterverbundkörper für hohe Temperaturen 
Die Siliziumverbindungen der Übergangsmetalle der   4. - 6.   Gruppe des Periodensystems und vor allem das Molybdändisilizid sind als Werkstoffe für hohe und höchste Temperaturen in oxydierender Atmosphäre mehrfach vorgeschlagen worden. So kann dieses   Disiliid   in Verbindung mit Silizium oder andern Hartstoffen bzw. Oxyden als Sinterwerkstoff verwendet werden oder aber als Schutzschichte auf Molybdänteilen. 



   Die verblüffende Oxydationsbeständigkeit bis 17000 C wird auf die Ausbildung einer   SiO-haltigen   glasartigen Deckschichte beim Glühen an Luft zurückgeführt. Diese Schutzschichte bildet sich unter störendem Abrauchen von Molybdäntrioxyd, welches   z. B.   keramische Ofenbauteile angreift, und es empfiehlt sich deshalb im Falle der Verwendung von Molybdän-Silizium-Legierungen als Heizelement den bei hohen Temperaturen zu verwendenden Werksttickteil schon vor Inbetriebnahme in oxydierender Atmosphäre zwecks Ausbildung der Schutzschichte zu erhitzen. Die Schutzwirkung der Glasschicht soll anderseits   z.

   B.   auch ermöglichen, dass die nach   pulvermetallurgischen Methoden'geformten   Heizleiter nach einer Vorsinterung in reduzierender Atmosphäre bereits in oxydierender Atmosphäre durch direkte Widerstandserhitzung hochgesintert werden können. 



   Es wurde nun gefunden, dass die Ausbildung einer zunderbeständigen Deckschichte nur dann gewährleistet ist, wenn die Oxydation des Molybdänsilizids oberhalb 7000 C stattfindet. Die Zeit bis zur Ausbildung dieser Deckschichte ist abhängig von der Zundertemperatur. Bei 7500 C ist die Deckschichte etwa 
 EMI1.1 
 weise'zur sehr raschen Zerstörung des Molybdändisilizids bei Angriff durch Sauerstoff. So wurden Sinterkörper bei 5500 C im Sauerstoffstrom in wenigen Stunden bis zum vollständigen Zerfall zu graugrünem Pulver zerstört. Die Zerstörung geht anscheinend von den Korngrenzen aus unter Abspaltung von durch Oxyde eingehüllten    oSi2   Metallteilchen. Die Zerstörung wird nicht beeinflusst durch einen höheren Siliziumgehalt, welche Massnahme bekanntlich die Zunderbeständigkeit des Molybdändisilizids bei hohen und höchsten Temperaturen verbessert.

   Dieser unerwartete Angriff des Molybdändisilizids in dem bezeichneten Temperaturbereich tritt in gleicher Weise bei in Wasserstoff- oder in Inertgasatmosphäre hochgesinterten Körpern auf. Er hat zur Folge, dass Werkstücke mit unterschiedlichen Arbeitstemperaturen, z. B. Heizleiter, eben in den Zonen von 350 bis   700    C einen sehr schnellen Zerfall erleiden. So konnte   z. B.   an Heizleitern beobachtet werden, dass sich im Hochtemperaturteil, also zwischen 1400 und   17000   C nach kurzer Zeit eine glasige schöne Deckschichte Åausbildete, während die Temperaturzone zwischen 300 und 7000 C nach etwa 20-50 Stunden einem verstärkten Angriff unterliegt und durch die dadurch bedingte Querschnittsverengung und in der Folge auftretende Überhitzung sehr rasch abbricht. 



   Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind nun Sinterverbundkörper für hohe Temperaturen, die aus Molybdän-Silizium-Legierungen bestehen bzw. Molybdändisilizid als zunderfeste Komponente an ihrer mit der oxydierenden Atmosphäre in Berührung kommenden Oberfläche enthalten und mit wenn auch nur begrenzten Teilen Arbeitstemperaturen von 300 bis   7000,   vornehmlich 500 bis 6500. C ausgesetzt sind. Erfindungsgemäss bestehen diese Teile der Sinterverbundkörper in diesen kritischen Temperaturzonen aus   molybdänsilizid & eien   oxydationsbeständigen Werkstoffen, die an dem für höhere Temperaturbeanspruchung, also über   700    C vorgesehenen   molybdansilizidhaltigen   Werkstück angeschweisst sind. 



   Als Beispiel für eine derartige Kombination eines Hochtemperatur-Molybdänsilizidteils mit einem angeschweissten, bei tieferer Temperatur oxydationsbeständigen Metall- oder Hartstoffteil können folgende 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 bewährte Anordnungen an Heizelementen gegeben werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur auf Heizelemente beschränkt, sondern sinngemäss auf sämtliche hochwarmfeste und bei hoher Temperatur beanspruchte Konstruktionsteile anwendbar. Es werden Beispiele aus der Heizleiteranwendung gegeben, weil in diesem Fall die metallische Verbindung der Schweissstelle durch laufende Messung des Widerstandes kontrolliert werden kann. Für nicht stromleitende Konstruktionsteile ist jedoch die Verbindungsstelle in bezug auf den Wärmedurchgang von gleicher entscheidender Bedeutung. 



   Beispiel 1 : Ein Heizleiter, welcher aus einem Molybdändraht mit   Molybdandisilizidoberfläche   besteht, hat beiderseits in der Temperaturzone von 500 bis 7500 C Metallteile angeschweisst, welche aus Silber mit 5% Silizium bestehen. Die Fortsetzung dieser Kontakte zum kalten Kupferanschlussteil bildet ein bekannter ferritischer Chromstahl. Nach 500 Stunden bei Betriebstemperaturen von 11000 C hat sich der Widerstand der beschriebenen Anordnung nicht verändert. 



   Beispiel 2 : Ein Heizelement, welches durchgehend aus Molybdändisilizid besteht, hat an beiden verdickten Anschlussenden Titandisilizidteile derartig angeschmolzen, dass die Temperatur des auf 17000 C erhitzten Heizteiles derartig gegen die Anschlussenden abfällt, dass die Übergangszone vom Molybdändisilizid zum angeschmolzenen Titansilizid bei etwa 900-10000 C liegt. Der Temperaturverlauf 
 EMI2.1 
 trieb derartiger kombinierter Werkstücke mit direktem Stromdurchgang bei 17000 C Heizleitertemperatur hat nach 2500stündiger Oxydation noch keine Widerstandsänderung ergeben, wodurch der innige Kontakt zwischen angeschmolzenem Verlängerungsteil aus dem   oxydationsbestÅandigen   Werkstoff zum Molybdänsilizidheizleiter ersichtlich ist. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Sinterverbundkörper für hohe. Temperaturen, die aus   Molybdän-Silizium-Legierungen   bestehen bzw. Molybdändisilizid als zunderfeste Komponente zumindest an ihrer mit der oxydierenden Atmosphäre in Berührung kommenden Oberfläche enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Teile des Verbundkörpers, die ständigen Arbeitstemperaturen von 300 bis 7000 C, vornehmlich 500 bis 6500 C ausgesetzt sind, aus molybdänsilizidfreien, oxydationsbeständigen Werkstoffen bestehen, und an dem für höhere Temperaturbeanspruchung, also über 7000 C, vorgesehenen molybdÅansilizidhaltigen Werkstück angeschweisst sind.

Claims (1)

1. 2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Silber als oxydationsbeständiger Werkstoff verwendet wird.

   3. Körper nach Anspruch 2,'dadurch gekennzeichnet, dass das Silber sauerstoffaffine Legierungselemente, wie z. B. Silizium, enthält. EMI2.2 tionsbeständige Werkstoffe verwendet werden.

   5. Körper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Titandisilizid als oxydationsbeständiger Werkstoff verwendet wird.