AT255777B - Verfahren zur Herstellung von gesinterten Gegenständen aus Aluminum-Aluminiummoxyd-Pulver - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von gesinterten Gegenständen aus Aluminium-Aluminiumoxyd-Pulver 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für Gegenstände aus Aluminium-Aluminiumoxyd-Pulver. 



   Gesintertes   Al-Al203   ist ein Verbundmaterial, bei dem die oxydische Phase in der metallischen Phase gleichmässig verteilt ist. Es bietet für verschiedene Zwecke viele Vorteile, so   z. B.   als Umhüllungsmaterial für Brennstoffelemente bestimmter Kernreaktorbauarten. 
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 gesintert. 



   Der Block wird entgast und normalerweise metallurgisch durch Extrudieren weiterverarbeitet, um die benötigten mechanischen Eigenschaften des Endproduktes zu erhalten. 



   Es ist das besondere Merkmal dieses Verfahrens, dass das Pulver im festen Zustand bearbeitet wird. 



  Besondere Sorgfalt wird bisher darauf verwendet, die Schmelztemperatur des Gemisches zu meiden, da angenommen wird, dass das Schmelzen sofort die angestrebte disperse Struktur zerstört, z. B. durch Umwandlung der y-Phase des Aluminiumoxyds in die a-Phase. Das ist jedoch nicht richtig. 



   Es wurde festgestellt, dass ein   AI-AI Og-Pulver-Gemisch für   genau festgelegte Zeiträume über die Schmelztemperatur   (660 C)   hinaus bis auf etwa 7500C erhitzt werden kann, ohne dass das disperse Gefüge zerstört wird. Dadurch wird die Dehnbarkeit, besonders im Bereich von 300 bis 5000C verbessert. 



   Diese Erhitzung kann am gesinterten Produkt oder am verdichteten Pulver vorgenommen werden, wobei es die Sinterung bewirkt. 



   Die Erfindung sieht also ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus verdichtetem und gesintertem Aluminium-Aluminiumoxyd-Pulver von erhöhter Dehnbarkeit vor, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das verdichtete Gemisch nur so lange auf eine Temperatur zwischen 660 und 7500C erhitzt wird, dass nicht mehr als   höchstens 2% Al 20 3   von der y-Phase in die a-Phase übergehen. 



   Die Erhitzung kann ebenso benutzt werden, um das Pulver zu sintern, sie kann aber auch nach dem Sintern des Pulvers vorgenommen werden. 



   Die Erfindung kann auf verdichtetes oxydiertes Aluminiumpulver oder eventuell auf ein verdichtetes Gemisch von Aluminium- und Aluminiumoxyd-Pulver angewendet werden. Der Anteil des Oxyds beträgt   2 - 15 Gew. -0/0, vorzugsweise   7   Gew. -0/0.   



     Die maximal zulässige Erhitzungsdauer   wird im folgenden genauer festgelegt ; sie beträgt bei 6600C etwa 15 h und bei 7500C etwa 1 h. Vorzugsweise wird die Hälfte der maximalen Zeit angewendet. 



   Das beigefügte Diagramm zeigt den Zeit- und Temperaturverlauf für das Schmelzsintern. Die Zone A ist der Bereich, in dem das Gemisch ein disperses Gefüge behält und daher der Bereich, in dem 

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 die Wärmebehandlung durchzuführen ist. Die gezeigten Temperatur- und Zeitgrenzen sind kritische Werte und dürfen nicht überschritten werden. Ferner ist es ratsam, eine Erhitzungszeit von der Hälfte der maximal zulässigen Zeit für eine gewählte Erhitzungstemperatur zu verwenden. Während der vorbereitenden Arbeitsgänge ist eine Zwischenentgasung des Materials zweckmässig. 



   Das gesamte Herstellungsverfahren für   Al-Al 203-Material   hoher Dichte umfasst folgende Schritte : - Kaltverdichtung von oxydiertem Aluminiumpulver oder eines Gemisches aus Aluminiumpulver   und z. B. 7% Al Og ;    - Sintern des verdichteten Materials innerhalb der Zeit- und Temperaturgrenzen, entsprechend dem angeführten Diagramm und - Metallurgische Umformung, um die endgültigen mechanischen Eigenschaften des Materials zu erhalten. 



   Das Sintern des verdichteten Gemisches erfolgt vorzugsweise in einem Graphittiegel in einem hitzebeständigen Ofen unter Vakuum. 



   Soweit es die Temperatur-Zeitabhängigkeit betrifft, sind die beschriebenen Temperaturen und Zeiten für die erfindungsgemässe Herstellung und Behandlung Punkte, die unterhalb der Kurve des beigefügten Diagramms liegen,   d. h.   im Bereich A. Die Kurve ist als Grenzlinie eines Bereiches anzusehen, der einen für die Herstellung und Behandlung gemäss der Erfindung günstigen Zeit- und Temperaturbereich darstellt. Die Kurve beschreibt nicht die für die Durchführung allein möglichen Werte. Deshalb können mehrere Verfahrenszeiten einer bestimmten Verfahrenstemperatur zugeordnet werden und umgekehrt. 



   Das beschriebene Verfahren kann leicht in der gesamten Herstellung von Brennstoffumkleidungen verwendet werden. Eine Möglichkeit ist, das erste Blockerzeugnis der normalen Herstellung einer er-   findungsgemässen   Wärmebehandlung zu unterwerfen und dann weitere melallurgische Arbeitsgänge vorzunehmen,   z. B. Walzen,   wenn man Bleche, oder Ziehen, wenn man Stangen herstellen will. 
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   Danach wurde die Stange waagrecht auf eine Aluminium-oder Graphitplatte in einen elektrischen Widerstandsofen eingebracht und entweder unter Vakuum von etwa   10'4   bis   10 5 mm   Hg oder in inerter Atmosphäre erhitzt. 



   Wahlweise kann die Stange auch senkrecht in einem Tiegel erhitzt werden. Die Erhitzungszeit und-temperatur lagen innerhalb der oben angegebenen Grenzen. 



   In einem andern Beispiel wurde eine flache Probe aus   gesintertem Aluminium-Aluminiumoxyd-Pul-   ver mit   7%   Aluminiumoxyd 1 h bei 700 C wärmebehandelt. Dann wurde die Probe durch Walzen in der Dicke verringert (70% Verminderung). Das Walzen wurde zeitweilig unterbrochen, um 1/2 h bei   500 C     zwischenzuglühen. Dann wurde ein Zugversuch   bei 4500C durchgeführt, der folgende Ergebnisse lieferte : 
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<tb> 
<tb> Elastische <SEP> Dehnung <SEP> : <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> 0/0 <SEP> 
<tb> Bruchdehnung <SEP> : <SEP> 10, <SEP> 4 <SEP> % <SEP> 
<tb> Prüfspannung <SEP> für <SEP> 0, <SEP> 2% <SEP> Dehnung <SEP> : <SEP> 4,5 <SEP> kg/mm2
<tb> Zugfestigkeit <SEP> : <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> kg/mm <SEP> 2.
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   Die entsprechenden Werte für eine nicht erfindungsgemäss behandelte Probe   sind : 0, 8'%' ; 4, 0% ;   7,6   kg/mm   und 7,6   kg/mm\     PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Herstellung von gesinterten Gegenständen aus Aluminium-Aluminiumoxyd-Pulver durchVerdichtenundSintemdesPulvers, diegegenübereinemdurchKompaktieren,SinternundExtrudieren erhaltenem Material erhöhte Dehnbarkeit besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass das verdichtete Gemisch nur so lange auf eine Temperatur zwischen 660 und   7500C   erhitzt wird, dass nicht mehr als   höchstens 21o A120,   von der y-Phase in die  -Phase übergehen.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung gleichzeitig zum Sintern des Pulvers benutzt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass man die Erhitzung vornimmt, nachdem das Pulver gesintert wurde.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Erhitzung im Bereich zwischen 10 h bei 6700C und 1 h bei 7000C ausführt. <Desc/Clms Page number 3>

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzungszeit im Bereich zwischen 670 und 7500C annähernd die Hälfte der durch den Kurvenzug des Diagramms begrenzten Zeit beträgt.

   6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch aus Aluminiumpulver und 71o Al203 zu einer Stange verdichtet und gesintert wird und die Stange anschliessend unter Vakuum von etwa 10-4 bis 10- 5 mm Hg oder in inerter Atmosphäre für eine Zeit und Temperatur innerhalb des Temperaturbereiches des Diagramms zwischen 670 und 7500C erhitzt wird.

   7. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch aus Aluminiumpulver und 7% Al Og verdichtet und gesintert wird, anschliessend das gesinterte Produkt 1 h lang auf 7000C erhitzt und die nachfolgende metallurgische Verformung zeitweilig unterbrochen wird, um bei etwa 5000C zwischenzuglühen.