AT331053B - Verfahren zur herstellung von magnesiumoxidwerkstoffen - Google Patents

Description

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 einzusetzen. Jedoch ist die Herstellung solcher Fäden und Fasern wegen der erforderlichen geringen Faden- und Faserdurchmesser sowie der hohen Brenntemperatur ausserordentlich kostspielig. Bei hohen Gebrauchstemperaturen eintretende Reaktionen zwischen Basiswerkstoff und den Fasern setzen überdies in manchen Fällen die 
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 Gasatmosphäre aber wegen der Verdampfung von   MgO   undurchführbar. 



   Erfindungsgemäss wird nun ein neuer Weg zur Herstellung von Magnesiumoxydwerkstoffen beschritten, der bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen durchführbar ist, bei welchem von gegebenenfalls verformten, metallischen Werkstoffen ausgegangen wird. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Magnesiumoxydwerkstoffen ist dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Werkstoff aus den Komponenten a) 5 bis 97 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 65 Gew.-% homogene metallische Teilchen des AB-Typs mit 
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Zusammensetzungsbereich der kubisch-raumzentrierten Phase des AB-Typs gegeben ist, wobei A für
Nickel, Kobalt und Eisen, einzeln oder in Kombination und B für Titan oder Aluminium und für den Fall, dass A nicht Eisen enthält, auch für Beryllium, einzeln oder in Kombination stehen, b) 3 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 35 bis 95 Gew.-%, Mischkristalle des Magnesiums mit hexagonalem bzw.

   kubischraumzentriertem Gitter, die bis 55 Gew.-% Lithium und bis 3 Gew.-% der für A oder B stehenden Metalle in fester Lösung enthalten, welche die Phase (a) mit   CsCl-Struktur   aufbauen, und gegebenenfalls c) bis zu 20 Vol.-% bezogen auf das Volumen von (a) und (b), aus den Komponenten (a) und (b) im festen Zustand ausgeschiedenen Phasen, die gewichtsmässig auf die Phasen (a) und (b) angerechnet werden sowie gegebenenfalls d) bis 45 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der metallischen Phasen, einer Glasphase mit einem
Erweichungspunkt unterhalb der Solidustemperatur der niedrigstschmelzenden metallischen Phase und/oder vorgefertigte praktisch im Werkstoffgefüge unverformte Kohlenstoffasern, keramische
Fasern, Glasfäden, Borfäden, hochschmelzende und hochfeste metallische Fäden und/oder Whisker, oxydiert und die metallisch gebliebenen Phasen bzw.

   die metallisch gebliebene Phase vollständig oder teilweise herausgelöst oder ausgeschmolzen wird, worauf gegebenenfalls die Hohlräume des verbliebenen Werkstoffes gefüllt werden und/oder ein überzug auf den Werkstoff aufgebracht wird. 



   Das Herauslösen der metallischen Phasen kann z. B. chemisch durch Einwirkung von Salzsäure oder auch metallurgisch durch Ausschmelzen der metallischen Phasen, vorteilhaft in einer Magnesiumschmelze, erfolgen. Die verbliebenen Werkstoffe, nämlich Magnesiumoxydskelette können dann unmittelbar auf Fasern, Stränge, Pulver unterteilt oder zu beliebig geformten, porösen Körpern zusammengesetzt werden. Ihr Porositätsgrad und ihre
Faserstärke sind von der Feinheit des Ausgangsgefüges und dessen Verformungsgrad abhängig und beliebig einstellbar. Die anfallenden Magnesiumoxydskelette können direkt als Verstärkungsfasern,   z. B.   für Kunststoffe, dienen oder als Hochtemperaturfilter, als poröse Matten, Katalysatoren, Katalysatorträger, oder als Träger keramischer oder metallischer Massen in der zahnärztlichen Prothetik.

   Magnesiumoxydskelette, die vorzugsweise galvanisch oder stromlos durch Aufdampfen, Aufspritzen, Tauchen oder Umpressen belegt oder vorzugsweise mit Gläsern, Pasten, Halbleitern oder Metallsalzen gefüllt werden können, dienen als Werkstoffe für Brennstoffzellen, Ionenaustausch, Materialaustausch, oder mit metallischer Füllung als Elektroden, als Diffusionstrennschichten wie als Schweisszusatzwerkstoffe. 



   Man kann   z. B.   eine Teiltränkung oder Volltränkung mit Silber vornehmen und so zu Magnesiumoxyd-Silber-Hitzeschilden kommen. Durch Tränkung der erhaltenen Oxydskelette mit spezifisch leichten Metallen wie Magnesium, Aluminium, Silizium, Natrium, Kalium, Lithium, Beryllium oder deren Legierungen lassen sich ihrerseits auch noch spanlos oder spanabhebend verformbare Leichtbauwerkstoffe für die Raum- und Luftfahrttechnik, für den Fahrzeugbau und Motorenteile, für Behälter und für die Waffentechnik, für Sportgeräte aber auch Leichtbauwerkstoffe mit guten elektrischen und Wärmeleiteigenschaften oder auch Leichtmetallager herstellen.

   Ein leichtes Magnesiumoxydgerüst verbessert die Kriecheigenschaften von Metallen höherer Dichte wie Blei, Kupfer, Kobalt, Nickel, Eisen, Zink, Germanium, auch von Edelmetallen wie Silber, Gold und Metallen der Platingruppe oder deren Legierungen und gestattet vor allem die Einsparung wesentlicher Metallmengen für Objekte vorgegebener Grösse aus diesen metallischen Werkstoffen bei weitgehender Erhaltung oder sogar Verbesserung von deren Betriebseigenschaften. Anwendungsgebiete liegen insbesondere bei Turbinenwerkstoffen,   z. B.   bei Gasturbinenschaufeln, Werkstoffen für Schneidzwecke, Verschleissstücke, auch für erhöhte Temperaturbelastung wie   Düsen   für Festbrennstoffraketen.

   Für die Herstellung verformbarer dichter Verbundkörper ist es dabei wichtig, dass der Tränkwerkstoff leicht in alle Hohlräume und besonders Kapillarräume eingebracht werden kann, aus denen in den vorhergehenden Arbeitsgängen die hochschmelzende Metallphase des NiTi-Typs herausgelöst oder ausgeschmolzen wurde, dass er dabei gut benetzt und selbst die von 

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 der Erstarrung extrem dünner Fäden und Schichten bekannten erhöhten Festigkeitswerte im Vergleich zu massiven Werkstoffen der gleichen Zusammensetzung annimmt. Es ist dabei unerheblich, ob gegebenenfalls Teilchen der ursprünglichen, ausgeschmolzenen metallischen Phase örtlich im Oxydskelett eingeschlossen bleiben.

   Als Anwendungsbeispiele seien die Herstellung von thermoelektrischen, magnetischen und Widerstandswerkstoffen sowie von Keramikloten und Kontaktwerkstoffen, insbesondere von   Magnesiumoxyd-Silber-Tränk-   werkstoffen für Grundplatten von Siliziumgleichrichtern an Stelle der schwereren und teureren Wolfram-Silber-Tränkwerkstoffe genannt. 



   Erfindungsgemäss hergestellte Oxydskelette können aber auch mit Uran, Plutonium oder Thorium und deren Legierungen getränkt werden und als Spalt- und Brutwerkstoffe bzw. Reflektorwerkstoffe dienen, nach Tränkung mit Beryllium als Moderatorwerkstoffe, mit Cadmium, Silber oder Indium oder deren Legierungen als Werkstoffe für Regelorgane, mit Blei als Werkstoffe für Abschirmungen. 



   Aus der Vielzahl der möglichen Metallkeramikkombinationen seien hier nur als besonders wirtschaftliche Beispiele ein Tränkwerkstoff aus 50   Vol-%   Magnesiumoxydfasern mit 50 Vol.-% Silber mit einer Dichte von nur   7, 05 g/cm3   und aus 50   Vol.-% Magnesiumoxydfasern   und 50   Vol.-%   Magnesium mit einer Dichte von 2, 67 g/cm3 genannt. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
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 ein metallischer Werkstoff aus den Komponenten a) 5 bis 97 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 65 Gew.-% homogene metallische Teilchen des AB-Typs mit   CsCI-Struktur   mit Gitterkonstanten zwischen 2, 60 bis   3, 20Â   deren Legierungsaufbau durch den
Zusammensetzungsbereich der kubisch-raumzentrierten Phase des AB-Typs gegeben ist, wobei A für
Nickel, Kobalt und Eisen, einzeln oder in Kombination und B für Titan oder Aluminium und für den Fall, dass A nicht Eisen enthält, auch für Beryllium, einzeln oder in Kombination stehen, b) 3 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 35 bis 95 Gew.-%, Mischkristalle des Magnesiums mit hexagonalem bzw.

   kubisch-raumzentriertem Gitter, die bis 55 Gew.-% Lithium und bis 3 Gew.-% der für A oder B stehenden Metalle in fester Lösung enthalten, welche die Phase a) mit   CsCI-Struktur   aufbauen, und gegebenenfalls c) bis zu 20   Vol.-%,   bezogen auf das Volumen von (a) und (b), aus den Komponenten (a) und (b) im festen Zustand ausgeschiedenen Phasen, die gewichtsmässig auf die Phasen (a) und (b) angerechnet werden sowie gegebenenfalls d) bis   45 Gew.

   -%,   bezogen auf die Gesamtmenge der metallischen Phasen, einer Glasphase mit einem
Erweichungspunkt unterhalb der Solidustemperatur der niedrigschmelzenden metallischen Phase und/oder vorgefertigte praktisch im Werkstoffgefüge unverformte Kohlenstoffasern, keramische
Fasern, Glasfäden, Borfäden, hochschmelzende und hochfeste metallische Fäden und/oder Whisker, oxydiert und die metallisch gebliebenen Phasen bzw. die metallisch gebliebene Phase vollständig oder teilweise herausgelöst oder ausgeschmolzen wird, worauf gegebenenfalls die Hohlräume des verbliebenen Werkstoffes gefüllt werden und/oder ein Überzug auf den Werkstoff aufgebracht wird. 
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Claims (1)

1. Gläsern, Pasten, Metallsalzen oder Kunststoffen gefüllt werden.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e, k e n n z e, i c h n e t, dass der Überzug galvanisch oder stromlos durch Aufdampfen, Aufspritzen, Tauchen oder Umpressen aufgebracht wird.