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Metalldrähte, Fäden oder Bänder und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Stellt man nach den gebräuchlichen Verfahren (z. B. durch Giessen oder Sintern) Körper aus Metallen oder Metallegie ungen her, so besitzen diese im allgemeinen ein kristallinisches Gefüge. Je nach der. Art des Metalles und dem thermischen Verlauf des Vorganges, weicher zur Herstellung solcher Metallkörper benutzt wird, können lierbei grosskristallinische. an den Bruchflächen mit freiem Auge deutlich sichtbare Gefüge, in anderen Fällen überaus feinkörnige Agg egate entstehen.
Da man es nicht in der Hand hat, bei der Erstarrung aus Schmelzflüssen oder hei der Zusammensinterung von Kristallkörnern auf die Lagerung dieser einzelnen den massiven letallkörper aufbauenden Kristalle bestimmend einzuwirken, sind die Kristalle in dem fertigen Metallkörper im allgemeinen in ungeregelter Weise angeordnet.
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worfen, so findet eine weitgehende Zerkleinerung und Defomation, insbesondere eine Streckung der Einzelknstalle und eine Verdichtung des ganzen Kristallgefüges statt, wodurch erreicht werden kann. dass die Kristalle anscheinend verschwinden, indem sich hieraus sehnige oder faserige Strukturen bilden.
Bei diesem Vorgange vollzieht sich eine Verfestigung des Gefüges, welche dazu führt, dass die mechanischen Eigenschaften des bearbeiteten Metalls, insbesondere seine Zugfestig- keit, Biegbarkeit und Härte wesentlich beeinflusst werden.
Die Formveränderung des einzelnen Kristalles ist jedoch keine dauernde. Infolge des der Materie innewohnenden Bestrebens, wieder in den ursprünglichen kristallinischen Zustand zurückzukehren und der eigenartigen Erscheinung, dass im Laufe der Zeit die grösseren Kristalle auf Kosten der kleineren wachsen, tritt eine Änderung der Struktur derartiger mechanisch bearbeiteter. Metallkörper ein.
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gehen durch dauernde Erschütterung in den kristallinischen Zustand über und Kupferdraht. welcher zu elektrischen Leitungen verwendet wird, kann unter Einwirkung bestimmter Ströme vollkommen brüchig werden.
Besonders leicht und durchgreifend wird die Rekristallisation durch die Wirkung der Wärme herbeigeführt. Bei Drähten aus reinem Kupfer tritt z. D. zwischen 200 bis 300 , bei solchen aus Eisen bei ca. 600 eine Umlagerung der vorher faserigen Struktur in ein körniges Knstallgefüge ein. Bei je höheren Temperaturen solche vorher mechanisch bearbeitete Körper oder Drähte verwendet werden sollen. um so rascher ist sonach die Rekristallisation und dadurch auch die Rückverwandlung in den spröden Zustand zu ge- wärtigen.
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ähnlichen spröden, schwer schmelzbaren Metallen ein. Führt man z.
B. aus Wolfram gepresste Körper durch geeignete mechanische Bearbeitung in Drähte über und verwendet man diese Drähte beispielsweise als Glühkörper in elektrischen Glühlampen. so tritt infolge der hierbei in Betracht kommenden hohen Erhitzung in verhältnismässig kurzer Zeit eine Rekristallisation ein, wodurch die ursprünglich beträchtliche Festigkeit und Duktilität des Wolframdrahtes abnimmt und schliesslich vollkommen verschwindet.
Ähnliche Erscheinungen treten nicht nur hei gezogenen Drähten aus Wolf am. sondern auch bei Glühkörpern aus Wolfram und dessen Legierung ein, welche nach dem Sinterverfahren hergestellt sind. Während derartige Drähte anfangs ein gleichmässig feinkristallinisches Gefüge aufweisen, vereinigen sich durch längere Beanspruchung bei hoher Tem-
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solche Drähte im Laufe der Zeit immer mürber und zerbrechlicher werden. Man hat inst besondere beobachtet, dass solche Rekristallisationserscheinungen bei Wolframglühkörpern dadurch besonders befördert werden. wenn der Draht durch Wechselstrom zum Glühen erhitzt wird.
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Die vorliegende Erfindung ste1lt, ich die Aufgabe, die Rekristallisationserscheinungen bei Drähten oder ähnlichen Körpern zu vermeiden und geht hierzu von folgendem Gedanken aus.
Gelingt es. den Draht in seinem ganzen Querschnitt und in seiner ganzen Länge aus
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nachträgliche Strukturveränderung sich nicht mehr vollziehen, da der bereits gebildete Kristall, welcher die stabilste Form der Materie darstellt, den ganzen Körper ausfüllt, so dass für nachträgliche Kristauvergrösserungen und Verschiebungen kein Raum mehr gegeben ist. Der Körper ist mit anderen Worten hierdurch gleich bei seiner Entstehung in den Zustand der beständigen Strukturform gebracht worden.
Sorgfältig Beobachtungen und Untersuchungen haben ergeben, dass es tatsächlich gelingt, Metalldrähte so herzustellen, dass sie in ihrem ganzen Volumen, und zwar auch bei beträchtlichen Längenabmessungen aus einem einzigen Kristallindividuum bestehen.
Wir haben gefunden. dass dieses Verfahren insbesondere in jenen Fällen leicht zum Ziele führt. wo man es mit Stoffen zu tun hat, die von Haus aus die Neigung besitzen, in grosskristallinischen Strukturen sich zu bilden.
Das Verfahren, welches den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, geht davon aus, dass man die auf irgendeine geeignete Weise hergestellten fadenförmigen Gebilde mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch eine kurze Zone sehr hoher Temperatur führt. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Draht duich die Stelle der höchsten Erhitzung geführt wird, muss, wenn ein langer Kristall erhalten werden soll, jedenfalls gleich oder geringer sein als diejenige Geschwindigkeit, mit welcher der entstehende Kristall zu wachsen vermag. Werden diese Massnahmen befolgt. so wächst der in der heissesten Zone entstehende, den Querschnitt ausfüllende Kristall unter Auflösung der nachfolgenden in dem Masse weiter, als sich der Draht weiterbewet.
Es kommt hierbei keineswegs auf die Wahl der Heizquelle an. Man kann sowohl elektrische Widerstandsheizung als auch den elektrischen Lichtbogen oder Flammen benutzen.
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bestimmten Stelle auf die erforderliche Temperatur gebracht werden.
Dieses Verfahren ist bei allen Metallen und Metallegierungen und festen Lösungen von Metallen verwendbar, insbesondere dann, wenn diese Stoffe unter bestimmten Bedingungen in grosskirstallinischen Strukturen anschiessen.
Um die Ausführung des Verfahrens in einem besonderen Falle darzulegen, sei z. B. die Herstellung drahtförmiger Gebilde aus Wolfram mit geringfügigen Zusätzen seltener Erden beschrieben.
Die Darstelung von Glühkörpern aus Wolfram unter Hinzufügung von Oxyden nach dem gebräuchlichen Spritzverfahren ist an sich bekannt und bildet nicht den Gegenstand
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Wolframmetall mit bis zu ''/Thoriumoxyd aus, stellt hieraus durch Pressen mit oder ohne Zuhilfenahme eines Bindemittels Fäden her und sintert diese mittels durchgehenden elektrischen Stroms oder mittels eine äusseren Wärmequelle nach dem gebräuchlichen Formierverfahren, so zeigt es sich, dass derartige Glühkörper nach ihrer Feitigstellung aus einzelnen grossen Kristailaggregaten aufgebaut sind.
Bei dem gebräuchlichen Formiervorgang hat man es nämlich gar nicht in der Hand, das kristallinische Gefüge des entstehenden Glühkörpers
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so kann man leicht erkennen, dass sie aus einzelnen prismatischen Kristallsäulen bestehen, deren Achse im allgemeinen parallel zur Längsrichtung des Fadens verläuft.
Wir haben nun gefunden. dass die einzelnen Kristallindividuen selbst biegsam und vollkommen duktil sind. An denjenigen Stellen jedoch, wo zwei derartige Einzelkristalle aneinander stossen, ist der Draht brüchig und diese Brüchigkeit nimmt im Laufe der Zeit, insbesondere bei hoher Erhitzung, noch wesentlich zu.
Diese brüchigen Stellen innerhalb des Drahtes sind beispielsweise bei seiner Verwendung als Glühkörper von elektrischen Glühlampen überaus nachteilig, weil der Draht gerade an diesen Stellen durch die Einwirkung stärkerer mechanischer Spannungen und Stösse sehr leicht bricht.
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Erfindung gemachten Erfahrungen, so gelingt es. Drähte herzustellen, die aus einem einzigen langen Kristall bestehen, welcher den gesamten Querschnitt des Glühkörpers erfüllt.
Man geht zu diesem Zweck so vor, dass der aus den oben angegebenen Stoffen durch Pressen erhaltene Faden zunächst bis zur Sinterung ethitzt wird, um ihm eine genügende Haltbarkeit zu geben. Hierauf führt man. diesen Draht durch eine gemäss den oben dar-
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