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Matériau. de grande stabilité permanente.
Les conglomérats de cristallite (les agrégations cristallines) des métaux purs et de leurs cristaux de mélange se distinguent par leur plasticité. Au contraire, sur environ 100 combinaisons métalliques binaires, pas une ne montre de plasticité à la température ordinaire. Toutes ces combinaisons binaires sont cassantes. En particulier, cette constatation est valable pour des combinaisons de métaux avec des métalloïdes, par exemple Al2O3,WC, TiC, etc.. De telles combinaisons seront également, dans ce qui suit, comprises dans le concept de "combinaisons intermétalliques". Lorsque la température croit,
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a lieu alors le passage de l'état cassant à la plasticité.
La température du passage de la nature cassante à la plasticité est très différente dans les diverses combinaisons ; général, elle est d'autant plus élevée que le point de fusion de la com- binaison métallique considérée l'est lui-même. Les cristallites des combinaisons métalliques sont cassantes parce-qu'il leur manque la faculté de former des plans de glissement. Par suite, il n'existe aucun alliage consistant principalement en une com- binaison métallique qui puisse être travaillé à la température ordinaire. L'importance technique des combinaisons intermétalli- ques a donc jusqu'à présent été très réduite. Une exception était constituée à proprement parler seulement par les métaux durs dans lesquels une combinaison intermétallique cassante et dure est pour ainsi dire cimentée avec un métal auxiliaire.
Or, on a constaté que les combinaisons Intermétalliques cassantes possè- dent une remarquable stabilité permanente même aux hautes tem- pératures. Par suite de la difficulté du travail de telles com- binaisons intermétalliques, on donne avantageusement à de tels corps d'emblée la forme définitive voulue par fusion dans des moules appropriés ou par frittage de poudres métalliques de composition appropriée comprimées au préalable dans des moules.
Les corps ainsi produits sont toutefois, par suite de la nature cassante prononcée des combinaisons intermétalliques, souvent sen- sibles au choc, de sorte que leur mise en valeur technique est rendue difficile. L'inventeur s'est par suite proposé la tache plus étendue de fabriquer également à partir de pareilles combi- naisons intermétalliques des corps techniquement utilisables,pos- sédant en particulier la propriété d'une grande stabilité perè manente, même à des températures de préférence élevées. A cet effet, il est constitué un corps compound dans lequel deux cons- tituants de genres complètement différents sont assemblés en vue d'un effet de stabilité commun.
Ce, corps consiste en principe en un squelette qui, avantageusement, est constitué par une com- @
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binaison intermétallique cassante et dure. Ce squelette est entouré par un ou plusieurs autres corps qui sont disposés de façon à obtenir en tout un effet de résistance optimum. Le sque- lette peut avoir dans-sa structure des dimensions absolument mi- croscopiques. Il peut consister par exemple en un grillage dans l'espace à mailles d'une largeur de 10 à 100 . Les "mailles" de ce grillage sont alors remplies par la deuxième matière com- pound qui, en règle générale, sera constituée par un métal ou un alliage métallique approprié exempt de combinaisons intermétal- liques et pouvant consister en corps cristallisés dans le mélange.
On obtient un tel grillage à mailles microscopiques par frittage.
On prépare d'abord un mélange de poudre métallique qui consiste dans la combinaison intermétallique concassée ramenée à l'état pulvérulent et dans un deuxième constituant pulvérulent, c'est à dire la deuxième matière compound. De tels mélanges ont déjà été proposés pour d'autres applications, par exemple pour les métaux durs. Mais dans ce cas, on n'a nulle part exprimé l'idée décisive pour le but actuel d'application et qui consiste à pro- duire une combinaison intermétallique cassante sous forme de grillage dans l'espace à mailles d'une largeur d'environ 10 à 100 .
A cet effet, le rapport des quantités des "combinaisons intermétalliques pulvérulentes" et du "métal pulvérulent inter- médiaire" doit être calculé de telle sorte que chaque grain de poudre de la combinaison intermétallique ne soit pas, après la mouture, entièrement entouré par une mince couche du deuxième métal d'apport. En d'autres termes, les cristallites de la com- binaison intermétallique doivent se toucher au moins par points.
Par le frittage, il se constitue alors, en partant d'un mélange de ce genre, un corps qui consiste en un squelette formé de com- binaisons intermétalliques dures, rempli par une substance inter- médiaire.
Un corps compound de ce genre peut toutefois être ob- tenu par une autre voie que par le frittage de métaux pulvéru-
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lents, à savoir par la constitution d'un squelette en une combi- naison non métallique de dimensions absolument macroscopique.
Dans sa structure, ce squelette sera adapté aux sollicitations techniques ultérieures en étant, par exemple, constitué dans le cas de corps en rotation, de telle sorte qu'il absorbe notamment les forces centrifuges qui prennent naissance à de grandes vites- ses de rotation, sous forme d'efforts de traction. Il est rempli au moyen d'un deuxième métal qui est introduit par exemple par coulée ou par liquation. Il est particulièrement avantageux de choisir ce deuxième métal d'une composition telle qu'il possède un plus grand coefficient de dilatation que celui du squelette.
Gn obtient ainsi que la charpente porteuse se trouve soumise à des tensions de compression qui absorbent une part considérable des efforts de traction appliqués à un corps de ce genre lors de la sollicitation d'ordre technique, ce qui confère à son tour une plus grande augmentation à la stabilité permanente déjà éle- vée de la combinaison intermétallique.
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Material. of great permanent stability.
Crystallite conglomerates (crystal aggregations) of pure metals and their mixture crystals are distinguished by their plasticity. On the contrary, out of about 100 binary metal combinations, not one shows plasticity at room temperature. All of these binary combinations are brittle. In particular, this finding is valid for combinations of metals with metalloids, for example Al2O3, WC, TiC, etc. Such combinations will also, in the following, be included in the concept of "intermetallic combinations". When the temperature rises,
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The transition from the brittle state to plasticity then takes place.
The temperature of the transition from brittle nature to plasticity is very different in the various combinations; In general, it is the higher the higher the melting point of the metal combination considered. The crystallites of metallic combinations are brittle because they lack the ability to form sliding planes. Hence, there is no alloy consisting mainly of a metal combination which can be worked at room temperature. The technical importance of intermetallic combinations has therefore hitherto been very low. An exception was strictly speaking only hard metals in which a brittle and hard intermetallic combination is so to speak cemented with an auxiliary metal.
However, it has been observed that brittle intermetallic combinations have remarkable permanent stability even at high temperatures. Owing to the difficulty of working with such intermetallic combinations, such bodies are advantageously given the desired final shape from the outset by melting in suitable molds or by sintering metal powders of suitable composition previously compressed in molds.
The bodies thus produced are, however, owing to the pronounced brittle nature of intermetallic combinations, often sensitive to impact, so that their technical development is made difficult. The inventor has therefore set himself the more extended task of manufacturing also from such intermetallic combinations technically usable bodies, possessing in particular the property of a great permanent stability, even at preferably temperatures. high. For this purpose, a compound body is formed in which two components of completely different kinds are assembled for a common stability effect.
This body consists in principle of a skeleton which, advantageously, consists of a complex.
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brittle and hard intermetallic bination. This skeleton is surrounded by one or more other bodies which are arranged so as to obtain an optimum resistance effect overall. The skeleton can have absolutely microscopic dimensions in its structure. It may consist, for example, of a grid in the mesh space with a width of 10 to 100. The "meshes" of this screen are then filled with the second compound material which, as a rule, will consist of a suitable metal or metal alloy free from intermetallic combinations and which may consist of crystalline bodies in the mixture.
Such a microscopic mesh screen is obtained by sintering.
A mixture of metal powder is first prepared which consists of the crushed intermetallic combination brought back to the pulverulent state and in a second pulverulent constituent, ie the second compound material. Such mixtures have already been proposed for other applications, for example for hard metals. In this case, however, nowhere has the decisive idea been expressed for the present purpose of application, which consists in producing a brittle intermetallic combination in the form of a grid in mesh space with a width of. about 10 to 100.
For this purpose, the ratio of the quantities of "powdered intermetallic combinations" and "intermediate powdered metal" must be calculated so that each grain of powder of the intermetallic combination is not, after milling, entirely surrounded by a grain. thin layer of second filler metal. In other words, the crystallites of the intermetallic combination must touch each other at least at points.
By sintering, then, starting from a mixture of this kind, a body is formed which consists of a skeleton formed of hard intermetallic combinations, filled with an intermediate substance.
Such a compound body can, however, be obtained by means other than by sintering powdered metals.
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slow, namely by the constitution of a skeleton in a non-metallic combination of absolutely macroscopic dimensions.
In its structure, this skeleton will be adapted to subsequent technical stresses by being, for example, constituted in the case of a rotating body, so that it absorbs in particular the centrifugal forces which arise at high rotational speeds, in the form of tensile forces. It is filled by means of a second metal which is introduced for example by casting or by liquation. It is particularly advantageous to choose this second metal with a composition such that it has a greater coefficient of expansion than that of the backbone.
Gn thus obtains that the load-bearing frame is subjected to compressive stresses which absorb a considerable part of the tensile forces applied to a body of this kind during the stress of a technical nature, which in turn confers a greater increase to the already high permanent stability of the intermetallic combination.