CH441773A - Dispersionslegierung - Google Patents

Description

      Dispersionslegierung       Die Erfindung betrifft eine giessfähige     Dispersions-          legierung    aus Metall und darin     verteilter        Metall-Sauer-          stoffverbindung.     



  Die     Dispersionslegierung    gemäss der Erfindung ist  dadurch gekennzeichnet, dass sie folgende Bestandteile  enthält:  1. ein inaktives Metall (a) mit einem Schmelzpunkt  über 50  C, das ein unter 1000  C durch Wasser  stoff reduzierbares Oxyd besitzt,  2. als     Netzmittel    ein aktives Metall (b), das ein durch  Wasserstoff unterhalb 1000  C     nichtreduzierbares     Oxyd besitzt, oder eine aktive Verbindung dieses  Metalls, und  3.

   im wesentlichen einzelne Teilchen (c) einer feuer  festen     Metall-Sauerstoffverbindung,    welche Teilchen  eine durchschnittliche Teilchengrösse von 5 bis  1000     Millimikron    und eine spezifische Oberfläche,  gemessen in     m-/g    von 6/D bis     1200/D    besitzen,  worin D die Dichte der     Metall-Sauerstoffverbindung     in     g/cm3    ist, wobei die     Metall-Sauerstoffverbindung     in dem inaktiven Metall praktisch     unlöslich    und  beim Schmelzpunkt des inaktiven Metalls thermisch  beständig ist,

   einen Schmelzpunkt oberhalb desjeni  gen des inaktiven Metalls aufweist und bei 1000  C  eine freie     Bildungsenergie    von über 60     kcal/g-Atom     Sauerstoff besitzt,  wobei das aktive Metall bzw. die aktive Metallverbin  dung mindestens in solcher Menge vorhanden ist, dass  die feuerfesten Teilchen sich nicht abscheiden, wenn  die Legierung als Schmelze eine halbe Stunde ruhig  gehalten wird.  



  Die erfindungsgemässe     Dispersionslegierung    soll ver  besserte Eigenschaften, insbesondere bei erhöhten Tem  peraturen, bieten, und zwar besonders in Hinsicht auf       Elastizitätsmodul,    Zugfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit,  Härte, Kriechfestigkeit und Beständigkeit gegen     Riss-          bildung.     



  Bei früheren Versuchen zur Herstellung von Me  tallen mit modifizierten Eigenschaften, besonders mit    verbesserter Bruchbelastung, Zugfestigkeit, Streckgrenze  und Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen, ging man  von der Annahme aus, dass besondere Sorgfalt auf die  Vermeidung von Sauerstoffeinschlüssen verwendet wer  den müsse. Zur Reinigung der Metallschmelzen von  Sauerstoff und Sauerstoffverbindungen wurden kostspie  lige Verfahren angewendet. In jüngerer Zeit     sind    Ver  fahren ausgearbeitet worden, bei welchen durch pulver  metallurgische Verfahren     bestimmte    Metalle mit Oxyd  umhüllungen als gesinterte Masse geformt werden und  nach dem Abkühlen als heterogene Stoffe vorliegen.

    Bei diesen     keramisch-metallischen    Produkten liegt Me  talloxyd in Form von Partikeln vor, die im allgemeinen  erheblich grösser als 1     M.ikron    sind. Obwohl diese  Stoffe wesentliche technische Zwecke erfüllen, bedingt  die     Notwendigkeit    ihrer Verarbeitung durch Sintern an  statt durch Schmelzen einen so hohen Preis dieser Ma  terialien, dass sie nur für Sonderfälle eingesetzt werden.  



  Die Herstellung brauchbarer hochschmelzender Me  talle mit darin     dispergierten        feuerfesten    Teilchen auf  dem Wege des Schmelzverfahrens schien bisher als un  möglich.  



  Bisher war auch nicht bekannt, wie man fein zer  teilte Oxyde mit den Metallen verbinden könnte, noch  wie diese Oxyde in Metallen zu     dispergieren    seien. Ge  sinterte Kombinationen aus Aluminiumoxyd und Alu  minium können zwar innerhalb     eines    grösseren Tem  peraturbereiches verwendet werden als reines Alumi  nium; der Nachteil dieser Stoffe besteht jedoch darin,  dass das Aluminiumoxyd nicht ausreichend mit dem  Aluminium verbunden ist. Wenn man eine solche Mi  schung auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt  von Aluminium erhitzt, trennen sich zwei Komponen  ten, nämlich Aluminiumoxyd und Aluminium, ab. Dies  führt besonders beim Giessen und Schweissen zu beson  deren Problemen.  



  Dazu kommt, dass bei höher schmelzenden Metallen  das Oxyd sintert und zu einer nicht mehr     dispergier-          baren    Schlacke aus     aggregierten    Partikeln zusammen-      wächst, wenn man feinzerteiltes feuerfestes Metalloxyd  ohne sonstige Massnahmen zu der betreffenden Schmelze  zusetzt.  



  Die bekannten metallkeramischen Produkte werden  unter Verwendung relativ grosser feuerfester     Teilchen     hergestellt. Aus diesem Grunde oder wegen der man  gelnden Bindung zwischen dem     refraktären    Material  und dem Metall besitzen diese Produkte eine ungünstig  niedrige Zugfestigkeit und eine erhebliche Sprödigkeit,  d. h., ihre     Schlagfestigkeit    ist begrenzt. Die     Duktilität     des     Ausgangsmetalls    geht bei diesen Stoffen völlig ver  loren.  



  Die erfindungsgemässe     Dispersionslegierung        soll    die  oben beschriebenen Nachteile vermeiden, und zwar  selbst dann, wenn sie auf dem Wege des Schmelzver  fahrens hergestellt bzw. verarbeitet wird. Eine Ausfüh  rungsform der vorliegenden     Dispersionslegierung    ermög  licht bei Schmelzpunkten zwischen 50 und 720  C be  merkenswert verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der  Temperaturfestigkeit, der Ermüdungsbeständigkeit, des       Elastizitätsmoduls,    der Bruchbeanspruchung bei Hoch  temperatur,

   der Härte und der     Widerstandsfähigkeit     gegen     Rissbildung.    Eine andere Ausführungsform der  vorliegenden     Dispersionslegierung    mit Schmelzpunkten  über 720  C bietet bemerkenswerte Verbesserungen be  züglich der     Hochtemperaturzugfestigkeit    und Streck  grenze, der     Hochtemperatur-Druckbeanspruchung,    der  Härte und Kriechfestigkeit. überraschenderweise kann  durch Einführung des     feuerfesten    Materials in entspre  chender Weise in bestimmte Metallschmelzen die Zähig  keit des Bades bzw. der Schmelze erheblich erhöht wer  den, so dass die     Schmelze    in sehr ungewöhnlicher Weise  gehandhabt werden kann.

   Sie kann zu Fasern verspon  nen, wie Kitt geknetet und sogar bei Temperaturen er  heblich oberhalb des Schmelzpunktes des Metalls. zu  Formkörpern gepresst werden. Der praktische Nutzen  dieser wesentlichen Eigenschaftsveränderungen des Me  talls sind ohne weiteres ersichtlich.  



  In den beiliegenden Zeichnungen zeigt       Fig.    1 die schematische Darstellung eines niedrig  schmelzenden Produktes     mit        feuerfesten        Oxydpertikeln          (Siliciumdioxyd),    deren Oberfläche mit aktivem Metall       (Calcium)    gebunden und daher     metallophil    ist,       Fig.    2 einen Querschnitt einer Masse aus gemisch  ten     aktiven    und inaktiven Metallen, welche einen Oxyd  füller     dispergiert    enthalten,

         Fig.    3 einen ähnlichen Querschnitt mit einem feuer  festen Oxyd in Form von faserartigen     Partikeln        (Fibril-          len)    und       Fig.    4 eine ähnliche Darstellung wie in     Fig.    1,  jedoch an einem hochschmelzenden Produkt     mit    Oxyd       (Thoriumoxyd),    das eine mit aktivem Metall (Titan)  gebundene Oberfläche besitzt.  



  In     Fig.    1 stellt     die    Linie 1-1 die Oberfläche eines       Siliciumoxydpartikels    dar, welche an der Oberfläche be  findliche     Silanol-Gruppen        (-Si-OH)    enthält. Beim Er  hitzen dieser     Oberfläche    tritt zwischen     Silanolgruppen     eine Kondensation unter Bildung von     Siloxanbrücken     an der Oberfläche auf, wie     dies    durch die Linie 2-2  dargestellt ist.

   Wenn diese     Oberfläche    bei einer Tem  peratur von ungefähr 600 C der Einwirkung von Cal  ciummetalldampf unter nicht oxydierenden Bedingungen  ausgesetzt wird, entsteht ein Partikel mit einem Kern  aus     Siliciumdioxyd    und     einer    Oberfläche mit     Calcium-          silicid-(CaSi)-    und     Calciumsilicat-(CaOSi)-Gruppen.    Die  spezifische Oberfläche, welche ursprünglich einem Wert    zwischen 5,6 und 560 entsprach, wird     dabei    nicht we  sentlich verändert.

       Wenn    das so behandelte Silicium  dioxydpulver zu einer geschmolzenen Masse eines akti  ven Metalls wie Blei zugegeben und zusammen mit  weiterem     Calciummetall    gemischt wird, erhält man nach  der Verfestigung der Schmelze das Metall mit     erheblich     verbesserter Festigkeit; diese Verbesserung ist selbst bei  erhöhten Temperaturen, besonders bei Temperaturen  unmittelbar unter dem Schmelzpunkt des Metalls, zu  erkennen.  



  In     Fig.    2 ist eine Dispersion von feuerfesten Oxyd  teilchen in einer verfestigten Mischung aus aktivem und  inaktivem Metall dargestellt. Die Teilchen 4 sind prak  tisch     gleichmässig    in der     Metallmasse    5     verteilt.    Es ist  in .einer solchen Darstellung nicht     möglich,    die Art der  Bindung der Teilchen mit dem Metall zu erkennen;  man kann jedoch von der leichten     Dispergierbarkeit     und der Beständigkeit der Dispersion auf die Benetzung  der Teilchen mit Metall schliessen.

   Anderseits zeigt sich  der     metallophobe    Charakter     eines    feuerfesten Stoffes im  Ausbleiben der Benetzung bzw. daran, dass die Teil  chen an die Oberfläche der Schmelze kommen oder  sedimentieren.  



       Fig.    3 zeigt eine andere     Dispersionsform,    bei wel  cher das     feuerfeste        fraktäre    Material 7 in Form läng  licher Teilchen, z. B. Fasern, im Metall 6 vorliegt; da  durch kann die Viskosität einer Metallschmelze bei  niedrigem Füllvolumen stark erhöht werden. Wenn für  einen besonderen Zweck die Gesamtmenge des zugege  benen feuerfesten Materials niedrig gehalten werden  soll, kann man deshalb mit Vorteil     anisotrope    Teilchen  verwenden.  



  In     Fig.    4 stellt die Linie 1-1 die Oberfläche eines       Thoriumoxydteilchens    dar, das an der Oberfläche       -Th-OH-Gruppen    aufweist. Beim Erhitzen einer sol  chen     Oberfläche    kann eine Kondensation zwischen den       -Th-OH-Gruppen    unter Bildung von     Oxydgruppen    be  wirkt werden, wie dies durch die Linie 9-9 angedeutet  ist.

   Wenn diese Oberfläche bei     einer    Temperatur von       ungefähr    720  C unter nichtoxydierenden Bedingungen  mit metallischem Titan in Kontakt gebracht wird, kann  man Teilchen erhalten, die einen Kern aus     Thorium-          oxyd    und eine Oberfläche aus     Titan-Thorium-Gruppen     aufweisen. Die ursprünglich im Bereich von 0,6-120  liegende spezifische     Oberfläche    verändert sich dabei  nicht wesentlich.

   Wenn     Thoriumoxyd-Molybdänpulver     mit einer Titan enthaltenden     Metallschmelze    zusammen  gebracht und vermischt wird, kommt es zu der oben  beschriebenen Reaktion; nach der Verfestigung der  Schmelze besitzt das so erhaltene Metall eine     erheblich     vergrösserte Festigkeit. Diese Festigkeitsvergrösserung ist  besonders bei erhöhten Temperaturen auffällig, insbe  sondere bei Temperaturen knapp unterhalb des Schmelz  punktes des Metalls.  



  In der vorliegenden Beschreibung werden die     disper-          sen    bzw.     dispergierten    Teilchen (c) auch als Füller be  zeichnet. Der Ausdruck Füller soll dabei kein     inertes     Streck- oder Verdünnungsmittel bedeuten, sondern eine  wesentliche Komponente, welche der Legierung neue  und     unerwartete    Eigenschaften verleiht. Dementspre  chend ist der Füller ein aktiver Bestandteil.  



  Der in einer geschmolzenen Metallmischung     disper-          gierte    Füller muss, wenn er die erwünschten Wirkun  gen hervorbringen soll, bestimmte Eigenschaften haben.  Er muss ein feuerfestes Material sein, d.     h..,    er muss beim  Schmelzpunkt des inaktiven Metalls thermisch beständig      sein und .sollte im allgemeinen einen Schmelzpunkt über  1000  C besitzen. Er sollte weder sintern noch seine  Grösse oder Form verlieren und muss im inaktiven Metall       praktisch    unlöslich sein und vorzugsweise eine Löslich  keit von unter 0,1     Gew.%    bei 1000  C aufweisen; bevor  zugt werden Füller mit einer Löslichkeit unter diesen  Bedingungen von weniger als 0,001 %.  



  Als thermisch     beständig    ist ein solcher Füller zu       verstehen,    der bei der Schmelztemperatur des inaktiven  Metalls der     Dispersionslegierung    weder     schmilzt    noch  sich zersetzt. Die     feuerfesten    Teilchen können eine Ober  flächenumhüllung besitzen, welche diesen Forderungen  nicht entspricht, wie z. B. im Fall des     Calciumsilicides     von     Fig.    1; in diesem Fall muss jedoch die     Umhüllung     so dünn sein, dass die feuerfesten Eigenschaften der  Teilchen nicht verloren gehen.  



  Die durchschnittliche Teilchengrösse     darf    nicht über  1000     my    betragen und     liegt        vorzugsweise    zwischen  5 und 500     my.    Da zwischen verschiedenen feuerfe  sten Materialien erhebliche     Dichteunterschiede    beste  hen, kann die Grösse der feuerfesten Teilchen zusätz  lich durch die spezifische Oberfläche in     m2/g    definiert  werden. Dadurch können auch die Schwierigkeiten ver  mieden werden, die bei Verwendung     isotroper    Teilchen  auftreten können.  



  Wenn     die    feuerfesten Teilchen eine spezifische       Oberfläche    von 6/D und 1200/D besitzen, wobei D die  Dichte der Teilchen in Gramm pro     Kubikcentimeter     bedeutet, entspricht dies bei     sphäroiden    Teilchen mit  einer mittleren     Teilchengrösse    von 5-1000     mu.    Bei  Grössen unter 5     mu    neigen     die    Teilchen zum Sintern.  Teilchen mit Grössen über 1000     ma,    bewirken eine       Versprödung    des Metalls; Teilchen mit Oberflächen  zwischen 600/D und 24/D     m2/g    werden besonders  bevorzugt.  



  Die Messung der Materialoberfläche kann z. B.  durch     Stickstoffadsorption    nach der bekannten Methode  von     Brunauer,        Emmett    und Teller erfolgen.  



  Die feuerfesten Teilchen (c) können sowohl in kri  stalliner als auch in amorpher Form vorliegen. Die Teil  chen können besonders bei amorphem Material sphä  risch sein, oder spezifische Kristallformen, beispiels  weise Kuben, Fasern, Plättchen und andere Formen  aufweisen. Im Fall von     faser-    und     plättchenartigen    Teil  chen können durch den Formfaktor ungewöhnliche und  günstige Ergebnisse erzielt werden. So kann beispiels  weise mit Teilchen in Form von Fasern oder Plättchen  eine sehr grosse Zähigkeit der Schmelz bei erheblich  niedrigerem Füllvolumen erzielt werden, als bei Ver  wendung von     Sphäroiden    oder Kuben. Anderseits kann  die Dichte eines     niedrigschmelzenden    Metalls (z. B.

   Blei)  durch einen hohen     Anteil    an Teilchen niedriger Dichte,  z. B.     sphärischen        Siliciumdioxydpartikeln,    verringert  werden. Für hochschmelzende Metalle (z. B. Wolfram)  sind grosse Anteile von Teilchen niedriger     Dichte,    z. B.       Aluminiumoxydteilchen,    günstig.  



  Bei sphärischen Teilchen stellt die Angabe der mitt  leren Teilchengrösse kein Problem dar; bei     anisotropen     Teilchen kann man von der Annahme ausgehen, dass  die Teilchengrösse einem Drittel der Summe der drei  Teilchenabmessungen entspricht. Wenn beispielsweise  eine Asbestfaser eine Länge von 500     m,u,    eine Breite  von 10     m,,    und eine Dicke von 10 mg aufweist, be  trägt die Grösse dieses Teilchens dementsprechend  
EMI0003.0045     
    Die     Dispergierbarkeit    der     feuerfesten    Teilchen in  der Metallmischung ist eine Funktion zweier Faktoren,       nämlich    der Oberflächeneigenschaft bzw.     Benetzbarkeit     der Teilchen und ihrer Geometrie.

   Die     Benetzbarkeit     wird durch das Netzmittel vergrössert.     Benetzbarkeit     kann als gegeben betrachtet werden, wenn sich eine  Menge der Teilchen nach Zugabe zu einer Schmelze  mit dieser mischt und     dispergiert    bleibt. Ein solches  Material wird als     benetzbar    oder     metallophil    bezeich  net.  



  Die Geometrie der Teilchen oder Partikeln umfasst  deren Form, Grösse und Packungsdichte. Geeignete Teil  chen können schon als solche in Grössen von unter  1000     my    vorliegen oder Aggregate aus kleineren ein  zelnen Teilchen sein. So können beispielsweise im Fall  von     Siliciumdioxyd    Aggregate von bis zu 500     my    aus  einzelnen     sphäroiden    Partikeln für die Herstellung ver  wendet werden, die z. B. einen Durchmesser von  17     m,.    besitzen.

   Auch Aggregate mit einer Grösse von  über 1000     mu    können für die Herstellung verwendet  werden, wenn sich in der     Schmelze    aus diesen Aggrega  ten einzelne     Teilchen    geringerer Grösse, z. B. unter  500     m,u,    bilden.  



  Als Ausgangsmaterial     geeignete    Aggregate können  beispielsweise netzförmig oder     sphäroid    sein und nach  Zugabe zur Schmelze durch     Scherbeanspruchung    in ein  zelne     sphäroide    Teilchen zerteilt werden, die dann vom  Metall benetzt werden.  



  Es wurde gefunden, dass Teilchen aus feuerfesten       Metall-Sauerstoffverbindungen,    die zum grossen Teil re  lativ billig und leicht in der erforderlichen feinzerteilten  Form     zugänglich    sind, in Schmelzen von Metall     benetzt     werden, wenn eine ausreichende Menge eines aktiven  Metalls vorhanden     ist.    Da die     Metall-Sauerstoffverbin-          dung    bzw. das Metalloxyd eine: freie Bildungsenergie  bei 1000  C von über 60 kcal pro Grammatom Sauer  stoff besitzt, ist sie relativ nichtreduzierbar.

   Für eine       Dispersionslegierung,    deren     metallischer        Anteil    zwischen  50-720  C schmilzt, kann die freie Bildungsenergie der       Metall-Sauerstoffverbindung    auf der angegebenen Basis  zwischen 60 und 90 kcal liegen. Für hochschmelzende       Dispersionslegierungen,   <B>d</B>. h. wenn deren     metallischer     Anteil über 720  C schmilzt, sollte dieser Wert vor  zugsweise über 90 kcal     liegen,    d. h. es sollte ein noch       weniger    leicht reduzierbares Teilchenmaterial verwendet  werden.  



  Für die feuerfesten Teilchen der erfindungsgemä  ssen     Dispersionslegierung    können auch Mischungen von       Metall-Sauerstoffverbindungen    bzw.     -oxyden    verwendet  werden, insbesondere     Mischungen    aus Oxyden, die  sämtliche den oben angegebenen Werten von Schmelz  punkt und freier Bildungsenergie entsprechen. Auch  komplexe Oxyde, z. B.     Metallmetallate    und andere       Metall-Sauerstoffverbindungen    sind für die Herstellung  der Legierung geeignet.

   Vorzugsweise sollten sich der  artige Verbindungen unter den     Temperaturbedingungen     der Herstellung (Temperatur der     Schmelze)    in die ent  sprechenden Oxyde umwandeln lassen.     Magnesiumsif-          cat,        MgSi03,    kann als Mischung der Oxyde     MgO    und       Si02    betrachtet und ebenso verwendet werden, wie die  einzelnen Oxyde.

   In analoger Weise können     Spinelle,     wie     MgA1204    und     ZnA1204,        Metallcarbonate,    wie       BaC03,        Metallaluminate,        Metallsilicate,    wie     Magne-          siumsilicat    und     Zirkon,        Metalltitanate,        Metallvanadate,          Metallchromite    und     Metallzirconate    verwendet werden.  Aus der Gruppe der     Silicate    sind z.

   B. komplexe       Verbindungen,    wie     Natriumaluminiumsilicat,    Calcium-           aluminiumsilicat,        Calciummagnesiumsilicat,        Calcium-          chromsilicat    und     Calciumsikcattitanat    für die Herstel  lung der Legierung geeignet.  



  Feinzerteilte, natürlich vorkommende Minerale,  z. B.     Attapulgit,        disperser    Asbest,     Talk,    feinzerteilter  Turmalin,     Wollastonit    und andere natürlich vorkom  mende Materialien, welche leicht in     feinzerteiltem    Zu  stand zu erhalten sind, können     ebenfalls    verwendet wer  den. Einige dieser Stoffe sind stark     hydratisiert    und  sollten vor der Verwendung entwässert werden. In Aus  nahmefällen, wie etwa bei der Herstellung eines porösen  Metalls, kann etwas     Kristallisations-    oder Konstitutions  wasser wünschenswert sein; andernfalls sind Wasser und  andere flüchtige Komponenten unerwünscht.  



  Kolloidale     Metalloxyd-Aquasole    sind als Ausgangs  material für den Füller in der feinzerteilten Form be  sonders brauchbar und werden     bevorzugt.        Zirconoxyd-          Sole    sind als Ausgangsmaterial brauchbar.

   Besonders  bevorzugt sind     Thoriumoxyd-Sole,    welche durch     Cal-          cinieren    von     Thoriumoxalat    und     Dispergieren    des ent  stehenden Feststoffes in verdünnter Säure hergestellt       werden.    Typische einzelne Oxyde, die als Füller geeig  net sind, umfassen     Siliciumoxyd,    Aluminiumoxyd,     Zir-          conoxyd,        Titanoxyd,        Magnesiumoxyd,        Hafniumoxyd     und die Oxyde der seltenen Erden,

   einschliesslich       Thoriumoxyd.    Eine zur Verwendung sowohl für die  hochschmelzenden als auch die     niedrigschmelzenden     Legierungen der Erfindung     geeignete    typische Gruppe  von Oxyden ist mit den entsprechenden Werten der  freien Bildungsenergie in der folgenden Tabelle zu  sammengestellt:

    
EMI0004.0033     
  
    Oxyd <SEP> d <SEP> F <SEP> bei <SEP> 1000  <SEP> C <SEP> Oxyd <SEP> d <SEP> F <SEP> bei <SEP> 1000  <SEP> C
<tb>  Y20;; <SEP> 125 <SEP> <B>11</B>f02 <SEP> 105
<tb>  CaO <SEP> 122 <SEP> Ce02 <SEP> 105
<tb>  La2Q <SEP> 121 <SEP> A1203 <SEP> 104
<tb>  Be0 <SEP> 120 <SEP> Zr02 <SEP> 100
<tb>  Th02 <SEP> 119 <SEP> Ba0 <SEP> 97
<tb>  NigO <SEP> 112 <SEP> ZrSi04 <SEP> 95
<tb>  U02 <SEP> 105 <SEP> Ti0 <SEP> 95
<tb>  Zur <SEP> Verwendung <SEP> in <SEP> niedrigschmelzenden <SEP> Produk  ten <SEP> sind <SEP> ausserdem <SEP> folgende <SEP> Oxyde <SEP> geeignet:

  
<tb>  Oxyd <SEP> d <SEP> F <SEP> bei <SEP> 1000  <SEP> C
<tb>  Ti02 <SEP> 85
<tb>  Si02 <SEP> 78
<tb>  Ta203 <SEP> 75
<tb>  V203 <SEP> 74
<tb>  Nb0-, <SEP> 70
<tb>  Cr20,3 <SEP> 62       Beim Versuch, die     submikronischen        Oxydpartikeln     direkt zu Metallschmelzen mit einem Schmelzpunkt über  720  C zuzusetzen, zeigt es sich, dass die     Oxydpartikeln     unter Verlust ihrer ursprünglichen geringen Grösse sin  tern und zusammenwachsen.

   Dementsprechend ist die  direkte Zugabe von     Oxydpartikeln    zu einem hoch  schmelzenden Metall bei der Herstellung einer Disper  sion von     submikronischen    Partikeln in Metall nicht  ohne weiteres möglich.     Zweckmässig    löst man dieses    Problem dadurch, dass die     Oxydpartikeln    zuerst in  einem inaktiven Metall eingebettet werden, d. h. einem  Metall, welches ein durch Wasserstoff unter 1000  C  reduzierbares Oxyd besitzt; diese     Vormischung    oder  Ausgangssubstanz kann dann zum geschmolzenen rest  lichen Metall zugegeben werden.  



  Obwohl die beschriebenen Oxyde als Füller geeig  net sind, werden an sich die Oxyde von Metallen,  welche ein durch Wasserstoff unter 1000  C reduzier  bares Oxyd und ein d F bei 27  C unter 88 kcal pro  Grammatom Sauerstoff besitzen, nicht benetzt. Aus die  sem Grunde muss die Oberfläche solcher Oxyde vor  gängig eine Veränderung erfahren. Dies wird durch  die     Gegenwart    eines aktiven Metalls bewirkt.  



  Die beobachteten Wirkungen des aktiven Metalls  können dadurch erklärt werden, dass das aktive Metall  mit der Oberfläche der     Oxydpartikeln    reagiert und die  Partikeln einen Überzug oder eine Umhüllung mit re  duziertem     Valenzzustand    erhalten. Bei den stärksten  aktiven Metallen kann diese Reaktion direkt mit dem  Metall und der Oberfläche des     Oxydpartikels    erzielt  werden. Bei weniger aktiven Metallen, insbesondere bei  den zur Reduktion des Oxydes nicht fähigen Metallen,  trägt eine begrenzte Menge Sauerstoff zur Ausbildung  der     metallophilen    Umhüllung bei.  



  Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird  ein Metall dann als aktiv bezeichnet, wenn es ein  durch Wasserstoff unterhalb 1000  C nichtreduzierba  res Oxyd bilden kann. Vorzugsweise besitzt es ein  d F bei 27  C von über 88 kcal pro Grammatom  Sauerstoff. Diese Gruppe umfasst z. B.     Beryllium,    Ma  gnesium, Aluminium, Silicium, Titan,     Vanadium,    Tau  tal,     Yttrium,        Zircon,        Hafnium,        Niob,    die     seltenen        Erd-          metalle,        Lithium,    Natrium,     Calcium,

      Barium und     Stron-          tium.    Es ist zu bemerken, dass diese Elemente in der  elektromotorischen Spannungsreihe über dem Eisen ste  hen.  



  Wenn die     Legierung    aktives Metall in grösseren  Mengen enthält, soll die freie Bildungsenergie der       Metall-Sauerstoff-Verbindung    bei 1000  C grösser sein  als die entsprechende freie Bildungsenergie eines Oxydes  des aktiven Metalls. So     ist    beispielsweise das d F für       Calciumoxyd    122, während der entsprechende Wert von  Aluminiumoxyd 104 ist; dementsprechend ist     Caleium-          oxyd    ein geeignetes Material für die     feuerfesten    Teil  chen von     Dispersionslegierungen,    die Aluminium in er  heblichen Anteilen enthalten.  



  Eine Methode zum Zusammenbringen des aktiven  Metalls und des     teilchenförmigen    feuerfesten Materials  besteht darin, dass man ein aktives Metall wie Alu  minium, Magnesium oder     Calcium    auf die     Oberfläche     eines anorganischen Kerns aus Oxyd wie     Siliciumdioxyd,          Zirconoxyd    oder     Titanoxyd    aufdampft. Dies     wird    ge  wöhnlich bei erhöhten Temperaturen durchgeführt, wo  bei oxydierende Bedingungen sorgfältig ausgeschaltet  werden.  



  Zur Behandlung der Oberfläche von feinzerteilten  Metalloxyden mit dem Ziel, diese durch Reduktion       metallophil    zu machen, sind beispielsweise aktive Me  talle. wie Magnesium,     Calcium,        Lithium,    Natrium, Alu  minium oder Kalium wirksam. Dabei sind die Alkali  metalle vergleichsweise weniger günstig, weil sie ausser  ordentlich rasch mit Sauerstoff, Wasser und dem Was  serdampf der Luft     reagieren;        dementsprechend    ist die  Reaktionsführung schwierig und das entstehende Pro  dukt gewöhnlich instabil.

   Die unter Verwendung von           Alkalimetallen    hergestellten     Legierungen    behalten diese  Oxydationstendenz selbst dann, wenn sie mit anderen  Metallen     gemischt    sind. Die     Erdalkalimetalle    weisen im  Grunde denselben Nachteil auf, allerdings in weniger  ausgeprägtem Masse. Aus diesen Gründen sind     Alkali-          oder        Erdalkalimetalle    als aktive Metalle weniger gün  <B>stig.</B>  



  Bei Verwendung eines aktiven Metalls zur Modifi  zierung eines     Oxydkernpartikels    bezüglich seiner     Metall-          benetzbarkeit    und leichten     Dispergierbarkeit    kann das  aktive Metall das Oxyd derart reduzieren, dass das mit  dem Sauerstoff verbundene metallische Element in einen  Zustand reduzierter     Valenz    überführt wird, wobei das  niedrigere Oxyd leichter     benetzbar    ist. Alternativ kann  das aktive Metall eine Oberflächenumhüllung um den  Kern des schwerschmelzbaren Oxydes bilden. Die Um  hüllung kann auch aus einer Schicht eines     niedrigeren     Oxydes bestehen, auf dessen Aussenseite sich eine  Schicht aus aktivem Metall befindet.  



  Die zur Wirkung als Reduktionsmittel für die Ober  fläche eines Kerns erforderliche Menge an aktivem Me  tall ist auf     molarer    Basis im Vergleich zur Gesamt  molenzahl des behandelten feuerfesten Materials oder       keramikähnlichen    Körpers relativ gering. Im allgemei  nen ist eine Menge von 4-20     MolA    ausreichend. Die  erforderliche Menge ändert sich jedoch direkt mit der  Oberfläche; bei Verwendung eines sehr     feinzerteilten     Materials mit grosser Oberfläche wird eine proportional  grössere Menge des aktiven Metalls benötigt als     bei    rela  tiv grossen Partikeln.

   Der schwerschmelzbare Körper  wird keineswegs vollständig reduziert, doch kann der  Anteil an aktivem Metall erheblich über dem erforder  lichen Minimum liegen.  



  Aus den absoluten     Partikelgrössen    bzw. aus der  Oberfläche und Dichte eines gegebenen feuerfesten  Materials lässt sich die Menge des Materials in     Mol-          prozent    berechnen, die sich auf der Oberfläche des  Partikels befindet. Aus dieser Rechnung kann man die  als Reduktionsmittel erforderliche Menge an     aktivem     Metall bestimmen. Vorzugsweise wird mindestens so  viel aktives Metall als Reduktionsmittel verwendet, als  zum Bedecken der feuerfesten Partikel .in einer Dicke  von 2-10, molekularen Schichten oder etwas darüber  erforderlich ist.  



  Im speziellen Fall kann man z. B. die Mindest  menge des als Reduktionsmittel wirkenden aktiven Me  talls für ein amorphes feines     Silieiumdioxydpulver    mit  sphärischen     100-m,u-Partikeln    aus dem Verhältnis der  an der Oberfläche eines solchen Partikels     befindlichen          Siliciumatome    zur Gesamtzahl dieser Atome in den  Partikeln als in der Grössenordnung von 2     %    liegend  berechnen. Beim Arbeiten mit einem derartigen Pulver  würde man 4-20     MolA    des aktiven Reduktionsmittels  verwenden, berechnet auf Grund der     Gesamtmolzahl     der     Siliciumdioxydmoleküle    im behandelten Silicium  dioxydpulver.

   Bei     Siliciumdioxydpulver    in Form von  dichten, amorphen, sphärischen     10-my-Partikeln    wären  in der Grössenordnung um 20% der     Siliciumatome    auf  der Oberfläche, und man würde auf     molprozentualer     Basis die 10fache Menge an aktivem Metall benötigen.  Aus diesen Rechnungen ist zu sehen, dass mit kleiner  werdender absoluter     Partikelgrösse    sich ein grösserer  prozentualer Anteil der     gesamten    Metallatome an der  Oberfläche der     Partikeln    befindet.

   Aus diesem Grund  ist ein höherer prozentualer Anteil an aktivem Metall  erforderlich, und Partikeln mit einem Durchmesser von    über 10     m;u    sind daher bevorzugt. Einzelpartikeln mit  einem Durchmesser zwischen 10 und 15     mu    sind be  sonders bevorzugt.  



  Das inaktive Metall, mit dem das aktive Metall  und das feuerfeste Oxyd in     Legierungen    gemäss der  Erfindung gemischt ist, besitzt     einen    Schmelzpunkt von  über 50  C und ein durch Wasserstoff unter 1000  C  reduzierbares Oxyd. Dieses Oxyd besitzt vorzugsweise  ein     ;1    F bei 27  C von unter 88- kcal pro Grammatom  Sauerstoff.  



  Diese Kategorie inaktiver Metalle umfasst Eisen,  Kobalt, Nickel,     Molybdän,    Wolfram, Chrom, Kupfer,  Silber, Gold, Cadmium, Blei, Zinn, Wismut und       Indium.    Im allgemeinen sind es Metalle, die als Werk  stoffe oder als Komponenten für Werkstofflegierungen  verwendet werden.  



  Zur Herstellung von Legierungen mit Schmelzpunk  ten über 720  C ist es, wie bereits erwähnt, zweck  mässig, die feuerfesten Teilchen     zunächst    mit inaktivem  Metall zu umgeben.  



  Jedenfalls sollen die feuerfesten Teilchen bei der  Herstellung der Legierungen nicht     agglomerieren    oder  auf eine Grösse ausserhalb des angegebenen Bereiches  anwachsen. Bei hochschmelzenden     inaktiven    Metallen,  wie Eisen, Kobalt, Nickel,     Molybdän,    Chrom und  Wolfram, kann dies ein Problem darstellen. Um diese  Schwierigkeiten zu vermeiden, kann man ein Konzen  trat aus inaktivem Metall und Füller dadurch herstel  len, dass man eine Verbindung des Metalls auf dem  Füller oder zusammen mit diesem ausfällt und darauf  die Metallverbindung zum entsprechenden Metall redu  ziert.  



  Die ausgefällte Verbindung des inaktiven Metalls  kann das Oxyd,     Hydroxyd,    hydratisierte bzw. wasser  haltige Oxyd,     Oxycarbonat    oder     Hydroxycarbonat    sein.  Diese Verbindungen können nach der Fällung gewöhn  lich wechselnde Mengen Wasser enthalten.  



  Die gefällte Verbindung des .inaktiven Metalls kann  die Verbindung eines einzelnen oder zweier und meh  rerer Metalle sein. So können beispielsweise die was  serhaltigen Oxyde von Nickel und Kobalt gemeinsam  um einen Füller abgelagert werden. In diesem Fäll  wird während der Reduktion direkt eine     Kobalt-Nickel-          legierung    erzeugt. In ähnlicher     Weise    können z. B.  Eisen-, Kobalt- oder Nickellegierungen mit anderen Me  tallen, welche durch Wasserstoff reduzierbare     wasser-          und    sauerstoffhaltige Verbindungen bilden, hergestellt  werden.

   So können Legierungen mit Kupfer,     Molybdän,     Wolfram und     Rhenium    durch gleichzeitige Fällung       zweier    oder mehrerer Oxyde der betreffenden Metalle  auf den     Füllerpartikeln    hergestellt werden.  



  Die Verbindung kann aus Lösungen ausgefällt wer  den, in welchen sie als das entsprechende lösliche Salz       vorliegt.    Vorzugsweise ist das Salz ein Metallnitrat, ob  wohl auch Metallchloride,     -sulfate    und     -acetate    verwen  det werden können.     Eisen-III-nitrat,        Kobaltnitrat,        Nik-          kelnitrat,        Ammoniummolybdat    und     Natriumwolframat     gehören zu den bevorzugten Ausgangsstoffen.  



  Verfahren zum Ausfällen der Sauerstoff enthalten  den Metallverbindungen aus der Lösung der entspre  chenden Metallsalze sind bekannt, und alle derartigen  Methoden können angewendet werden. So kann bei  spielsweise ein Alkali zur Lösung des Metallnitrates zu  gegeben werden. Wenn anderseits das Metall als basi  sches Salz vorliegt, z. B. als     Natriummolybdat,    kann die  Fällung durch Ansäuern bewirkt werden.

        Eine bevorzugte Methode zum Umgeben der Füller  partikeIn mit den genannten Verbindungen des inakti  ven Metalls besteht in der     Copräzipitation,    d. h. der  gemeinsamen Ausfällung der     Füllerpartikeln    aus einem  kolloidalen     Aquasol    unter gleichzeitiger Fällung der  inaktiven     Metallverbindung.    Ein geeigneter Weg dazu  besteht in der gleichzeitigen, aber     getrennten    Zugabe  einer Lösung des Metallsalzes, eines die     Füllerpartikeln     enthaltenden kolloidalen     Aquasols    und eines     Alkali    wie       Natriumhydroxyd    zu einer Wasservorlage.

   Alternativ  kann die die     Füllerpartikeln    enthaltende Dispersion als  Vorlage verwendet und die Metallsalzlösung sowie das  Alkali gleichzeitig, aber getrennt, zugesetzt werden.  



  Bei einer solchen     Copräzipitation    werden vorzugs  weise bestimmte Vorsichtsmassnahmen beachtet. Die       Füllerpartikeln    sollten während der Fällung nicht ko  agulieren oder gelieren, was durch Arbeiten in ver  dünnten Lösungen oder durch gleichzeitige Zugabe des  Füllers und der Metallsalzlösung zu einer Vorlage er  reicht werden kann.  



  Die     Füllerpartikeln    sollten vollständig mit der ge  fällten reduzierbaren Verbindung des inaktiven     Metalls     umgeben sein, so dass bei der folgenden Reduktion ein       Aggregieren    und Zusammenwachsen dieser Partikeln  vermieden wird. Die     Füllerpartikeln    sind, mit anderen  Worten, in dem Produkt der gemeinsamen Fällung ein  zeln verteilt und stehen nicht in Berührung miteinan  der. Kräftigeres Durchmischen bzw. Bewegen während  der     Copräzipitation    trägt zur Sicherung des gewünsch  ten Ergebnisses bei.  



  Nach Ablagerung der     unlöslichen    Verbindung     des     inaktiven Metalls auf dem Füller können etwa vor  handene Salze z. B. durch Waschen entfernt werden.  Bei Verwendung von Alkali wie     Natriumhydroxyd,          Kaliumhydroxyd,        Lithiumhydroxyd,        Ammoniumhydro-          xyd    oder     Tetramethylammoniumhydroxyd    als     Fällungs-          mittel    werden Salze wie     Natriumnitrat,

          Ammoniumni-          trat    oder     Kaliumnitrat    gebildet und sollten entfernt wer  den. Ein Vorteil der Verwendung von     Nitratsalzen    mit       wässrigem    Ammoniak als     Fällungsmittel    besteht darin,  dass das entstehende     Ammoniumnitrat    flüchtig und da  her leicht aus dem Produkt zu entfernen ist. Jedoch  stellt die Neigung vieler Metalle zur Bildung von Amin  komplexen, z. B. bei Kobalt und Nickel, eine Erschwe  rung der Reaktionsführung dar.

   Solche Nebenreaktionen  können durch sorgfältige Regelung des     pH    während der       Copräzipitation        vermieden    werden.  



  Ein sehr geeigneter Weg zur Entfernung der Salze  besteht im     Abfiltrieren    des Niederschlages, der dann  auf dem Filter gewaschen oder erneut     aufgeschwämmt     und filtriert werden kann.  



  Nach Entfernung der löslichen Salze, wird das Pro  dukt vorzugsweise bei Endtemperaturen über 100  C  getrocknet. Alternativ kann das Produkt getrocknet, das  getrocknete Material zur Entfernung der löslichen Salze  in Wasser     suspendiert    und danach erneut getrocknet  werden.  



  Die auf den     Füllerpartikeln        abgelagerten    relativen  Mengen der unlöslichen Verbindung des inaktiven Me  talls können in weiten Grenzen verändert werden. Füll  volumina von bis zu 50 %, d. h. ein Volumen Oxyd für  jedes Volumen Metall,     "können    mit Erfolg verwendet  werden, doch sind solche Produkte häufig     pyrophor.     Selbst ein Erhitzen auf 1000 C nach der Reduktion  beseitigt diese Eigenschaft nicht vollständig.  



  Die Tendenz zu     pyrophorem    Verhalten verringert  sich mit abnehmendem Füllvolumen. Im     Bereich    von    40-50     VolA    ist es ratsam, das modifizierte Metall so  lange in einer     inerten    Atmosphäre (Wasserstoff, Argon  oder Helium) zu halten, bis das Material zur     Gussver-          arbeitung    verwendet wird. Bei 30     VolA    kann man die  modifizierte Metallmasse ausreichend sintern, so dass sie  vor ihrer Zugabe zur Schmelze der Luft ausgesetzt  werden kann.  



  Die Menge der auf dem Füller abzulagernden Ver  bindung des inaktiven Metalls wird in gewissem Masse  von der     Partikelgrösse    des Füllers und besonders von  dessen Oberflächengrösse abhängen. So werden bei     Fül-          lerpartikeln    geringerer Grösse mit     Oberflächen    von über  200/D     mz/g    (D ist die Dichte des Füllers) Füllvolumina  von 0,5-5 %     bevorzugt.    Bei relativ grossen Partikeln,  z. B. im Bereich von 100     m,u,    können Füllvolumina in  der     Nähe    der oberen Grenze des oben erwähnten Be  reiches verwendet werden.  



  Nach Ablagerung des Niederschlages der Verbin  dung des inaktiven     Metalls    in oxydiertem Zustand auf  den     Füllerpartikeln    und nach dem Waschen und Trock  nen des Produktes wird die inaktive Metallverbindung  zum Metall reduziert. Dies kann     zweckmässigerweise     durch Behandlung der     umhüllten    Partikeln in einem  Wasserstoffstrom     bei    etwas erhöhter Temperatur gesche  hen. Die Temperatur in der Gesamtmasse darf die     Sin-          tertemperatur    der     Füllerpartikeln    nicht überschreiten.

    Dies kann dadurch erreicht werden, dass man das Pro  dukt in einen Ofen mit geregelter Temperatur einbringt  und .langsam     Wasserstoff    zuführt; auf diese Weise wird  die Reduktion nicht so schnell ablaufen, dass grosse  Wärmemengen entstehen, welche eine unkontrollierbare  Temperatursteigerung bewirken.  



  Der zur Reduktion verwendete Wasserstoff kann  mit einem     inerten    Gas wie Argon zur Verringerung  der     Reduktionsgeschwindigkeit    und zur Vermeidung  von überhitzten Stellen verdünnt werden. Auf diese  Weise wird die Reaktionswärme mit dem Gasstrom ab  geführt. Alternativ kann die Ofentemperatur langsam in  den Bereich zwischen 500 und 1000  C gesteigert wer  den, während gleichzeitig ein Wasserstoffstrom über das  zu reduzierende Produkt geleitet wird.  



  Zusätzlich zu oder anstelle von Wasserstoff können  als Reduktionsmittel andere reduzierend wirkende Gase  wie Kohlenmonoxyd, Methan und andere gasförmige       Kohlenwasserstoffe    verwendet werden. In jedem Fall  ist die Regelung der Temperatur während der Reduk  tion     wichtig,    nicht nur zur Vermeidung des oben er  wähnten vorzeitigen     Sinterns,    sondern auch zum Ver  meiden einer übermässigen     Reaktion    zwischen reduzier  barer Verbindung des inaktiven Metalls und dem     Fül-          leroxyd    vor der vollständigen Reduktion der     inaktiven     Metallverbindung.  



  Die Reduktion sollte so lange fortgesetzt werden,  bis die Verbindung des inaktiven     Metalls    praktisch völ  lig     reduziert    ist. Wenn sich die Reduktion der Voll  ständigkeit nähert, wird die Temperatur zur Vervoll  ständigung der Reduktion vorzugsweise auf einen Wert  zwischen 700 und 1300  C erhöht; dabei muss jedoch  sorgfältig darauf geachtet werden, dass der     Schmelzpunkt     des     reduzierten    Metalls nicht überschritten     wird.    Wäh  rend der Reduktion kommt es zur Bildung von Metall  mit sehr kleiner Korngrösse.

   Das     Metallkorn    neigt zum  Zusammenschmelzen und Wachsen, doch ist die schliess  lich vorliegende Korngrösse wegen der Anwesenheit der       Füllerpartikeln    begrenzt; sie liegt gewöhnlich unter  10     mA.         Die Reduktion sollte so wert fortgeführt werden,  bis der Sauerstoffgehalt der Masse praktisch auf Null  gesunken ist,     abzüglich    des in Form des     Oxydfüllers          eingeführten    Sauerstoffes. Der Sauerstoffgehalt des Pro  duktes abzüglich des chemisch im Füller gebundenen  Sauerstoffes liegt vorzugsweise zwischen 0 und<B>0,5%,</B>  insbesondere zwischen 0 und     0,1/1o,    bezogen auf das  Gewicht des Produktes.  



  Die Sauerstoffanalyse kann durch eine der bekann  ten Methoden durchgeführt werden, beispielsweise durch  die     Vakuumschmelztechnik,    wie sie von     Yeaton    in        Vacuum ,        Bd.    2, Nr. 2, S. 115,      The        Vacuum    Fusion       Technique        as        Applied    to Analysis of Gases in     Metals      beschrieben ist.  



  Sauerstoff, der nicht im Füller chemisch gebunden  ist, kann die Wirkung des aktiven Metalls durch Reak  tion mit diesem unter     Oxydbildung    stören. Aus diesem  Grunde sollte der Sauerstoffgehalt so lange innerhalb  des oben angegebenen Bereiches gehalten werden, bis  die Vermischung mit dem geschmolzenen     aktiven    Metall  vollständig ist.  



  Nach der vollständigen Reduktion ist das entste  hende Pulver manchmal     pyrophor.    Vorzugsweise wird  daher die Masse gekühlt und in einer     inerten    Atmo  sphäre gehalten, bis sie auf     eine        Oberfläche    von 2     meng     oder darunter gesintert ist, oder bis sie mit dem aktiven  Metall verdünnt und zum Giessen verwendet wird.  



  Bei den     erfindungsgemässen    Legierungen ist das ak  tive Metall mindestens in solcher Menge vorhanden,  dass das feuerfeste Oxyd nicht ausschlackt, wenn die  Mischung in geschmolzenem Zustand eine halbe Stunde       ruhiggestellt    wird. Ein Anteil von mindestens 4     Mol.%,     bezogen auf das feuerfeste Oxyd, bewirkt dieses Ergeb  nis.

   Es hat sich gezeigt, dass das Ausschlacken oder  Entmischen ein Mass für den Mangel an Bindung zwi  schen der Metallmatrix und den     dispergierten    Oxyd  partikeln ist.     Eine    geschmolzene Metallmischung mit  feuerfestem Oxyd kann heftig bewegt oder derart in  tensiv gemischt werden, dass das Oxyd scheinbar     homo-          ,en        dispergiert    ist.

   Wenn jedoch nicht genügend aktives  Metall für die gewünschte verbesserte Bindung im End  produkt vorhanden ist, kann diese Tatsache leicht da  durch festgestellt werden, dass man die     geschmolzene     Mischung eine halbe Stunde ruhig stehen     lässt.    Wenn  eine wesentliche Menge des feuerfesten Oxydes an die  Oberfläche steigt oder sich am Boden absetzt, ist der  Anteil an aktivem     Metall    nicht ausreichend und muss       vergrössert    werden.  



  Das Vorliegen oder die Abwesenheit einer Ent  schlackung kann leicht dadurch bestimmt werden, dass  man eine Probe nach halbstündigem ruhigem Stehen der  Schmelze unter Abkühlung zu einem Barren formt und  die Homogenität prüft.  



  Die Homogenität der Verteilung der feuerfesten       Oxydpartikeln    kann ohne weiteres mittels der gewöhnli  chen mechanischen Probenahme und Analyse fest  gestellt werden. Von Abschnitten des     festen    Metallbar  rens werden z. B. Proben an den Aussenseiten, aus dem  Zentrum, vom oberen Teil, vom Boden und aus der  Mitte in solcher Weise genommen, dass man Proben  der Komposition aus den verschiedenen     Zonen    des  Barrens     erhält.    Diese Proben werden z. B. durch ge  wöhnliche Metallbearbeitung wie Sägen oder     Abschaben     erhalten. Die Proben werden dann z.

   B. auf chemischem  Wege, durch     metallographische    Prüfung (Licht- oder  Elektronenmikroskop), durch Messung der     Leitfähigkeit       der     metallischen    Phase, durch     Dichtenbestimmung,    mit  tels     Tracer-Technik    im Falle radioaktiver     Füllerpartikeln     (z. B.     Thoriumoxyd    oder Uranoxyd) oder durch eine  andere geeignete Technik zur Untersuchung der chemi  schen Zusammensetzung eines Systems analysiert.  



  Die erfindungsgemässen Legierungen;     bei    denen kein  Ausschlacken der     Füllerpartikeln    auftritt, sind durch  praktisch gleichbleibende chemische Zusammensetzung  in jedem Teil des gegossenen Barrens gekennzeichnet.  Wenn eine ausgedehnte Phasentrennung auftritt, wessen  bestimmte Teile des Barrens einen erheblich grösseren       Anteil    der chemischen Komponenten des Oxydes auf,  als die aus anderen Teilen des Barrens stammenden  Proben. Wenn die     Oxydkonzentration    in einer beliebi  gen grösseren Region des Barrens mehr als 50 % über  der in einer beliebigen anderen     grösseren    Region liegt,  kann von einer     Ausschlackung    gesprochen werden.  



  Legierungen mit     Schmelzpunkton        zwischen    50 und  720 C können nach einem Verfahren     hergestellt    wer  den, bei welchem die feuerfesten     Oxydpartikeln    mit  einer geschmolzenen Masse eines Metalls gemischt wer  den, :das :ein durch Wasserstoff unter 1000  C reduzier  bares Oxyd besitzt; die Mischung wird bei einer Tem  peratur zwischen 50 und 720  C in Gegenwart von  mindestens so viel aktivem Metall durchgeführt,     d:ass     das Ausschlacken des feuerfesten Materials ausgeschlos  sen ist.

   Die, Intensität des     Mischers    soll dabei ausrei  chen, um das feuerfeste Material in Form von im we  sentlichen     diskreten        Partikeln        einer    mittleren Abmes  sung von 5 bis 500 mg zu verteilen.  



  Zum Einarbeiten des aktiven Metalls in die ge  schmolzenen Metallmischungen können zahlreiche Me  thoden angewendet     werden..    Eine Methode besteht darin,  dass man das     feinzerteilte    feuerfeste Material mit dem  zu modifizierenden geschmolzenen Metall mischt, wo  bei die Mischung eine geringe Menge an aktivem Me  tall enthält. Man kann beispielsweise eine     Magnesium-          Blei-Legierung    verwenden, welche 1-2 % Magnesium  enthält. Das feinzerteilte Pulver, wie z. B. zerteiltes       Siliciumdioxydpulver,    wird auf die Schmelze gebracht;  beim Mischen bzw.

   Durchmengen benetzt die     Magne-          sium-Blei-Legierung    das Pulver, welches nun im Metall       dispergiert    wird. Selbst Mengen von 5 oder 7 und 8 %       Siliciumdioxydpulver    können zu einer geschmolzenen  Legierung zugegeben werden. In diesem Fall wird auf  dem     Siliciumdioxyd    eine     benetzbare    Oberfläche in     situ     in der Schmelze gebildet und ein     Ausschlacken    des       Siliciumdioxydes    tritt nicht ein. Dabei ist das geschmol  zene Blei das durch die an der Oberfläche überzogenen       Siliciumoxydpartikeln    modifizierte Metall.

   Die für diese  Verfahrensart verwendeten     Siliciumdioxydpulver    ent  halten Partikeln mit Durchmessern in der Grössenord  nung um 100     m,u.    Andere Metalle, die anstelle von  Blei verwendet werden können, sind z. B. geschmolze  nes Zinn, Cadmium,     Cadmium-Zink-Legierungen    und       Legierungen    mit Zink,     Blei    und Zinn.  



  Vor der Einarbeitung der feuerfesten     Oxydpartikeln     in die geschmolzenen Metallmischungen kann die Ober  fläche der Partikeln durch Behandlung mit dem Dampf  eines aktiven Metalls     metallophil    gemacht werden. So  kann beispielsweise feines     Siliciumdioxydpulver    in einer       inerten        Atmosphäre    bei erhöhten Temperaturen und  vorzugsweise unter vermindertem Druck mit     Calcium-          oder        Natriumdampf    behandelt werden.

   Dies sollte unter  solchen Bedingungen     durchgeführt    werden, dass bei Ver  wendung von     Calciummetall    dieses     mit    dem Silicium-           dioxydpulver    reagiert, was wahrscheinlich unter Bil  dung von     Calcium-Sauerstoff-Siliciumbrücken,    mögli  cherweise mit ungesättigten äusseren     Valenzen,    vor sich  geht und wobei wahrscheinlich teilweise reduzierte     Sili-          ciumatome    auf der Oberfläche der Partikeln zurück  bleiben. Durch eine solche Behandlung wird das Pulver       metallophil.     



  Für das Mischen ist eine     inerte    Atmosphäre zur  Verhinderung übermässiger Oxydation des aktiven Me  talls wichtig; Argon ist dazu besonders geeignet.  



  Gemäss einer Ausführungsform wird die homogene  Vermischung des feuerfesten Oxydes mit der Schmelze  durch die Anwesenheit einer begrenzten Menge Sauer  stoff erleichtert. Dies bewirkt ein     erleichtertes    Benetzen  des Oxydes in der Metallmischung, wahrscheinlich  durch Ablagerung eines Überzuges von Verbindungen  des betreffenden Metalls in einem Zustand reduzierter       Valenz    auf der Oberfläche der schwerschmelzbaren  Partikeln. So kann ein feuerfestes Oxyd mit dem Oxyd  eines Metalls umhüllt werden, wobei die Umhüllung in  einem Zustand     verringerter        Valenz    vorliegt.

   Dabei wird  unter Zustand verringerter     Valenz    verstanden, dass das  Verhältnis von Metall zu Sauerstoff in der Umhüllung  erheblich grösser ist als das normalerweise in den stabi  len Oxyden dieses Metalls anzutreffende Verhältnis von       Metall    zu Sauerstoff. Im Überzug ist, mit anderen Wor  ten, ein     Metallüberschuss    vorhanden.  



  Bei der Herstellung von Produkten mit Schmelz  punkten zwischen 50 und 720  C können feinzer  teilte Oxyde wie Aluminiumoxyd,     Siliciumdioxyd,          Zirconoxyd,        Magnesiumoxyd,        Thoriumoxyd,        Titanoxyd,     Chromoxyd und dergleichen mit geschmolzenen Metal  len wie Zink,     Indium,    Aluminium, Cadmium oder Mi  schungen von Metallen wie Zink und     Indium,    wenn  gewünscht in Gegenwart einer begrenzten Menge Sauer  stoff, gemischt werden.

   In ähnlicher Weise können zur  Herstellung von Produkten mit Schmelzpunkten über  720  C pulverförmige Dispersionen feinzerteilter Oxyde  wie Aluminiumoxyd,     Zirconoxyd,        Magnesiumoxyd,          Thoriumoxyd    und dergleichen in inaktiven     Metallen     erhalten werden mit geschmolzenen Metallen wie     Niob,          Tantal,    Titan, seltenen Erdmetallen, Silicium oder Alu  minium oder Mischungen von Metallen wie     Niob    und  Titan, wenn gewünscht in     Gegenwart    einer begrenzten  Menge Sauerstoff, gemischt werden.  



  Bei Zink und ähnlichen Metallen kann die Reaktion  in Luft durchgeführt werden, doch sollten Vorsichts  massnahmen getroffen werden, dass die     Temperatur    des  geschmolzenen Zinks bei oder nahe dem     Schmelzpunkt     gehalten wird, da bei zu hoher Temperatur eine über  mässige Oxydation auftritt und das gesamte Zink oxy  diert werden kann. Die Oxydation soll sorgfältig gere  gelt werden, so dass ein als     Netzmittel    wirkendes Oxyd  in verringertem     Valenzzustand    gebildet wird, ohne dass  jedoch normales Oxyd, jedenfalls nicht in erheblicher  Menge, gebildet wird.  



  Der letzte Schritt ist meist das Giessen des mit  feuerfestem Oxyd gefüllten geschmolzenen Metalls, d. h.  die Mischung wird abgekühlt und verfestigt. Giessver  fahren sind bekannt und alle bekannten Verfahren kön  nen angewendet werden.  



  Die     Dispersionslegierungen    können sehr hohe Oxyd  konzentrationen aufweisen. So können Füllvolumina  von bis zu<B>50%</B> oder darüber des     feuerfesten    Oxydes  in einem     niedrigschmelzenden    Metall und bis zu un  gefähr     305o'    in einem     hochschmelzenden    Metall erzielt    werden. Der in einem gegebenen System erreichbare  Füllungsgrad ändert sich mit der     Dichte    des     feuerfesten     Materials und des Metalls, sowie der     Oberfläche    und  dem     Aggregationszustand    des feuerfesten Materials.

   Ge  wöhnlich     wird    man für die endgültige Verwendung eine       Legierung    mit einem Gehalt an feuerfestem Material  von weniger als<B>10%</B> benötigen. Praktisch kann dies  durch Herstellung einer Grundmischung bzw. einer Vor  mischung eines feuerfesten Oxydes in einer Mischung  aus aktivem und inaktivem Metall und durch späteres  Verdünnen dieser Grundmischung mit zusätzlichem  Metall oder Legierung zur Herstellung der endgültigen  Legierung erreicht werden.     Dispersionslegierungen     schmelzender Metalle stellen eine besonders bevorzugte  Ausführungsform der Erfindung dar.  



  Auf diese Weise kann z. B. eine     Grundmischung    aus       Siliciumdioxyd    und     Indium    hergestellt und später mit  Metallen wie geschmolzenem Blei,     Zinn,    Wismut oder  Legierungen dieser oder selbst anderer Metalle verdünnt  werden, so dass man z. B. eine     Blei-Indium-Silicium-          dioxyd-Legierung    erhält. Grundmischungen können di  rekt aus Legierungen hergestellt werden.

   In ähnlicher  Weise kann man beispielsweise Grundmischungen mit  folgenden Komponenten herstellen:    (a)     Magnesium-Aluminiumoxyd,     (b)     Magnesium-Zirconoxyd    und  (c)     Zink-Thoriumoxyd.            Magnesium-Zirkonoxyd-Grundmischungen    können  zur weiteren Verdünnung mit Aluminium, Kupfer, Le  gierungen dieser Metalle oder anderen ähnlichen Me  tallen verwendet werden.     Zirkonoxydhaltige    Grundmi  schungen sind besonders zur weiteren Verdünnung mit  Eisenmetallen oder Legierungen dieser Metalle geeignet.

    Grundmischungen mit     Thoriumoxyd    sind in     ähnlicher     Weise     zur    weiteren Verdünnung mit hochschmelzenden  Metallen brauchbar.  



  Eine besonders vorteilhafte Zusammensetzung die  ses Typs ist daher eine Grundmischung, welche ein       niedrigschmelzendes    Metall und ein Metalloxyd enthält.  Es wurde gefunden, dass Oxyde mit grosser     Oberfläche     leicht sintern, d. h. das Zusammenwachsen     (Coalescenz)     zwischen den einzelnen Partikeln nimmt beim Erhitzen  rasch zu.

   So werden beispielsweise     feine        Siliciumdioxyd-          pulver    mit Partikeln in     einem    Grössenbereich entspre  chend 25-250     m,y    bei Temperaturen im Bereich von  200 bis 600  C verändert, obwohl der Schmelzpunkt  von amorphem     Siliciumdioxyd    mit 1600  C angegeben       wird.    (Es ist zu bemerken, dass die     Coalescenz    von       Siliciumdioxydpulver    leicht nach der in der     US-Patent-          schrift    Nr. 2<B>731326,</B> Spalte 12, Zeile 24 ff.

   angege  benen Methode bestimmt werden kann.) Wenn man  daher     feines        Siliciumdioxyd    in     Metallschmelzen    mit  Schmelzpunkten über     ungefähr    200  C einzuarbeiten  versucht, kann ein Zusammenwachsen des feinen Pul  vers mit dem Ergebnis erfolgen, dass die effektive Par  tikelgrösse des     Siliciumdioxyds    ansteigt und die günsti  gen Wirkungen der geringen     Partikelgrösse    verloren ge  hen. Aus diesem Grunde     sind    Grundmischungen aus       Siliciumdioxyd    in     niedrigschmelzenden    Metallen wie       Indium,    besonders günstig.

   Wenn das     Siliciumdioxyd     einmal in dem     Indium    gut     dispergiert    ist, kann es  weiterhin mit anderen,     höherschmelzenden    Metallen,  insbesondere mit aktiven Metallen in geschmolzenem  Zustand, verdünnt werden. Da die Siliciumdioxyd-Par-           tikeln    nicht mehr in Kontakt miteinander stehen, kann  eine     Sinterung    nicht auftreten.  



  In ähnlicher Weise können Probleme, welche auf  der     Sinterung    von     Siliciumdioxyd-Partikeln    beruhen,  durch ein anfänglich in kristalliner Form vorliegendes       Siliciumdioxyd    umgangen werden. Man kann beispiels  weise anstelle des oben erwähnten amorphen Silicium  dioxydes eine Dispersion von kolloidalem Quarz ver  wenden.  



  Zink ist ein leicht zugängliches, billiges     Material     mit einem Schmelzpunkt von 420  C. Aus diesem Grund  .ist Zink besonders brauchbar für die Herstellung  von Grundmischungen aus     Zink-Zirconoxyd,    Zink  Aluminiumoxyd und selbst     Zink-Siliciumdioxyd.    Im  letzteren Falle sollte ein     Siliciumdioxyd    verwendet wer  den, welches bei der Einarbeitung in das     Zink    nicht  ohne weiteres zusammenwächst.

   Dabei sollten entspre  chende Vorsichtsmassnahmen beachtet werden, wie etwa  die Verwendung relativ grosser     Siliciumdioxyd-Partikeln,     insbesondere in kristalliner Form und etwa im Grössen  bereich von 25-250     m,y,    sowie kurzzeitige Behand  lung beim Benetzen und     Dispergieren.    Grundmischun  gen aus Zink und     Metalloxyden,    insbesondere     Zink-          Aluminiumoxyd    und     7ink-Zirconoxyd,    sind zum Ver  mischen mit     höherschmelzenden    Metallen wie Magne  sium, Aluminium, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer,

   Chrom  und Titan zur Herstellung von Legierungen mit stark       dispcrgierten    feinzerteilten     Oxydpartikeln    geeignet.  



  Andere zur Herstellung von     Metall-Metalloxyd-          Grundmischungen    besonders     geeignete    Metalle ausser  Zink sind     Indium,    Titan, Blei, Cadmium und Wismut.  Auch     niedrigschmelzende    Legierungen wie     Lipowitz-          Metall    (50 % Bi, 27 %     Pb,    13     %        Sn,    10 % Cd),     Wood'sches     Metall oder Rose-Metall sind zur Herstellung von  Grundmischungen geeignet, ebenso wie     Aluminium-          Magnesiumlegierungen,    wobei ein aus Aluminium,

    Magnesium und     Zirconoxyd    bestehendes Produkt be  sonders bevorzugt ,ist. Im allgemeinen sind Metalle  oder Legierungen mit einem Schmelzpunkt zwischen  50 und 500  C zur Herstellung von Grundmischungen       gemäss    den obigen Ausführungen geeignet. Ein bei  Raumtemperatur festes Metall ist zur Erleichterung der  Handhabung, etwa zum     Strangpressen    von festen     Stük-          ken,    wünschenswert.  



  In einigen Fällen wird man versuchen, den Aus  dehnungskoeffizienten des Oxydes auf den Ausdeh  nungskoeffizienten des einschliessenden Metalls ab  zustimmen. Der Zweck dieser Massnahme besteht darin,  die Ausbildung von Beanspruchungen bzw. Spannungen  in den entstehenden     Metall-Metalloxyd-Legierungen     beim Auftreten thermischer Veränderungen im endgül  tigen System zu vermeiden. Die Wirkung thermischer  Beanspruchungen kann durch Verwendung sehr kleiner  Partikeln, beispielsweise mit einer Grösse von 25 bis  250     m,u.,    minimalisiert werden, was einer Oberfläche  .in     m2/g    von 24/D bis 240/D entspricht (D - Dichte  in     g/ml).     



  Eine andere Erwägung betrifft die Dichte der in  diesen Legierungen verwendeten feuerfesten Kerne.  Auch hier ist es manchmal wünschenswert, die Dichte  des feuerfesten Kernes der des     Metalles    oder der     Metall-          legierung    möglichst anzugleichen. Der Grund dafür be  steht darin, dass bei grossen     Dichteunterschieden,    ins  besondere bei grösseren Partikeln, eine Neigung der  Partikeln zum Absinken oder Auftreiben besteht, je  nachdem, ob die Partikeln dichter oder weniger dicht  sind als das betreffende Metall.

   Diese Neigung zum    Absetzen oder Auftreiben vergrössert die Schwierigkei  ten bei der Herstellung einer homogenen Dispersion  in flüssigem Metall; aus diesem Grund ist die Anpas  sung der     Dichten    manchmal wünschenswert. Wenn je  doch die Partikeln, wie hier beschrieben,     dispergiert     werden, ist die Gefahr des     Absetzens    oder     Auftreibens     gering. Ein erfolgreiches Verschweissen der erfindungs  gemässen     Dispersionslegierung    ist fast     unmöglich,    wenn  der Füller nicht gut benetzt und     dispergiert    ist.  



  Bei dem oben beschriebenen Verfahren erhält man  die besten Ergebnisse mit feuerfesten Pulvern einer  Grösse von unter ungefähr 1/4     p;    insbesondere liegt  der bevorzugte Grössenbereich der Oberfläche zwischen  24/D und 600/D     m2/g    (D - Dichte in     g/cm2    des  Kerns des verwendeten feuerfesten Materials). Kleinere  Partikeln sind schwer zu handhaben und zu benetzen.  Darüber hinaus neigen sie zum     Sintern    oder Verschmel  zen während des Einarbeitens in die Schmelze unter  Entstellung     nichtdispergierbarer    Massen und sollten da  her nur verwendet werden, wenn Temperaturen, bei  denen Verschmelzen und Sintern eintritt, sorgfältig ver  mieden werden.

   Bei grösseren Partikeln, d. h. solchen  mit einer Oberfläche unter 24/D     m-/g,    sind die be  züglich der Festigkeit der Metalle erhaltenen günstigen  Wirkungen erheblich geringer als die mit kleineren  Partikeln erzielten.  



  Für die Herstellung ist das     Dispergieren    ebenso  wichtig wie das Benetzen. Nachdem man Mischungen  einer Grund- oder Ausgangsmischung aus einem in ge  schmolzenem Metall netzend eingebetteten feuerfesten  Material erhalten hat, soll ein geeigneter     Dispersions-          zustand    herbeigeführt werden. Die meisten feuerfesten  Oxyde     dispergieren    selbst nach dem Benetzen nicht  spontan. Ein     Benetzen    durch einfaches Vermischen  reicht daher zur Erzeugung einer Dispersion häufig  nicht aus.

   Die Dispersion kann dadurch erhalten wer  den, dass man das System sehr grossen Scherkräften  unterwirft, beispielsweise mittels eines kalt oder warm  durchgeführten     Extrusionsverfahrens,    durch Behandeln  in der     Banbury-Mühle,    der     Kolloid-Mühle,    einer Misch  walze. ähnlich wie bei der Kautschuk- und     Farbbearbei-          tung,    wobei auch diese Verfahren mit Vorteil bei Tem  peraturen am oder um den Schmelzpunkt des Metalls  oder der betreffenden Legierung durchgeführt werden.  In diesen Fällen sollten geeignete Werkstoffe zur Auf  nahme bzw. Bearbeitung der betreffenden Masse ver  wendet werden.

   Unabhängig von der im Einzelfall ver  wendeten Technik ist es wünschenswert, dass ein im       wesentlichen    homogener Zustand der Masse aus schwer  schmelzbarem Material und Metall erzielt und     während     des     Abkühlens    aufrecht erhalten wird, da     Heterogeni-          täten    zur Bildung von schwachen Zonen und Span  nungsstellen in der entstehenden Masse führen können.  Produkte, die sowohl bezüglich der     Partikelgrösse    des  schwerschmelzbaren Materials als auch des     Dispersions-          zustandes    relativ homogen sind, werden bevorzugt.  



  Der     Dispersionsgrad    kann durch Anwendung des       Stoke'schen    Gesetzes bestimmt werden (siehe z. B. Ware,        Chemistry    of     the        Colloidal        State ,    2. Auflage 1936,  S. 24 ff.) Die Verteilung der     Partikelgrössen    kann da  durch bestimmt werden, dass man eine     Metall-Metall-          oxyd-Mischung    auf eine Temperatur oberhalb des  Schmelzpunktes der Metallphase bringt, und die durch  Absetzen oder Auftreiben bedingte Trennungsgeschwin  digkeit der     Oxydphase    misst.

   Besonders vorteilhaft sind  erfindungsgemässe     Dispersionslegierungen,    in denen  mindestens<B>80</B> % der feuerfesten Teilchen so stark di-           spergiert    sind, dass sie einer Grösse von unter 1     Mikron     entsprechen. Die     Teilchengrösse    des Oxydes bei Zugabe  zum Metall oder beim netzenden     Einschluss    muss nicht  mit der im Metall letztlich vorhandenen     Teilchengrösse     übereinstimmen. So kann eine     Aggregation    mit der  Wirkung eintreten, dass die effektive Teilchengrösse  höher ist als die erwartete.

   Daher ist die Anwendung  einer     Dispersionstechnik        während    oder nach der Be  netzung erforderlich.  



  Um     Dispersionslegierungen    zu erhalten, welche     mit     gewöhnlichen metallurgischen Operationen, wie Giessen  und Schweissen, verarbeitet werden können, ist es wich  tig, dass sowohl eine Benetzung als auch eine Dispersion  erreicht wird. Die erfindungsgemässen Legierungen kön  nen in einer     inerten    Atmosphäre     geschmolzen    werden,  und es wird innerhalb     eines    Zeitraumes von 30 Minuten  praktisch keine     Abscheidung    oder     Entnetzung    erfolgen.  



  Unter Verwendung der oben beschriebenen Metho  den können durch Vermischen des feuerfesten Materials  mit einem geschmolzenen     Metall    bestimmte Metallstruk  turen erzeugt werden. Selbst im geschmolzenen Zu  stand zeigen diese Produkte besondere Eigenschaften;  so besitzen z. B. bestimmte Metalle bei Temperaturen,  die normalerweise zu einer dünnflüssigen Schmelze die  ses Metalls führen, eine     pastenartige    Konsistenz. Neue  Eigenschaften zeigen sich auch dann, wenn die Schmel  zen gekühlt und verfestigt werden.  



  Die bevorzugte obere Grenze der     Füllvolumina     (Anteil der feuerfesten Teilchen in der fertigen     Di-          spersionslegierung    zum Unterschied von den Grund  mischungen)     liegt    bei 50     VolA;    in den     meisten        Fällen     wird man Füllvolumina zwischen 1 und 10     VolA    ver  wenden. Schon eine Menge von     1/10%    hat in manchen       Fällen        günstige    Wirkungen.  



  Die erfindungsgemässen     Dispersionslegierungen    bie  ten Werkstoffe mit erheblich verbesserten Eigenschaf  ten. Die     Hochtemperaturfestigkeit    von hochschmelzen  den Metallen kann unter     gleichzeitiger    Verbesserung  der Schlagfestigkeit und     Widerstandsfähigkeit    gegen  Bruchbeanspruchungen -erhöht werden, was für Hoch  temperaturzwecke, wie z. B.     Turbinenschaufeln,    Boiler  rohre und dergleichen,     grosse    Vorteile bietet. Auch die       niedrigerschmelzenden    Metalle, wie Aluminium und  Magnesium, können in erweitertem Masse als Werk  stoffe verwendet werden.  



  Bei den erfindungsgemässen     Dispersionslegierungen     kann auch die Kriechfestigkeit erhöht und dabei die       Duktilität    und Schlagfestigkeit in     erheblichem    Masse er  halten werden.  



  Im Gegensatz zu bekannten vergleichbaren Werk  stoffen, bei denen insbesondere die Oxydationsbestän  digkeit bei erhöhten Temperaturen gering ist, leidet die  Korrosionsfestigkeit des metallischen Anteils der erfin  dungsgemässen     Dispersionslegierungen    durch den Oxyd  anteil praktisch nicht und kann in einigen Fällen sogar  verbessert werden.  



  Erfindungsgemässe     Dispersionslegierungen    mit     nied-          rigschmelzendem    Metallanteil zeigen eine vorteilhafte  Ermüdungsfestigkeit.     Dispersionslegierungen        mit        makro-          skopischen    Partikeln aus feuerfesten Stoffen haben ge  wöhnlich nur eine geringe Ermüdungsfestigkeit; wenn  jedoch die feuerfesten Partikeln wie bei den erfindungs  gemässen     Dispersionslegierungen    klein, gut     dispergiert     und fest mit dem Metall verbunden sind, wird die Er  müdungsfestigkeit nicht verschlechtert, sondern im all  gemeinen verbessert.

      Überraschenderweise wird bei den erfindungsgemä  ssen Legierungen die     Rissfestigkeit    im Vergleich zum       oxydfreien    Metallanteil nicht nur nicht verschlechtert,  sondern bei den bevorzugten Legierungen sogar erhöht.  



  Die     Erfindung    soll nun anhand der folgenden Bei  spiele     näher    erläutert werden.  



  Die in den Beispielen beschriebenen erfindungsge  mässen     Dispersionslegierungen        enthalten    stets ein inak  tives Metall mit einem     Schmelzpunkt    über 50  C, das  ein unter 1000  C durch Wasserstoff reduzierbares Oxyd  besitzt; als Netzmittel wird jeweils entweder ein aktives  Metall, das ein durch Wasserstoff unter 1000  C nicht  reduzierbares Oxyd besitzt, oder eine aktive Verbin  dung dieses Metalls verwendet.  



  Die     ,in    den     Dispersionslegierungen    der Beispiele ent  haltenen Teilchen aus feuerfesten Metalloxyden besit  zen stets eine     durchschnittliche        Teilchengrösse    von 5 bis  1000     Millimikron    und eine spezifische Oberfläche in       m2/g    von 6/D bis     1200/D    (D - Dichte in     g/cm3).     



  <I>Beispiel 1</I>  Dieses Beispiel bezieht sich auf die Modifizierung  einer     Zink-Cadmium-Legierung.        Calciummetall    wird als  aktives Metall zum Bewirken der     Benetzbarkeit    eines       feinzerteilten        Siliciumdioxydpulvers    in der Legierung  verwendet.  



  Ein     Siliciumdioxyd-Aquasol,    wie es gemäss der     US-          Patentschrift    Nr. 2 574 902 erhalten wird, wurde mit  einem     Ionenaustauscher-Harz        entionisiert    und zu einem  feinen Pulver getrocknet. Dieses Pulver hatte eine     Ober-          fläche    von 30 eine Dichte von 2     g/ml    und  eine     Partikelgrösse    von ungefähr 100     mu.    Es wurde  bei einer Temperatur von 110  C in einem Ofen ge  trocknet.

   Das entstehende Pulver hatte einen     Coales-          cenzfaktor,    bestimmt gemäss US-Patent Nr.<B>2731326</B>  (Spalte 12, Zeile 24 ff.), von 1,4%. Eine aus 82,5  Cadmium und 17,5     GewA    Zink bestehende Legierung  wurde in einen Trockenschrank     mit        Argonatmosphäre     gebracht. Zu dieser     Zink-Cadmium-Legierung    wurde  1     GewA        Calcium    zugegeben und das entstehende Ma  terial auf eine Temperatur von     ungefähr    450  C er  wärmt. Zu dieser Schmelze wurde feines     Siliciumdi-          oxydpulver    zugegeben.

   Das entstehende     Metall-Silicium-          dioxyd    wurde in einem Mörser mit einem     Pistil    zer  rieben, worauf das     Siliciumdioxyd    ohne weiteres von  der geschmolzenen     Zink-Cadmiumlegierung    benetzt  wird.  



  Die so erhaltene     Dispersionslegierung    war ein Me  tall mit 5 %     Siliciumdioxyd    in     dispergierter    Form. Die       geschmolzene    Mischung zeigte nach ruhigem Stehen  während einer halben Stunde praktisch kein     Ausschlak-          ken    des     Siliciumdioxydes.    Dieses Material wurde dann  zur     Verfestigung    gekühlt, wobei das     Siliciumdioxyd    im  Metall     dispergiert    blieb.  



  <I>Beispiele 2-11</I>  Andere     Dispersionslegierungen    wurden wie in Bei  spiel 1 hergestellt und enthielten die in Tabelle I an  gegebenen Reduktionsmittel und     schwerschmelzenden     Materialien in den angegebenen Anteilen.  
EMI0010.0107     
  
    <I>Tabelle <SEP> I</I>
<tb>  Beispiel <SEP> Legierung <SEP> Netzmittel <SEP> Füller
<tb>  2 <SEP> Cd <SEP> 82,5 <SEP> % <SEP> Ca <SEP> 2 <SEP> % <SEP> A1203 <SEP> 4 <SEP> %
<tb>  Zn <SEP> 17,5       
EMI0011.0001     
  
    <I>Tabelle <SEP> 1</I> <SEP> (Fortsetzung)
<tb>  Beispiel <SEP> Legierung <SEP> Netzmittel <SEP> Füller
<tb>  3 <SEP> Cd <SEP> <B>82,5%</B> <SEP> Ca <SEP> 2 <SEP> % <SEP> TiO2 <SEP> 4 <SEP> %
<tb>  Zn <SEP> 17,

  5
<tb>  4 <SEP> 5n <SEP> <B><I>50%</I></B> <SEP> Ca <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Si02 <SEP> 9
<tb>  Pb <SEP> <B>30%</B>
<tb>  Zn <SEP> 20
<tb>  5 <SEP> Sn <SEP> <B>82%</B> <SEP> Ca <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Si02 <SEP> 12
<tb>  Zn <SEP> <B>18%</B>
<tb>  6 <SEP> Cd <SEP> <B>82,5%</B> <SEP> Ca <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Talc <SEP> 4
<tb>  Zn <SEP> <B>17,5%</B>
<tb>  7 <SEP> Cd <SEP> <B>82,5%</B> <SEP> Titan- <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Si02 <SEP> 4
<tb>  Zn <SEP> <B>17,5%</B> <SEP> nitrid
<tb>  8 <SEP> Cd <SEP> <B>82,5%</B> <SEP> Titan- <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Si02 <SEP> 4
<tb>  Zn <SEP> <B>17,5%</B> <SEP> carbid
<tb>  9 <SEP> Mg <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Mg <SEP> 1,95 <SEP> % <SEP> Si02 <SEP> 2 <SEP> %
<tb>  Pb <SEP> 98
<tb>  10 <SEP> Mg <SEP> 2.% <SEP> Mg <SEP> 1,9 <SEP> % <SEP> A1203 <SEP> 4%
<tb>  Pb <SEP> 98
<tb>  11 <SEP> Li <SEP> <B><I>0,5%</I></B> <SEP> Li <SEP> 0,

  49 <SEP> % <SEP> Si02 <SEP> 2
<tb>  Pb <SEP> <B>99,5%</B>       In jedem der obigen Beispiele wurde der Füller  leicht von dem geschmolzenen Metall benetzt und darin       dispergiert    und blieb beim Kühlen und Verfestigen des  Metalls in     dispergiertem    Zustand. In allen Fällen besass  das modifizierte Metall verbesserte Festigkeit bei Tem  peraturen nahe des Schmelzpunktes.  



  <I>Beispiel 12</I>  Dieses Beispiel erläutert die Verwendung einer  Stamm- oder Grundmischung aus aktivem Metall und  Füller.  



  Zu einer geschmolzenen Aluminiumlegierung (65  Al, 35 % Mg) wird bei 475 % unter     Argonatmosphäre          Zirconoxyd    (165     m2/g)    unter heftigem mechanischem  Rühren zugegeben. Gleichzeitig wurde     Sauerstoff    mit  einem     Partialdruck    von 1-2 mm in die Reaktoratmo  sphäre eingebracht, was zu einem sofortigen Benetzen  des     Zirconoxydpulvers    durch die Schmelze führte.

       Zir-          conoxyd    wurde bis zu einer Füllung von 2     GewA    in  die Legierung eingeführt, mit einer gleichzeitigen Zu  nahme von 0,07     GewA    Sauerstoff, entsprechend einer  monomolekularen Schicht von Sauerstoff, bezogen auf       Zirconoxyd.     



  Der entstehende gefüllte Körper wurde dann zum       Dispergieren    des     Zirconoxydes        stranggepresst.    Ein Teil  der     stranggepressten    Mischung wurde durch Zusammen  schmelzen mit 6 Teilen     Aluminium    verdünnt und dann  mit inaktivem Metall vermischt.  



  <I>Beispiel 13</I>  Zu 100 g einer geschmolzenen     Cadmium-Zinkle-          gierung    (82,5 %     Cd,    17,5 % Zn) in einem Schmelztiegel  wurden 0,5g     Caleium    zugegeben. Nach Auflösung des       Calciums    wurden 1,4 g      Cab-o-sil    (Markenbezeichnung,       Godfrey    L.

       Cabot,        Inc.,        Siliciumdioxydpartikeln    mit  einer Grösse von 0,015-0,020     ,u    und einer     Oberfläche     - bestimmt aus     Stickstoffadsorption    - von 175 bis  200     m2/g)    auf die Oberfläche der Legierung auf-    gebracht und dann in die Schmelze     eingerührt.    Nach  30minutigem Rühren erhält man     ein    feinzerteiltes, dich  tes metallisches Pulver,

   obwohl die Temperatur des  Schmelztiegels auf 350  C gehalten wurde und eine ge  wöhnliche     Cadmium-Zink-Calcium-Legierung    unter die  sen Bedingungen flüssig wäre (Schmelzpunkt des       Eutecticums    aus 82,5 % Cd und 17,5 % Zn liegt bei  263  C). Das gesamte Verfahren wurde in einem     Trok-          kenbehälter    unter     Argonatmosphäre    durchgeführt.  



  Das so erhaltene dichte, metallische Pulver war an  der Luft stabil und wurde bei einem Druck von  1406     kg/cm2    bei einer Temperatur von 250  C (er  heblich unter dem Schmelzpunkt der Legierung) ge  presst. Man erhält einen dichten     Körper    mit metallischem  Aussehen, der sich leicht bearbeiten lässt. Ein solches,       Siliciumdioxyd        gleichmässig        dispergiert    enthaltendes Pul  ver konnte also geformt und mittels üblicher metallurgi  scher Methoden bearbeitet werden.  



       Beispiel   <I>14</I>  Eine geschmolzene     Magnesium-Indium-Legierung     mit 0,3 % Magnesium wurde bei 190-225  C unter  einem     Sauerstoffpartialdruck    von 20 mm und raschem       mechanischem    Rühren im geschlossenen System mit        Cab-o-Sil     (Markenbezeichnung) versetzt. Insgesamt  wurden so 1     GewA        Siliciumdioxyd    und 0,18 % Sauer  stoff, entsprechend 2,8     monomolekularen    Schichten  Sauerstoff auf dem     Siliciumdioxyd,    eingebracht.

   Diese       Metall-Oxydmasse    wurde dann als Grundmischung ver  wendet und mit Blei auf einen     Siliciumdioxyd'gehalt     der fertigen Legierung von 1     VolA    verdünnt. Das Ma  terial wurde dann verdichtet und als     pfropfenförmiger     Körper (Durchmesser 25,4 mm) 6mal bei 200  C durch  eine Öffnung (Durchmesser 1,587 mm) bei     einem    Druck  von 1858     kg/cm2        stranggepresst.    Das so behandelte,  mit     Siliciumd'ioxyd    gefüllte Blei     zeigte    eine verbesserte  Kriechfestigkeit und Zugfestigkeit.

   Durch Verwendung  von mehr oder weniger einer     ähnlichen    Grundmischung  mit 100     mp        Siliciumdioxyd    wurde     Füllvolumina    von  0,1; 0,5 und 2 % erzielt.  



  <I>Beispiel 15</I>  In eine geschmolzene, mechanisch bewegte     Calcium-          Indium-Legierung    mit 0,5 %     Calcium    wurde bei 190 bis  225' C amorphes     Siliciumdioxyd    (32,9     m2/g,    durch  schnittlicher     Partikeldurchmesser    100     mu)    in geschlos  senem System unter einem     Sauerstoffpartialdruck    von  15 mm eingearbeitet, bis der     Siliciumdioxydgehalt     4,0     GewA    betrug.

   Bei dem Verfahren wurden  0,09     GewA    Sauerstoff in die gefüllte Legierung ein  gebracht, was 3 monomolekularen Schichten Sauerstoff  auf dem     Siliciumdioxyd    entspricht. Diese Masse wurde  dann als Grundmischung zum Füllen und Verstärken  von Blei, wie in Beispiel 14 beschrieben, verwendet.  <I>Beispiel 16</I>  Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer       Kupfer-Aluminiumlegierung    mit 0,7     VolA    Aluminium  oxyd     (A1203)    in Form einer kolloidalen     Dispersion.     



  Zunächst wird eine Dispersion aus kolloidalem  Aluminiumoxyd in Kupfer hergestellt. Dazu werden  652 Gewichtsteile einer 5 %     igen    Lösung aus kolloidalem       Aluminiumoxydmonohydrat    in Form von     Fibrillen    mit  einer spezifischen Oberfläche von     ungefähr    300     m2/g     und einer Faserlänge von ungefähr 250     mu    mit de  stilliertem Wasser auf ein Gesamtvolumen von 5 Litern  aufgefüllt. Getrennt davon werden 2370 g Kupfer-           nitrattrihydrat    in 5 Liter     destilliertem    Wasser gelöst und  3600 ml 5 n     Ammoniumhydroxydlösung    auf ein Vo  lumen von 5 Liter aufgefüllt.

   Diese Lösungen wurden       gleichzeitig    und mit gleichen Mengen pro Zeiteinheit  in die Mischzone eines Reaktors eingeführt, welcher  mit einem hochtourigen     Rührer    versehen war. Dadurch  wurde das kolloidale Aluminiumoxyd     gleichmässig    in  einer Matrix aus     Kupferhydroxyd    verteilt.  



  Das gefällte     Kupferhydroxyd    mit dem     dispergierten     kolloidalen Aluminiumoxyd wurde filtriert, gewaschen  und in einem Rohrofen mit Wasserstoff reduziert, bis       praktisch    der gesamte Sauerstoff ausgeschieden war. Die  Analyse des entstehenden     reduzierten    Metallpulvers,  welches     dispergiertes    kolloidales Aluminiumoxyd ent  hielt, ergab, dass die Probe aus 88,7 % Kupfer und  9,7     @        A1203    bestand; dies entspricht     einem    Füllvolumen  von 19,6              AhOs    im Kupfer.  



  Ein Teil dieses     Materials    wurde in Säure aufgelöst;  aus der entstehenden Lösung wurde nach dem Aus  dialysieren der Säure und der durch Auflösen des Kup  fers gebildeten Salze     Elektronennukrographien    her  gestellt. Diese Mikrographien zeigten, dass die Partikeln  noch von kolloidaler Grösse waren; eine Oberflächen  bestimmung nach der Stickstoffmethode an einem Teil  des auf diese Weise erhaltenen trockenen Pulvers zeigte,  dass der mittlere     Partikeldurchmesser        ungefähr    30     my     betrug.  



  Das modifizierte Kupferpulver wurde zur Herstel  lung einer     Kupfer-Aluminiumlegierung    verwendet, wel  che die Zusammensetzung der handelsüblichen Legie  rung 24 S besitzt. Diese Legierung enthielt 4,5 Teile  Kupfer, 1,5 Teile Magnesium, 0,6 Teile Mangan und  93,4 Teile Aluminium. Die experimentell hergestellte  Legierung besass eine identische     Zusammensetzung    mit  Ausnahme des in dem Kupferpulver enthaltenen     Alumi-          niumoxydes.     



  Die Metallkomponenten der     Legierung    wurden ge  schmolzen, auf 815  C gebracht und 30 Minuten in  geschmolzenem Zustand gehalten. Die Mischung wurde  dann mit Luft abgekühlt und zu Stäben mit einem  Durchmesser von ungefähr 6,35 mm     stranggepresst,    wo  bei der ursprüngliche Durchmesser 25,4 mm betrug.  Das     Strangpressen    wurde bei einer Temperatur von un  gefähr 450  C     durchgeführt.    Die Legierung wurde dann  einer     Lösungstemperung    im Temperaturbereich von       488-499 C    während 3 Stunden unterzogen.

   Darauf  wurde sie in kaltem Wasser gelöscht und einer     Präzi-          pitationshärtung    bei Raumtemperatur     während    eines  Zeitraumes von 3 Tagen unterworfen. Dieser Wärme  behandlungszyklus entspricht dem sogenannten     T-4-          Zustand.     



  Die Zugfestigkeit dieser Legierung wurde bei 317  C  gemessen und ergab einen Wert von 1687     kg/cm2.     Eine handelsübliche Legierung gleicher Zusammen  setzung, jedoch ohne Aluminiumoxyd,     zeigt    bei die  ser Temperatur eine Zugfestigkeit von ungefähr  492     kg/cm2.    Dieses Beispiel zeigt die erhebliche Ver  besserung der     Zugfestigkeit,    welche durch     Einschluss     von nur 0,7     Vol.1    kolloidalem Aluminiumoxyd in einer       Aluminium-Kupferlegierungerzielt    werden kann.  



  Das Beispiel     erläutert    die     Technik    der Bildung einer  kolloidalen     Oxyddispersion    in einem hochschmelzenden  Metall und die Auflösung dieses     hochschmelzenden    Me  talls in einem     niedrigerschmelzenden    Metall, welches ein  aktives Metall als Netzmittel enthält. Die aktiven Me  talle dieses Beispiels waren Magnesium, Aluminium und  Mangan, das hochschmelzende     inaktive    Metall Kupfer.    <I>Beispiel 17</I>  Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 16 wurde  zur Einführung von 0,6     Vol.%    kolloidalem Aluminium  oxyd in eine Legierung aus 90 Teilen Aluminium,  10     Teilen    Kupfer und 4 Teilen Magnesium angewen  det.

   Die Zugfestigkeit dieser Legierung unter Prüfung  bei 350  C ergab einen Wert von 499     kg/cm2,    vergli  chen mit einer Zugfestigkeit von 149     kg/cm2    an einer  Kontrollprobe, welche bis auf den Gehalt an kolloidalem       Aluminiumoxyd        mit    der     modifizierten    Probe identisch  war. Diese 300 %     ige    Verbesserung der Zugfestigkeit der       Legierung    zeigt     ebenfalls    die erhebliche Verstärkungs  wirkung von kolloidal     dispergierten    schwerschmelzbaren  Oxyden auf Metalle und Legierungen.  



  <I>Beispiel 18</I>  Dieses Beispiel erläutert die Anwendung des erfin  dungsgemässen Verfahrens zur Herstellung eines neuen  hochschmelzenden Metallproduktes, welches ein     disper-          giertes    schwerschmelzbares Oxyd     enthält.     



  Eine Stammischung aus     Molybdän    mit 3     GewA          kolloidalem        Zirconoxyd    wurde durch Ausfällen von       Molybdänpentoxyd    um die Oberfläche der kolloidalen       Zirconoxydpartikeln    durch Zugabe von Ammonium  hydroxyd zu einer     wässrigen    Lösung von     Molybdän-          pentachlorid    hergestellt. Dieses Material wurde dann  getrocknet und unter Wasserstoff während 10 Stunden  bei 1000  C reduziert.  



  Das Produkt wurde in geschmolzenem Titan bei der  Temperatur seines Schmelzpunktes in einem Lichtbogen  ofen gelöst. Die Probe lag dabei auf wassergekühlten  Kupferträgern. Das Verhältnis von     Molybdän    zu Titan  entsprach 30: 70. Diese Probe wurde zur völligen Ho  mogenisierung der Legierung mehrmals aufgeschmolzen,  zur Zerstörung der     Gussstruktur    gewalzt und auf ihre       Hochtemperatureigenschaften    untersucht.  



  Das Produkt zeigte eine wesentliche Verbesserung  der     Hochtemperaturkriechfestigkeit    gegenüber einer  Probelegierung identischer Zusammensetzung, jedoch  ohne kolloidales     Zirconoxyd.     



  <I>Beispiel 19</I>  Dieses Beispiel beschreibt eine     Nioblegierung    mit       Thoriumoxydpartikeln        submikronischer    Grösse. Diese  Legierung ist typisch für eine bevorzugte Gruppe der  erfindungsgemässen Produkte, welche mehr als 50     Gew.          Niob    enthält. Solche     Nioblegierungen    können zusätzlich  bis 15 % Titan, bis 20 %     Molybdän    und bis 35 % Wolfram  enthalten, wobei die Summe dieser zusätzlichen Ele  mente weniger als 50 % ausmacht.

   Insbesondere kann das  Verfahren dieses     Beispiels    zur Herstellung folgender Le  gierungen verwendet werden: 64     Nb-10        Ti-6    Mo-20 W;  57     Nb-10        Ti-3    Mo-30 W; 60     Nb-10        Ti-30    W. Andere       Nioblegierungen    mit     Zircon,    wie z. B. 80     Nb-5        Zr-15    W  und 85     Nb-5        Zr-10    Mo können ebenfalls hergestellt  werden.  



  Zur Herstellung der geschmolzenen und gegossenen  Kompositionen dieses Beispiels wurde das     Thorium-          oxyd    der Legierung über eine     Molybdän-Thoriumoxyd-          Stammischung    zugegeben. Es ist zu bemerken, dass eine       Wolfram-Metalloxyd-Grundmischung    zusätzlich zu oder  anstelle von der     Molybdän-Metalloxyd-Grundmischung     bei der Herstellung     wolframhaltiger    Legierungen ver  wendet werden kann.  



  Das zur Herstellung der Grundmischung verwendete       Thoriumoxyd-Sol    wurde durch     Dispergieren    von     calei-          niertem        Thoriumoxalat,        Th        (C204)2,    in Wasser mit einer      Spur Salpetersäure hergestellt, wobei das     Thorium-          oxalat    durch Fällung aus     Thoriummtrat    hergestellt wor  den war.

   Der Niederschlag wurde gewaschen, 2 Stunden  bei 650  C getrocknet, 2 Stunden in 6 n     HN03    auf  geschlämmt,     abzentrifugiert,    der     Niederschlag    erneut in  Wasser aufgeschlämmt, erneut zentrifugiert und schliess  lich in Wasser mit genügend     Anion-Austauschharz    in       Hydroxylform    zur Steigerung des     pH    auf 3,5 auf  geschlämmt. Das     entstehende    Produkt war ein     Thorium-          oxyd-Sol,    welches<I>25</I>     mg    grosse diskrete     Thoriumoxyd-          partikeln    enthielt.  



  Dieses kolloidale     Thoriumoxyd    wurde nun in einer  Matrix aus     Molybdänhydroxyd        eingebettet.    Der dazu  verwendete Reaktor bestand aus einem säurebeständi  gen Stahltank mit konischem Boden. Der Boden des       Tankei    war mit einer säurebeständigen Leitung ver  bunden, die ihrerseits über     T-Stücke    mit 3 Zuleitungen  in Verbindung stand. In der Leitung befand sich eine       Zirkulationspumpe;    von der Pumpe führte die     Leitung     zum Tank zurück. Anfänglich war der Tank mit 5 Liter  Wasser beschickt; die Atmosphäre im Tank bestand aus  Stickstoff.  



  Durch das erste     T-Stück    wurden 5 Liter     MoCh     Lösung (2732 g     MoCh    mit     einem        Äquivalent    von  960 g     Mo-Metall)    zugegeben; durch das zweite     T-Stück     wurden 5 Liter einer 15     molaren        Na40H-Lösung    zu  gegeben. Durch das dritte     T-Stück    wurden 5 Liter       Th02-Sol        mit    70,9g     Th02    zugeführt.

   Die Partikeln im       Th02-Sol    besassen einen Durchmesser von 25     m,y    und  waren dicht und diskret.  



  Die Lösungen wurden     gleichzeitig    in den Reaktor  eingeführt. Die pro Zeiteinheit zugeführte Menge wurde       während    der 45 Minuten dauernden Zugabe konstant  und gleichmässig     gehalten.    Der     pH    der Aufschlämmung  betrug am Ende der Reaktion 8,7. Während der Reak  tion wurde über der Aufschlämmung eine     Stickstoff-          atmosphäre    aufrechterhalten.  



  Durch Zugabe     gleicher    Volumina von     MoC15-    Lö  sung,     NH40H-Lösung    und des     Th02-Sols    während je  der beliebigen Zeitspanne der Reaktion wurde das Ver  hältnis von     Th02    zu     Mo0(OH)3    in jeder Fraktion der  Fällung konstant gehalten.  



  Der Niederschlag wurde     -durch    Filtration     unter    Stick  stoff isoliert. Es war eine braune gelatineartige Masse  aus     MOO(OH)3    mit 25     mu-Th02-Partikeln    in gleich  mässiger     Einbettung.     



  Der Niederschlag wurde über Nacht bei 240  C  getrocknet, auf eine Grösse entsprechend einer Siebzahl  von 39,4 Maschen/cm     mikropulverisiert    und schliesslich  zwei Stunden auf 450  C zur Entfernung der letzten  Spuren von Chlorid erhitzt.  



  Das entstehende schwarze Pulver wurde in einen  Ofen gebracht. Die Temperatur im Ofen wurde lang  sam auf 600  C gesteigert,     während    ein stetiger Strom  von     gereinigtem    Wasserstoff und Argon langsam über  das Pulver geleitet wurde. Dann wurde die Temperatur  auf 950  C gesteigert, 16 Stunden auf diesem Wert ge  halten und     schliesslich    8 Stunden auf 1300  C gehalten.  Während der letzten Stadien der Reaktion wurde ge  reinigter Wasserstoff über das     Mo-Th02-Pulver    geleitet.  



  Das entstehende Produkt war ein Pulver aus Mo  lybdän-Metallpartikeln, in denen     Thoriumpartikeln          gleichmässig        dispergiert    waren. Die Pulverpartikeln lie  fen durch ein Sieb mit 39,4 Maschen/cm und wurden  von einem Sieb mit 78,74     Maschen/cm    (0,147 bis  0,074 mm) zurückgehalten.  



  Der Zustand der     Thoriumoxydpartikeln    im Pulver    wurde durch Auflösen des Metalls in einer Mischung  aus Salpetersäure und Salzsäure, Wiedergewinnen des  kolloidalen     Th02    durch     Abzentrifugleren,    Waschen mit  verdünnter     NH40H    und Wasser, und schliesslich durch       Peptisieren    mit verdünnter     HNO3    bestimmt.     Bei    Be  trachtung der     Th02-Partikeln    im Elektronenmikro  skop mit 25 000facher Vergrösserung zeigten sich sphä  rische, diskrete Partikeln von 100 mg Grösse.  



  Die Analyse des Produktes ergab folgende Werte:  91,5     GewA        Molybdän,    7,63 %     Thoriumoxyd    (entspre  chend 7,85     VolA        Th02),    1,30 % Gesamtsauerstoff,  d. h. nur 0,37 % Sauerstoff ausser dem im schwerschmelz  baren Oxyd enthaltenen Sauerstoff.  



  Unter Verwendung der     Molybdän-Thoriumoxyd-          Stammischung    wurde eine     Nioblegierung    durch folgende       Gusstechnik    hergestellt: eine     granulare    Mischung aus  80     GewA        Niob    (99,7 % rein), 10     Gew.%    Titan (99,5  rein) und 10     GewA        Molybdän-Thoriumoxyd    (hergestellt  gemäss obigen Angaben) wurde im Lichtbogen unter  reine     Argonatmosphäre    auf einem wassergekühlten  Kupferherd geschmolzen.

   Der so erhaltene     Gusskörper     aus gefüllter Legierung wurde bei 1100  C bis zu un  gefähr 50 %     iger    Dickenverringerung geschmiedet; Stücke  der geschmiedeten Legierung wurden 9 Stunden bei  2000  C im Vakuum einer Hitzebehandlung unterzogen  und rasch auf Raumtemperatur abgekühlt. Während der  Behandlung bei 2000  C erreichte die Korngrösse der  Legierung einen Wert, welcher annähernd der     ASTM-          Korngrösse    Nr. 4 entspricht.  



  Eine Legierung ähnlicher Zusammensetzung, aber  ohne     Th02,    wies eine Korngrösse von mehr als     ASTM     Nr. 3 nach ähnlicher Verarbeitung auf. Dementspre  chend bewirkt die Anwesenheit von     Th02    nach Ein  führung gemäss der beschriebenen     Technik    eine erheb  liche Beeinträchtigung des Kornwachstums bei Behand  lung der Legierung mit hohen Temperaturen.  



  Ein anderer Teil der Legierung wurde nach  Schmiedebearbeitung mit 50 %     iger    Dickenreduktion eine  Stunde auf 1100  C erhitzt; diese Behandlung bewirkte  die     Rekristallisation    einer     Legierung    gleicher Zusam  mensetzung, jedoch ohne     schwerschmelzbare        Oxydpar-          tikeln.    In der Legierung mit schwerschmelzbaren Oxyd  partikeln waren keine     metallographischen    Anhaltspunkte  für eine     Rekristallisation    zu erkennen. Nach dem Er  hitzen einer geschmiedeten Probe während 6 Stunden  auf 1100  C setzte teilweise     Rekristallisation    ein.

   Die  Anwesenheit von schwerschmelzbaren     Oxydpartikeln     verzögerte also die     Rekristallisation    der kaltbearbeiteten  Legierung.  



  Ein weiterer Teil der     Legierung    wurde nach dem  Schmieden 9 Stunden auf 2000  C erhitzt, auf Raum  temperatur abgekühlt, auf 1200  C erhitzt, 12 Stunden  bei dieser Temperatur gehalten, auf Raumtemperatur  abgekühlt und zu Probestücken für die Härteprüfung  aufgearbeitet. Die so erhaltenen Härtezahlen nach der       Diamantpyramiden-Methode        (DPHN)    waren folgende:  
EMI0013.0110     
  
    a) <SEP> 900<B>0</B> <SEP> C <SEP> - <SEP> 220, <SEP> b) <SEP> 1000<B><I>0</I></B> <SEP> C <SEP> - <SEP> 190,
<tb>  c) <SEP> 1100<B><I>0</I></B> <SEP> C <SEP> = <SEP> 145, <SEP> d) <SEP> 1200  <SEP> C <SEP> - <SEP> 90,
<tb>  e) <SEP> 1300<B>11</B> <SEP> C <SEP> = <SEP> 56 <SEP> und <SEP> f) <SEP> 1400  <SEP> C <SEP> - <SEP> 40.

         Im allgemeinen waren die Härtezahlen mindestens  zweimal so hoch wie die der Vergleichslegierung ohne       Thoriumoxyd.     



  Bei der     Herstellung    von Legierungen des oben be  schriebenen Typs sollten beim Schmelzen bestimmte      Vorsichtsmassnahmen beachtet werden. Wenn beispiels  weise der Lichtbogen längere     Zeit    auf die     Molybdän-          Thoriumoxyd-Grundmischung    gerichtet ist, kann das       Thoriumoxyd    ausschlacken und     schmelzen.    Um dieses  zu vermeiden, werden die     Metallpulver    vor dem Schmel  zen     gründlich    gemischt. Eine andere Möglichkeit be  steht in der Zugabe des     Molybdän-Thoriumoxyds    zum  geschmolzenen Titan.

   Bei solchen Systemen scheint die  Benetzung schneller abzulaufen und dadurch das       Thoriumoxyd    vor längerer direkter Einwirkung des  Lichtbogens geschützt zu werden. Eine     Molybdän-          Thoriumoxyd-Titan-Komposition    wird dann zu dem ge  schmolzenen     Niob    zusammen mit dem zum Erzielen der       endgiiltigen    Zusammensetzung erforderlichen Legie  rungskomponenten zugegeben.  



  <I>Beispiel 20</I>  Dieses Beispiel     entspricht    dem Beispiel 18 mit  der Abänderung, dass eine-     Molybdän-7        %-Zirconoxyd-          Grundmischung    anstelle des     Molybdän-Thoriumoxydes     verwendet wird. Nach einer Hitzebehandlung     zeigte    die  ses Produkt eine Korngrösse entsprechend     etwa        ASTM     Nr. 0. Die Anwesenheit von     Zr02        bewirkte    also eine  Verringerung des Kornwachstums der Legierung wäh  rend der     Hochtemperatureinwirkung.     



  Ein Teil der geschmiedeten     Legierung    wurde nach  Erhitzen auf ihre     Glühhärte    geprüft. Dabei wurden fol  gende Werte ermittelt:     DPHN    bei 1000  C = 190,  1100<B>0</B> C = 175, 12000 C = 120, 1300<B>0</B> C = 70 und  1400  C = 45.  



  <I>Beispiel 21</I>       Titan-Legierungen    des Typs     Ti-2-30        Mo-O-10    Al  können ebenfalls mittels des beschriebenen Verfahrens  hergestellt werden. Auch andere Komponenten wie  Chrom,     Vanadium    und Wolfram können in einem An  teil bis 15     %    vorhanden sein. So wurden beispielsweise  15 g einer     Molybdän-20        %-Thoriumoxyd-Grundmischung     in Pulverform mit 264 g hochreinem     Titanpulver    ge  mischt.

   Diese Mischung wurde im Lichtbogen zusam  men     mit    21 g reinem Aluminium zu einer Legierung  verarbeitet, die aus     Ti-7    A1-4     Mo-1        Th02    bestand. Das       Thoriumoxyd    blieb klein und gut     dispergiert    in der Le  gierung und schlackte nicht aus.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Giessfähige Dispersionslegierung aus Metall und darin verteilter Metall-Sauerstoffverbindung, dadurch ge kennzeichnet, dass die Dispersionslegierung folgende Be standteile .enthält:

   1. ein inaktives Metall (a) mit einem Schmelzpunkt über 50 C, das ein unter 1000 C durch Wasser stoff reduzierbares Oxyd besitzt, 2. als Netzmittel ein aktives Metall (b), das ein durch Wasserstoff unterhalb 1000 C nichtreduzierbares Oxyd besitzt, oder eine aktive Verbindung dieses Metalls, und 3.

   im wesentlichen einzelne Teilchen (c) einer feuer festen Metall-Sauerstoffverbindung, welche Teil chen eine durchschnittliche Teilchengrösse von 5 bis 1000 Millimikron und eine spezifische Oberfläche, gemessen in m2/- von 6/D bis 1200/D besitzen, worin D die Dichte der Metall-Sauerstoffverbindung in g/cm3 ist, wobei die Metall-Sauerstoffverbindung in dem inaktiven Metall praktisch unlöslich und beim Schmelzpunkt des inaktiven Metalls thermisch beständig ist,

   einen Schmelzpunkt oberhalb desjeni- gen des inaktiven Metalls aufweist und bei 1000 C eine freie Bildungsenergie von über 60 keal/g-Atom Sauerstoff besitzt, wobei das aktive Metall bzw. die aktive Metallverbin dung mindestens in solcher Menge vorhanden ist, dass die feuerfesten Teilchen sich nicht abscheiden, wenn die Legierung als Schmelze eine halbe Stunde ruhig gehalten wird.

   1I. Verfahren zur Herstellung einer D.ispersionsle- gierung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die feuerfesten Teilchen (c) in Gegenwart des Netzmittels (b) in geschmolzenem inaktivem Metall (a) dispergiert, wobei mindestens eine solche Menge des Netzmittels (b) verwendet wird, die ausreicht, um ein Ausscheiden der feuerfesten Teilchen (c) zu verhindern, wenn die Schmelze während einer halben Stunde in Ruhe gehalten wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Legierung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Teilchen (c) aus Metalloxyd be stehen. 2.

   Legierung nach Patentanspruch I oder Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metall anteil der Dispersionslegierung einen Schmelzpunkt zwi schen 50 und 720 C besitzt und bis zu 80 Vol. % der Teilchen (c) enthält, welche bis mindestens 500 C ther misch beständig sind, einen Schmelzpunkt über 1000 C und eine spezifische Oberfläche von 12/D bis 1200/D aufweisen. 3.

   Legierung nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das aktive Metall Magnesium, Alu- minium, Zink, Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium, Calcium, Barium oder Strontium, oder eine Legierung dieser Metalle untereinander, ist. 4.

   Legierung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der Metallanteil der Dispersionsle- gierung einen Schmelzpunkt über 720 C besitzt, wobei das inaktive Metall (a) ein solches ist, dessen Oxyd bei 27 C eine freie Bildungsenergie von weniger als 88 kcal/g-Atom Sauerstoff aufweist, während das aktive Metall (b) ein solches ist, dessen Oxyd bei 27 C eine freie Bildungsenergie von über 88 kcal/g-Atom Sauer stoff hat, und die Teilchen (c) aus einem Metalloxyd bestehen, dessen freie Bildungsenergie bei 1000 C über 90 kcal/g-Atom Sauerstoff liegt, und die Menge an aktivem Metall (b)

   mindestens 4 MolA, bezogen auf die Teilchen, beträgt. 5. Legierung nach Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass das Metalloxyd der Teilchen eine freie Bildungsenergie bei 1000 C von über 105 kcal/b Atom Sauerstoff aufweist. 6. Legierung nach Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Teilchen (c) eine mittlere Teil chengrösse von 5-500 Millimikron besitzen. 7. Legierung nach Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass der Anteil an Teilchen (c) bis 10 VolA der Dispersionslegierung ausmacht. B.

   Legierung nach Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass das aktive Metall (b) einen Schmelz punkt über 1200 C besitzt. 9. Legierung nach Unteranspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, dass das aktive Metall (b) Titan ist und dieses in Mengen von mindestens 50 GewA vorhanden ist. 10. Legierung nach Unteranspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, dass das aktive Metall (b) Niob ist, wel ches in Mengen von mindestens 50 Gew.% vorhanden ist. 11. Legierung nach Unteranspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, dass sie ausserdem zwischen 2 und 20 Gew.% Molybdän:enthält. 12.

   Legierung nach Unteranspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, dass sie ausserdem 2-25 Gew.% Wolfram enthält. 13. Legierung nach Unteranspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, dass die Teilchen (c) aus Thoriumoxyd bestehen. 14. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Herstellung einer Dispersions- legierung mit einem Schmelzpunkt des metallischen An teils zwischen 50 und 720 C Teilchen (c) verwendet werden, die eine spezifische Oberfläche von 12/D bis 1200/D aufweisen. 15.

   Verfahren nach Unteranspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Teilchen (e) in Gegenwart von (7,5 X 10-4 A) bis (7,5 X 10-2 A) Gramm Sauer stoff pro Gramm der Teilchen (c) dispergiert, wobei A die Oberfläche der Teilchen (c) in m'/g ist. 16. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Herstellung einer Legierung, de ren metallischer Anteil über 720 C schmilzt, minde stens 4 Mol.%, bezogen auf die Teilchen (c), eines sol chen aktiven Metalls (b) zugesetzt werden, das ein Oxyd besitzt, welches bei 27 C eine freie Bildungs energie von mindestens 88 kcal/g-Atom Sauerstoff auf weist. 17.

   Verfahren nach Unteranspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, dass Teilchen (c) aus einem Metalloxyd verwendet werden, die bei 1000 C eine freie Bildungs energie von mehr als 90 kcal/g-Atom Sauerstoff besitzt.