Verfahren zur Herstellung von Berylliumlegierungen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Berylliumlegierungen durch Sintern in flüssiger Phase.
Das Sintern in flüssiger Phase unterscheidet sich insofern von den verschiedenen anderen Typen von Sinterverfahren, als das Sintern des Blocks in Gegenwart einer flüssigen Phase ausgeführt wird. Das Sintern in flüssiger Phase umfasst die Erhöhung der Temperatur der Bestandteile aus komprimiertem Metallpulver auf eine Temperatur, bei der eine vorbestimmte Menge der flüssigen Phase erscheint. In der flüssigen Phase wird einer der Metallbestandteile, der Feststoff, allmählich im anderen Metallbestandteil, der Flüssigkeit, gelöst. Die Mengen dieser Bestandteile sind jedoch solche, dass im Gleichgewicht immer etwas flüssige Phase besteht. Es wird angenommen, dass die Flüssigkeit den Feststoff netzt, um günstige Oberflächenenergien, die zwischen der Flüssigkeit und dem Feststoff bestehen, hervorzubringen, was eine Lösung in der flüssigen Phase gestattet.
Bei der Herstellung auf bekannte Weise gewisser Legierungen durch Sintern in flüssiger Phase wurde jedoch festgestellt, dass der Feststoff das flüssige Metall aus dem Block vertrieb. Zum Beispiel wird aus einer Beryllium-Silber-Legierung das Silber aus der nach bekanntem Sinterverfahren in flüssiger Phase hergestellten Probe ausgetrieben. Es wird angenommen, dass das ungünstige Oberflächenenergie-Gleichgewicht, das die Vertreibung der Flüssigkeit verursacht, von einem zähen Berylliumoxydfilm herrührt, der auf jedem Berylliumteilchen vorhanden ist.
Die vorliegende Erfindung verhindert die Vertreibung der Flüssigkeit, indem ein Mittel verwendet wird, das in die Sinterstufe eingreift. Das Agens zerstört den Oxydfilm auf dem Beryllium oder sondert sich zur Metalloxydübergangsfläche und vermindert die Oberflächenenergie des flüssigen Metalls in bezug auf den Berylliumoxydfilm, so dass das flüssige Metall das feste Metall allmählich löst.
Das Mittel kann ein Fluss- oder Schmelzmittel genannt werden, doch weist es auch andere Merkmale auf, die zum Benetzen des Berylliums beitragen, damit dieses von einer geschmeidigen Umhüllungsphase eines Silber-Beryllium-Legierung-Muttermetalls umgeben wird, wodurch die Austreibung der Flüssigkeit aus der Probe vermieden wird.
Beryllium weist mehrere wünschenswerte physikalische Merkmale auf, die es für verschiedene Verwendungen, z. B. leichte Getriebe, leichte Verschlüsse, Flugzeugteile und dergleichen, interessant machen. Einige der wünschenswertesten Merkmale von Beryllium haben eine Dichte von 1,82 g/cmS, verglichen mit 2,7 g/cm3 bei Aluminium, einen hohen Elastizitätsmodul von 2,8 X 106 kg/cm2, verglichen mit 2,1 X 106 kg/cm2 bei Stahl, eine hohe Schmelztemperatur von 1285 C, einen äusserst hohen spezifischen Steifheitsgrad, eine gute Festigkeit, eine ausgezeichnete Formbeständigkeit, eine geringe Absorptionsfähigkeit für Neutronen, eine grosse Wirksamkeit zur Verlangsamung und Rückspiegelung von Neutronen und eine gute Beständigkeit gegenüber Korrosion in Luft und Wasser.
Man sieht, dass Beryllium leichter als Aluminium ist und einen Schmelzpunkt aufweist, der etwa zweimal so hoch wie der von Aluminium ist. Dazu kommt, dass Beryllium Röntgenstrahlen sehr leicht durchlässt. Dank diesem Faktor und seinem hohen Schmelzpunkt eignet sich Beryllium zur Verwendung als Fenster in Röntgenröhren. Beryllium hat jedoch einen Hauptnachteil, der seine kommerzielle Verwendung beträchtlich beschränkt, nämlich seine inhärente Sprödigkeit bei Raumtemperatur.
Die mangelhafte Streckbarkeit von Beryllium wird dessen Kristallstruktur zugeschrieben, die hexagonal dicht gepackt ist. Bei der Verformung werden die Grundebenen der hexagonalen dicht gepackten Struk tur, da sie am leichtesten zu verschieben sind, der Ar beitsrichtung entlang angeordnet. Da eine Verschiebung senkrecht zur Grundebene kristallographisch schwierig ist, gibt es praktisch keine Streckbarkeit von Beryllium senkrecht zur primären Herstellungsrichtung.
Es sind verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden, um Beryllium geschmeidig genug zu machen, um eine ausgedehnte kommerzielle Verwendung des Metalls zu gestatten. Als Herstellungsverfahren zur Erhöhung der Streckbarkeit von Beryllium sind das Schrägwalzen und das Querschmieden vorgeschlagen worden.
Diese Herstellungsverfahren verminderten die Anzahl Grundebenen in der Walzrichtung und führten zu einer verbesserten Streckbarkeit. Der Verbesserungsgrad war jedoch bei weitem nicht befriedigend. Es blieb bei der Tatsache, dass Beryllium bei Raumtemperatur spröde war, selbst wenn das oben erwähnte Verfahren verwendet wird, wenn man die Streckbarkeit senkrecht zur Herstellungstemperatur betrachtet. Dazu kommt, dass das obige Verfahren nicht durchführbar ist, wenn die Herstellung naturgemäss nur einer Achse entlang erfolgt, wie z. B. beim Gesenkschmieden, beim Strecken und beim Strangpressen.
In den letzten Jahren beschäftigte man sich mit der Herstellung von Berylliumlegierungen ohne die inhärente Sprödigkeit des Metalls, jedoch mit verschiedenen Eigenschaften davon, wie z. B. einer niedrigen Dichte zusammen mit einer grossen Festigkeit. Es wird angenommen, dass das amerikanische Patent Nr. 3 082 521 die erste dehnbare Beryllium-Silber-Legierung herstellte, indem der Teil bei einer Temperatur, bei der er flüssig war, rasch abgeschreckt wurde. Der Berylliumgehalt überstieg jedoch nicht 86,3 Atom Gew.-O/o, was ungefähr 30 Gew.-O/o entspricht. Obwohl die Berylliumlegierung dehnbar war, übertraf deren Dichte die von Aluminium und war ungefähr gleich wie diejenige von Titan.
Es wurde ebenfalls vorgeschlagen, Berylliumlegierungen herzustellen, indem eine Mischung von Metallpulvern gepresst und gesintert werden. Ein derartiges Verfahren führt jedoch zur Austreibung des Muttermetalls oder der Muttermetalle aus der Berylliumprobe und schliesslich zum Erstarren des Muttermetalls oder der Muttermetalle zu Kugeln an der Oberfläche der festen Probe. Es wird angenommen, dass die Vertreibung des Muttermetalls oder der Muttermetalle von den Oberflächenenergien des festen Berylliums und der verschiedenen gebildeten Flüssigkeiten herrührt. Man glaubt, dass das ungünstige Gleichgewicht der Oberflächenenergien von einem zähen Berylliumoxydfilm herrührt, der auf jedem Berylliumteilchen vorhanden ist.
Es ist nun ein Verfahren zur Herstellung einer Legierung von Beryllium und einem Metall, wie z. B. Silber, die bis zu 85 Gew.-O/o Beryllium enthält, durch Sintern in flüssiger Phase gefunden worden, wobei eine Legierung erhalten wird, die eine geringere Dichte als Aluminium, eine grosse Festigkeit und eine gute Dehnbarkeit aufweist. Die Dehnbarkeit rührt von der erzielten Mikrostruktur der Legierung her.
Dieses erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Berylliumlegierungen mit einem anderen Metall durch Sintern in flüssiger Phase ist dadurch gekennzeichnet, dass pulverförmiges Beryllium und ein anderes pulverförmiges Metall zusammen mit einem Mittel vermischt werden; die Mischung zur Bildung eines kompakten Körpers in einer Pressvorrichtung gepresst wird; und der gebildete kompakte Körper auf die Sintertemperatur des Berylliums erhitzt wird, wobei das erwähnte Mittel bewirkt, dass das Beryllium im anderen Metall zurückgehalten wird, wodurch eine Verdrängung des anderen Metalls aus der Legierung verhindert wird.
Mit Hilfe des vorliegenden erfindungsgemässen Verfahrens erhält man eine dehnbare Berylliumlegierung, wie Beryllium und Silber, die eine niedrige Dichte und eine grosse Festigkeit aufweist, in der Beryllium der Hauptbestandteil ist und in welcher Legierung die Mikrostruktur aus Berylliumteilchen besteht, die von einer dehnbaren Umhüllungsphase aus einem Silber Beryllium-Legierung-Muttermetall umgeben sind. Die so erhaltene dehnbare Berylliumlegierung besteht aus 60 oder mehr Gew.-O/o Beryllium, vorzugsweise aus etwa 75 Gew.-O/o Beryllium und der Rest aus Silber.
Das erfindungsgemässe Verfahren beruht auf der Verwendung eines Mittels, bestehend mit Vorteil aus einem Alkali- undErdalkalihalogenid, wie z. B. Lithium fluorid-Lithiumchlorid oder dergl., in der Regel in einem bestimmten Verhältnis, wobei sich dieses bei der Sintertemperatur des Berylliums an der festen Grenzfläche des Berylliums absondert und/oder die Energie der flüssigen-festen Oberfläche im System ändert. Auf diese Weise wird die Vertreibung eines Muttermetalles wie des Silbers aus einer Berylliumprobe eliminiert und das Sintern in flüssiger Phase in einem Gemisch von Beryllium und z. B. Silber gefordert. Vorzugsweise wird ein Lithiumfluorid-Lithiumchlorid-Mittel verwendet.
Das erfindungsgemässe Verfahren sowie die erhaltenen Berylliumlegierungen werden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
In den beiliegenden Zeichnungen ist
Fig. 1 die graphische Darstellung einer Phase für binäre Legierungen von Beryllium und Silber.
Fig. 2 ist eine Mikrophotographie einer Berylliumprobe, welche veranschaulicht, wie ein Muttermetall durch die Kräfte der Oberflächenenergie von festem Beryllium und verschiedenen gebildeten Flüssigkeiten aus der Probe herausgetrieben wird.
Fig. 3 ist eine Mikrophotographie einer Zusammensetzung von 25 Gew.-O/o Silber mit Beryllium, welche veranschaulicht, wie eine delta- oder eine gamma Zwischenphase die B erylliumteilchen umgibt.
Fig. 4 ist eine Mikrophotographie einer Zusammen setzung von 25 Gew.-O/o Silber mit Beryllium, welche die Abwesenheit der delta- oder der gamma-Zwischenphase veranschaulicht.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung bezieht sich somit auf die Herstellung einer dehnbaren Berylliumlegierung, die durch Sintern in flüssiger Phase erzeugt wird. Die Legierung besteht mit Vorteil aus etwa 60 bis 85 Gew.-O/o Beryllium und der Rest aus Silber.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung beispielsweise der Beryllium-Silber-Legierung durch Sintern in flüssiger Phase besteht darin, vorbestimmte Mengen pulverförmiges Beryllium und pulverförmiges Silber zusammen mit einer vorbestimmten Menge eines aus der aus Alkaliund Erdalkalihalogeniden bestehenden Gruppe ausgewählten Mittels zu vermischen; die erwähnten Mengen zur Bildung eines frischen kompakten Körpers in einem Pressgesenk zusammenpressen; den erzielten kompakten Körper dann auf Sintertemperatur zu erhitzen, wobei das Mittel ein günstiges Oberflächenenergie-Gleichgewicht zwischen dem erwähnten Beryllium und dem Silber schafft, so dass das Silber das Beryllium bei der Sintertemperatur allmählich löst;
und die Zusammen setzung schliesslich abgeschreckt oder mit Hitze behandelt wird, um die Bildung einer gamma- oder einer delta-Phase in der Legierung im wesentlichen auszuschalten.
Insbesondere besteht das erfindungsgemässe Verfahren darin, etwa 60 bis 85 Gew.- /o pulverförmiges Beryllium mit pulverförmigem Silber, das den Rest der Legierung ausmacht, zu mischen. Ein Lithiumfluorid Lithiumchlorid-Mittel, das etwa 0,5 bis 2,0 Gew.-O/o der Gesamtmetallmenge ausmacht, wird mit dem Berylliumund dem Silberpulver vermischt. Die Bestandteile des Mittels stehen in der Regel in einem Verhältnis von etwa 1:1 zueinander. Das Beryllium, das Silber und das Mittel werden zur Bildung eines frischen kompakten Körpers gepresst. Der frische kompakte Körper wird in einer nicht oxydierenden Atmosphäre, wie z. B.
Argon, auf eine Temperatur von etwa 1050 bis etwa 12500 C erhitzt. Bei dieser Temperatur schafft das Mittel ein günstiges Oberflächenenergie-Gleichgewicht zwischen dem Beryllium und dem Silber, so dass das Silber das Beryllium allmählich löst. Die Mikrostruktur der erzielten Legierung besteht aus Berylliumteilchen, die von einer dehnbaren Umhüllungsphase aus einem Silber Beryllium-Legierung-Muttermetall umgeben sind. Die Legierung wird zu ihrer im wesentlichen theoretischen Dichte gesintert. Die Legierung wird dann abgeschreckt oder mit Hitze besonders behandelt, um die Vermeidung eines gamma-Phase oder einer delta-Phase in der Legierung im wesentlichen zu vermeiden.
Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung wird mit Vorteil ein kompakter Körper auf Berylliumgrundlage durch irgendein geeignetes Mittel, wie z. B.
einem Pulvermetallurgie-Verfahren, hergestellt. Eine vorgeschlagene Methode unter Verwendung dieses Verfahrens besteht darin, pulverförmiges Beryllium mit pulverförmigem Silber und einem aus gleichen Teilen Lithiumfluorid und Lithiumchlorid bestehenden Mittel zu mischen. Die Pulver werden vermischt, indem die pulverförmigen Metalle und das Fliessmittel in einer Kugelmühle gemischt werden. Aus den gemischten Pulvern wird nach irgendeinem herkömmlichen metallurgischen Verfahren, wie z. B. mittels eines Gesenks auf einer hydraulischen oder automatischen Presse oder indem die Pulver in eine Gummi- oder Plastikform gegeben und in einer hydrostatischen Presse gepresst werden, ein frischer kompakter Körper erzeugt. Dieser frische kompakte Körper wird in einer nicht oxydierenden Atmosphäre, wie z. B.
Argon oder dergleichen, bei einer Temperatur von etwa 1050 bis etwa 12500 C gesintert.
Man merkt, dass der Bereich der Sintertemperatur unter dem Schmelzpunkt von Beryllium (12770 C), aber über dem Schmelzpunkt von Silber (960,8 C), liegt. Das Silber löst kleinere Berylliumteilchen sowie die Oberflächen der grösseren Teilchen von pulverförmigem Beryllium, wodurch die verbleibenden Berylliumteilchen von einer dehnbaren Umhüllungsphase aus einer Silber Beryllium-Legierung umgeben werden.
Das Mittel, Lithiumfluorid-Lithiumchlorid, zerstört den Oxydfilm auf dem Beryllium oder sondert zur Metalloxydgrenzfläche, wodurch die Oberflächenenergie des flüssigen Metalls in bezug auf den Berylliumoxydfilm vermindert wird. Das Mittel bewirkt einfach, dass die Flüssigkeit das Beryllium netzt.
Aus etwa 60 bis 85 Gew.-O/o Beryllium und sonst aus Silber bestehende Legierungen wurden mit Erfolg hergestellt. Das Mittel verhinderte die Vertreibung der flüssigen Silber-Beryllium-Legierung aus dem kompakten Körper durch die Kräfte der Oberflächenenergie, d. h. verhinderte die Bildung von sehr feinen runden Tröpfchen der Silber-Beryllium-Legierung an der Oberfläche der Berylliumprobe. Fig. 2 zeigt eine Berylliumprobe 20, die auf deren Oberfläche eine ausgetriebene Legierung 21 von Silber und Beryllium aufweist. Proben, aus denen die Silber-Beryllium-Legierung ausgestossen worden ist, haben eine grobe Porosität und sind als Ergebnis davon schwach, spröde und von geringem kommerziellem Wert.
Die Zusammensetzung des verwendeten Mittels ist etwa 50 Gew.-O/o Lithiumfluorid und etwa 50 Gew.-O/o Lithiumchlorid. Das Mittel wirkt so, dass beim Erhitzen oder Sintern des gepressten Pulvergemisches auf die Temperatur, bei der sich die flüssige Phase bildet, die Vertreibung der Schmelze aus der Probe eliminiert wird.
Es wurde darüberhinaus festgestellt, dass eine Lösung des Berylliums in Silber gefördert wurde, wie dies aus den runden Berylliumteilchen in der Mikrostruktur hervorgeht.
Liegt das Beryllium in Mengen von über 75 Gew.-O/o vor, so hat sich herausgestellt, dass die Menge Lithiumfluorid-Lithiumchlorid-Mittel 0,5 Gew.-O/o der Gesamtmenge der Metalle übersteigen sollte. Es wurde festgestellt, dass die optimale Menge Mittel etwa 0,5 bis etwa 2,0 Gew.-O/o der Gesamtmenge der vorliegenden Metalle beträgt. Es wird angenommen, dass die erfor derliche Menge Lithiumfluorid-Lithiumchlorid-Mittel mit der notwendigen Menge, um die gesamte Berylliumoberfläche zu bedecken, im Zusammenhang steht. Somit wäre die erforderliche Minimalmenge Mittel eine Funktion der Oberflächengrösse des pulverförmigen Berylliums. Die Verwendung von Lithiumfluorid-Lithiumchlorid in einem andern Verhältnis als 1:1 ist auch möglich.
Es wird jedoch angenommen, dass ein Gemisch aus gleichen Teilen zu optimalen Ergebnissen führt.
Unter Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens und des Lithiumfluorid-Lithiumchlorid-Mittels wurde ein bis zu 85 Gew.-O/o Beryllium enthaltender kompakter Körper hergestellt, ohne dass beim Sintern Druck angewendet wurde. Die Legierung wurde bis zu etwa 95-99 O/o ihrer theoretischen Dichte gesintert und wies eine Dichte von zwischen 2,19 und 2,29 g/cm3 auf. Die gute Festigkeit und die niedrige Dichte des Berylliums wurden beibehalten, und die erzielte Beryllium-Silber-Legierung hatte eine gute Dehnbarkeit. Indem die Berylliumteilchen im wesentlichen mit einer dehnbaren Umhüllungsphase aus einem Silber-Beryllium-Legierung-Muttermetall umgeben werden, verformt sich das Beryllium und das Muttermetall kontinuierlich unter Belastung.
Die graphische Darstellung der B eryllium-Silber- Phase in Fig. 1 zeigt, dass Beryllium-Silber-Gemische mit einem Berylliumgehalt von über etwa 2,3 Gew.-O/o eine Schmelze bilden und bei Temperaturen von über etwa 10100 C im Gleichgewicht mit im wesentlichen reinem Beryllium sind. Die Zusammensetzung der Sil ber-Beryllium-Legierungsschmelze wird durch die Temperatur der Schmelze bestimmt und ist vom Berylliumgehalt unabhängig, während die relative Menge festes Beryllium und Muttermetall bei der Sintertemperatur durch die Temperatur sowie durch den gewichtsprozentualen Berylliumgehalt im Verhältnis zum gewichtsprozentualen Silbergehalt bestimmt wird. Beryllium Silber-Gemische wurden bei einer Vielzahl von Temperaturen zwischen 1050 und 12500 C gesintert.
Bei jeder Temperatur, bei der der kompakte Körper gesintert wurde, wurden Strukturen in flüssiger Phase erzielt. Es wurde festgestellt, dass, wenn die Menge Flüssigkeit weniger als etwa 5 Gew.-O/o beträgt, das Sintern in der flüssigen Phase langsam vor sich geht und eine Porosität in den Materialien erscheint. Es wurde ebenfalls festgestellt, dass, wenn die Menge Flüssigkeit über etwa 35 Gew.-O/o beträgt, die festen Berylliumteilchen nicht imstande sind, ihre Struktur unverändert aufrechtzuerhalten, und dass als Folge davon ein Durchbiegen des gepressten kompakten Körpers beobachtet werden kann.
Für eine bestimmte Legierung können Sintertemperaturbereiche aus der graphischen Darstellung der Phase vorausgesagt werden; diese Temperaturbereiche sind durch Versuche bestimmt worden.
In der nachstehenden Tabelle sind Mikrostrukturberechnungen für abgeschreckte, metastabile und Gleichgewichtsstrukturen angegeben.
Phase in einer Beryllium-Silber-Legierung
60 Gew.% Beryllium und 40 Gew.% Silber Sintertemp. Gew.% Volum-% Volum-% Dichte der oa flüssige Flüssig- Beryllium Zusammen C keit keit (Teilchen) setzung 105Q 46,5 20,2 79,8 2,72
1100. 53,4 33,3 66 2,72
1150 3,5 45,2 54,8 2,72
1200 80,0 70,0 30,0- 2,72
1225 ---- ---
1250 ---- ---- ---- 2,72 aumtempe- atur Aequiv. 10,35 89,35 2,72
75 Gew./o Berylliun und 25 Gew.;
;4 Silber
1050 29,1 10,5 89,5 2,29
1100 33,3 15,8 84,2 2,29
1150 39,6 23,8 76,2 2,29
1200 50,0 36,8 63,2 2,29
1225 63,3 52,7 47,3 2,29 awmtempe- atur Aequiv. 5,45 94,5 2,29
85 Gew.% Beryllium und 15 Gew.% Silber
1050 17,7 5,8 94,2 2,07
1100 20,3 8,7 91,3 2,07
1150 23,5 12,6 87,4 2,07
1200 30,0 20,0 80,0 2,-07
1225 37,5 29,0 71,0 2,07
1250 75,0 68,0 32,0 2,07 aumtempe atur Aequiv. 2,95 96,8 2,07
Man sieht, dass die Dichte der Legierung zwischen derjenigen von Beryllium und derjenigen von Aluminium liegt. Etwa 60 bis etwa 75 Gew.-O/o Beryllium enthaltende Legierungen können durch ein einziges Sintern bis zu einer Dichte von etwa 96 bis etwa 99 0/o gesintert werden.
Etwa 85 Gew.-O/o Beryllium enthaltende Legierungen erfordern ein doppeltes Pressen und Sintern, um etwa 95 O/o der theoretischen Dichte zu erreichen.
Es wurde festgestellt, dass die Berylliumteilchen bei der Abkühlung von der Sintertemperatur des Beryllium aus durch eine peritektische Umsetzung mit der mit Silber angereicherten Flüssigkeit reagieren, wobei eine neue Phase, delta, unterhalb von einer Temperatur von etwa 10100 C gebildet wird. Die delta-Phase, die zwischen etwa 1010 und 8500 C sich im Gleichgewicht mit dem festen Beryllium befindet, enthält etwa 18 Gew.-O/o Beryllium. Eine weitere Abkühlung auf eine Temperatur von etwa 850 bis etwa 7600 C führt zu einer Umsetzung der delta-Phase mit festen Berylliumteilchen zur Bildung einer gamma-Phase, die sich im Gleich gewillt mit den Berylliumteilchen befindet. Die gamma Phase enthält etwa 12 Gew.-01o Beryllium.
Bei etwa 7600 C reagiert die gamma-Phase mit den Berylliumteilchen zur Bildung von im wesentlichen festem Silber, das sich im Gleichgewicht mit im wesentlichen reinem Beryllium befindet.
Da Reaktionen im festen Zustand im allgemeinen langsam sind, ist es möglich, während der normalen Abkühlung der Zusammensetzung entweder die gammaoder die delta-Phase bei Raumtemperatur infolge der trägen Diffusion beizubehalten. Da die Gegenwart der gamma-Phase oder der delta-Phase in der Mikrostrul < - tur der Zusammensetzung vom Standpunkt der Dehn barkeit aus eine nachteilige Wirkung darauf hätte, ist entweder eine vorbestimmte isothenne Venveilzeit bei 7500 C oder ein Wiedererhitzen auf 7500 C erforderlich, um die in der Mikrostruktur vorhandene gammaoder delta-Phase zu lösen. Es wurde gefunden, dass die gamma- oder die delta-Phase gelöst werden kann, indem die Legierung etwa 24 Stunden bei 7500 C gehalten oder auf diese Temperatur wiedererhftzt wird.
Es wurde ferner gefunden, dass es möglich ist, die bei erhöhter Temperatur bestehende Struktur und Zusammensetzung beizubehalten, indem die Legierung von einer Temperatur von über 10100 C aus abgeschreckt wird. Man sieht, dass das Abschrecken die ISitzebehand- lungsstufe im wesentlichen eliminiert; das Abschrecken umfasst jedoch sehr rasche Abkühlungsgeschwindig- keiten.
Fig. 3 zeigt eine 500fach vergrösserte Mikrophoto graphit einer Zusammensetzung von 25 Gew.-O/o Silber in Beryllium, nachdem sie durch irgendein geeignetes Atzmittel, wie z. B. eine verdünnte Lösung von Ammoniumhydroxyd und Wasserstoffperoxyd, geätzt wurde. Die Flächen 10 sind Berylliumteilchen. Die dunklen Flächen 11 sind die delta- oder gamma-Zwischenphasen, die die Berylliumteilchen umgeben.
Fig. 4 zeigt das Aussehen der aus 25 Gew.-O/o Silber in Beryllium bestehenden Zusammensetzung nach einer etwa 24stündigen Hitzebehandlung bei 7500 C in einer Argonatmosphäre. Es fällt auf, dass die deltaoder die gamma-Phase entfernt wurden ist. In der Figur sind die Flächen 10 die gesinterten Berylliumteilchen und die Fläche 12 die dehnbare Silber-Beryllium-Mutterlegierung, die die gesinterten Berylliumteilchen umgibt.
Beispiel 1 zeigt die Austreibung einer Flüssigkeit aus einer Berylliumprobe, und die Beispiele 2 bis 4 veranschaulichen die Herstellung von Beryllium-Silber-Zu sammensetzungen durch Sintern in flüssiger Phase.
Beispiel I (Vergleich)
Vertreibung der flüssigen Silber-Beryllium-Legierung aus der festen Berylliumprobe, wenn bei der Herstellung einer Beryllium-Silber-Zusammensetzung das Li thiumfluofld-Lifliumchlorid-Mittel nicht verwendet wird.
Ein Gemisch von etwa 75 Gew.-O/o Beryllium mit einerTeilchengrösse von 0,075 mm oder wenigerDurch- messer wurde in einer Kugelmühle mit etwa 25 Gew.-O/o pulverförmigem Silber mit einer geeigneten Teilchen grösse vermischt. Das Gemisch wurde nach irgendeinem geeigneten Verfahren, wie z. B. mittels einer automatischen Presse, zur Bildung eines frischen kompakten Körpers, der fest genug war, um gehandhabt zu werden, bei einem geeigneten Druck gepresst. Es hat sich herausgestellt, dass ein Druck von etwa 1000 bis 1400 kg/cm' einen frischen kompakten Körper ergab, der eine Dichte von etwa 50 bis 60 o/o der theoretischen Dichte aufwies und genügend fest war, um gehandhabt zu werden.
Das Sintern des kompakten Körpers wurde während etwa einer Stunde in einer Argonatmosphäre bei etwa 11500 C durchgeführt. Dieses Verfahren führte infolge der Oberflächenenergien des festen Berylliums und der gebildeten Flüssigkeit zur Austreibung der Flüssigkeit aus der Probe und schliesslich zu deren Erstarren zu runden Kügelchen an der Oberfläche der Probe.
Beispiel 2
Herstellung einer Legierung aus etwa 60 Gew.-O/c Beryllium und etwa 40 Gew.-O/o Silber.
Ein Gemisch von etwa 60 Gew.-O/o Beryllium mit einer Teilchengrösse von 0,075 mm oder wenigerDurchmesser wurde in einer Kugelmühle mit etwa 40 Gew.-O/o pulverförmigem Silber mit einer geeigneten Teilchengrösse vermischt. Ebenfalls in der Kugelmühle mit dem pulverförmigen Beryllium und dem pulverförmigen Silber vermischt wurden, war 1,0 Gew.-O/o, auf die Gesamtmenge der Metalle bezogen, eines aus gleichen Teilen Lithiumfluoiid und Lithiumchlorid bestehenden Mittels.
Es wurden ferner Gemische von pulverförmigem Beryllium und pulverförmigem Silber mit dem Gemisch hergestellt, wobei dieses 0,5 und 2,0 Gew.-O/o der Ge samtmenge der Metalle ausmachte. Das Gemisch wurde nach irgendeinem geeigneten Verfahren, wie z. B. mittels einer automatischen Presse zur Bildung eines frischen kompakten Körpers, der fest genug war, um gehandhabt zu werden, bei einem geeigneten Druck gepresst. Es stellte sich heraus, dass ein Druck von etwa 1000-1400 kg/cm2 zu einem frischen kompakten Kör- per führte, der eine Dichte von etwa 50 bis 60 O/o der theoretischen Dichte aufwies und fest genug war, um gehandhabt zu werden.
Das Sintern des kompakten Körpers wurde während etwa 1 Stunde in einer Argonatmosphäre bei etwa 11500 C durchgeführt. Unter Verwendung des oben angegebenen Verfahrens wurden Zusammensetzungen bei jeder der folgenden Temperaturen hergestellt: 1050, 1100, 1200, 1225 und 12500 C.
Jede der erzielten Legierungen wurde unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahren einer Hitzebehandlung unterzogen.
Beispiel 3
Herstellung einer Legierung aus etwa 75 Gew.-O/o Beryllium und etwa 25 Gew.-O/o Silber.
Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von 75 Gew.-O/o Beryllium und 25 Gew.-O/o Silber befolgt. Unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens wurden Zusammensetzungen bei jeder der folgenden Temperaturen erzeugt: 1050, 1100, 1150, 1200, 1225 und 12500 C.
Beispiel 4
Herstellung einer Legierung aus etwa 85 Gew.-O/o Beryllium und etwa 15 Gew.-O/o Silber.
Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von etwa 85 Gew.-O/o Beryllium und etwa 15 Gew.-O/o Silber befolgt. Unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens wurden Legierungen bei jeder der folgenden Temperaturen erzeugt: 1050, 1100, 1150, 1200, 1225 und 12500 C.