DE102009005673A1 - Preparing beryllium containing mother alloy e.g. aluminum-beryllium alloy, useful e.g. in gas turbine engines, comprises converting a solid material mixture of a raw material comprising a beryllium concentrate and a metal component - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Beryllium-haltigen Legierung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Feststoffmischung, die das Erz Beryll und eine Metallkomponente umfasst, in der Wärme zu einer Beryllium-haltigen Legierung umgesetzt wird. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Beryllium-haltige Legierung.The The present invention relates to a process for the preparation of a Beryllium-containing alloy, which is characterized in that a solid mixture comprising the ore beryl and a metal component, in the heat is converted to a beryllium-containing alloy. In addition concerns the present invention is a beryllium-containing alloy.
Beryllium ist ein Leichtmetall, welches in elementarer Form sehr hart und spröde ist. Aufgrund seiner Stellung im Periodensystem besitzt es keine klassischen Eigenschaften von Metallen mehr, sondern stellt eher einen Übergang zu den hochschmelzenden Elementen Bor und Kohlenstoff dar. Deshalb besitzt es einen bemerkenswert hohen Schmelzpunkt, eine sehr hohe Wärmekapazität und ein um ein Drittel höheres Elastizitätsmodul als Stahl. Zudem weist es eine hohe Schwingungsdämpfung auf.beryllium is a light metal, which in elemental form very hard and brittle is. Due to its position in the periodic table it has none classical properties of metals more, but rather represents a transition to the refractory elements boron and carbon. Therefore it has a remarkably high melting point, a very high Heat capacity and a a third higher modulus of elasticity as steel. In addition, it has a high vibration damping.
Aufgrund der genannten Eigenschaften wird Beryllium meist als Legierungszusatz verwendet. Man kennt unter anderem Kupfer-Beryllium-, Nickel-Beryllium- bzw. Aluminium-Beryllium-Legierungen. Im Vergleich zum jeweiligen reinen Metall erhöht der Zusatz von Beryllium die Zugfestigkeit, was den Einsatz solcher Legierungen sehr vielseitig macht.by virtue of beryllium is usually used as an alloying additive used. Copper beryllium, nickel beryllium and aluminum beryllium alloys are known, inter alia. Compared increased to the respective pure metal the addition of beryllium to the tensile strength, resulting in the use of such alloys makes it very versatile.
So bieten z. B. Kupfer-Beryllium-Legierungen Kombinationsmöglichkeiten von mechanischen und elektrischen Eigenschaften, die in ihrem Umfang bei Kupferlegierungen einzigartig sind. Die nach der Aushärtung erreichbare mechanische Festigkeit ist die höchste aller Kupferlegierungen, wobei gleichzeitig eine elektrische Leitfähigkeit erreicht wird, die höher ist als die von Bronze. Solche Legierungen werden beispielsweise in der Anschlusstechnik, der Elektrotechnik und der Uhrenmacherei verwendet. Aufgrund seiner außerordentlich hohen Elastizität und seiner hohen Leitfähigkeit verwendet man Kupfer-Beryllium-Legierungen auch für hochbelastete Federn in Uhrwerken und Maschinen, elektrischen Berührungskontakten, Oberleitungen von Straßen- und Eisenbahnen, für funkenfreie Werkzeuge und anderes.So offer z. B. copper beryllium alloys combination options of mechanical and electrical properties that are in their scope unique in copper alloys. The achievable after curing mechanical Strength is the highest all copper alloys, with at the same time an electrical conductivity is achieved, the higher is as the one of bronze. Such alloys are used for example in used in connection technology, electrical engineering and watchmaking. Because of his extraordinary high elasticity and its high conductivity one uses copper beryllium alloys also for heavily loaded Springs in movements and machines, electrical contacts, Overhead lines of road and railways, for sparkless tools and other.
In Extremfällen, in denen die Federeigenschaften auch bei hohen Temperaturen erhalten bleiben sollen, ist die Nickel-Berylliumlegierung oft die beste Lösung, da sie einen hohen Schmelzpunkt besitzt. Zudem werden diese Legierungen auch in elektrischen Kontakten, elektrischen Steckverbindungen, Diaphragmen und Ausgleichselementen verwendet. Aufgrund der extrem hohen Härte und Korrosionsbeständigkeit werden Nickel-Berylliumlegierungen zudem in chirurgischen Instrumenten verwendet.In Extreme cases, in which the spring properties are maintained even at high temperatures is to remain is the nickel-beryllium alloy often the best solution because it has a high melting point. In addition, these alloys also in electrical contacts, electrical connectors, Diaphragms and compensating elements used. Because of the extreme high hardness and corrosion resistance become nickel-beryllium alloys also used in surgical instruments.
Aluminium-Berylliumlegierungen haben bessere physikalische und mechanische Eigenschaften als klassische Aluminiumlegierungen. So zeichnen sie sich durch eine hohe mechanische Stabilität, hohe Schalldämmung und Wärmeleitfähigkeit und geringes Gewicht aus. Bei Aluminium-Berylliumlegierungen werden hohes Modul und geringe Dichte des Berylliums mit der Festigkeit, Dehnbarkeit und den Verarbeitungseigenschaften von Aluminium kombiniert. Aufgrund dieser Eigenschaften werden Aluminium-Berylliumlegierungen in Gasturbinenmotoren, Rennfahrzeugen, der Luft- und Raumfahrtindustrie und in Satelliten eingesetzt. Zudem finden Aluminium-Berylliumlegierungen eine breite Anwendung zum Schutz von Aluminium-Magnesiumlegierungen gegen Oxidation.Aluminum-Beryllium have better physical and mechanical properties than classical ones Aluminum alloys. So they are characterized by a high mechanical Stability, high sound insulation and thermal conductivity and low weight. For aluminum beryllium alloys high modulus and low density of beryllium with the strength, Extensibility and the processing properties of aluminum combined. Because of these properties, aluminum beryllium alloys are used in gas turbine engines, Racecars, the aerospace industry and satellites used. In addition, aluminum-beryllium alloys find a wide Application for the protection of aluminum-magnesium alloys against oxidation.
Die Breite der Anwendungen von Beryllium in Legierungen zeigt, dass der momentan schon hohe Bedarf von Beryllium in Zukunft noch steigen wird. Es wird deshalb von großem Interesse sein, neue Verfahren zur Herstellung von Beryllium-haltigen Legierungen bereitzustellen, die die Herstellung von Beryllium-Legierungen direkt aus Beryllium-Konzentrat gestatten, eine hohe Ausbeute von Beryllium gewährleisten, sowie eine Kostenreduktion erlauben. Normalerweise werden Beryllium-haltige Legierungen durch Mischen und Tempern von Beryllium mit einem oder mehreren bestimmten Metallen gewonnen. Normalerweise wird bei der Herstellung von Beryllium-Legierungen aus einem Erz zunächst immer durch nasschemische verfahren eine Beryllium-Verbindung (BeO, BeF2, BeCl2, usw.) gewonnen. Aus der so hergestellten Verbindung wird elektrochemisch Be hergestellt, das zur Herstellung einer Legierung verwendet wird. Aus hergestelltem reinen BeO und BeF2 können z. B. auch Cu-Be-Legierungen direkt auf karbothermischen oder metallothermischen Wegen gewonnen werden. Diese Verfahren sind kostenintensiv und wenig effizient.The breadth of applications of beryllium in alloys shows that the currently high demand for beryllium will increase in the future. It will therefore be of great interest to provide new processes for the production of beryllium-containing alloys, which permit the production of beryllium alloys directly from beryllium concentrate, ensure a high yield of beryllium, and allow a cost reduction. Typically, beryllium-containing alloys are obtained by mixing and tempering beryllium with one or more particular metals. Normally, in the production of beryllium alloys from an ore, a beryllium compound (BeO, BeF 2 , BeCl 2 , etc.) is always first obtained by wet-chemical processes. From the compound thus prepared, electrochemical Be is produced which is used to produce an alloy. From manufactured pure BeO and BeF 2 z. As well as Cu-Be alloys are obtained directly on carbothermic or metallothermal ways. These procedures are costly and inefficient.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein einfaches Verfahren zur Herstellung von Beryllium-haltigen Legierungen bereitzustellen, das es ermöglicht, ohne aufwendige nasschemische Verfahren Be-Verbindungen für den Reduktionsprozess herzustellen, direkt aus Be-Konzentrat eine Be-Legierung mit steuerbarem Si-Gehalt, der unabhängig von dem Si-Gehalt des Konzentrats ist, zu gewinnen, und das kostengünstig und effizient ist, und zudem eine hohe Ausbeute an Beryllium gewährleistet.It Therefore, an object of the present invention is a simple one To provide a method for producing beryllium-containing alloys, that makes it possible without complicated wet-chemical processes Be compounds for the reduction process directly from Be concentrate a Be alloy with controllable Si content, independent of the Si content of the concentrate is to win, and cost-effective and is efficient, and also ensures a high yield of beryllium.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, Berylliumlegierungen bereitzustellen, die neben den gewünschten Metallen gewisse Anteile an Aluminium und Silizium umfassen, ohne dass, im Vergleich mit den „reinen” Legierungen, die gewünschten Eigenschaften verlorengehen, bzw. in einem Maße verschlechtert werden, dass sie unbrauchbar sind.A Another object of the present invention is to beryllium alloys provide, in addition to the desired metals certain proportions include aluminum and silicon, without that, in comparison with the "pure" alloys, the desired Properties are lost, or deteriorated to an extent that they are useless.
Die
zuvor genannte erfindungsgemäße Aufgabe
wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Beryllium-haltigen
(Vor)-Legierung
gelöst,
das den folgenden Verfahrensschritt umfasst:
Umsetzen einer
Feststoffmischung von Ausgangsmaterialien bei einer Temperatur,
die ausreichend ist, eine Beryllium-haltige Legierung zu bilden,
wobei die Feststoffmischung von Ausgangsmaterialien ein Beryllium-Konzentrat
und eine Metallkomponente umfasst.The above object according to the invention is achieved by a process for producing a beryllium-containing (pre) alloy, which comprises the following process step:
Reacting a solid mixture of starting materials at a temperature sufficient to form a beryllium-containing alloy, the solid mixture of starting materials comprising a beryllium concentrate and a metal component.
Die Feststoffmischung enthält vorzugsweise zusätzlich Kohlenstoff. Bevorzugt wird hier Kohlenstoff in der Form von Holzkohle verwendet. In diesem Fall wird das Beryllium-Konzentrat der Feststoffmischung der Reduktion durch Kohlenstoff unterworfen.The Contains solid mixture preferably in addition Carbon. Carbon in the form of charcoal is preferred here used. In this case, the beryllium concentrate of the solid mixture of the reduction subjected to carbon.
Unter einer Beryllium-haltigen Legierung versteht man im Sinne dieser Erfindung jegliche Legierung, die als Metallkomponente Beryllium umfasst. Bevorzugt sind Legierungen, die Beryllium im Bereich von 0,1 bis 20 Massen enthalten, bezogen auf die Gesamtmasse der Legierung. Unter Vorlegierung versteht man hierin eine Legierung, die z. B. durch Seigern zu einer anderen Legierungszusammensetzung weiter verarbeitet werden kann.Under a beryllium-containing alloy is understood in terms of this Invention any alloy containing beryllium as the metal component includes. Preference is given to alloys containing beryllium in the range of 0.1 to 20 masses, based on the total mass of the alloy. By master alloy is meant herein an alloy, the z. B. through seers to another alloy composition on can be processed.
Unter Beryllium-Konzentrat versteht man in der vorliegenden Erfindung ein natürlich vokommendes Beryllium-haltiges Erz. Vorzugsweise wird das Erz Beryll verwendet. Unter dem Erz Beryll versteht man einen Feststoff mit der Zusammensetzung Be3Al2Si6O18. Der Begriff Metallkomponente umfasst elementares Metall, Metallsalze, wie z. B. Metallkarbonate, und Metalloxide.In the present invention, beryllium concentrate is understood as meaning a naturally occurring beryllium-containing ore. The beryllium ore is preferably used. By the ore beryll one understands a solid with the composition Be 3 Al 2 Si 6 O 18 . The term metal component includes elemental metal, metal salts, such as. As metal carbonates, and metal oxides.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Umsetzung der Ausgangsmaterialien bei einer Temperatur im Bereich von 1700 bis 2300°C erfolgt, bevorzugt, 1800 bis 2280°C, mehr bevorzugt, 1900 bis 2260°C, besonders bevorzugt 2000 bis 2240°C und außerordentlich bevorzugt 2090 bis 2210°C. Bei Temperaturen unterhalb des angegeben Mindestwerts ist die Umsetzung unvollständig, d. h. es findet keine vollständige Reduktion des Erzes statt. Dies führt zu unzufriedenstellenden Ausbeuten. Bei Werten oberhalb des angegebenen Bereichs nehmen ebenfalls die Legierungsausbeuten ab.Of Further, it is preferred that the reaction of the starting materials at a temperature in the range of 1700 to 2300 ° C, preferably, 1800 to 2280 ° C, more preferably, 1900 to 2260 ° C, particularly preferably 2000 to 2240 ° C and extraordinary preferably 2090 to 2210 ° C. At temperatures below the specified minimum value, the reaction is incomplete, d. H. it does not find complete Reduction of the ore instead. This leads to unsatisfactory Exploit. For values above the specified range also take the alloy yields.
Die Metallkomponente ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus den Metallen Aluminium, Chrom, Nickel und Kupfer, NiCO3, CuCO3, Al2O3, CrO2, CrO3, Cr2O3, NiO, Ni2O3, CuO, Cu2O und Mischungen davon. Bevorzugt werden die Metalle oder deren Oxide eingesetzt, besonders bevorzugt die Metalle.The metal component is preferably selected from the group consisting of the metals aluminum, chromium, nickel and copper, NiCO 3 , CuCO 3 , Al 2 O 3 , CrO 2 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , NiO, Ni 2 O 3 , CuO, Cu 2 O and mixtures thereof. Preference is given to using the metals or their oxides, particularly preferably the metals.
Das Massenverhältnis des Erz Beryll zu Metall in der Metallkomponente liegt vorzugsweise im Bereich von 3/1 bis 1/5, mehr bevorzugt im Bereich von 2/1 bis 1/4, noch stärker bevorzugt im Bereich von 1,5/1 bis 1/3 und am bevorzugtesten im Bereich von 1 bis 1/2,5. Im Fall des Einsatzes von Aluminium oder Aluminiumoxid als Metallkomponente ist das Verhältnis Erz Beryll zu Aluminium im Bereich von 1/2 bis 1/3 besonders bevorzugt. Im Fall des Einsatzes von Kupfer als Metallkomponente ist das Verhältnis Erz Beryll zu Kupfer im Bereich von 1/1 bis 1/2 besonders bevorzugt. Bei Metallgehalten unterhalb und oberhalb der angegeben Werte nimmt die Metall- und Berylliumausbeute in der Legierung drastisch ab. Innerhalb der angegeben Grenzen erhält man die maximale Legierungsausbeute und auch Ausbeute an Beryllium in der Legierung.The mass ratio of the ore beryl to metal in the metal component is preferably in the range of 3/1 to 1/5, more preferably in the range of 2/1 to 1/4, even stronger preferably in the range of 1.5 / 1 to 1/3 and most preferably in the Range from 1 to 1 / 2.5. In the case of the use of aluminum or Aluminum oxide as a metal component is the ratio of ore beryll to aluminum in the range of 1/2 to 1/3 particularly preferred. In the case of use of copper as a metal component is the ratio of ore beryll to copper in the range of 1/1 to 1/2 particularly preferred. For metal contents below and above the given values decreases the metal and Beryllium yield in the alloy drastically. Within the specified Receives limits the maximum alloy yield and also the yield of beryllium in the alloy.
Das Massenverhältnis Kohlenstoff/Beryllium-Konzentrat ist vorzugsweise im Bereich von 3/10 bis 3/1 zu wählen, besonders bevorzugt 3,5/10 bis 2/1 und am bevorzugtesten 4/10 bis 1/1. Unterhalb des angegeben Bereiches findet nur eine unvollständige Reduktion statt. Ein Gehalt an Kohlenstoff oberhalb des angegebenen Verhältnisses führt zu einem unerwünschten Kohlenstoffgehalt in der Legierung, d. h. verschlechtert die Legierungsqualität.The mass ratio Carbon / beryllium concentrate is preferably in the range of To choose 3/10 to 3/1, more preferably 3.5 / 10 to 2/1, and most preferably 4/10 to 1.1. Below the specified range there is only an incomplete reduction instead of. A content of carbon above the stated ratio leads to an undesirable Carbon content in the alloy, d. H. deteriorates the alloy quality.
Im erfindungsgemäßen Verfahren dient das Reduktionsmittel dazu, Beryllium aus dem Beryllium-Konzentrat zu Beryllium mit der Oxidationsstufe 0 zu reduzieren. Des Weiteren werden auch weitere Metalle, insbesondere Aluminium und Silizium, in Oxidationsstufen > 0 zu den Metallen reduziert. Um die mögliche Rückoxidation zu verhindern, kann die Umsetzung auch in einer im Wesentlichen Sauerstoff-freien Atmosphäre durchgeführt werden. Hierfür wird beispielsweise Schutzgas, wie N2, Argon oder eine Mischung davon, verwendet.In the process according to the invention, the reducing agent serves to reduce beryllium from the beryllium concentrate to beryllium having the oxidation state 0. Furthermore, other metals, in particular aluminum and silicon, are reduced to the metals in oxidation states> 0. In order to prevent the possible reoxidation, the reaction can also be carried out in a substantially oxygen-free atmosphere. For example, protective gas, such as N 2 , argon or a mixture thereof, is used for this purpose.
Vorzugsweise ist die Beryllium-haltige (Vor)-Legierung eine Legierung, die neben Beryllium noch die Metalle Aluminium und Silizium (Al-Be-Si-Legierung) oder Aluminium, Silizium, und ein weiteres Metall (Al-Be-M-Si-Legierung) umfasst, wobei M aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Chrom, Nickel, Kupfer oder einer Mischung davon besteht.Preferably, the beryllium-containing (pre) alloy is an alloy which, in addition to beryllium, still the Metals aluminum and silicon (Al-Be-Si alloy) or aluminum, silicon, and another metal (Al-Be-M-Si alloy), wherein M is selected from the group consisting of chromium, nickel, copper or a mixture thereof.
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Beryllium-haltigen (Vor)-Legierung einen weiteren Schritt des Abkühlens der Reaktionsmischung umfassen, der nach dem Schritt des Umsetzens der Feststoffmischung von Ausgangsmaterialien erfolgt. In diesem Fall spricht man im Sinne dieser Erfindung von einer Vorlegierung, die erhebliche Anteile an Kohlenstoff und Silizium in der Legierung enthält.Of Further, the inventive method to produce a beryllium-containing (pre) alloy another Step of cooling the reaction mixture after the step of reacting the solid mixture of starting materials takes place. In this Case is referred to in the sense of this invention of a master alloy, which contains considerable amounts of carbon and silicon in the alloy.
Demnach
betrifft die vorliegende Erfindung auch eine (Vor)-Legierung, die durch
das erfindungsgemäße Verfahren
erhalten werden kann. Eine so erhaltene Al-Be-Si-Legierung weist vorzugsweise
im Wesentlichen die verschiedenen Komponenten in folgenden Anteilen
(Massen-%) auf:
Al: 50 bis 85, bevorzugt 60 bis 80, besonders
bevorzugt 70 bis 75;
Be: 1 bis 5, bevorzugt 1,5 bis 4,5, besonders
bevorzugt 2 bis 4;
O: 2 × 10–8 bis
1 × 10–5;
Si:
3 bis 40, bevorzugt 5 bis 30, besonders bevorzugt 10 bis 25;
C:
0,5 bis 5, bevorzugt 1 bis 4, besonders bevorzugt 2 bis 3;
mit
der Maßgabe,
dass die Summe aller Komponenten 100 ergeben soll.Accordingly, the present invention also relates to a (pre) alloy which can be obtained by the method according to the invention. An Al-Be-Si alloy thus obtained preferably has substantially the various components in the following proportions (mass%):
Al: 50 to 85, preferably 60 to 80, more preferably 70 to 75;
Be: 1 to 5, preferably 1.5 to 4.5, particularly preferably 2 to 4;
O: 2 × 10 -8 to 1 × 10 -5 ;
Si: 3 to 40, preferably 5 to 30, particularly preferably 10 to 25;
C: 0.5 to 5, preferably 1 to 4, particularly preferably 2 to 3;
with the proviso that the sum of all components should be 100.
Eine
so erhaltene Al-Be-M-Si-Legierung weist vorzugsweise im Wesentlichen
die verschiedenen Komponenten in folgenden Anteilen (Massen-%) auf:
Al:
2 bis 15, bevorzugt 3 bis 12, besonders bevorzugt 5 bis 9;
Be:
1 bis 5, bevorzugt 1,5 bis 4,5, besonders bevorzugt 2 bis 4;
M:
0 bis 85, 55 bis 80, besonders bevorzugt 65 bis 75;
O: 2 × 10–8 bis
1 × 10–5;
Si:
5 bis 35, bevorzugt 7 bis 30, besonders bevorzugt 10 bis 25;
C:
0,5 bis 5, bevorzugt 1 bis 4, besonders bevorzugt 2 bis 3;
mit
der Maßgabe,
dass die Summe aller Komponenten 100 ergeben soll, wobei M ausgewählt ist
aus der Gruppe, die aus Chrom, Nickel und Kupfer besteht.An Al-Be-M-Si alloy thus obtained preferably has substantially the various components in the following proportions (% by mass):
Al: 2 to 15, preferably 3 to 12, particularly preferably 5 to 9;
Be: 1 to 5, preferably 1.5 to 4.5, particularly preferably 2 to 4;
M: 0 to 85, 55 to 80, more preferably 65 to 75;
O: 2 × 10 -8 to 1 × 10 -5 ;
Si: 5 to 35, preferably 7 to 30, particularly preferably 10 to 25;
C: 0.5 to 5, preferably 1 to 4, particularly preferably 2 to 3;
with the proviso that the sum of all components should be 100, where M is selected from the group consisting of chromium, nickel and copper.
Unter „im Wesentlichen aufweisen” wird hierin die Tatsache verstanden, dass die (Vor)-Legierung einen sehr geringen, also unwesentlichen Anteil an unvermeidlichen Verunreinigungen enthalten kann.Under "essentially have " here understood the fact that the (Vor) -Legierung a very small, therefore insignificant proportion of unavoidable impurities may contain.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst auch die Verwendung der (Vor)-Legierung zur Herstellung einer Legierung, die im Wesentlichen frei von Sauerstoff ist und einen Kohlenstoffgehalt hat, der kleiner als 0,5 Massen ist, bezogen auf die Gesamtmasse der Legierung. Dies kann zum einen durch Herstellen und Gewinnen einer (Vor)-Legierung nach dem oben genannten erfindungsgemäßen Verfahren und anschließendem Abkühlen auf bis zu 1100°C und anschließendem Abtrennen von Sauerstoff- und/oder Kohlenstoff-haltigen Verbindungen durch das Seigerverfahren/Filtration bewerkstelligt werden. Zum anderen kann die Abtrennung der Sauerstoff- und/oder Kohlenstoffhaltigen Verbindungen durch das Seigerverfahren/Filtration auch direkt in Anschluss an die Umsetzung der Feststoffmischung von Ausgangsmaterialien ohne vorheriges Abkühlen auf Raumtemperatur und Gewinnen der (Vor)-Legierung erfolgen.A another embodiment The present invention also encompasses the use of the (pre) alloy for producing an alloy that is substantially free of oxygen is and has a carbon content of less than 0.5 mass is based on the total mass of the alloy. This can be done by one Producing and obtaining a (pre) alloy according to the above inventive method and then cooling down up to 1100 ° C and then Separation of oxygen and / or Carbon-containing compounds by the Seigerverfahren / filtration be accomplished. On the other hand, the separation of the oxygen and / or carbon-containing compounds by the Seigerverfahren / filtration also directly after the reaction of the solid mixture of starting materials without prior cooling to room temperature and Winning the (Vor) -Legierung done.
Unter Seigerung versteht man im Sinne dieser Erfindung Entmischungen der Schmelze, die beim Übergang der Schmelze in den fest/flüssigen Zustand entstehen.Under Segregation is understood in the sense of this invention segregation of Melting at the transition the melt in the solid / liquid Condition arise.
Demnach betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Beryllium-haltigen Legierung, das zusätzlich zu dem/den oben genannten Schritt(en) den Schritt der Abtrennung der Seigerung der erfindungsgemäßen (Vor)-Legierung oder der Schmelze der (Vor)-Legierung umfasst.Therefore The present invention also relates to a process for the preparation a beryllium-containing alloy, in addition to the above-mentioned Step (s) the step of separating the segregation of the (pre) alloy according to the invention or Melt of the (pre) alloy comprises.
Bei dem Seigerverfahren werden Sauerstoff- und/oder Kohlenstoff-haltige Verbindungen entfernt, die einen höheren Schmelzpunkt besitzen als die erfindungsgemäße Legierung und somit durch Filtration der Schmelze als Feststoff abgetrennt werden können. Insbesondere werden durch das Seigerverfahren festes Berylliumoxid und/oder festes Siliciumcarbid entfernt. Im Falle der Zugabe von Eisen oder Eisen-oxid (Fe2O3, FeO oder Mischungen davon) kann auch FeSi entfernt werden. Die gilt vorzugsweise bei der Herstellung einer Al-Be-Cu-Si-Legierung.In the Seigerverfahren oxygen and / or carbon-containing compounds are removed, which have a higher melting point than the alloy of the invention and thus can be separated by filtration of the melt as a solid. In particular, the seiger process removes solid beryllium oxide and / or solid silicon carbide. In the case of addition of iron or iron oxide (Fe 2 O 3 , FeO or mixtures thereof) FeSi can also be removed. This is preferably true in the production of an Al-Be-Cu-Si alloy.
Das Seigerverfahren wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 590 bis 1100°C, bevorzugt im Bereich von 600 bis 1000°C, besonders bevorzugt im Bereich von 600 bis 900°C, am bevorzugtesten im Bereich von 650 bis 700°C durchgeführt.The segregation method is preferably most preferably at a temperature in the range of 590 to 1100 ° C, preferably in the range of 600 to 1000 ° C, more preferably in the range of 600 to 900 ° C in the range of 650 to 700 ° C performed.
Der Abstich der Vorlegierung nach der Reduktion kann diskontinuierlich oder kontinuierlich in eine Pfanne erfolgen, die unter Schutzgas steht. Nach der Abkühlung der Schmelze (Vorlegierungs-Schmelze) werden die Seigerungsprodukte vorzugsweise von der Schmelzoberfläche durch Abkühlen entfernt, oder die Schmelze wird durch einen keramischen Filter (Al2O3, SiC, Quarzgreiß, usw.) gegossen. Dabei fließt die Schmelze durch den Filter und die festen Bestandteile bleiben auf der Oberfläche.The tapping of the master alloy after the reduction can be carried out batchwise or continuously in a pan, which is under protective gas. After cooling the melt (master alloy melt), the segregation products are preferably removed from the melt surface by cooling, or the melt is poured through a ceramic filter (Al 2 O 3 , SiC, quartz crack, etc.). The melt flows through the filter and the solid components remain on the surface.
Um den Siliziumgehalt in der Endlegierung zu steuern, können der Vorlegierung direkt vor der Abkühlung entsprechende Mengen Kohlenstoff oder Eisen zugegeben werden. Alternativ kann auch direkt in die Feststoffmischung von Ausgangsmaterialien eine entsprechende Menge von Fe-Oxid zugegeben werden. Dies hat den Vorteil, dass Silizium in der Form von FeSi oder SiC im Seigerverfahren abgetrennt werden kann, da diese Verbindungen einen höheren Schmelzpunkt besitzen als die herzustellende Beryllium-haltige Legierung.Around To control the silicon content in the final alloy, the Master alloy directly before cooling corresponding amounts of carbon or iron are added. alternative can also be directly into the solid mixture of starting materials an appropriate amount of Fe oxide can be added. this has the advantage that silicon in the form of FeSi or SiC in the seiger process can be separated because these compounds have a higher melting point have as the produced beryllium-containing alloy.
Demnach betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Legierung, die durch das erfindungsgemäße Verfahren, das einen Seigerschritt enthält, erhalten werden kann.Therefore The present invention also relates to an alloy obtained by the method according to the invention, that contains a seiger step, can be obtained.
Eine
so erhaltene Al-Be-Si-Legierung weist vorzugsweise im Wesentlichen
die verschiedenen Komponenten in folgenden Anteilen (Massen-%) auf:
Al:
70 bis 97, bevorzugt 75 bis 95, besonders bevorzugt 80 bis 93;
Be:
1,5 bis 3,5, bevorzugt 1,6 bis 3, besonders bevorzugt 1,7 bis 2,5;
O: < 2 × 10–8,
bevorzugt < 1 × 10–15,
besonders bevorzugt < 1 × 10–25;
Si:
1 bis 30, bevorzugt 5 bis 20, besonders bevorzugt 10 bis 18;
C: < 0,5, bevorzugt < 0,5, besonders
bevorzugt 1 × 10–3,
außerordentlich
bevorzugt 1 × 10–5;
mit
der Maßgabe,
dass die Summe aller Komponenten 100 ergeben soll.An Al-Be-Si alloy thus obtained preferably has substantially the various components in the following proportions (mass%):
Al: 70 to 97, preferably 75 to 95, particularly preferably 80 to 93;
Be: 1.5 to 3.5, preferably 1.6 to 3, particularly preferably 1.7 to 2.5;
O: <2 × 10 -8 , preferably <1 × 10 -15 , more preferably <1 × 10 -25 ;
Si: 1 to 30, preferably 5 to 20, particularly preferably 10 to 18;
C: <0.5, preferably <0.5, more preferably 1 x 10 -3 , most preferably 1 x 10 -5 ;
with the proviso that the sum of all components should be 100.
Eine
so erhaltene Al-Be-M-Si-Legierung weist vorzugsweise im Wesentlichen
die verschiedenen Komponenten in folgenden Anteilen (Massen-%) auf:
Al:
4 bis 12, bevorzugt 6 bis 11, besonders bevorzugt 8 bis 10;
Be:
2 bis 5, bevorzugt 2,5 bis 4,5, besonders bevorzugt 3 bis 4;
M:
60 bis 85, bevorzugt 62 bis 80, besonders bevorzugt 64 bis 75;
O: < 2 × 10–8,
bevorzugt 1 × 10–15,
besonders bevorzugt 1 × 10–18
Si:
1 bis 30, bevorzugt 5 bis 28, besonders bevorzugt 10 bis 25;
C: < 0,5, bevorzugt
0,1, besonders bevorzugt 1 × 10–3,
außerordentlich
bevorzugt 1 × 10–5;
mit
der Maßgabe,
dass die Summe aller Komponenten 100 ergeben soll, wobei M ausgewählt ist
aus der Gruppe, die aus Chrom, Nickel und Kupfer besteht.An Al-Be-M-Si alloy thus obtained preferably has substantially the various components in the following proportions (% by mass):
Al: 4 to 12, preferably 6 to 11, particularly preferably 8 to 10;
Be: 2 to 5, preferably 2.5 to 4.5, particularly preferably 3 to 4;
M: 60 to 85, preferably 62 to 80, particularly preferably 64 to 75;
O: <2 × 10 -8 , preferably 1 × 10 -15 , particularly preferably 1 × 10 -18
Si: 1 to 30, preferably 5 to 28, particularly preferably 10 to 25;
C: <0.5, preferably 0.1, more preferably 1 x 10 -3 , most preferably 1 x 10 -5 ;
with the proviso that the sum of all components should be 100, where M is selected from the group consisting of chromium, nickel and copper.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Ablauf der Legierungsherstellung wie folgt:
Be-Konzentrat,
Reduktionsmittel, Metallverbindung und optional Eisenoxid werden
in Form von Pellets oder in Form einer Mischung in einen Lichtbogenofen,
der unter Ar-Überdruck
gefahren wird, zugegeben. Bei der Reduktion wird die Schmelze kontinuierlich
oder chargenweise abgestochen. Die gewonnene Legierung wird aus dem
Ofen in eine Pfanne, die auch unter Ar-Überdruck
steht, abgestochen. Die Legierung in der Pfanne wird auf eine entsprechende
Temperatur abgekühlt
und die sich gebildeten festen Phasen werden von der Oberfläche der
Legierung abgekehlt oder durch Filtartion abgetrennt. Als Filter
können
poröse
keramische Materialien aus Al2O3/SiC,
quarz, usw. enigesetzt werden.In a preferred embodiment, the process of alloy production is as follows:
Be concentrate, reducing agent, metal compound and optionally iron oxide are added in the form of pellets or in the form of a mixture in an electric arc furnace, which is run under Ar overpressure. During reduction, the melt is tapped continuously or batchwise. The recovered alloy is tapped from the oven into a pan that is also under Ar overpressure. The alloy in the pan is cooled to an appropriate temperature and the solid phases formed are chamfered from the surface of the alloy or separated by filtration. As a filter, porous ceramic materials of Al 2 O 3 / SiC, quartz, etc. can be used.
Beispiele:Examples:
In allen Beispielen wurde immer 100 g Be-Konzentrat mit 92,34 g Be3Al2Si6O18 und 8,1 g SiO2 eingesetzt. Als Reduktionsmittel wurde Holzkohle verwendet. Die Metallkomponenten für die Hauptlegierungsmetalle wurden in metallischer Form (Cu, Al) oder in oxidischer Form (Al2O3) eingesetzt.In all examples, 100 g Be concentrate with 92.34 g Be 3 Al 2 Si 6 O 18 and 8.1 g SiO 2 was always used. Charcoal was used as the reducing agent. The metal components for the main alloying metals were used in metallic form (Cu, Al) or in oxidic form (Al 2 O 3 ).
Herstellen einer Al-Be-Si-VorlegierungProducing an Al-Be-Si master alloy
Beispiel 1:Example 1:
Es wurde eine Charge, die 100 g Be-Konzentrat, 50 g Aluminium und 40 g Holzkohle enthielt, in einem Lichtbogenofen reduziert. Dabei wurde die Charge in Pelletform in den Ofen, der unter einem kleinen Argon-Überdruck gefahren wird, zugegeben. Die Reaktionstemperatur betrug 2100°C. Nach der Reduktion wurde die Schmelze in einen BeO-Tiegel gegossen, eine Probe entnommen und der chemischen Analyse unterworfen. Die Zusammensetzung der Legierung wurde bestimmt. In Tabelle 1 sind Menge, Zusammensetzung und Berylliumausbeute der erhaltenen Legierung angegeben.A batch containing 100 g of Be concentrate, 50 g of aluminum and 40 g of charcoal was reduced in an electric arc furnace. The batch was added in pellet form to the oven, operating under a slight argon overpressure. The reaction temperature was 2100 ° C. After the reduction wur the melt is poured into a BeO crucible, a sample taken and subjected to chemical analysis. The composition of the alloy was determined. Table 1 shows the amount, composition and beryllium yield of the resulting alloy.
Beispiel 2:Example 2:
Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde durchgeführt, außer dass die Temperatur des Schmelzofens ca. 2200°C betrug. In Tabelle 1 sind Menge, Zusammensetzung und Berylliumausbeute der erhaltenen Legierung angegeben.The The same procedures as in Example 1 were carried out except that the temperature of the melting furnace was about 2200 ° C. In Table 1 are Amount, composition and beryllium yield of the resulting alloy specified.
Beispiel 3:Example 3:
Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass statt 50 g Aluminium 100 g Aluminium eingesetzt wurde. In Tabelle 1 sind Menge, Zusammensetzung und Berylliumausbeute der erhaltenen Legierung angegeben.It The same procedure was carried out as in Example 1 except that instead of 50 g of aluminum 100 g of aluminum was used. In table 1 is the amount, composition and beryllium yield of the obtained Alloy indicated.
Beispiel 4:Example 4:
Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 3 wurde durchgeführt, außer dass die Temperatur des Schmelzofens ca. 2200°C betrug. In Tabelle 1 sind Menge, Zusammensetzung und Berylliumausbeute der erhaltenen Legierung angegeben.The The same procedures as in Example 3 were carried out except that the temperature of the melting furnace was about 2200 ° C. In Table 1 are Amount, composition and beryllium yield of the resulting alloy specified.
Beispiel 5:Example 5:
Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass statt 50 g Aluminium 150 g Aluminium eingesetzt wurde. In Tabelle 1 sind Menge, Zusammensetzung und Berylliumausbeute der erhaltenen Legierung angegeben.It The same procedure was carried out as in Example 1 except that instead of 50 g of aluminum 150 g of aluminum was used. In table 1 is the amount, composition and beryllium yield of the obtained Alloy indicated.
Beispiel 6:Example 6:
Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 5 wurde durchgeführt, außer dass die Temperatur des Schmelzofens ca. 2200°C betrug. In Tabelle 1 sind Menge, Zusammensetzung und Berylliumausbeute der erhaltenen Legierung angegeben.The the same procedures as in Example 5 were carried out except that the temperature of the melting furnace was about 2200 ° C. In Table 1 are Amount, composition and beryllium yield of the resulting alloy specified.
Beispiel 7:Example 7:
Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass statt 50 g Aluminium 200 g Aluminium eingesetzt wurde. In Tabelle 1 sind Menge, Zusammensetzung und Berylliumausbeute der erhaltenen Legierung angegeben.It The same procedure was carried out as in Example 1 except that instead of 50 g of aluminum 200 g of aluminum was used. In table 1 is the amount, composition and beryllium yield of the obtained Alloy indicated.
Beispiel 8:Example 8:
Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 7 wurde durchgeführt, außer dass die Temperatur des Schmelzofens ca. 2200°C betrug. In Tabelle 1 sind Menge, Zusammensetzung und Berylliumausbeute der erhaltenen Legierung angegeben.The The same procedures as in Example 7 were carried out except that the temperature of the melting furnace was about 2200 ° C. In Table 1 are Amount, composition and beryllium yield of the resulting alloy specified.
Beispiel 9:Example 9:
Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass statt 50 g Aluminium 250 g Aluminium eingesetzt wurde. In Tabelle 1 sind Menge, Zusammensetzung und Berylliumausbeute der erhaltenen Legierung angegeben.It The same procedure was carried out as in Example 1 except that instead of 50 g of aluminum 250 g of aluminum was used. In table 1 is the amount, composition and beryllium yield of the obtained Alloy indicated.
Beispiel 10:Example 10:
Das
gleiche Verfahren wie in Beispiel 9 wurde durchgeführt, außer dass
die Temperatur des Schmelzofens ca. 2200°C betrug. In Tabelle 1 sind
Menge, Zusammensetzung und Berylliumausbeute der erhaltenen Legierung
angegeben. Tabelle 1:
Aus
Tabelle 1 ist ersichtlich, dass höherem Aluminium-Einsatz die
Beryllium Ausbeute steigt. Zudem ist die Beryllium-Ausbeute bei 2100°C Reaktionstemperatur
höher als
bei 2200°C.
Es ist zudem anzumerken, dass Ausbeuteverluste auf die Bildung von
gasförmigen
Verbindungen zurückgehen.
Aus der folgenden Tabelle 2 geht hervor, dass die Beryllium- bzw.
Aluminium-Verluste
durch Bildung von gasförmigen
Verbindungen mit steigendem Aluminiumgehalt in der Ausgangszusammensetzung
abnehmen und mit der Temperatursteigerung zunehmen. Tabelle 2:
Beispiel 11:Example 11:
Es wurde eine Charge, die 100 g Be-Konzentrat, 300 g Al2O3 und 131 g Holzkohle enthielt, in einem Lichtbogenofen reduziert.A batch containing 100 g of Be concentrate, 300 g of Al 2 O 3 and 131 g of charcoal was reduced in an electric arc furnace.
Dabei wurde die Charge in Pelletform in den Ofen, der unter einem Ar-Überdruck gefahren wird, zugegeben. Die Reduktionstemperatur betrug 2100°C. Nach der Reduktion wurde die Schmelze in einem BeO-Tiegel gegossen und eine Probe entnommen, die der chemischen Analyse unterworfen wurde. Die Zusammensetzung der Legierung wurde bestimmte. In Tabelle 3 sind Menge und Zusammensetzung der erhaltenen Legierung angegeben.there The batch was pelletized in the oven under an Ar overpressure is driven, added. The reduction temperature was 2100 ° C. After Reduction, the melt was poured into a BeO crucible and a Taken sample, which was subjected to chemical analysis. The Composition of the alloy became specific. In Table 3 are Amount and composition of the resulting alloy indicated.
Beispiel 12:Example 12:
Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 11 wurde durchgeführt, außer dass die Temperatur des Schmelzofens ca. 2150°C betrug.The the same procedures as in Example 11 were carried out except that the temperature of the melting furnace was about 2150 ° C.
In Tabelle 3 sind Menge und Zusammensetzung der erhaltenen Legierung angegeben.In Table 3 is the amount and composition of the resulting alloy specified.
Beispiel 13:Example 13:
Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 11 wurde durchgeführt, außer dass die Temperatur des Schmelzofens ca. 2200°C betrug.The the same procedures as in Example 11 were carried out except that the temperature of the melting furnace was about 2200 ° C.
In Tabelle 3 sind Menge und Zusammensetzung der erhaltenen Legierung angegeben.In Table 3 is the amount and composition of the resulting alloy specified.
Beispiele 14 bis 16:Examples 14 to 16:
In den Beispielen 14 bis 16 wurde das gleiche Verfahren wie in den Beispielen 11 bis 13 durchgeführt, außer dass 350 g Al2O3 und 151 g Holzkohle eingesetzt wurden. In Tabelle 3 sind Menge und Zusammensetzung der erhaltenen Legierung angegeben.In Examples 14 to 16, the same procedure as in Examples 11 to 13 was carried out except that 350 g of Al 2 O 3 and 151 g of charcoal were used. Table 3 shows the amount and composition of the alloy obtained.
Beispiele 17 bis 19:Examples 17 to 19:
In den Beispielen 17 bis 19 wurde das gleiche Verfahren wie in den Beispielen 11 bis 13 durchgeführt, außer dass 400 g Al2O3 und 165 g Holzkohle eingesetzt wurden. In Tabelle 3 sind Menge und Zusammensetzung der erhaltenen Legierung angegeben.In Examples 17 to 19, the same procedure as in Examples 11 to 13 was carried out except that 400 g of Al 2 O 3 and 165 g of charcoal were used. Table 3 shows the amount and composition of the alloy obtained.
Beispiele 20 bis 22:Examples 20 to 22:
In
den Beispielen 20 bis 22 wurde das gleiche Verfahren wie in den
Beispielen 11 bis 13 durchgeführt, außer dass
500 g Al2O3 und
180 g Holzkohle eingesetzt wurden. In Tabelle 3 sind Menge und Zusammensetzung
der erhaltenen Legierung angegeben. Tabelle 3:
Tabelle 3 zeigt, dass die vollständige Beryllium-Reduktion erst bei Temperaturen über 2100°C stattfindet. Zudem nehmen bei Temperaturen über 2150°C die Legierungsausbeuten ab. Die höchsten Metallausbeuten werden bei einer Umsetzungstemperatur von 2150°C erreicht, wobei alle gezeigten Temperaturen erfindungsgemäß akzeptabel sind. Die Versuche zeigen zudem, dass höhere Al2O3-Gehalte, die Menge an gewinnbarer Legierung herabsetzen.Table 3 shows that the complete beryllium reduction takes place only at temperatures above 2100 ° C. In addition, at temperatures above 2150 ° C, the alloy yields decrease. The highest metal yields are achieved at a reaction temperature of 2150 ° C, all temperatures shown are acceptable according to the invention. The experiments also show that higher Al 2 O 3 content, reduce the amount of recoverable alloy.
SeigerverfahrenSeigerverfahren
Beispiel 23:Example 23:
Zunächst wurde die in Beispiel 9 gewonnene Legierungsschmelze bei einer Temperatur von 650°C durch einen Al2O3-Filter gegossen. Es wurden hierbei die in Tabelle 5 angegebenen Feststoffmengen an Al4C4Si, SiC und BeO abgetrennt. Anschließend ließ man die Schmelze auf Raumtemperatur abkühlen. Die Legierung wurde chemisch analysiert und der Filterrest, der auf dem Filter abgelagert wurde, wurde röntgenographisch untersucht. Die Menge und Zusammensetzung der gewonnenen Legierung sind in Tabelle 4 angegeben.First, the alloy melt obtained in Example 9 was poured through a Al 2 O 3 filter at a temperature of 650 ° C. In this case, the amounts of solids of Al 4 C 4 Si, SiC and BeO stated in Table 5 were separated off. Subsequently, the melt was allowed to cool to room temperature. The alloy was chemically analyzed and the filter residue deposited on the filter was X-ray examined. The amount and composition of the recovered alloy are shown in Table 4.
Beispiel 24:Example 24:
Zunächst wurde
das in Beispiel 9 durchgeführte
Verfahren analog angewandt, mit dem Unterschied, dass die Schmelze
bei einer Temperatur von 700°C
einem Seigerverfahren unterworfen wurde. Hierbei wurde die Schmelze
durch einen Al2O3-Filter
gegossen, um die Seigerungen in Form von Feststoffen abzutrennen. Es
wurden hierbei die in Tabelle 5 angegebenen Feststoffmengen an Al4C4Si und BeO abgetrennt.
Anschließend
ließ man
die Schmelze auf Raumtemperatur abkühlen. Die Legierung wurde chemisch
analysiert und der Filterrest, der auf dem Filter abgelagert wurde,
wurde röntgenographisch
untersucht. Die Menge und Zusammensetzung der gewonnenen Legierung
sind in Tabelle 4 angegeben. Hieraus ist auch ersichtlich, dass
bei einer Temperatur von über
650°C SiC
nicht mehr als Feststoff abtrennbar ist, was den Anteil von Si in
der Legierung etwas erhöht
und damit deren Qualität
etwas herabsetzt. Tabelle 4:
Beispiel 25:Example 25:
Zunächst wurde die Schmelze aus Beispiel 18 bei einer Temperatur von 700°C dem Seigerverfahren unterworfen. Hierbei wurde die Schmelze durch einen Al2O3-Filter gegossen, um die Seigerungen in Form von Feststoffen abzutrennen. Es wurden hierbei die in Tabelle 7 angegebenen Feststoffmengen an SiC und BeO abgetrennt. Anschließend ließ man die Schmelze auf Raumtemperatur abkühlen. Die Legierung wurde chemisch analysiert und der Filterrest, der auf dem Filter abgelagert wurde, wurde röntgenographisch untersucht. Die Menge und Zusammensetzung der gewonnenen Legierung sind in Tabelle 6 angegeben.First, the melt of Example 18 was subjected to the Seiger process at a temperature of 700 ° C. Here, the melt was poured through an Al 2 O 3 filter to separate the segregations in the form of solids. In this case, the amounts of solids of SiC and BeO indicated in Table 7 were separated off. Subsequently, the melt was allowed to cool to room temperature. The alloy was chemically analyzed and the filter residue deposited on the filter was X-ray examined. The amount and composition of the recovered alloy are shown in Table 6.
Beispiel 26:Example 26:
Zunächst wurde die Schmelze aus Beispiel 18 bei einer Temperatur von 600°C dem Seigerverfahren unterworfen. Hierbei wurde die Schmelze durch einen Al2O3-Filter gegossen, um die Seigerungen in Form von Feststoffen abzutrennen. Es wurden hierbei die in Tabelle 7 angegebenen Feststoffmengen an Si, SiC und BeO abgetrennt. Anschließend ließ man die Schmelze auf Raumtemperatur abkühlen. Die Legierung wurde chemisch analysiert und der Filterrest, der auf dem Filter abgelagert wurde, wurde röntgenographisch untersucht. Die Menge und Zusammensetzung der gewonnenen Legierung sind in Tabelle 6 angegeben.First, the melt of Example 18 was subjected to the Seiger process at a temperature of 600 ° C. Here, the melt was poured through an Al 2 O 3 filter to separate the segregations in the form of solids. In this case, the amounts of solid Si, SiC and BeO indicated in Table 7 were separated off. Subsequently, the melt was allowed to cool to room temperature. The alloy was chemically analyzed and the filter residue deposited on the filter was X-ray examined. The amount and composition of the recovered alloy are shown in Table 6.
Beispiel 27:Example 27:
Zunächst wurde
die Schmelze aus auf eine Temperatur von 580°C abgekühlt. Hierbei war die Schmelze überwiegend
erstarrt, so dass der Seigerungsschritt nicht mehr möglich war. Tabelle 6:
Wie aus Tabelle 6 aus der Zusammensetzung und aus Tabelle 7 aus dem abgetrennten Si in Beispiel 26 hervorgeht, ist es bei einer Seigertemperatur von 600°C möglich, elementares Si zum Teil abzutrennen. Man erhält somit eine Legierung mit einem geringeren Silizium-Gehalt als bei einer Seigertemperatur von über 600°C.As from Table 6 from the composition and from Table 7 of the When Si separated out in Example 26 is apparent, it is at a seiger temperature of 600 ° C possible, Partial Si to be partially separated. This gives an alloy with a lower silicon content than at a seiger temperature of over 600 ° C.
Herstellung einer Al-Be-Cu-Si-LegierungPreparation of an Al-Be-Cu-Si alloy
Beispiel 28:Example 28:
Es wurde eine Charge, die 100 g Be-Konzentrat, 75 g Kupfer und 40 g Holzkohle enthielt, in einem Lichtbogenofen reduziert.It was a batch containing 100 g Be concentrate, 75 g copper and 40 g Charcoal contained, reduced in an electric arc furnace.
Dabei wurde die Charge in Peletform in den Ofen, der unter einem kleinen Ar-Überdruck gefahren wurde, zugegeben. Die Reduktionstemperatur betrug 2200°C. Nach der Reduktion wurde die Schmelze bein einer Temperatur von 1000°C durch eine Al2O3-Filter gegossen. Auf diese Weise wurden die in Tabelle 9 angegebenen Feststoffe in der angegebenen Menge abgetrennt.The batch in pelet form was added to the oven, which was run under a small Ar overpressure. The reduction temperature was 2200 ° C. After reduction, the melt was cast at a temperature of 1000 ° C through an Al 2 O 3 filter. In this way, the solids given in Table 9 were separated in the stated amount.
Die Zusammensetzung wurde der chemischen Analyse unterzogen.The Composition was subjected to chemical analysis.
Die Zusammensetzung der Legierung ist in Tabelle 8 angegeben.The Composition of the alloy is given in Table 8.
Beispiel 29:Example 29:
Es
wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 28 angegeben durchgeführt, mit
dem Unterschied, dass das Seigerverfahren bei 800°C durchgeführt wurde.
Auf diese Weise wurden die in Tabelle 9 angegebenen Feststoffe in
der angegebenen Menge abgetrennt. Die Zusammensetzung der Legierung
ist in Tabelle 8 angegeben. Tabelle 8:
Beispiel 30:Example 30:
Es
wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 28 acht Mal (Beispiele
30 a) bis h)) durchgeführt,
jedoch mit dem Unterschied, dass statt 75 g Kupfer 175 g Kupfer
eingesetzt wurden. In den Beispielen 30 b) bis h) wurden am Ende
der Reduktion bei der Reduktionstemperatur die in Tabelle 10 angegebenen
Mengen Eisen zugesetzt. Kleine Unterschiede sind auch aus Tabelle
10 bezüglich
der Seigertemperatur zu entnehmen. Tabelle 10:
Wie aus Tabelle 10 ersichtlich ist, kann der Si-Gehalt der Legierung durch die Fe-Zugabe vor der Seigerung gezielt eingestellt werden.As From Table 10, the Si content of the alloy be adjusted by the Fe addition before the segregation targeted.
Beispiel 31:Example 31:
Es
wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 28 durchgeführt, mit
dem Unterschied, dass statt 75 g Kupfer 175 g Kupfer und statt 40
g Holzkohle 60 g Holzkohle eingesetzt wurden. Zusätzlich wurde
in die Charge zu Beginn 80 g Fe2O3 zugegeben. Anschließend wurde wie in Beispiel
28 das Seigerverfahren durchgeführt, allerdings
bei einer Temperatur von 1100°C.
Die Zusammensetzung der so erhaltenen Legierung ist in Tabelle 11
gegeben. Tabelle 11:
Durch die Eisen-Zugabe zur Vorlegierungsschmelze sowie die Fe2O3-Zugabe zur Ausgangscharge wird Si beim Seigerverfahren in Form einer hochschmelzenden Verbindung (FeSi) ausgeseigert.By the addition of iron to the master alloy melt and the addition of Fe 2 O 3 to the initial charge, Si is purged in the Seiger process in the form of a high-melting compound (FeSi).
Claims (19)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200910005673 DE102009005673A1 (en) | 2009-01-22 | 2009-01-22 | Preparing beryllium containing mother alloy e.g. aluminum-beryllium alloy, useful e.g. in gas turbine engines, comprises converting a solid material mixture of a raw material comprising a beryllium concentrate and a metal component |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200910005673 DE102009005673A1 (en) | 2009-01-22 | 2009-01-22 | Preparing beryllium containing mother alloy e.g. aluminum-beryllium alloy, useful e.g. in gas turbine engines, comprises converting a solid material mixture of a raw material comprising a beryllium concentrate and a metal component |
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ID=42282498
Family Applications (1)
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DE200910005673 Withdrawn DE102009005673A1 (en) | 2009-01-22 | 2009-01-22 | Preparing beryllium containing mother alloy e.g. aluminum-beryllium alloy, useful e.g. in gas turbine engines, comprises converting a solid material mixture of a raw material comprising a beryllium concentrate and a metal component |
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
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Effective date: 20140801 |