DE1446364B2 - Process for the powder-metallurgical production of shaped bodies or compacted masses from magnesium or magnesium alloys and magnesium compounds dispersed therein - Google Patents
Process for the powder-metallurgical production of shaped bodies or compacted masses from magnesium or magnesium alloys and magnesium compounds dispersed thereinInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Formkörpern oder verdichteten Massen aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen mit darin fernverteilten Magnesiumverbindungen, ausgehend von gegebenenfalls anoxydiertem Metallpulver, das vor, während und/ oder nach dem Pressen und gegebenenfalls während der Aufheizung zur plastischen Verformung einer zur Bildung dieser Magnesiumverbindungen geeigneten Gasatmosphäre bei erhöhter Temperatur ausgesetzt wird.The invention relates to a method for the powder-metallurgical production of shaped bodies or compacted masses of magnesium or magnesium alloys with remotely distributed magnesium compounds, starting from optionally anoxidized metal powder, which before, during and / or after pressing and optionally during the heating for plastic deformation of a suitable for the formation of these magnesium compounds Is exposed to a gas atmosphere at an elevated temperature.
Die besonderen Eigenschaften von Materialien mit zusammengesetzter Struktur vom Typ Metall-Metalloxid und insbesondere ihre vorteilhafte mechanische Festigkeit bei höheren Temperaturen sind bekannt. Man weiß auch, daß diese Eigenschaften durch die Feinheit der Verteilung der nichtmetallischen Phase im Material beeinflußt werden. Insbesondere nimmt der Widerstand gegenüber mechanischen Beanspruchungen mit der Feinheit der Verteilung oder Dispersion zu, während die Bruchdehnung abnimmt.The particular properties of materials with a composite structure of the metal-metal oxide type and in particular their advantageous mechanical strength at elevated temperatures are known. It is also known that these properties are due to the fineness of the distribution of the non-metallic phase can be influenced in the material. In particular, the resistance to mechanical stress increases increases with the fineness of the distribution or dispersion, while the elongation at break decreases.
Im allgemeinen werden derartige Massen oder Materialien dadurch hergestellt, daß man von Metallpulvern ausgeht, die vor oder während des Verdichtens bzw. anschließend daran einer Oxydationsbehandlung unterworfen werden. Die Dicke der dabei auf den Pulverteilchen gebildeten Oxidfilme hängt von den Bedingungen ab, unter denen diese Oxydation erfolgt.In general, such compositions or materials are made by using metal powders goes out, which are subjected to an oxidation treatment before or during the compaction or afterwards. The thickness of this Oxide films formed on the powder particles depend on the conditions under which this oxidation occurs he follows.
Bei Massen oder Produkten, die sich aus metallischem Magnesium und Magnesiumoxid als nichtmetallischer Komponente zusammensetzen, ist es wegen der großen Reaktionsneigung des Metalls gegenüber Sauerstoff schwierig, die Dicke des Magnesiumoxidfilmes auf den Metallpartikeln jeweils genau einzuhalten. Diese Schwierigkeit ist naturgemäß bei sehr feinen Pulverteilchen besonders groß. Andererseits ist es — um ein ausreichend kompaktes Endprodukt zu erhalten — notwendig, die Metallpartikeln auf Temperaturen zu erhitzen, welche genügend hoch sind, um den Wasserstoff auszutreiben, der durch Wasserdampf und organische Stoffe hineingebracht wird, die beispielsweise an der Oberfläche der Partikeln haften können; dies bringt dann wiederum den Nachteil einer zu weit getriebenen Oxydation mit sich.In the case of masses or products made up of metallic magnesium and magnesium oxide as non-metallic Assemble components, it is difficult because of the great tendency of the metal to react with oxygen, the thickness of the magnesium oxide film must be strictly observed on the metal particles. This difficulty is natural especially large for very fine powder particles. On the other hand, it is - a sufficiently compact one To obtain the final product - necessary to heat the metal particles to temperatures which are sufficient are high to drive off the hydrogen brought in by water vapor and organic matter which can adhere, for example, to the surface of the particles; this in turn brings about the disadvantage of excessive oxidation.
Die »gesteuerte« Oxydation der Magnesiumpartikeln ist also sehr schwierig. Die Oxydation durch bekannte Oxydationsmittel führt zu Oxidfilmen viel zu großer Stärke oder gar zu einer fast vollständigen Oxydation der Partikeln oder auch zu einer ungenügenden oder stark unterschiedlichen Oxydation innerhalb des Materials, insbesondere bei Pulvern mit sehr unterschiedlichen Korngrößen.The "controlled" oxidation of the magnesium particles is therefore very difficult. The oxidation by known Oxidizing agents lead to oxide films that are much too thick or even almost complete Oxidation of the particles or to an insufficient or very different oxidation within of the material, especially in the case of powders with very different grain sizes.
Die nach den bisher bekannten Verfahren erhaltenen Produkte zeigen daher nur wenig erhöhte Bruchfestigkeiten, da sehr feinzerteilte Pulver, die an sich die besten mechanischen Werte liefern, wegen zu großer Schwierigkeiten bei der gesteuerten Anoxydation von Pulvern mit relativ hohem Zerteilungsgrad nicht verwendet werden können; oder aber die Steigerung der Bruchfestigkeit bleibt wegen einer nur ungenügenden Oxydation gering; die Produkte zeigen ferner im allgemeinen eine geringe Bruchdehnung beim Zugversuch, sowohl in kaltem als auch in warmem Zustand, die auf eine übermäßige, örtlich begrenzte oder allgemein zu hohe Oxydation zurückzuführen ist; außerdem wird meist eine starke Streuung der mechanischen Eigenschaften innerhalb des Materials gefunden, bedingt durch eine für die genügende Entfernung des störenden Wasserstoffs unzureichende Erhitzung der Pulver vor der Verdichtung. The products obtained by the previously known processes therefore show only slightly increased breaking strengths, because very finely divided powders, which in themselves provide the best mechanical values, are due to great difficulties in the controlled anoxidation of powders with a relatively high degree of division cannot be used; or the increase in breaking strength remains insufficient because of one Low oxidation; the products also generally show a low elongation at break in the tensile test, both in the cold and in the warm state, which is excessive, localized or is generally due to excessive oxidation; in addition, it is usually a strong one Scattering of the mechanical properties found within the material, due to a for the sufficient removal of the interfering hydrogen insufficient heating of the powder prior to compaction.
Die Erfindung beseitigt die obengenannten Nachteile und gestattet es, verhältnismäßig leicht Massen aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen — ausgehend von Pulvern dieser Metalle — herzustellen,The invention eliminates the above-mentioned disadvantages and allows relatively easy masses Manufacture from magnesium or magnesium alloys - starting from powders of these metals,
ίο welche ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweisen. Die Erfindung macht eine gesteuerte und leicht überwachbare Oxydation der Partikeln des Pulvers möglich, ganz unabhängig davon, wie groß die Abmessungen dieser Partikeln sind.ίο what excellent mechanical properties exhibit. The invention makes a controlled and easily monitored oxidation of the particles of the Powder possible, regardless of how large the dimensions of these particles are.
Die auf diese Weise erhaltene Freiheit in der Auswahl der Körnungsverhältnisse einer Pulvermischung und der Stärke des auf diesen Körnern zu erzeugenden Oxidfilmes ermöglicht die Gewinnung von Produkten, die durch verhältnismäßig hohe Bruchfestigkeit und Dehnungsgrenzen gekennzeichnet sind, und zwar sowohl bei gewöhnlicher als auch bei hoher Temperatur, wobei die Bruchdehnungen verhältnismäßig hoch bleiben. Außerdem kann die Temperaturbehandlung — für Pulver beliebiger Feinheit — bei einer genügend hohen Temperatur durchgeführt werden, bei der der Wasserstoff entfernt wird und die beispielsweise zwischen 350 und 550° C liegt; die Erhitzungsdauer bestimmt die Dicke des Films, der sich auf den Partikeln des Pulvers bildet.The freedom obtained in this way in the selection of the particle size ratios of a powder mixture and the thickness of the oxide film to be produced on these grains enables the production of products, which are characterized by relatively high breaking strength and elongation limits, and both at normal and at high temperature, the elongations at break being proportionate stay high. In addition, the temperature treatment - for powder of any fineness - at be carried out at a sufficiently high temperature at which the hydrogen is removed and the for example between 350 and 550 ° C; the heating time determines the thickness of the film that is forms on the particles of the powder.
Andererseits können erfindungsgemäß Produkte erhalten werden, deren mikroskopische Körnung oder Struktur nach dem Komprimieren bemerkenswert stabil bleibt, selbst nach längerem Erhitzen auf höhere Temperatur.On the other hand, products can be obtained according to the invention whose microscopic grain size or Structure remains remarkably stable after compression, even after prolonged heating higher temperature.
Soll die Masse gewalzt oder stranggepreßt werden, so kann sie unmittelbar auf die hierfür notwendige Temperatur in einer einzigen Verfahrensstufe erhitzt werden und braucht nicht — wie bisher — in aufeinanderfolgenden Stufen bei zunehmenden Temperaturen komprimiert zu werden.If the mass is to be rolled or extruded, it can be applied directly to the material required for this Temperature can be heated in a single process stage and does not need - as before - in successive Stages to be compressed at increasing temperatures.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Formkörpern oder verdichteten Massen aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen mit darin feinverteilten Magnesiumver- f The inventive method for powder metallurgical production of moldings or consolidated mass of magnesium or magnesium alloys with finely dispersed therein f Magnesiumver-
bindungen, ausgehend von gegebenenfalls anoxydier- v. tem Metallpulver, das vor, während und/oder nach dem Pressen und gegebenenfalls während der Aufheizung zur plastischen Verformung einer zur Bildung dieser Magnesiumverbindungen geeigneten Gasatmosphäre bei erhöhter Temperatur ausgesetzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper oder verdichteten Massen in einer mindestens 5% Kohlendioxid enthaltenen Gasatmosphäre behandelt werden.bonds, starting from possibly anoxydier- v. tem metal powder before, during and / or after pressing and possibly during heating for the plastic deformation of a gas atmosphere suitable for the formation of these magnesium compounds is exposed at elevated temperature, is characterized in that the shaped body or treated compacted masses in a gas atmosphere containing at least 5% carbon dioxide will.
Gemäß der Erfindung erhält man auf den Partikeln oder Körnern des Pulvers eine sehr dünne nichtmetallische Schicht durch Einwirkung von CO2 auf das Magnesium, an Stelle der üblichen Reaktion von Sauerstoff auf das Metall. Dieses neue Verfahren beruht auf der Feststellung, daß das Erhitzen des Magnesiums in einer CO2-Atmosphäre zur Bildung eines Schutzfilmes führt, der die Oxydationsgeschwindigkeit wesentlich verlangsamt. Dadurch kann das j Magnesiumpulver — ohne Gefahr einer übermäßigen Oxydation — auf viel höhere Temperaturen erhitzt werden, als dies in Luft oder Sauerstoff zulässig wäre. Dieses Erhitzen unter Kohlendioxid gestattet, selbst Partikeln allergrößter Feinheit in dieser Weise zuAccording to the invention, a very thin non-metallic layer is obtained on the particles or grains of the powder by the action of CO 2 on the magnesium, instead of the usual reaction of oxygen on the metal. This new process is based on the discovery that heating the magnesium in a CO 2 atmosphere leads to the formation of a protective film which significantly slows down the rate of oxidation. This allows the magnesium powder to be heated to much higher temperatures than would be permissible in air or oxygen without the risk of excessive oxidation. This heating under carbon dioxide allows even particles of the greatest fineness to be added in this way
behandeln und auf ihren Oberflächen einen Film der jeweils gewünschten Stärke zu erzeugen.treat and create a film of the desired thickness on their surfaces.
Obgleich der sich bildende Film sowohl Magnesiumoxid und/oder Magnesiumcarbonat enthalten kann, gegebenenfalls sogar freien Kohlenstoff — was von der gewählten Temperatur und dem Druck des Gases abhängt —, soll im folgenden der Einfachheit wegen stets von einem »Oxidfilm« gesprochen werden.Although the film that forms contains both magnesium oxide and / or magnesium carbonate can, possibly even free carbon - depending on the selected temperature and pressure of the Gas depends - in the following, for the sake of simplicity, we will always speak of an "oxide film" will.
Die erfindungsgemäße Behandlung mit Kohlendioxid bei höherer Temperatur läßt sich in unterschiedlicher Weise vornehmen.The treatment according to the invention with carbon dioxide at a higher temperature can be carried out in different ways Make way.
Man kann z. B. das zur Herstellung der Massen durch Kompression bestimmte Magnesiumpulver in einer C02-Atmosphäre erhitzen, wobei die Oxydation der Magnesiumpulverpartikeln durch Erhitzen in einem Kohlendioxidstrom nach bekannten, für die Behandlung von Pulvern mit strömenden Gasen üblichen Verfahren durchgeführt werden kann; ein sehr wirtschaftliches und sicheres Verfahren besteht darin, das Pulver in einen Behälter mit von außen heizbaren Wänden einzubringen und es in systematischer Bewegung zu halten, während trockenes Kohlendioxid durch das Pulver hindurchströmt; die Temperatur, der Durchsatz an Kohlendioxid und die Dauer der Behandlung werden auf die jeweils geeigneten bzw. günstigsten Werte eingestellt.You can z. B. heat the magnesium powder intended for the production of the masses by compression in a C0 2 atmosphere, the oxidation of the magnesium powder particles can be carried out by heating in a stream of carbon dioxide according to known methods customary for the treatment of powders with flowing gases; a very economical and safe method consists in placing the powder in a container with externally heatable walls and keeping it in systematic motion while dry carbon dioxide flows through the powder; the temperature, the throughput of carbon dioxide and the duration of the treatment are set to the respectively suitable or most favorable values.
Eine andere Durchführungsform besteht darin, daß man eine mehr oder weniger kompakte, durch vorherige Kompression des Pulvers hergestellte Masse in Anwesenheit von CO2 erhitzt. Die Masse kann durch kaltes Komprimieren oder auch durch Komprimieren bei höherer Temperatur hergestellt worden sein; die dabei angewendete Temperatur soll jedoch möglichst unter 450° C liegen. Auf diese Weise kann man einen komprimierten Körper aus nichtoxydiertem Pulver oder aus einem Pulver, das nach bekannten Verfahren oder nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nur so weit voroxydiert worden ist, daß die Oxydation unterhalb desjenigen Wertes liegt, den man zu erhalten wünscht, verwenden.Another embodiment consists in heating a more or less compact mass produced by prior compression of the powder in the presence of CO 2. The mass can have been produced by cold compression or by compression at a higher temperature; however, the temperature used should be below 450 ° C if possible. In this way one can use a compressed body of non-oxidized powder or of a powder which has been pre-oxidized by known methods or by the method according to the present invention only to the extent that the oxidation is below the value which one wishes to obtain .
Eine spezielle Anwendungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Behandlung eines komprimierten Körpers mit CO2 während des Erhitzens dieses Körpers zur plastischen Verformung, beispielsweise durch Walzen oder Ziehen bzw. Strangpressen.A special application of the method according to the invention is the treatment of a compressed body with CO 2 while this body is being heated for plastic deformation, for example by rolling or drawing or extrusion.
Es wurde festgestellt, daß ein feines Pulver mit Korngrößen unter 60 Mikron, das bereits vorher bis zu einem gewünschten Oxydationsgrad oxydiert und dann in kaltem Zustand mit 10 bis 60 kg/mm2 komprimiert worden war, eine starke Oxydation erfährt, wenn der komprimierte Körper anschließend an der Luft auf die zum Strangpressen notwendige Temperatur (450 bis 55O0C) erhitzt wird. Dieser Nachteil wird vermieden, wenn das Erhitzen des komprimierten Körpers oder Gegenstandes zur plastischen Verformung durch Walzen, Ziehen, Strangpressen usw. in einer CO2-Atmosphäre erfolgt. Man erzielt dann den Vorteil, daß man die plastische Warmverformung gleichzeitig mit der Oxydationsbehandlung durch das Kohlendioxid bis zu dem gewünschten Oxydationsgrad vornehmen kann, wobei man von einem noch nicht oxydierten oder vorher bereits bis zu einem geringeren Oxydationsgrad als dem endgültig zu erreichenden voroxydierten Pulver ausgeht.It has been found that a fine powder with grain sizes below 60 microns, which had previously been oxidized to a desired degree of oxidation and then compressed in the cold state at 10 to 60 kg / mm 2 , undergoes severe oxidation when the compressed body is subsequently is heated in air to the need for extrusion temperature (450 to 55O 0 C). This disadvantage is avoided if the compressed body or object is heated for plastic deformation by rolling, drawing, extrusion, etc. in a CO 2 atmosphere. One then achieves the advantage that the hot plastic deformation can be carried out at the same time as the oxidation treatment by means of the carbon dioxide up to the desired degree of oxidation, assuming a degree of oxidation that has not yet been oxidized or that has been previously up to a lower degree of oxidation than the pre-oxidized powder that is finally to be achieved.
Man kann beispielsweise das Pulver in einem Hohlkörper mit den Abmessungen des Aufnehmers einer Strangpresse kalt komprimieren, dann nach der Kompression einen dicht schließenden Deckel aufsetzen, der einen Leitungsanschluß aufweist, über den zunächst ein Vakuum in dem Behälter hergestellt und dann das Kohlendioxid eingeleitet werden kann. Bei Anwendung einer derartigen Schutzmaßnahme genügt eine einzige Kaltkompression unter verhältnismäßig geringem Kompressionsdruck (bis zu 2 kg/ mm2), um durch Strangpressen bei Temperaturen zwischen 450 und 55O0C ein kompaktes Produkt zuFor example, you can cold compress the powder in a hollow body with the dimensions of the transducer of an extrusion press, then after the compression put on a tightly fitting lid which has a line connection via which a vacuum can first be created in the container and then the carbon dioxide can be introduced. When applying such a protective measure, a single cold compression is sufficient under relatively low compression pressure (up to 2 kg / mm 2) to form a compact product by extrusion molding at temperatures between 450 and 55O 0 C to
ίο erhalten; der Preßdruck bei der hohen Preßtemperatur während des Strangpressens ist größer als 30 kg/mm2.ίο received; the pressing pressure at the high pressing temperature during extrusion is greater than 30 kg / mm 2 .
Eine besonders vorteilhafte Anwendungsweise der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Pulver bis zu dem gewünschten Oxydationsgrad in einer CO2-Atmosphäre zu oxydieren, es zu einer kompakten Masse zu verpressen und dabei immer noch unter CO2-Atmosphäre zu arbeiten und schließlich diese Masse zwecks Formgebung zu erhitzen, um ihr dann die endgültige, jeweils gewünschte Form zu geben.A particularly advantageous application of the present invention consists in oxidizing a powder to the desired degree of oxidation in a CO 2 atmosphere, compressing it into a compact mass and still working under a CO 2 atmosphere, and finally this mass for the purpose of shaping to be heated in order to give it the final, desired shape.
Je nach der Feinheit des als Ausgangsmaterial verwendeten Pulvers, der Art der Magnesiumlegierung,
aus der dieses Metallpulver besteht, der Temperatur und dem Druck läßt sich die vorliegende Erfindung
in einer CO2-Atmosphäre allein oder ebensogut in
Mischungen aus CO2 und Luft bzw. Sauerstoff oder Stickstoff und anderen Gasen durchführen. Es ist jedoch
notwendig, daß der Anteil des CO2 in der Gasmischung genügend hoch ist; insbesondere in der
Mischung mit Luft müssen zumindest 5 Volumprozent, besser noch mehr als 50 Volumprozent Kohlendioxid
enthalten sein. Die bevorzugt zu verwendenden Anteile an Kohlendioxid sind von der Größen-Ordnung
90 bis 100 Volumprozent. Hierzu ist zu sagen, daß ausgezeichnete Ergebnisse mit technischem
Kohlendioxid mit einem Reinheitsgrad von 99 bis 99,7 Volumprozent erzielt worden sind.
Das neue Verfahren kann grundsätzlich bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt werden. Es
kann jeweils von 1000C ausgehend gearbeitet werden,
wobei man eine langsame, sehr oberflächliche Oxydation erhält; die Temperatur kann bis auf ein
wenig oberhalb der Schmelztemperatur des Metalls liegende Werte erhöht werden. Jedenfalls ist es aus
Gründen der schnellen Durchführung der Oxydationsbehandlung und der Qualität der zu erhaltenden
Massen vorzuziehen, in einem Temperaturbereich zwischen 250 und 6000C zu arbeiten, insbesondere
zwischen 350 und 5000C.Depending on the fineness of the powder used as the starting material, the type of magnesium alloy from which this metal powder consists, the temperature and the pressure, the present invention can be used in a CO 2 atmosphere alone or equally well in mixtures of CO 2 and air or oxygen or carry out nitrogen and other gases. However, it is necessary that the proportion of CO 2 in the gas mixture is sufficiently high; In particular, the mixture with air must contain at least 5 percent by volume, better still more than 50 percent by volume, of carbon dioxide. The preferred proportions of carbon dioxide to be used are of the order of magnitude from 90 to 100 percent by volume. It should be said that excellent results have been achieved with technical carbon dioxide with a degree of purity of 99 to 99.7 percent by volume.
The new process can in principle be carried out at different temperatures. It is possible to work from 100 ° C. in each case, a slow, very superficial oxidation being obtained; the temperature can be increased to values slightly above the melting temperature of the metal. In any case, for reasons of rapid implementation of the oxidation treatment and the quality of the masses to be obtained, it is preferable to work in a temperature range between 250 and 600 ° C., in particular between 350 and 500 ° C.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man von nicht oxydierten oder noch ungenügend oxydierten Pulvern ganz unterschiedlicher Korngrößenverteilung ausgehen, insbesondere von Pulvern, deren Kornabmessungen in einem Bereich zwischen 1 und 2000 Mikron liegen. Der Gewichtsanteil der nichtmetallischen Phase in dem Verfahrensprodukt liegt zwischen etwa 0,1 und 20%; diese Phase ist fein und in homogener Weise über die gesamte Masse in Form von mehr oder weniger zusammenhängenden Oberflächenfilmen verteilt, deren Stärke zwischen ungefähr 0,01 und 10 Mikron liegt; die Struktur der zusammenhängenden Filme entspricht der Struktur des Pulvers.When carrying out the process according to the invention, one can use non-oxidized or still Inadequately oxidized powders start out with very different grain size distributions, in particular of powders with grain dimensions in a range between 1 and 2000 microns. The weight percentage the non-metallic phase in the process product is between about 0.1 and 20%; this phase is fine and homogeneous over the entire mass in the form of more or less coherent surface films distributed, their thickness between approximately 0.01 and 10 microns lies; the structure of the coherent films corresponds to the structure of the powder.
Die folgenden Durchführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen das Verfahren nochThe following examples of implementation of the process according to the invention are intended to improve the process
, ausführlicher erläutern; sie sollen die Erfindung aber keineswegs beschränken., explain in more detail; they are supposed to be the invention though in no way restrict.
5 65 6
τ. ·. _ · _ ι t pressionen oder nur eine einzige Kompression durch-τ. ·. _ · _ Ι t pressions or only a single compression through-
Betspiel τ geführt wurden. Betspiel τ were performed.
Mit einem Magnesiumpulver mittlerer Korngrößen, In der folgenden Zusammenstellung sind die zah-With a magnesium powder of medium grain sizes, in the following compilation the numerical
die im Bereich zwischen 10 und 100 Mikron liegen, lenmäßigen Ergebnisse dieser Versuche enthalten.ranging between 10 and 100 microns contain reasonable results from these tests.
wurden zwei unterschiedliche Versuche durchgeführt: 5 Die Tabelle gibt die Meßwerte der mechanischentwo different tests were carried out: 5 The table gives the measured values for the mechanical
. Eigenschaften bei Normaltemperatur und bei einer. Properties at normal temperature and at a
a) Erhitzen in Luft auf 400 C; Temperatur von 450° C wieder. In beiden Fällena) heating in air to 400 C; Temperature of 450 ° C again. In both cases
b) 4stündiges Erhitzen auf 400° C in trockenem handelt es sich um Stäbe, die aus einem Magnesium-CO2. pulver hergestellt wurden, das während 4 Stundenb) 4 hours of heating at 400 ° C in a dry place, the rods are made of a magnesium-CO 2 . powder were produced that lasted for 4 hours
Bei der Behandlung unter a) (Erhitzen in Luft) 10 bei einer Temperatur von 400° C mit CO2 behandeltIn the treatment under a) (heating in air) 10 treated with CO 2 at a temperature of 400 ° C
entzündet sich das Pulver. Wenn man versucht, die worden war.the powder ignites. If you tried that had been.
Entzündung zu vermeiden, indem man die Geschwin- Tabelle I
digkeit des Temperaturanstiegs begrenzt, stellt manAvoid inflammation by following the speed table I
if the temperature rise is limited, one sets
fest, daß die kleinsten Teilchen der Mischung sehr Messungen bei Raumtemperaturfound that the smallest particles of the mixture are very measurements at room temperature
schnell oxydieren und dadurch die ihnen benach- 15 σ 33 kg/mm2oxidize quickly and thereby the neighboring 15 σ 33 kg / mm 2
barten Teilchen in unerwünscht heftiger Weise er- B 2 exposed particles in an undesirably violent manner. B 2
hitzen. Man beobachtet auch nach dieser Behandlung σο·2 M kg/mmheat. One observes σ o · 2 M kg / mm even after this treatment
die Anwesenheit von mehr oder weniger großen Zu- <5 (bei einer Meßlänge Z0 = γΕ7Ξ, 7°/o
sammenschlüssen, die aus Zusammenballungen stark wobei 5 die Querschnittsfläche beoxydierter
Teilchen bestehen, so daß es fast unmög- 20 deutet)the presence of more or less large Zu- <5 (with a measuring length Z 0 = γΕ7Ξ, 7 ° / o
assemblies, which consist of agglomerations strongly with 5 the cross-sectional area of oxidized particles, so that it is almost impossible.
lieh ist, das gegebenenfalls noch verwendbare Pulver HB 53is borrowed, the optionally still usable powder H B 53
abzutrennen, ohne die Eigenschaften, die für seine (Kugel 5 mm; Druck 31,250 kg)to be separated without the properties necessary for its (ball 5 mm; pressure 31.250 kg)
Verwendung maßgebend sind, zu beeinträchtigen. o Use are decisive. O
Wenn man die Zusammenballungen in dem Pulver Messungen bei 45U CIf one considers the agglomeration in the powder measurements at 45U C
beläßt, so bewirken sie eine ganz wesentliche Ver- 25 aB 2,6 kg/mm2 leaves, they bring about a very substantial weighting 25 a B 2.6 kg / mm 2
ringerung des Zusammenhaltes und der anderen σ 2,0 kg/mm2 reduction of cohesion and the other σ 2.0 kg / mm 2
Eigenschaften des Endproduktes. * ' ..Λ,Properties of the end product. * '..Λ,
Demgegenüber gestattet die erfindungsgemäße Behandlung nach b) die Erzielung einer regelmäßigen Es bedeutet:
bzw. gesteuerten Oxydation, ohne daß die feinsten 30 _ „ , . , .
Partikeln eine mehr oder weniger rasche Verbrennung °b ~ ^ugtestigkeit,
erfahren. Das erhaltene Pulver sieht vollkommen »0.2 = StreckgrenzeIn contrast, the treatment according to the invention according to b) allows the achievement of a regular E s means:
or controlled oxidation without the finest 30 _ ",. ,.
Particles have a more or less rapid combustion ° b ~ ^ ugtestigkeit,
Experienced. The powder obtained looks perfectly »0.2 = yield point
gleichmäßig aus, es sind keine schwärzlichen Oxid- (Belastung bei einer Dehnung von 0,2),evenly, there are no blackish oxide (load at an elongation of 0.2),
zusammenballungen oder Zusammenschlüsse metal- <5 = Bruchdehnung,agglomerations or fusions metal- <5 = elongation at break,
lischer Art vorhanden. Proben des nach der Arbeits- 35 HB = Kugeldruckhärte,
weise b) behandelten Pulvers wurden kalt unterlischer type available. Samples of the working 35 H B = ball indentation hardness,
way b) treated powder were cold under
einem Druck von 40 kg/mm2 komprimiert; sie wur- Beispiel 2
den sodann nach entsprechender Aufheizung in Luftcompressed to a pressure of 40 kg / mm 2; she was- Example 2
then after appropriate heating in air
weiteren Kompressionen bei 300,400,450 und 550° C Um den Einfluß der Dicke des Oberflächenfilmesfurther compressions at 300, 400, 450 and 550 ° C to the influence of the thickness of the surface film
unterworfen. 4° der einzelnen Partikeln auf die Eigenschaften dessubject. 4 ° of the individual particles on the properties of the
An anderen Proben des nach der Verfahrens- Endproduktes zu zeigen, wurden drei Muster einesTo show on other samples of the final product after the process, three samples became one
weise b) behandelten Pulvers wurde nur eine einzige Pulvers gleicher Korngrößen wie im Beispiel 1 in derwise b) treated powder was only a single powder of the same grain size as in Example 1 in the
Kompression nach Erhitzen auf 525° C in kohlen- folgenden Weise behandelt:Compression after heating to 525 ° C in charcoal-treated the following way:
dioxidhaltiger Atmosphäre vorgenommen und sodann a^ 4 stunden bei 350° C in CO ·made of a dioxide-containing atmosphere and then a ^ 4 hours at 350 ° C in CO
das Material stranggepreßt (wobei das Querschnitts- 45 b) 4 Stunden bei 400o c in co'·the material is extruded (with the cross-section 45 b) 4 hours at 400 o c in co '·
verhältnis vor und nach dem Arbeitsvorgang etwa c) 4 Stunden bei 450o c in co 2'ratio before and after the work process approx. c) 4 hours at 450 o c in co 2 '
16 betrug), um auf diese Weise runde Stabe zu er- J 16 was) to round this way point to ER J
halten. Die mechanischen Eigenschaften dieser Stäbe Nach kalter Kompression mit einem Druck vonkeep. The mechanical properties of these rods after cold compression with a pressure of
wurden durch einen Zugversuch mit einer Zug- 40 kg/mm2, Erhitzen auf 525° C unter Kohlendioxidwere made by a tensile test with a tensile strength of 40 kg / mm 2 , heating to 525 ° C under carbon dioxide
geschwindigkeit von 4 mm/Min, geprüft. 50 und Strangpressen bei dieser Temperatur mit einemspeed of 4 mm / min, checked. 50 and extrusion at this temperature with a
Bei beiden Arten der nach dem erfindungsgemäßen Querschnittsverringerungsfaktor von 16 wurden an Verfahren hergestellten Stäbe wurden die gleichen den Stäben die folgenden Eigenschaften bei Zug-Kennwerte gemessen; das Ergebnis war also unab- versuchen gemessen, und zwar bei Normaltemperatur hängig davon, ob vier aufeinanderfolgende Korn- und bei 450° C.In both types of the area reduction factor of 16 according to the invention were on The rods produced by the method were the same as the rods with the following tensile properties measured; so the result was measured without trial, and that at normal temperature depending on whether four successive grain and at 450 ° C.
kg/mm2 Messu
kg / mm 2
σο.2
kg/mm2 at room temp
σ ο.2
kg / mm 2
kg/mm2 σ Β
kg / mm 2
% δ
%
temperaturOxidation
temperature
33,5
3432.5
33.5
34
30
3130.5
30th
31
δ
Voerature
δ
Vo
2,6
2,71.8
2.6
2.7
12,5
13,514 :
12.5
13.5
400° C
450° C350 ° C
400 ° C
450 ° C
5
46th
5
4th
σ0·2
kg/mm2 design at 450 ° <
σ 0 2
kg / mm 2
2
2,51.5
2
2.5
Dieses Beispiel zeigt recht gut, wie die Behandlung mit Kohlendioxid es möglich macht, die Oxydation an der Oberfläche der Partikeln genau zu kontrollieren bzw. zu überwachen, um so auf die wesentlichen Eigenschaften der Endprodukte in gewünschter Weise einwirken zu können.This example shows quite well how treatment with carbon dioxide makes it possible to prevent oxidation to control or monitor precisely on the surface of the particles in order to focus on the essential To be able to act in the desired manner on properties of the end products.
Muster von Pulvern unterschiedlicher Korngrößen wurden 4Stunden bei 4000C unter Kohlendioxidatmosphäre behandelt, dann komprimiert und stranggepreßt wie im Beispiel 2. Bei Zugversuchen der stranggepreßten Stäbe bei gewöhnlicher Temperatur und bei einer Temperatur von 45O0C wurden die folgenden Werte gemessen.Pattern of powders of different grain sizes were treated for 4 hours at 400 0 C under carbon dioxide atmosphere, then compressed and extruded as in Example 2. Tensile tests of the extruded rods at ordinary temperature and at a temperature of 45O 0 C the following values were measured.
aB
kg/mm2 Messunj
a B
kg / mm 2
δ
°/otemperature
δ
° / o
kg/mm2 ° B
kg / mm 2
kg/mm2 measurement at 450
kg / mm 2
% δ
%
3023.5
30th
ö0,2
kg/mm2 at room temperature
ö 0.2
kg / mm 2
5,59
5.5
2,31.2
2.3
1,80.8
1.8
1427
14th
300 bis1500 to
300 to
2716.5
27
Dieses Beispiel zeigt, wie man durch die Behandlung bei der Oxydation unter Kohlendioxid hohe Werte der mechanischen Eigenschaften erhalten kann, wenn man möglichst feine Pulver benutzt; wie aus dem Beispiel 1 hervorging, wäre eine Oxydation feiner Pulver an Luft entweder nicht möglich oder sie würde zu heterogenen und leicht zerbrechlichen Produkten führen.This example shows how high levels of carbon dioxide can be achieved through the treatment in the case of oxidation Mechanical property values can be obtained using the finest possible powder; how It emerged from Example 1 that an oxidation of fine powders in air would either not be possible or would it would lead to heterogeneous and easily fragile products.
Bei dem Beispiel 3 sind es vor allem die Werte der Bruchdehnung sowohl bei normaler als auch bei hoher Temperatur, die gegenüber den Materialien dieser Art, wie sie bisher bekannt sind, wesentlich gesteigert werden konnten, bei denen die Bruchdehnungen um mehr als die Hälfte unter denjenigen Werten liegen, wie sie in der Tabelle III enthalten sind.In example 3, it is above all the values of the elongation at break both at normal and at high temperature, which compared to the materials of this type, as they are previously known, essential could be increased in which the elongations at break are more than half below those Values are as shown in Table III.
Ein Stab wurde unter den folgenden Bedingungen stranggepreßt:A rod was extruded under the following conditions:
a) das Ausgangspulver bestand aus Körnern mit Abmessungen zwischen 10 und 100 Mikron;a) the starting powder consisted of grains with dimensions between 10 and 100 microns;
b) die Oxydationsbehandlung unter Kohlendioxidatmosphäre dauerte 4 Stunden bei 4000C;b) the oxidation treatment under a carbon dioxide atmosphere lasted 4 hours at 400 ° C .;
dann kaltkomprimiert mit 40 kg/mm2;then cold compressed at 40 kg / mm 2 ;
c) Aufheizen unter Kohlendioxid beim Strangpressen bei 525° C mit einer Querschnittsverringerung von 16.c) Heating under carbon dioxide during extrusion at 525 ° C. with a reduction in cross section from 16.
Nach dem Strangpressen zeigt eine Prüfung der MikroStruktur, daß die Anzahl der Körner je Quadratmillimeter der Fläche eines Schnittes parallel zur Achse zwischen 25 000 und 50 000 liegt. Nach tausendstündigem Erhitzen auf 5000C ist die Anzahl der Körner immer noch 12 000 bis 25 000 je Quadratmillimeter. Unter den gleichen Bedingungen zeigt eine klassische Legierung aus Magnesium mit 0,4% Zirkonium 1000 bis 2000 Körner/mm2 unmittelbar nach dem Strangpressen und 50 bis 200 Körner/mm2 nach lOOOstündigem Erhitzen auf 5000C.After extrusion, an examination of the microstructure shows that the number of grains per square millimeter of the area of a section parallel to the axis is between 25,000 and 50,000. After heating to 500 ° C. for a thousand hours, the number of grains is still 12,000 to 25,000 per square millimeter. Under the same conditions shows a classic alloy of magnesium with 0.4% zirconium 1000-2000 grains / mm 2 immediately after the extrusion, and 50 to 200 grains / mm 2 after lOOOstündigem heated to 500 0 C.
Man erkennt klar den Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten Zusammensetzung Magnesium—Magnesiumoxid, deren Eigenschaften sowohl in der Wärme als auch in kaltem Zustand selbst nach langen Perioden einer starken Erhitzung im wesentlichen stabil bleiben.One can clearly see the advantage of the magnesium-magnesium oxide composition produced according to the invention, their properties both in the heat and in the cold state even after long Periods of intense heating remain essentially stable.
4545
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