DE1558536A1

DE1558536A1 - Beryllium-Aluminium-Silber-Verbundkoerper

Info

Publication number: DE1558536A1
Application number: DE19671558536
Authority: DE
Inventors: Krock Dr Rer Nat Richar Howard; Larsen Earl Ivan; Clintford Ross
Original assignee: PR Mallory and Co Inc
Current assignee: Duracell Inc USA
Priority date: 1966-04-21
Filing date: 1967-04-20
Publication date: 1970-04-02
Also published as: SE339332B; CH497535A; NL6705645A; GB1134603A; SE339322B; AT281445B; BE697409A; US3322512A

Description

Dlpl.-Ing. Egon Prinz ■ Dr. Gertrud Häuser sooo Monch.n 6o. 1 Q ADM! iQfv7 Dipl.-Ing. Gottfried Leiser Em.birg.«tr-,.. i» JcJi^l

Patentanwälte . 1 O O O 5 3 D

Telegramme: Labyrinth München

Telefon! 83 1510 Postscheckkonten München 117078

Hu/My -..''.. P.R.FiALLORY & GO, Ι1Γ0*

3029 East viashington Street Indianapolis, Indiana/V.8t.A₁

Unser Zeichen: H 1054

Beryllium-Aluminium-Silber-Verbundkörper

Die Erfindung betrifft Verbundkörper aus Beryllium-Aluminium-Silber, insbesondere Mittel und Verfahren zur Herstellung derartiger Verbundkörper durch Jlüssigphasensinterung.

Die Flüssigphasensinterung unterscheidet sich von den verschiedenen anderen Sinterungstechhiken darin, daß das Sintern des Prei3körpers in Gegenwart einer flüssigen Phase ausgeführt wird. Beim Flussigphasensintern wird die Temperatur der komprimierten Pulvermetallbestandteile so erhöht, daß eine bestimmte Menge an flüssiger Phase auftritt. In dieser flüssigen Phase wird einer der Metallbestandteile, der Peststoff, progressiv im anderen Metallbe-

standteil

ootei4/oai#

standteil, der Flüssigkeit, aufgelöst. Ui e Mengen dieser Bestandteile sind so gewählt, daß sie im Gleichgewicht immer etwas feste Phase vorliegt. Es wird angenommen, daß die Flüssigkeit den Feststoff benetzt, so da!3 günstige Oberflächenenergiezustände auftreten zwischen der Flüssigkeit und dem Feststoff, welche eine Auflösung der flüssigen Phase ermöglichen.

Bei der Entwicklung von Beryllium-Alurninium-Silber-Verbundkörpern nacn den bekannten Flüssigphasensinterungsmethoden wurde jedoch gefunden, daß das feste Beryllium die flüssige Aluminium-Silber-Beryllium-Legierung aus dem Preßkörper während der Flüssigphasensinterung austreibt, Es wird angenommen, daß das ungünstige Oberflächenenergie-Gleichgewicht, welches die Austreibung der Flüssigke"⁵ * rerursacht, auf einen zähen Berylliumoxydfilm zurückzu_A ^^ en ist, der auf jedem Berylliumteilchen vorhanden ist.

Erfindungsgemäß wird das Austreiben der Flüssigkeit aus dem Werkstück verhindert, indem ein in der Sinterungsstufe wirksam werdendes Mittel verwendet wird. Dieses Mittel zerstört entweder den Oxydfilm auf dem Beryllium oder trennt die Metalloxyd-Zwischenfläche ab und erniedrigt

die

009814/081 β

BAD

die überi'läciienenergie des flüssigen Metalls gegenüber dem Ber.vlliumoxydi'ilm, so daß das flüssige Metall das feste Metall progressiv auflöst.

Das Hittel kann als Flußmittel bezeichnet werden, es v/eist jedoch auch andere Eigenschaften auf, die das Benetzen des Berylliums unterstützen, so daß es mit einer duktilen Hüllphase eines Aluminium-Silber-Beryllium-Legierungsmatrixmetalles umgeben wird, welches das Austreiben der Flüssigkeit aus dem Probestück verhindert.

Beryllium weist verschiedene erwünschte physiitali-

es
sehe Merkmale auf, die/für zahlreiche Anwendungen wie leichtgewichtige Maschinen, Verschlüsse, Flugzeugteile und dergl. attraktiv macht. Beryllium weist jedoch auch einen großen Nacnteil auf, der bisher seine technische Brauchbarkeit stark begrenzt hat, d.h. seine innewohnende Sprödheit bei Zimmertemperatur.

Dieser Mangel an Duktilität des Berylliums ist auf seine Kristallstruktur zurückzuführen, nämlich die hexagonal dichteste Kugelpaekung. Bei einer Deformation werden

die

0098 U/0816 ^BAD ^0R;c·- -

die Grund ebenen der hexagonal dichtesten Kugelpackungsstruktur, die am leichtesten gleiten, in der Bearbeitungsrichtung ausgerichtet. Da ein Gleiten senkrecht zur Grundebene kristallographisch schwierig ist, weist das Beryllium senkrecht zur ersten Bearbeitun^srichtung praktisch keine i)uktilität auf.

üis wurden bereits verschiedene Versucne unternommen, um Berylliummetall ausreichend duktil zu machen, so daß eine verbreitete technische Brauchbarkeit des Metalls erreicht wird. So wurden Querwalzen und mierschmieden als Pabrikationsmethoden vorgeschlagen, welche die JDuktilität des Berylliums verbessern könnten. !Diese Fabrikationsmethoden verringerten die Zahl der Grundebenen längs der Walzrichtung und ergaben eine verbesserte Imktilität. Das Ausmaß der Verbesserung war jedoch völlig unzureichend. Ee blieb die Tatsache, daß Beryllium als bei Raumtemperatur spröde eingestuft werden muß, auch wenn das obige Verfahren angewendet wird, soweit die Duktilität senkrecht zur Herstellungsrichtung in Betracht kommt. Außerdem ließe sich das erwähnte Verfahren nicht anwenden, wenn die Bearbeitung an sich nur längs einer Achse vorgenommen werden kann, wie beim Gesenkschmieden, Ziehen und Extrudieren.

In

BAD

0098U/0816

In den letzten Jahren wurde viel Aufmerksamkeit auf die Herstellung von Beryllium-Legierungen gerichtet, die die innewohnende Sprödigkeit des Berylliums selbst nicht aufweisen, aber verschiedene hervorragende Eigenschaften des Metalls aufweisen, wie z.B. niedrige Dichte zusammen mit -hoher Festigkeit. Vermutlich wird in der USA-Patentschrift 3 082 521 erstmalig die Herstellung einer duktilen Beryllium-Legierung durch rasches Abschrecken des Teils von einer Temperatur, bei der es flüssig ist, besenrieben. Der Berylliumgehalt betrug jedoch nicht mehr als ö6,3 Atomyo, also ungefähr 30 G-ew./j. Obwohl diese Beryllium-Legierung duktil war, lag die Dichte der Legierung doch über der von Aluminium und war ungefähr gleich der von Titan.

Man hat auch schon angenommen, daß Beryllium-Legierungen durch Pressen und Sintern einer i-ietallpulvermischung hergestellt werden könnten. Bei diesem Verfahren werden jedoch das oder die Hatrixmetalle aus dem Beryllium-V.'erkstück ausgetrieben und erstarren gelegentlich kugelförmig auf der Oberfläche des festen Probestücks. n)s wird angenommen, daß das Austreiben des oder der i-iatrixmetalle auf die Oberflächenenergien des festen Berylliums und der verschie

denen

BAD

00981 A/081 8

denen gebildeten Flüssigkeiten zurückzuführen ist. Das ungünstige Oberflächenenergie-Gleichgewicht '..irα auf einen zähen ϊίίπι von Berylliumoxyd zurückgeführt, der ^.uf ,jeüeu Berylliumpartikel vorhanden ist.

liunniehr v/urde gefunden, dai3 sich Verbundkörper aus Beryllium, Aluminium und Silber herstellen lassen, die 50 bis 85 Gew.> Beryllium, 10,5 bis 35 (iew./o üluaiiniura und 4» 5 bis 15 Gew.^ Silber enthalten. Hierbei verden Verbundkörper erzeugt, die eine Dichte etwa ^leicn asr von Aluminium oder geringer aufweisen, die eine hone i^vesti™keit und gute Duktilität besitzen. Die Duktilität ist auf die erhaltene Mikrostruktur des Verbundkörpers zurückzuführen. Indem die Berylliumteüchen mit einer lu^-cilen ilüllphase umgeben werden, bildet sich ein Verbundkörper, bei dem ■■■*"-'■ unter Belastung das Beryllium durch die duktile Pa^-- dö eingehüllt ist, daß es sich zusammen mit dieser kontinuierlich deformiert.

In dem 85 U-ew.fi Beryllium enthaltenden Verbundkörper befinden sich die Teilchen sehr nahe aneinander, so daß dies die obere 3-renze für den im Verbundkörper enthaltenen G-ew.Prozentsatz an Beryllium darstellt. Bei 5ü Gewi':«»"Beryl

lium

009814/0816--

BAD ORIGINAL

- T-

liur:; im Verbundkörper wurde zwar keine Durchbiegung fest-,verteilt, eine v/eitere Verminderung des Berylliumfeehaltes '.:'t"r^.e ;'eäoc:i die dichte auf einen uninteressanten Viert ancteilen." lassen.. Das Aluminium und das Silber, liegen in eirr^::! Verhältnis von mindestens 50 Gew.Ieilen Aluminium ix: aieseii Verhältnis "vor·, wenn der iBerylliumgehalt. des VerbuindicGrpers in den oben angegebenen Frenzen verändert v/ircl, ü's \,ird jedocn angenommen, daß das Verhältnis von Aluminium zu Silber ohne irgendeine nachteilige V/irkung auf die Eigenschaften des Verbundkörpers verändert werden kann. ■■"■"... , ^! ■ - .

Alkali- und .firdalkalihalogenide wie Lithiumfluorid-Lithiumchlorid oder dergl. werden in einer bestimrafen Menge ..dazu' verwendet, die feste äv/ischenflache des Berylliumteilchens abzutrennen und entweder den EiIm auf dem Berylliumteilchen zu zerstören und/oder die Plüssigkeit-F'estetoff-Oberflächenenergie im System zu verändern.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Mittels zur ,Unterstützung der Plüssigphasensinterung einer Beryllium- Alumini um- Silber-Mischung. jSin weiteres Ziel der Erfin

dung

BAD. ORIGINAL.

-S-

aung besteht in der Schaffung eines duktilen -ßeryllium-Verbundkorpers von geringer Dichte und hoher Festigkeit.

anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines duktilen Beryllium-Verbundkörpers, der eine I-Iatrixpnase aufweist, die einer Wärmebehandlung zugänglich ist.

Der duktile Berylliura-Verbundkörper soll Beryllium als Hauptbestandteil enthalten. Die Mikrostruktur soll aus Beryllium;eilchen bestehen, die von einer duktilen Hüllphase aus einem Äluminium-Silber-Beryllium-Legierungsmatrixmetall umgeben ist.

Erfindungsgemäß soll das Austreiben des Matrixmetalles aus dem Berylliumprobestück beseitigt werden.

Lin anderes Ziel der Erfindung besteht in der Zurverfügungstellung von Alkali- und iärdalkalihalogeniden für die Herstellung eines Beryllium-Verbundkörpers. Der erfindungsgemäße Beryllium-Aluminium-Silber-Verbundkörper soll sich auf eine praktisch theoretische Dichte sintern lassen. Die herstellung soll einfach und wirtschaftlich sein·

009814/0816 bad -original

Schließlich besteht ein Ziel der Erfindung auch in der Schaffung eines Lithiurafluorid-Lithiumchlbrid-iiittels zur unterstützung der Flüssigphasensinterung in einer Mischung von Beryllium, Aluminluia und Silber· In diesem Mittel werden die Bestandteile in einem vorherbestimmten Verhältnis angewandt. :

Im folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein Phaseiidiagramm für binäre Aluminium-Silber-iegierungen;

Fig. 2 eine MikrophptOgraphie eines Beryllium-

probe3tücks, weiches zeigt, wie ein Matrixmetall aus dem Probestück durch dieOberflächenenergiekräfte von festem Beryllium und verschiedenen gebildeten Flüssigkeiten ausgetrieben ist, und

Fig. 3 eine Mikrophotographie eines Verbundkörpers , -.-..; aus 70 Qew.·^ Beryllium, 21 Gew. ¹P Aluminium, üest Silber, aus der zu erkennen ist, daß die Berylliumteilchen von einer duktilen Hüllphase und einer Aluminium-Silber^-Berylliuprlegierung .umgeben sind.

O098V4/0&16 Allgemein

- ίο -

Allgemein betreffen das Mittel und das Verfahren der Erfindung einen duktilen Beryllium-Verbundkörper, der durch Flüssigphasensinterung hergestellt wird. Der Verbundkörper enthält etwa 50 bis 85 Gew. 56 Beryllium, 10,5 bie 35 Gew.,» Aluminium, Rest Silber.

Die Herstellung des Beryllium-Aluffliniura-Silber-Verbundkörpers durch Flüssigphasensinterung beginnt mit dem Mischen bestimmter Anteile von pulverförmigem Beryllium und einer pulverförmigen Legierung von Aluminium und Silber oder pulverisiertem Aluminium und pulverisiertem Silber mit einer bestimmten Menge von Alkali oder iärdalkalihalogeniden. Die Bestandteile werden in einer 3?orm zu einem Rohpreßling verpreßt. Der Preßling wird dann auf die Sinterungstemperatur erhitzt. Bei dieser Temperatur schafft das Mittel ein günstiges Qberflächenenergie-Gleichg t zwischen dem Beryllium und der Aluminium-Siloer-Legigrung, so daß die legierung das Beryllium bei der Sinterungstemperatur zunehmend auflöst. Danach, kann der Verbundkörper hitzebehandelt und rasch abgeschreckt werden, so daß die bei der Wärmebehandlungetemperatur existierende Struktur eingefroren oder bewahrt wird und das Aluminium mit Silber übersättigt ist.

Insbesondere

009814/0816

Insbesondere werden beim Verfahren der Erfindung etwa 50 bis ö5 Gew.^ Berylliumpulver mit einer pulverförmigen Legierung von Aluminium und Silber im Verhältnis 7:3 gemischt. Bin Lithiurafluorid—Lithiumchlorid-Mittel wird in einer Menge von etwa 0,5 bis 2,0 Gew.$ der gesamten Metallzusätze mit dem Beryllium und der pulverisierten Legierung oder den pulverisierten Elementen gemischt. Die Bestandteile des Mittels sind im Gewichtsverhältnis von etwa 1:1 vorhanden· Das Beryllium, das Legierungspulver oder die pulverförmigen Elemente und das Mittel werden unter Bildung eines Kohpreßlings verpreßt. Der Rohpreßling wird in einer nicht oxydierenden Atmosphäre wie Argon auf eine Temperatur von etwa 1000 bis etwa 1100⁰G erhitzt. Bei dieser Temperatur schafft das Mittel ein günstiges Oberflächenenergie-Gleichgewicht zwischen dem Beryllium und der Legierung, so daß die Aluminium-Silber-Legierung das Beryllium zunehmend auflöst. Die Mikrοstruktur des erhaltenen Verbundkörpers weist Berylliumteilchen auf, die von einer duktilen Hüllphase eines Aluminium-Silber-Beryllium-Legierungsmatrixffietails umgeben sind. Die Legierung wird praktisch bis zu ihrer theoretischen Dichte gesintert. Die Legierung kann besonders hitzebehandelt und rasch abgeschreckt !werden, so daß die Struktur bei der Hitzebehandlungstempe

ratur

BAD

00901470816

ratur bewahrt bleibt und das Aluminium mit Silber übersättigt ist.

Bei der Ausführung der Erfindung wird ein Preßling auf Berylliumbasis nach irgendwelchen geeigneten pulvermetallurgischen Methoden hergestellt. Ein vorgeschlagenes Verfahren bei Anwendung dieser Technik besteht im Mischen von Berylliumpulver mit einer Legierung von Aluminium und Silber oder mit den pulverförmigen Elementen und einem Zusatzmittel aus gleichen Teilen lithiumfluorid und Lithiumchlorid. Die Pulver werden in der Kugelmühle gründlich gemischt. Die gemischten Pulver werden dann nach üblichen metallurgischen Methoden zu einem Rohpreßling komprimiert, beispielsweise in der Form einer hydraulischen oder automatischen -fresse oder durch Einbringen des Pulvers in eine Kautschuk- oder Kunststoff-Form und Verpressen in einer hydrostatischen Presse. Der Rohpreßling wird in einer nicht oxydierenden Atmosphäre wie Argon oder dergl. bei einer Temperatur von etwa 1000 bis etwa 1100⁰C gesintert. Man erkennt, daß der Bereich der Sintertemperatur unter dem bei 1277⁰C liegenden Schmelzpunkt von Beryllium, aber über dem bei 620⁰C liegenden Schmelzpunkt der Aluminium-Silber-Legierung liegt. Die Aluminium-Silber-Legierung löst

die

009814/08-16 bad

die kleineren, Beryllium-!Teilchen auf und löst die Oberflächen der größeren Beryllium-Pulverpartikel auf^;, wobei die verbleibenden Berylliuinteilchen mit einer duktilen Hüllphase aus einer Aluminium-Silber-Beryllium-Legierung während des -Sintern des Preßlings umgeben werden.

Das Zusatzmittel aus Lithiumfluorid und Lithiumchlorid zerstört entweder den Oxydfilm auf dem Beryllium oder trennt die Metalloxydzwischenflache ab und setzt die öberflächenenergiedes flüssigen Metalls in Bezug auf den Berylliumoxydfilm herab* Anders ausgedrückt, verursacht das Zusatzmittel eine Benetzung des Berylliums durch die Flüssigkeit. ·

·„ - ■

' 'Verbundkörper', die etwa 50 bis 85 Gew.ri Beryllium

enthalten, .wobei der Rest aus einer Aluminium-Silber-Legierung besteht, wurden 'erfolgreich hergestellt. Das Zusatzmittel verhindert das Austreiben der flüssigen Aluminium-Silber-Beryllium-Legierung aus dem Preßling durch die Öberflächenenergiekräfte. Hierdurch wird die Bildung feiner, runder Sröpfcheh der Aluminium-Silber—Beryllium-Legierung auf der'Oberfläche· des Berylliumprobestücks verhindert.

R. 2

009814/0816

-H-

Fig. 2 zeigt ein !Berylliumprobestück 20,auf dessen Oberfläclie sich, eine ausgetriebene Aluminium-üilber-Beryllium-Legierung 21 befindet, Probestücke, aus denen die Aluminium-Silber-3eryllium-Legierung ausgetrieben voirde, sind großporig und daner schwach, spröde und von geringem technischem Wert.

Das verwendete Zusatzmittel besteht aus etwa 50 G-ew. Teilen Lithiumfluorid und etwa 5u Gew.'feilen Lithiumchlorid. Das Zusatzmittel bewirkt, daß beim erhitzen oder Sintern der verpreiten Pulvermischung auf die i'e^peratur, bei der sich die flüssige Phase bildet, ein Austreiben der -Jchmelze aus dem Probestück nicht erfolgt. Außerdem vmrde gefunden, daß die Lösung des Berylliums in der Legierung verbep- *t

wurde, was sich durch die gerundeten Berylliumparti^ xn

der Hikrostruktur erkennen läßt.

Die Gewichtsmenge des Zusatzmittels Lithiumfluorid-Lithiumchlorid sollte 0,5 Sew.:* der 'Jesamtmetallzusätze übersteigen. Der optxDial'e Bereich für das Zusatzmittel liegt

... j- J" ■ ,L j

zwischen etwa 0,5';^ und etwa 2,0 Gew.^, Es wird angenommen, daß die erforderliche Menge an Lithiumfluorid-Lithiumchlorid-

Zusatzmittel

009814/0816

„ut:i.t.-.ai.ttel-νρη der Hence abhängt, die notwendig'ist, um die ,_;esa:nte . J3^;er,vlliu:ao"berf lache zu bedecken. Daher mu3 die ^iüciestiaexige des ^ittels,die, .erforderlich ist, sine-Punktion der D berfläcnengröße des Berylliumpulvers sein. Das ^ituiu::iriuorid-Lithimnchlorid-Zusat2inittel icann auch in anderen als in gleichen Teilen verwendet v/erden. jiine'Hiscnun/; gleicher !'eile ergibt jedocn optimale Ergebnisse.

;\acli: dein erfindungsgemäßen Verfaiiren und mit Hilfe des erfindungsgenäßen Lithiumiluorid-Litliiuiüchlorid-Zusatzmittels v/erien Preßlinge erhalten, die bis zu o5 Sew.;° Beryllium enthalten, wobei der Best aus einer -aluainiumoiiber-Legierung bestent, Qime daß während des Sinterns jJruck angeviendet wird. !Der Verbundkörper oder zusammengesetzte ftörper wurde auf etwa 8β bis 92>seiner theoretischen Dichte durch ein einziges Sintern gebracht,und etwa 96?i der theoretischen Dichte werden durch doppeltes Nachpressen und eine dazwischenliegende erneute Plüssigpliasen-Sinterung erzielt. Die gute Festigkeit und die niedrige Dichte des Berylliums wurden beibehalten,und der erhaltene Beryllium-Aluminium-Silber-Verbundkörper wies gute Duktilität auf. -

• '■-"■■'■ Indem

0 0 9 81 4 / 0 816 . ^BAD

■ ■ - 16 -

Indem so die Perylliumpartikel im v/es entlichen mit einer duktilen liüllphase aus einem Aluminiun-Silber-Berylli um-Legierungsmatrixmetall umgeben werden, verformt sich das Beryllium und das Hatrixmetall "bei Belastung kontinuierlich.

ülin Aluminium-Silber-Phasendiagramm wird in Ji¹Ig. gezeigt.

Silber stellt ein wirksames Ilaterial zur Härtung von Aluminium dar. Me Theorie der Deformation von Verbundmaterialien mit dispergierten Teilchen stellt fest, daß die Duktilität in einem derartigen Verbundkörper verbessert wird, wenn die ein Zwangsfließen hervorrufende Beanspruchung der Matrixphase so weit als möglich gleich der Fließbeanspruchuni: auf den dispergierten Teilchen gemacht werden kann. Daher wird Silber verwendet, um das Aluminium zu härten. Sobald der Verbundkörper auf Zimmertemperatur abgekühlt ist, wird die Wirksamkeit des Silbers durch eine anschließende Hitzebehandlung ins Spiel gebracht. Die in dem Beryllium-Aluminium-Silber-System bei Raumtemperatur vorhandenen Phasen bestehen aus Berylliumpartikeln, die in

einer

009814/0816

BAD

einer Aluminium-Silber-h'atrix dispergiert sind, in der etwas an restlicher Zetaphase, die 40 Atom$ Aluminium enthält, dispergiert sein kannj um das Material am wirksamsten zu härten, wird der "Verbundkörper in die vollständige Alpha-Aluminium phase erhitzt. Es wurde gefunden, daß eine etwa 1- bis 2stUndige iürhitzung des Verbundkörpers auf 500 bis !??Ü⁰G ausreicht, um das Silber im Aluminium vollständig aufzulösen. Der Verbundkörper wird dann in einem geeigneten ^edium wie Wasser oder dergl. rasch abgeschreckt, so daß die jJochtemperaturstruktur eingefroren und das Aluminium mit Silber.übersättigt wird. Ba Durch die Lösungsbehandlung wird daher das gesamte Silber in Lösung gebracht, während im Gleichgewicht Q-/<> Silber im Aluminium verlangt werden. Das Silber kann aus der übersättigten, festen Lösung als Zetaphase ausgefällt werden, welche die Festigkeit der Aluminium-Silber-£a.iex erhöht. Ein besonderer Vorteil des Beryllium-Aluminium-Silber-Verbundkörpers besteht darin, daß die Matrixphase einer Hitzebehandlung zugänglich ist.

Fig. 3 zeigt in 50Ofacher Vergrößerung eine Mikrophotographie eines Verbundkörpers aus 30 Gew.^ Aluminium-Siiber-Iiegierung in-Beryllium nach dem Ätzen durch ein ge-

' - eignet es

. BAD ORiGiNAL

0098U/0816

eignetes Ätzmittel wie z.B. eine verdünnte Lösung von Ammoniuinhydroxyd und 7/asserstoffperoxyd. Me Flächen 10 stellen Berylliumteilchen dar. Die Flächen 11 stellen die Aluminium-Silber-Beryllium-Legierung dar, welche aie ßerylliuiateilchen umgibt.

Beispiel 1 zeigt das Austreiben der Flüssigkeit aus einem Berylliumprobe8tück,und die -Beispiele 2 bis 8 zeigen die Herstellung der Beryllium-Aluminiura-Siloer-Verbundkörρer durch Flüssigphasensinterung.

Beispiel 1

Austreiben der flüssigen Aluminium-Silber-Beryllium-Legierung aus dem festen Berylliumprobestück währ"- ' der Flüssigphasensinterung, wenn das Lithiumfluoriu ^^uhi chlorid-Zusatzmittel bei der Herstellung eines Beryllium-Aluminium-Silber-Verbundkörpers nicht verwendet wird.

Eine Mischung von etwa 70 Gew.yi -ßeryllium mit einer Teilchengröße von 0,074 mm oder weniger wurde mit etwa 30 Gew.^ einer Aluminium-Silber—Regierung oder den Pulvern der Elemente in geeigneter Teilchengröße in der Kugelmühle

gemischt.

BAD , 009814/0-816

--.-eiuiscjit» Die Legierung enthält 7-0 Gew.°/o Aluminium und 30 äew.> Silber* Die gemahlene Mischung wurde auf geeignete '.vpi.se,, z.B. mit einer automatischen Presse, bei einer geeignet en Temperatur zu einem Rohpreßling verpreßt, der i'ür die Handhabung ausreichend fest war. JSs wurde hierbei

gefunden, daß Drucke von etwa 1050 bis 1410 kg/cm einen Kohpreßling mit einer Dichte von etwa 50 bis 60So der theoretischen Dichte und zur Handhabung ausreichenden Festigkeit lieferten. Das Sintern des Preßlings wurde etwa 1 Stunde bei etwa 110O⁰G in einer Argonatmosphäre durchgeführt. Auf Grund der Oberflächenenergien des festen Berylliums und der gebildeten Flüssigkeit erfolgte bei dieser iiethode ein Austreiben der Flüssigkeit aus dem Probestück und ihr Erstarren zu Kügelchen auf der Oberfläche des Probestücks, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Beg spiel 2

Verbundkörper aus etwa 70 Gew.^ Beryllium, 21 Gew. Aluminium und Rest Silber.

Eine Mischung von etwa 70 Gew.> Berylliumpulver mit einer 'feilcnengröße von 0,074 mm oder darunter wurde

mit

BAD ORIGNÄL

00981470816

mit etwa 30 Gew.> einer pulverförmiger. Aluminium-Silber-Legierung geeigneter Teilchengröße in der Kugelmühle vermischt. Me Legierung .enthielt 70 Gew.°/o Aluminium und 30 Gew.yi Silber. Außerdem wurde in der Kugelmühle mit dem Berylliumpulver und dem Aluminiumpulver etwa 1,0 Gew.?&, bezogen auf die Gesamtmetallzusätze, eines Zusatzmittels aus gleichen Teilen Lithiumfluorid und Lithiumchlorid gemischt. Mischungen von Berylliumpulver und Legierungspulver wurden auch mit Mengen an Zusatzmittel von 0,5 und 2,0 Gew./», bezogen auf die Gesamtmetallzusätze, hergestellt. Die vermahlene Mischung wurde auf geeignete Weise, z.B. mit einer automatischen Presse, bei einem geeigneten Druck verpreßt und ergab einen Rohpreßling, der zur Handhabung fest genug war. Es wurde gefunden, daß Drucke von etwa 1050 bis 1410 kg/cm einen Rohpreßling lieferten, der eine Dichte von etwa 50 bis 60$ der theoretischen Dichte aufwies und aer ausreichend fest für die Handhabung war. Das Sintern des Preßlings wurde etwa 1 Stunde lang bei etwa 1000⁰C in einer Argonatmosphäre durchgeführt. Der Verbundkörper wird etwa 1 Stunde lang bei etwa 57O⁰C hitzebehandelt, damit sich das Silber vollständig im Aluminium auflöst. Dann wird der Verbundkörper rasch abgeschreckt, so daß die Struktur bei der Hitzebehandlungstemperatur eingefroren

009814/0816

froren und das Aluminium mit Silber übersättigt wird. Die Lösungsbehandluiig bringt das gesamte Silber in Lösung. Das Silber kann aus der übersättigten festen Lösung als Zetaphase (vergl. I?ig. 1) ausgefällt werden. Die Mikrοstruktur von Pig. 3 wurde nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhalten.

Be i -.S-P i el - 5

Verbundkörper von etwa 70 Gew.$ Beryllium, 21 Gew.f Aluminium, ■ Rest Silber.

Es wurde das Verfahren von Beispiel 2 wiederholt unter Verwendung von 70 &ew.'/i Berylliumpulver, 2T Gew./S Aluminiumpulver, Rest Silberpulyer. Einzelne Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5» 1,0 und 2,0 Gew.>o Zusatzmittel, bezogen auf das Gewicht der Gesamtmetallzusätze, hergestellt.

B eis ρ ie I 4

Verbundkörper aus. etwa 70 Gew. fo Beryllium, 21 Aluminium,, Rest Silber.

Es

-; -.7 ^s l*y. -h '^ :^r'- BADORIGiNAL

009814/0816

Es wurde das Verfahren von Beispiel 2 wiederholt unter Verwendung von 70 Gew.^b Berylliumpulver, gemischt mit etwa 30 Gew.> einer pulverförmigen Legierung von Aluminium und Silber. Die Legierung enthielt 70 Gew.y» Aluminium und 30 Gew.yi Silber. Die einzelnen Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5, 1,0 und 2,0 Gew.'/ό des Lithiumfluorid-Lithiumchlorid-Mittels, bezogen auf die Gesamtmetallzusätae, bei einer Temperatur von etwa 11.00⁰G nach dem oben bescnriebenen Verfahren hergestellt.

Beispiel 5

Zusammensetzung von etwa ^u Gew.> -Beryllium, ''S Gew.vö Aluminium und Rest Silber.

Es wurde dem Verfahren von Beispiel 2 gefox_ö. unter Verwendung von 50 Gew«$ Berylliumpulver, gemischt mit etwa 50 Gew.% einer pulverförmigen Aluminium-Silber-Iegierung. Die Legierung enthielt 70 Gew.^o Aluminium und 30 Gev/.>o Silber. Iiie einzelnen Verbundkörper wurden un +.er Verwendung von 0,5, 1,0 und 2,0 Gew./ό des Lithiumfluorid-Lithiumchloridiiusatzmittels, bezogen auf die gesamten Metallzusätze, bei !Temperaturen von etwa 1000 bis 1100⁰O nach dem obigen Verfahren hergestellt,

Beispiel 6

009814/0816 _{BAD 0R1G},_Nal

j e i - s ρ i e 1 6

Verbundkörper aus "etwa. 60 G-ew.^j .beryllium, 28 G-ew.fa .-.lu.-iiiiiuiii, ;-:est Silber. "

Das Verfahren von Beispiel 2"wurde wiederholt unter Verwendung von 60 Gew.>,Berylliumpulver, gemischt mit etv/a 40 Gew.°.\ einer pulverförmigen Aluminium-Silber-Legierung. Die Legierung enthielt 70 Gew.'/o Aluminium und 30 Gew.'a Silber. Die einzelnen Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5, 1,0 und 2.,0 Gew. ^ des Lithiumfluorid-Lithiumchlorid-Mittels, bezogen auf das Gewacht der gesam-"t eil-He tall ausätze, bei Temperaturexi von etwa .1000 bis 1100⁰G nach dem obigen Verfahren 'hergestellt.

B ei s pie I 7

Verbundkörper aus etwa 75 Gew.^ Beryllium, 17»5 G-ew.fo Aluminium, Hest Silber.

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt unter Verwendung von 7/5-Gr.ew*# Berylliumpulver, gemischt mit etwa 25 Gew.^ einer pulverisierten Aluminium-Silber-Legie rung. Die Legierung enthielt 70 öew.^ Aluminium und 30

;..■■'.-', Silber.

00981 A/0816 ^8ÄD

Silber. Die einzelnen Verbundkörper v/urden unter Verwendung von 0,5, 1,0 und 2,0 Gew.'-o des Lithiumfluorid-Lithiumchlorid-I-iittels, bezogen auf das Gewicht des gesamten Metallzusatzes, bei Temperaturen von etwa 1000 bis 110O⁰C nach dem obigen Verfaiiren hergestellt.

Beispiel 8

. Verbundkörper aus etwa 65 Geew.70 Beryllium, 15 Uev:.> Aluminium, Rest Silber.

Das Verfahren von Beispiel 2 v/urde wiederholt unter Verwendung von 85 Gew.fo Berylliumpulver, gemischt mit etwa 15 Gew.^j einer pulverisierten Aluminiun-Silber-Legierung. Die Legierung enthielt 70 Gew.yo Aluminium und 30 Gew.^i Silber. Die einzelnen Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5, 1,0 und 2,0 Gew.^ des Litiiiumfluorid-Iithiumchlorid-ilittels, bezogen auf das Gewicht der gesamten Metallzusätze, bei '.Temperaturen von etwa 1000 bis 1100⁰C nach dem obigen Verfahren hergestellt.

Patentansprüche

009814/0816

Claims

P A"T EH Ϊ A H SP RU G H 'Ά

1. 'iernärer Metallverbundkörper, bestehend au3 etwa 50 bis 85 Gew.?» Beryllium und im übrigen aus einer Alurainium-Silber-Legierung. .-."'.

2. Ternärer Metallverbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berylliumteilchen von einer Matrix einer Alüminium-Silber-Beryllium-Iegierung umgeben sind.

3. -3. : yierbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetU'äai3^; dl© Legierung etv;a 70 Gev/.f-i Aluminium, Rest Silber-, enthäl1;.^:r-

4i Verfahren zur Herstellung eines Beryllium-Alumini-um-S±lber-Yerbundkörpers durch Flüssigphasensinterung_r dadurch gekennzeiohnet, daß bebtimmte Mengen Berylliumpulver und eine? pulverförmigen Aiuminiüp-Silber-Iiegierung mit eines bestimmten Menge von Alkali- oder Erdalkalihalogenigemisciit werdea_g -die Miaohung zst einem Ronpreßling ver-

SisiÖPEGTED

preßt wird, der Rohpreöling auf die Sinterungstemperatur von Beryllium erhitzt wird, der Verbundkörper einer Hitzebehandlung unterzogen und dann abgeschreckt wird unter Beibehaltung der bei der Hitzebehandlungsteraperatur herrschenden Phasenverhältnisse.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daiS eine Aluminium-Silber-iegierung verwendet wird, die 70 Gew.^ Aluminium, üest Silber, enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 50 bis 85 Gew.^S Beryllium verwendet werden und der Rest aus der Aluminium-Silber-Legierung besteht und etwa 0,5 bis 2,0 Gew.^, bezogen auf die gesamten Metallzusätze, des Zusatzmittels verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzmittel eine Lithiumfluorid-LithiujBchlorid-Mischung, vorzugsweise ie Verhältnis 1st* verwendet wird·

8· Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekenn*«ichnet, daB die Mischung in «intr Argonateonphär» etw» 1 Stund· lang auf eine Temperatur f«n *tw» IQOO bis 1100 C #rhitxt wird·

oossu/oate

BAD

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzei c hnet, daß die Hitzebeiiandlung etwa 1 bis 2 Stunden bei einer Semperatur von 500 bis 57O°C durchgeführt wird.

00981'4 / 0 816 original inspected

Lee rs e 11e