DE1558544A1

DE1558544A1 - Berylliumverbundmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1558544A1
Application number: DE19671558544
Authority: DE
Inventors: Krock Dr Rer Nat Richar Howard; Larsen Earl Ivan; Jones Clintford Ross
Original assignee: PR Mallory and Co Inc
Current assignee: Duracell Inc USA
Priority date: 1966-05-31
Filing date: 1967-05-30
Publication date: 1970-04-09
Also published as: AT282216B; GB1145799A; NL6707474A; US3322514A; BE699293A; CH501057A

Description

P. R. MLLORY & CO. IFO.
3029 East Washington Street
Indianapolis, Indiana / Y. St. A.

Unser Zeichen: M 1061

Beryliiumverbundmaterial und Verfahren zu seiner

Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Yerbundmaterial aus Beryllium, Silber und Kupfer und insbesondere die Mittel und Methoden zur Herstellung eines solchen Verbundmaterials durch Sintern in einer flüssigen Phase.

Das Sintern in einer flüssigen Phase unterscheidet sich von den verschiedenen anderen Sinterungsmethoden darin, da:„ das Sintern des Preßkörpers in Anv/esenheit einer flüssigen Phase erfolgt. Beim Sintern in flüssiger Phase

wird

Dr.Ha/Mii

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wird die Temperatur der gepreßten, aus Metallpulver bestehenden Bestandteile auf eine Temperatur erhöht, bei welcher eine vorherbestimmte Henge der flüssigen Phase auftritt. In der flüssigen Phase v/ird einer der Bestandteile, nämlich der feste, fortschreitend in dem anderen I-Ietallbestandteil, η ^;.mlich dem flüssigen, gelöst. Die Mengen dieser Bestandteile sind jedoch so bemessen, äaa im Gleicngewichtszustand noch immer etwas feste Phase vorliegt. I-ian nimmt an, daß die Flüssigkeit den Peststoff benetzt, wodurch günstige Oberflächenenergien zwischen der Flüssigkeit und dem Feststoff auftreten, weiche eine Lösung in der flüssigen Phase ermöglichen. Bei der bisherigen Herstellung von Beryllium-Silber-Kupxer-Verbundmaterialien nach bekannten Sintermethoden in flüssiger Phase hat sich jedoch gezeigt, daß das feste Beryllium die flüssige Silber-Kupfer-Berylliumlegierung aus dem Preßling während des Sinterns in der flüssigen Phase austreibt. Man nimmt an, daß das ungünstige Oberflächenenergiegleichgewicht, welches das Austreiben der Flüssigkeit verursacht, auf einen zähen, festen Beryiliumoxydfilm zurückzuführen ist, welcher sich auf jedem Berylliumpartikelchen befindet.

Die vorliegende Erfindung verhindert nun das Austreiben der Flüssigkeit aus den Proben, indem man ein Mittel verwendet, das während der Sinterung wirksam wird. Dieses

Mittel 009815/0768 BAD ORIGINAL

Mittel zerstört entweder den Qxydfiim auf dem Beryllium oder wandert an die Zwischenfläche zwischen Metall und Oxyd und erniedrigt so die Oberflächenenergie des flüssigen Metalls in Bezug auf den Berylliumoxydfilm, so daß das flüssige Metall fortschreitend das feste Metall auflöst.

Dieses Mittel kann als Flußmittel bezeichnet werden, besitzt jedoch auch noch andere Eigenschaften, welche die Benetzung von Beryllium unterstützen, so daß das Beryllium mit einer duktilen umhüllenden Phase aus einer Silber-Kupfer-Berylliumlegierungsmatrix umgeben wird, wodurch das Austreiben der Flüssigkeit aus den Proben verhindert wird.

Beryllium besitzt verschiedene günstige physikalische Eigenschaften, welche es für viele Anwendungszwecke, z. B. als leichte Getriebe, Verschlüsse, Teile von Flugzeugen oder dergleichen, geeignet machen. Beryllium besitzt jedoch einen wesentlichen Nachteil, der seine technische Anwendung bisher stark beschränkt hat; Beryllium ist nämlich bei Raumtemperatur spröde.

Diese fehlende Duktilität von Beryllium wird auf die hexagonal dichte Kristallstruktur des Berylliums zurückgeführt. Während einer Verformung werden die Basisebenen

der

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der hexagonal dichten Struktur, welche am leichtesten gleiten, in der Bearbeituugsrichtung ausgerichtet. Da ein Gleiten senkrecht zur Basisebene kristallographisch nur scnwer zu erzielen ist, ist die Duktilität von Berjrllium senkrecht zu der primären "Bearbeitungsrichtung praKtisch I.ull.

r.enrere versuchsweise Lösungen wurden schon vorgeschlagen, um Berylliucnetall so duktil zu machen, da- es in der Technik erfolgreich Verwendung finden kann. Schrägwalzen und Schrägschmieden wurden zur Erhöhung der Duktiiität von Beryllium vorgeschlagen. Diese Methoden verringerten die Anzahl der .^q^sisebenen in der .'/alzrichtung und ergaben eine verbesserte Duktilität. Der Grad der erzielten Verbesserung v/ar ,ledoch bei weitem noch nicht zufriedenstellend. Die Tatsache blieb bestehen, daν Beryllium a~3 ein be: Raumtemperatur spröderj Ketal! selbst bei Anwendung ier vorstehend erwähnten Fethoden eingestuft werden T.ui, was seine Duritiiität senkrecht zu der Bearbeitunrsrichtung betrifft. Au ..erden sind die vorstehend angegebenen Methoden dann nicht anwendbar, wenn die Verarbeitung nur entlang einer Achse erfolgt, z. 3. beim Gesenkschmieden, Ziehen und Strangpressen.

In den letzten -JaLren wurde die ^.ufmerksc/r-keit auf eine Hethode zur Herstellung von Berylliucleffierungen. ohne

die 00981 5/0768

die dem Beryllium selbst anhaftende Sprödigkeit gerichtet, welche jedoch verschiedene ausgeaa.ch.nete Eigenschaften des Metalls, ζ. B. eine geringe Dichte, kombiniert mit großer Festigkeit, besitzen. Nach der . USA-Patentschrift 3 082 521 dürfte die erste duktile Berylliumlegierung durch rasches Abschrecken von einer Temperatur, bei welcher sie flüssig ist, erhalten worden sein. Der Berylliumgehalt dieser legierungen überstieg jedoch nicht 86,3 Atom-/£, was etwa 30 Gew.-^ entspricht. Obwohl die Berylliumlegierung duktil war, war ihre Dichte doch größer als die von Aluminium und etwa gleich der von Titan.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, Berylliumlegierungen durch Pressen und Sintern einer Mischung von Metallpulvern herzustellen. Eine solche Methode bewirkt jedoch einen Austritt des Matrixmetalls oder der Matrixmetalle aus der Berylliumprobe und gegebenenfalls eine Erstarrung des Matrixmetalls oder der Matrixmetalle zu Kügächen auf der Oberfläche der festen Probe. Man nimmt an, daß der Austritt des Matrixmetalls oder der Matrixmetalle auf die Oberflächenenergien des festen Berylliums und der verschiedenen gebildeten Flüssigkeiten zurückzuführen ist. Das ungünstige Oberflächenenergiegleichgewicht ist wahrscheinlich die Folge eines zähen, festen Berylliumoxydfilms, der auf jedem Berylliumpartikelchen zugegen ist.

Es 009815/076 8

Es wurden nun Mittel und eine Methode zur Herstellung eines Verbundmaterials aus Beryllium, Silber und Kupfer gefunden, welches aus 50 bis 85 Gew.-/« Beryllium, 49 bis 10,8 Gew.-> Silber und 14 bis 0,3 Gew.->£ Kupfer besteht; ein solches Verbundmaterial besitzt eine geringe Dichte, eine gute Duktilität und ist äußerst fest. Die Duktilität ist auf die gebildete Mikrostruktur des Verbundmaterials zurückzuführen. Indem man die Berylliumpartikelchen mit einer duktilen, umhüllenden Phase umgibt, erhält man ein Verbunamaterial, in welchem das Beryllium unter einer Belastung durch die duktile Phase so stark zusammengepreßt wird, dai3 das Beryllium und die duktile Phase sich kontinuierlich verformen.

Die 85 Gew.-70 Beryllium in dem Verbundkörper bedeuten, daß eine beträchtliche Menge von Teilchen aneinander direkt angrenzt und bedeuten wahrscheinlich eine obere Grenze der in dem Verbundmaterial möglichen Gew.-^ Beryllium. Man nimmt an, dai3 eine Abnahme des Berylliumgehalts unter 50 Gew.-;i die Dichte des Verbundmaterials auf einen wenig interessierenden Wert herabsetzt. Das maximale Verhältnis von Silber zu Kupfer dürfte in der Größenordnung von 49 Gewichtsteilen Silber auf ein Gevvichtsteil Kupfer liegen, wenn der Berylliumgehalt des Verbundkörpers innerhalb der vorstehend angegebenen Grenzen verändert wird. Man nimmt an, daß das Verhältnis

von

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1 5 5 8 5 A

von Silber zu Kupfer ohne wesentlichen nachteiligen Einflufc auf die Eigenschaften des Verbundmaterials variiert werden kann.

Alkali- und Erdalicalihalogenide, z. B. lithiumfiuorid-Lithiumchlcrid oder dergleichen, werden in einer bestimmten Menge verwendet, um an die feste Zwischenfläche der Berylliumteilchen zu wandern und entweder den auf den Berylliumteilchen befinalJdien Oxydfilm zu zerstören und/oder die Oberflächenenergie zwischen Flüssigkeit und Feststoff zu ändern.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Mittels zur Verbesserung der Sinterung einer Beryllium-Silber-Kupfermischung in einer flüssigen Phase,

Die Erfindung schafft ferner ein duktiles Berylliumverbundmaterial mit geringer Dichte und großer Festigkeit, dessen Matrix einer Wärmebehandlung unterworfen werden kann.

In dem erfindungsgemäjen, duktilen Berylliumverbundmaterial bildet Beryllium den überwiegenden Bestandteil·

Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines duktilen Beryllium-Silber- Fupfer-Verbundmaterials, dessen Makrostruktur aus Berylliunpartikelcheu besteht,

BAD ORIGINAL welche 009815/0768

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welche von einer duktilen, umhüllenden Phase aus einer das Ilatrixraetall bildenden Silber-Kupfer-Berylliumlegierung umhüllt sind. Das erfindungsgemäi;e duktile Beryllium-Silber-Eupfer-Verbundmaterial besteht aus etwa 50 bis 85 Gew.-/o Beryllium, 10,8 bis 49 Gew.-^ Silber und im übrigen aus Kupfer. Die Erfindung schafft ferner ein Mittel, um den austritt eines Natrixmetails aus einer Berylliumprobe zu verhindern.

Erfindungsgeraäß werden Alkali- und Erdalkalihalogenide zur Herstellung eines Berylliumverbundmaterials verwendet, welches dann bis zur Erreichung von etv/a der theoretischen Dichte gesintert werden kann. Das erfindungsgenäße Verfahren zur Herstellung eines duktilen Berylliunverbuncimaterials ist sowohl praktisch als auch wirtschaftlich. Vorzugsweise verwendet nan erfindungsgemäß Lithiumfluorid-Iithiumchlorid zur Verbesserung der Sinterung einer Beryllium-, Silber- und Kupfermischung in Anwesenheit einer flüssigen Phase.

Das Lithiumfluorid-Lithiuachiorid wird gemä,'i der Erfindung in einem vorherbestimmten Kengenverhäitnis verwendet.

In den Rahmen der Erfindung fallenae Abänderungen ergeben sich für den Fachmann von selbst, bzw. werden in der folgenden Beschreibung erläutert.

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In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 ein Phasendiagramm für binäre Silber-Kupferlegierungen,

Pig. 2 ein Mikrophotogramm einer Berylliumprobe, wobei ein Matrixmetall aus der Probe durch Oberflächenenergiekräfte zwischen festem Beryllium und verschiedenen gebildeten Flüssigkeiten ausgetrieben wurde und

Pig. 3 ein Mikrophotogramm eines aus 70 Gew.-^ Beryllium, 18 Gew.-jS Silber und im ihrigen aus Kupfer bestehenden Verbundmaterials, in welchem die Berylliumpartikelchen von einer duktilen Hülle aus einer Silber-Kupfer-Berylliumlegierung umgeben sind.

Ganz allgemein umfaßt jedoch die vorliegende Erfindung duktile Berylliumverbundmaterialien, die durch Sintern in flüssiger Phase erhalten wurden und aus etwa 50 bis 85 Gew.-^ Beryllium, 10,8 bis 49 Gew.-$ Silber und im übrigen aus Kupfer bestehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Beryllium-Silber-Kupfer-Verbundmaterials durch Sintern

in , 009815/07 6 8

in flüssiger Phase besteht darin, daß man vorherbestimmte Mengen Berylliumpulver und einer pulverförmigen Silber-Kupferlegierung oder Silberpulver und Kupferpulver mit einer vorherbestimmten Menge eines Alkalihalogenide und /oder Erdalkalihalogenids mischt. Die jeweiligen Mengen werden in einer Form zu einem Rohling gepreßt. Dieser Preßling wxrd dann auf die Sintertemperatur erhitzt. Bei dieser Temperatur bewirken die zugesetzten Halogenide ein günstiges Oberflächenenergiegleichgewicht zwischen dem Beryllium und der Silber-Kupferlegierung, so daß die Legierung fortschreitend das Beryllium bei der Sintertemperatur löst. Danach kann der Verbundkörper einer Y/ärraebehandlung unterv/orfen und rasch abgeschreckt werden, so dali er die bei der Wärmebehandlung gebildete Struktur beibehält und das Silber an Kupfer übersättigt wird.

Insbesondere besteht das erfindungsgemä^e Verfahren darin, daß man etwa 50 bis 85 Gew. —fo Beryiliumpulver mit einer pulverförmigen Legierung aus Silber und Kupfer mischt. Etwa 0,5 bis 2,0 Gew.-;*, bezogen auf die gesamten Metalle, Lithiumfluorid-Lithiumchlorid werden mit dem Beryllium und dem Legierungspulver oder dem Pulver der Elemente Silber und Kupfer gemischt. Die Bestandteile des HaTogenidzusatzes liegen in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 1 vor. Das Beryllium, das Legierungspulver

oder

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oder die Pulver der elementaren Metalle und der Zusatz werden zu einem Rohling gepreßt. Dieser wird in einer nicht-oxydierenden Atmosphäre, z. B. Argon, auf etwa 1 000 bis 1 150⁰C erhitzt und etwa eine Stunde aui" dieser Temperatur gehalten. Bei diesen Temperaturen schafft der Ilalogenidzusatz ein günstiges Oberflächenenergiegleichgewleht zwischen deE'Beryllium und der Legierung, so daß die Silber-Kupferlegierung fortschreitend das Beryllium löst. Me Ilikrostruktur de3 erhaltenen Verbundkörpers bestellt aus von einer duktilen Umhüllung aus einer Silber-Eupfer-Berylliumlegierungsmatrix umgebenen Berylliuiateilchen. Die Legierung wird auf etwa ihre theoretische Dichte gesintert. Die Legierung kann einer speziellen V.'är-nebeh'mdiung unterworfen und rasch abgeschreckt werden, so daS die bei der Vc'ärraebehandlung gebildete Struktur textehalten und das Silber an Kupfer übersättigt wird.

Bei Durchführung der ürfindun^ wird ein Preßling auf Berylliumbasis auf beliebige geeignete '.Yeise, z. B. nach pulvernetallurgisciien Methoden, hergestellt. Eine solche Methode besteht beispielsweise darin,'Beryllium-' pulver mit eines Silber-Zupferlegierungspulver oder den pulverforaiigen Sienenten und init eineia aus gleichen Teilen Lithiumxluorid und Lithiuineiilorid bestehenden Zusatz zu

mischen.

BAD ORSGiNAL 009815/0768

mischen. Das Mischen der Pulver erfolgt in einer Kugelmühle. Die gemischten Pulver werden dann nach Üblichen metallurgischen Methoden zu einem Rohling gepreßt, z. B. durcn Pressen in einer Form einer hydraulischen oder einer automatischen Presse oder durch Verdichten in einer Form für Kautschuk oder Kunststoff in einer hydrostatischen Presse. Der Rohling wird in einer nicht-oxydierenden Atmosphäre, z. B. Argon oder dergleichen, "bei etv/a 1 000 bis 1 150⁰G gesintert. Wie man sieht, liegen diese Sintertemperaturen unterhalb 1 277⁰C, dem Schmelzpunkt von Beryllium, jedoch oberhalb 779⁰C, der Schmelztemperatur der Silber-Kupferlegierung. Die Silber-Kupferlegierung löst kleinere Berylliurapartikelchen und löst auch die Oberflächen der größeren Berylliumpulverteilchen an, so daß die verbleibenden Berylliumpartikelchen mit einer duktilen Umhüllung aus Silber-Kupfer-Berylliumlegierung während der Sinterung des Preßlings umüüllt werden.

Der Zusatz, nämlich das Lithiumfluorid-Lithiumchlorid, zerstört entweder den Czydfilm auf dem Beryllium oder wandert an die Ketalloxydzwischenflache unter Herabsetzung der Oberflächenenergie des flüssigen Metalls gegenüber dem Berylliumoxydfil™. Einfach ausgedrückt bev/irkt der Zusatz eine Benetzung des Berylliums durch die Flüssigkeit.

Etwa

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Etwa 50 bis 85 Gew.-/& Beryllium enthaltende und im übrigen aus einer Silber-Kupferlegierung bestehende Verbundmaterialien wurden so erfolgreich hergestellt. Der Halogenidzusatz verhinderte den Austritt der flüssigen Silber-Kupfer-Berylliumlegierung aus dem Preßling aufgrund von Oberflächenenergiekräf.ten, d. h. er verhinderte die Bildung sehr feiner abgerundeter Tröpfchen aus der Silber-Kupfer-Berylliumlegierung aui der Oberfläche der Berylliumprobe. S"ig. 2 zeigt eine vergrößerte Berylliumprobe 20, auf deren Oberfläche sich ausgetriebene Silber-Eupfer-Beryliramlegierung 21 zeigt. Proben, aus denen die Silber-Kupfer-Berylliumlegierung ausgetrieben wurde, sind sehr porös und infolge davon schwach, spröde und von geringem technischem Wert.

Die Zusammensetzung des verwendeten Zusatzes beträgt etwa 50 Gewichtsteile Lithiumfluorid auf etwa 50 Gewichtsteile Mthiumchlorid. Dieser Zusatz übt eine solche Wirkung aus, daß beim Erhitzen oder Sintern der gepreßten Puivermischung auf die Temperatur, bei welcher sich die flüssige Phase bildet, die Schmelze nicht aus der Probe ausgetrieben wird. Ferner wurde gefunden, daß die Lösung des Berylliums in der Legierung begünstigt wird, was die abgerundete Form der Berylliumpartikelchen in der Mikrostruktur beweist.

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Es wurde gefunden, daß die Gewichtsmenge des Lithiumfluorid-Lithiumchloridzusatzes mehr als 0,5 Gew.-$6 der gesamten Metallanteile der Mischung betragen soll. Es scheint, daß der qptimale Bereich des Zusatzes etwa 0,5 bis etwa 2,0 Gew.-^, bezogen auf das gesamte anwesende Metall, beträgt. Man nimmt an, daß die erforderliche Menge Lithiumfluorid-Lithiumchlorid mit der Menge in Beziehung steht, welche zur vollständigen Bedeckung der ψ Berylliumoberflächen erforderlich ist. Die erforderliche Mindestmenge des Zusatzes ist somit eine !Punktion der Oberfläche des Berylliumpulvers. Die Verwendung des Lithiumfluorid-Lithiumchloridzusatzes ist auch in anderen als gleichen Anteilen möglich. Man nimmt jedoch an, daß eine aus gleichen Teilen bestehende Mischung optimale Ergebnisse liefert.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Methoden und des Lithiumfluorid-Lithiumchloridzusatzes erzielte man Preßlinge mit einem Berylliumgehaltτοη bis zu 85 Gew.-^, Rest eine Silber-Kupferlegierung, ohne Anwendung von Druck während des Sinterns. Der Verbundkörper wurde dann bis auf mindestens etwa 90,0 ^cß> und bis zu 99,92 fi seiner theoretischen Dichte während einer einzigen Sinterung . gesintert. Die gute Festigkeit und die geringe Dichte des Berylliums wurden beibehalten und der erhaltene Beryllium-Silber-Kupfer-Verbundkörper besaß eine gute

Duktilität. 009815/0768

Buktilitat.

Indem man so die Berylliumpartikelchen mit einer duktilen Umhüllung aus Silber-Kupfer-Berylliumlegierung, welche ein Matrixmetall bildet, umhüllt, verformen sich das Beryllium und das Matrixmetall unter Belastung gleichmäßig.

Fig. 1 zeigt ein Silber-Kupfer-Phr-isendiagramm.

Kupfer ist ein wirksamer Stoff zum Härten von Silber. Die Theorie der Verformung von dispergierte Teilchen enthaltendem Verbundmaterial besagt, daiS die Duktilität eines solchen Verbundmaterials verbessert wird, uenn der erzwungene IPließwiderstand der Tatrixphase möglichst gleich dem 3?ließwiderstand der dinpergierten Partikelchen gemacht werden kann. Kupfer wird daher zum Härten von Silber verwendet. Nachdem der Verbundkörper auf Raumtemperatur abgekühlt ist, wird die Wirksamkeit des Kupfers durch eine anschließende Wärmebehandlung entfaltet. Zur wirksamsten Härtung des Materials wird der Verbundkörper bis zur vollständigen Umwandlung in die OC-SiIberphase erhitzt. Es wurde gefunden, daß eine Wärmebehandlung des Verbundkörpers während etwa 1 bie Stunden bei 77O⁰G ausreicht, um das Zupfer in dem Silber zu lösen. Der Verbundkörper wird dann rasch in einem

geeigneten 0 09815/0768 bad original

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geeigneten Medium, ζ. Ε. "wasser oder dergleichen, abgeschreckt, so daß die bei der hohen Temperatur erzielte Struktur bewahrt und das Silber mit Kupfer übersättigt wird. Es folgt dann eine geeignete Alterung zur Erzielung einer ausscheidungsgehärteten Legierung. Ein ausgeprägter Vorteil des Beryllium-Silber-Kupfer-Verbundkörpers besteht darin, daß die Matrixphase wärmebehandelbar ist.

Das Phasendiagranra von Fig. 1 zeigt, was durch Versuche bewiesen wurde, daß Silber und P'upfer ein Eutektikum mit beträchtlicher Löslichkeit an beiden Enden bilden. Silber löst bei der eutetvtischen Temperatur (779 ) bis zu 8,8 Gew.-,o Kupfer und Kupfer löst bei der eutektißchen Temperatur 8 G-ew.-;-« Silber. Beryllium ist sowohl in Kupfer als auch in Silber, allerdings nur leicht, löslich. Eine geringe oder gar keine Feststofflöslichkeit von Silber in Beryllium läßt sich" vorhersagen; jedoch kann Beryllium bis zu etwa 55 G-ew.-$ Kupfer lösen.

Es wird auf Pig. 3 verwiesen, welche in fünfhundertfacher Vergrößerung ein Mii:rophotogra"i eines Yerbundmaterials aus 25 Gew.-yi Silber-Kupferlegierung in Beryllium nach dem Atzen mit einem geeigneten Ätzmittel, z. 3. einer verdünnten Lösung· von A^r.raoniu^rnhyüroxyd und Wasserstoffperoxyd, zeigt. Die ZLächen 10 sind Berylliumpartikelchen.

Die

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Die Flächen 11 sind die die Berylliumpartikelchen umgebende Silber-Kupfer-Berylliumlegierung.

Beispiel 1 erläutert den Austritt der Flüssigkeit aus einer Berylliumprobe und die Beispiele 2 bis 14 erläutern die Herstellung von Beryllium-Silber-Kupfer-Verbundkörpern durch. Sintern in Anwesenheit einer flüssigen Phase.

Beispiel 1

Austritt der flüssigen Silber-Kupfer-Berylliumlegierung aus der festen Berylliumprobe während des Sinterns in Anwesenheit einer flüssigen Phase ohne Verwendung von Lithiumfluorid-Lithiumchlorid bei der Herstellung eines Beryllium-Silber~Kupfer-Verbundkörpers.

Eine Mischung aus etwa 75 Gew.-$ Beryllium mit einer Teilchengröße von 200 mesh oder feiner wurde in giner Kugelmühle mit etwa 25 Gew.-$ einer Silber-Kupferlegierung oder den Pulvern der Elemente mit geeigneter Teilchengröße gemischt. Die Legierung bestand aus 72 Gew.-^ Silber und 28 Gew.-^f/£ Kupfer. Die gemahlene Mischung wurde auf beliebige Weise, z. B. in einer automatischen Presse, unter einem solchen Druck gepreßt, daß man einen Rohling

erhielt _t 009815/0768

erhielt, dar so massiv war, daß er gehandhabt werden konnte. Es wurde gefunden, daß Drücke zwischen etwa 15 000 und 20 000 Pfund/Zoll² einen Rohling mit einer Dichte von etwa 50 bis 60 ^ der theoretischen Dichte ergaben, welcher feet genug war, um gehandhabt werden zu können. Die Sinterung des Preßlings erfolgte in einer Argonatmosphäre bei etwa 1 100⁰C während etwa einer Stunde. Bei dieser Methode wurde infolge der Oberflächenenergien des festen Berylliums und der gebildeten !flüssigkeit die Flüssigkeit aus der Probe ausgetrieben und sie erstarrte gegebenenfalls zu abgerundeten Knötchen auf der Oberfläcne der Probe, wie dies Pig. 2 zeigt.

Beispiel 2

Aus etwa 75 Gew.-^ Beryllium, 18 Gew.-/"» Silber und im übrigen aus Kupfer bestehendes Verbundmaterial.

Eine Mischung aus etwa 75 Gew.-^ Berylliumpulver mit einer Teilchengröße von 200 mesh oder feiner und etwa 25 Gew.-^ einer pulverförmigen Silber-Kupferlegierung mit geeigneter Teilchengröße wurde in einer Kugelmühle hergestellt. Die legierung bestand aus 72 Gew.-)£ Silber und 28 Gew.-5ε Kupfer. Ebenfalls in der Kugelmühle wurden mit cLüih Beryllium- und dem Legierungspulver etwa 1,0 Gew.

bezogen 009815/0768

bezogen auf die gesamten. Metalle, eines aus gleichen Teilen Lithiumfluorid und Lithiumchlorid bestehenden Zusatzes gemischt. Mischungen aus dein Beryllium- und dem legierungspulver wurden auch mit 0,5, 1,0 und 2,0 Gew.-$ dea Zusatzes, bezogen auf die gesamten Metallpulver, hergestellt. Die gemahlene Mischung wurde z. B. in einer automatischen Presse bei einem solchen Druck gepreßt, daß man einen Rohling erhielt,- der massiv ge.nug war, um gehandhaibt werden zu können» Drücke von etwa 15 000 bis 20 000 Pfunfi^/Zoll^t' ergaben einen Rohling mit etwa 50 bis 60 $ der theoretischen Dichte, dessen Festigkeit eine Handhabung erlaubte. Die Sinterung des Preßlings erfolgte etwa eine Stunde in einer Argonatmosphäre bei etwa 1 100⁰C. Der Verbundkörper wurde dann etwa eine Stunde einer "Wärmebehandlung- bei etwa 77O⁰C zur Lösung des Kupfers in. dem Siluer unterworfen. Dann wurde der Verbundkörper rasch abgeschreckt, so daß die bei der Wärmebehandlung gebildete Struktur beibehalten und das Silber mit Kupfer übersättigt wude. Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhielt aan die in Pig. 3 dargestellte MikroStruktur„

Beispiel 3

Verbundmaterial aus etwa 75 Gew.->0 Beryllium, 18 Gew.-ji Silber, Rest Kupfer.

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Das

BAD ORiGINAi

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von 75 Gew.-^ Berylliumpulver, 18 Gew.-# Silberpulver, Rest Kupferpulver, wiederholt. Man stellte einzelne Verbundkörper unter Verwendung von 0,5, 1,0, 2,0 Gew.-/£, bezogen auf die gesamten Metallpulver, Lithiumfluorid-Lithiumchlorid her.

«
Beispiel 4

Verbundkörper aus etwa 75*Gew.-;£ Beryllium, 18 Gew.-/S Siloer, Rest Kupfer.

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verv/endung von 75 Gew.-^i Berylliumpulver, gemischt mit etwa 25 Gew.-^ einer pulverförmigen Silber-Kupferlegierung widerholt. Die Legierung bestand aus 72 Gew.-^ Silber und 28 Gew.-;£ Kupfer. Einzelne Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5, 1,0 und 2,0 Gew.-;£, bezogen auf die gesamten Metallpulver, Lithiumfluorid-Lithiumchlorid bei Temperaturen von etv/a 1 000 und 1 150⁰C nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhalten.

Beispiel 5

Verbundkörper aus etv/a 75 Gew.-^ Beryllium, 23 Gew.-^ Silber, Rest Kupfer.

Das 009815/0768

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von 75 Gew.-$ Berylliumpulver, gemischt mit etwa 25 Gew.-$ eines Pulvers aus einer SiIber-Kupferlegierung wiederholt. Die Legierung bestand aus 92 Gew.-ji Silber und 8 Gew.-foKupfer. Einzelne Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5» 1,0 und 2,0 Gew.-$, bezogen auf die gesamten Metailzusätze, Lithiumfluorid-Lithiumohlorid, bei Temperaturen von etwa 1 000, 1 100 und 1 150⁰C nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt.

Beispiel 6

Verbundkörper aus etwa 50 Gew. -fo Beryllium, 36 Gew. -fo Silber, Rest Kupfer.

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von 50 Gew. -fo Berylliumpulver, gemischt mit etwa 50 Gew. -fo eines Pulvers aus einer Silber-Kupferlegierung wiederholt. Die Legierung bestand aus 72 Gew.-$ Silber und 28 Gew.-$ Kupfer. Einzelne Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5, 1,0 und 2,0 Gew.-fo, bezogen auf die gesamten Metallzusätze, Lithlumfluorid-Lithiumchlorid bei Temperaturen von etwa 1 000, 1 100 und 1 150°0 nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt.

• Beispiel 7 009815/0768 ^;

Beispiel 7

Verbundkörper aus etwa 50 Gew.-^ Beryllium, 46 Grew.-^ Silber, Rest Kupfer.

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von 50 Gew.-$ Beryiliumpulver, gemischt mit etwa 50 Gew.-# eines Pulvers aus einer Silber-Kupferlegierung, wiederholt. Die Legierung bestand aus 92 Gew.-^ Silber und 8 Gew.-^ Kupfer. EinzäLne Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5, 1,0 und 2,0 Gew.-^ί, bezogen auf die gesamten Metallzusätze, Lithiumfluorid-Lithium-Chlorid bei Temperaturen von etwa 1 000, 1 100 und 1 150°ö nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt.

Beispiel 8

Verbundkörper aus etwa 60 Gew.-^ Beryllium, 28,8 Gew.-^ Silber, Rest Kupfer.

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von 60 Gew.-^ Beryiliumpulver, gemischt*mit etwa 40 Gew.-$ eines Pulvers aus einer Silber-Kupferlegierung, wiederholt. Die Legierung bestand aus 72 Gew.-^ Silber und 28 Gew.-^ Kupfer. Einzelne Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5, 1,0 und 2,0 Gew.-jS Lithiumfluorid-Lithiumchlorid, bezogen auf die gesamten Metallzusätae, 009815/0768 _bei

bei Temperaturen von etwa 1 000, 1 100 und 1 150⁰C nach dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellt.

Beispiel 9

Verbundkörper aus etwa 60 Gew.-36 Beryllium, 36,8 Gew.-5ε Silber, Rest Kupfer.

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von 60 Gew.-^ Berylliumpulver, gemischt mit etwa 40 Gew.-jfc eines Pulvers aus einer Silber-Kupferlegierung, wiederholt. Die Legierung bestand aus 92 Gew.-,* Silber und 8 Gew.-^t Kupfer. Einzelne Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5, 1,0 und 2,0 Gew.-^, bezogen auf die gesamten Metallzusätze, Lithiumfluorid-Lithium- chlorid bei Temperaturen von etwa 1 000, 1 100 und 1 150⁰C nach dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellt.

Beispiel 10

Verbundkörper aus etwa 70 Gewr/6 Beryllium, 21,60 Gew.-?* Silber, Rest Kupfer.

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von 70 Gew.-ji Berylliumpulver, gemischt mit etwa 30 Gew.-fo

eines 009815/0768

-Äf-

eines Pulvers aus einer Siiber-Kuplerlegierung, wiederholt. Die Legierung enthielt 72 Gew.-yo Silber und 23 Gew.-^ Kupier. Einzelne Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5, 1,0 und 2,0 Gew.-^, bezogen aui die -gesamten Ketallzusätze, Lithiuinfluorid-Lithium chlorid bei Temperaturen von etwa 1 000, 1 100 und 1 150 0 nach dem vorstehend erwähnten Verfahren her-

Beispiel.Ί 1

Verbundkörper aus etwa 70 Gew.-^ Beryllium, 27,6 Gew.-^i Silber, Rest Tupfer.

J-'iS Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von 70 jew.-,j Berylliu^puiver, ^e";iBcht ^rnit etwa 30 Gew.~/u eines Puxvers aus einer Silber-Kupferlegierung, wiederholt. Die Legia?ung bestand aus 92 Gew.-;j Gilber und 6 Gew.--;i Kupi'er. Sinzeme Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5, 1,0 und 2,0 Ge.v.-;*, bezogen auf die gesagten Xetuilzusitze, lithiurraluorid-lithiunchlorid bei Temperaturen von etwa 1 000, 1 100 und 1 15O⁰G nach den vorstehend erwähnten Verfahren hergestellt.

Beispiel 12

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Beispiel 12

Verbundkörper aus etwa 85 Gew.-/& Beryllium, 10,3 Gew.-',» Silber, Rest Kupfer.

Das 'Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von 85 Qew.-fo Berylliumpulver, gemischt mit etwa 15 Gew.-;& eines Pulvers aus einer Silber-Kupi'erlegierung, wiederholt. Die Legierung bestand aus 72 Gew.-/i Silber und 28 Gew.-/S Kupfer. Einzelne Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5, 1,0 und 2,0 Gew.-^, bezogen auf die gesamten Metallzusätze, Lithiumfluorid-Lithiumch'brid· bei Temperaturen von etwa 1 000, 1 100 und 1 150⁰O nach dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellt.

Beispiel 13

Verbundkörper aus etwa 85 Gew.-^ Beryllium, 13 j8 Gew. -4> Silber, Rest Zupfer."

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von 85 Gew.-/i> Berylliumpulver, gemischt mit etwa 15 Gew.-?£ eines Pulvers einer Silber-Kupferlegierung, wiederholt. Die Legxerung bestand aus. 92 Gew.-^ Silber und 8 Gew.-^ Kupfer. Einzelne Verbundkörper wurden unter Verwendung von 0,5, 1,0 und 2,0 Gew.-^, bezogen auf die gesamten Metallzusätze, Lithiumfluorid-Lithiutnchlorid bei Temperaturen

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von etwa 1 000, 1 100 und 1 150⁰C nach dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellt.

Beispiel 14

Verbundkörper aus etwa 75 Gew.-/o Serylliuu, 18 G-ew.-'/ό Silber, Rest Kupfer.

Eine BerylliunpulVermischung mit einer Teilchengröße von 20 Mikron oder feiner wurde in der Kugelmühle mit etwa 2,0 Gew.-,S, bezogen auf das gesamte Metall, eines aus gleichen Teilen Lithiumfluorid und Lithiunchlorid bestehenden Zusatzes gemischt. Das llahlen erfolgte mit Stahlkugeln während et v/a einer Stunde. Dann aidchte man in der Kugelmühle mit de,a Beryllium et v/a eine Stunde ein Pulver einer aus 72 Gew.-;6 Silber und 26 Gew.-'/o Kupfer bestehenden legierung. Das Beryllium machte et v/a 75 Gew.-;« der Pulvermischung und das Legierungspulver etwa 25 Gew.-ρ der Mischung aus. Mischungen aus dem Beryllium- und dein Legierungspulver wurden auch mit 0,5 und 1,0 Gev/.-#, bezogen auf die gesamten Metallzusätze, Lithiumfluorid-Lithiumchlorid, hergestellt. Die gemahlene Mischung wurde jeweils auf beliebige Weise, z. B. in einer automatischen Presse, unter einem solchen Druck gepreit, daß man einen Rohling erhielt, der massiv genug war, um gehandhabt werden zu können. Drücke von etwa 15 OUO bio

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20 000 Pfund/Zoll ergaben einen Rohling mit etwa 50 "bis 60 ^lja der theoretischen Dichte, der so fest war, daß er eine Handhabung erlaubte. Das Sintern des Preßlings erfolgte in einer Argonatmosphäre bei etwa 1 150.⁰O während etwa einer Stunde. Der Verbundkörper wurde dann etwa eine Stunde bei etwa 770⁰C zur Lösung des Kupfers in dem Silber einer Wärmebehandlung unterworfen. Dann wurde der Verbundkörper rasch abgeschreckt, so dais die bei der Wärmebehandlung gebildete Struktur beibehalten und das Silber mit Kupfer übersättigt wurde. Der erhaltene Verbundkörper besaß eine Dichte von etwa 99,92 -fo des theoretischen Vierte.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen, beschränkt, sondern kann sich für den Fachmann von selbst ergebende Abänderungen erfahren, ohne daß dadurch der Rahmen verlassen wird.

Patentansxir liehe

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Claims

Patentansprüche

1. Durch Sintern in Anwesenheit einer flüssigen Phase erhaltenes Berylliun-Silber-Kupfer-Yerbundmaterial, dadurch gekennzeichnet, dai es ein Alkali- und/oder Srdalkalihaiogenid enthält und aus Berylliurapartikelchen besteht, welcne von ♦einer Matrix aus einer Silber-rupfer-Berylliumlegierung uahüllt sind.

2. Verbandmaterial na er. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai es aus etwa 50 bis 85 5ew.-J» Beryllium und im übrigen aus einer Silber-Kupferlegierung bestellt.

3. Yerbundcaterial n--.c:. Anapruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, Qa.; iie Legierung aus et v/a 72 bis 92 }erf.-/j Silber und is übrigen aus !Tupfer besteht.

4. Verfahren zur Herstellung von Eerylliunverbundaaterial ait einer oilber-Fupferlegierung durch Sintern in fiüssiger Phase, dadurch gekennzeichnet, da3 *nan Berylliurnpulver und eine pulverförmig oiiber-Kupferlegierung cit eine·?· Alkali- und/oder Zrdalkaiihalogenidzusatz r.ischt, die !,'ischung zu einer; rohen Preßling pre-vt, diesen au: die 3interteir.peratur von Beryiliuti erhitzt, wobei der.,I-alogeriidzusatz einen Austritt der Legierung, aus deia 3eryll.iu^ verhindert und daü man dann

den

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den Verbundkörper unter Bildung einer Dispersion von Berylliumpartikelchen in einer Matrix aus Silber-Kupfer -Beryllium bis zum Gleichgewicht abkühlt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Berylliumpulver mit Pulvern aus den Elementen der Legierung mischt.

6. Verfahren nach Anspruch 4? dadurch gekennzeichnet, daß der erhaltene Verbundkörper einer Wärmebehandlung unterworfen und dann unter Beibehaltung der bei der Wärmebehandlungstemperatur herrschenden Phasenzustände abgeschreckt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzte Silber-Kupferlegierung aus etwa 72 bis 92 G-ew.-fo Silber und im übrigen aus Kupfer besteht.

S. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, * daß etwa 50 bis 85 Gew.-7a Beryllium, Rest Silber-Kupi'erlegierung, mit etwa 0,5 bis 2,0 Gew.-^, bezogen auf die gesamten Metallzusätze des Halogenids, gemischt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Halogenidzusatz lithiumfluorid-iithiumchlorld verwendet wird.

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10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Läthiumfluorid-Lithiumchlorid in einem Verhältnis von 1 : 1 angewendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen der I-Iischung aus Beryllium, der Legierung und dem Halogenidzusatz in einer Argonatmosphäre während etv/a einer Stunde auf etwa 1 100 bis 1 15O⁰O-erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung während etwa ein bis zwei Stunden bei etv/a 770⁰G erfolgt and von einer Abschreckung und Aus s ehe idungsLär tune· gefolgt v/ird.

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