DE1608206A1 - Verfahren zur Herstellung von Werkstoffen hoher Festigkeit - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Werkstoffen hoher Festigkeit Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Werkstorfen hoher Festigkeit, wobei In dem Grundwerkstoff andere Werkstoffe mit längeorientierter Richtung Ihrer Struktur eingebettet werden.
• Es sind derartige Werkstoffe aus einem Grundwerkstoff metallischer oder nichtmetallischer Natur und einzubettenden Materialien bekannt, die eine hohe Zugfestigkeit und insbesondere eine hohe Festigkeit auch bei höheren Temperaturen aufweisen. So ist es bekannt, solche Verkstoffe mit diesen Eigenschaften zu erzeugens indem in eine Metallschmelze längeorientierte Kristalle, Fasern oder Bündel z.B. von Fasern aus Silizium-Oxyds Aluminium-Oxyd eingebracht,werden.
• Die Festigkeit der Endwerkstofte ist umso höher, je kleiner der Durchmesser dieser Kristalle, Fasern.-Drähte oder dergl. ist, die eingebettet werden. Nach dem Einbetten dieser Zusätze in die Schmelze oder die Grundmasse lassen sich diese Werkstoffe zwar in beschränktem Maße weiterbearbeiten durch Walzen, Ziehen oder ähnliche Arbeitsverfahren" es Ist jedoch Immer nur möglich, kleine Abmessungen oder verhältnismäßig kleine Stücke eines Formmaterials von diesem hochwertigen Werkstoff zu erstellen. Augerdem besteht bei diesem Verfahren die Gefahr, daß beim Einbringen der längsorientierten Kristalle, Fasernj BUndel oder derkl. In die Grundmasse die umhUllende Einbettung zwisahen einzelnen Fasern nicht aufrecht erhalten werden kann und ein unmittelbarer Kontakt dieser Fasern zu einander auftritt. flierbei kommt es dann zu einer Nesterbildung und einem unerwünschten Abfall der Werkstoffeigenschaften.
• Die nach außen in Erscheinung tretende Werkstoffeigenschaft reaultiert letzten Endes aus der Kombination der Einzeleigenschatten von Einbettmateriallen und eingebetteten Materialien. Die nachteiligen Auswirkungen auf die Eigenschatten der Endwerkstoffe rUhren daher, daß beim unmittelbaren Konta'kt der Faiern oder dergl. sich VermreinIgungen und Störungen an der Oberflgtehe auswirken. Hierbei spielt auch die Benetzbarkeit den oinzub-zttanden Materiale eine Rolle sowie die Prage der HattfähiSkeit auf det, Oberfläches Es sind zwar Vorschläge bekannt, wonach man das einzubettände Ma- -terial vor dem Einbettungsvorgang zur besseren Einbettungsmöglichkeit elektrolytisch oberflächenmäßig behandelt. Dieser Vorschlag vermag jedoch nicht den Nachteil zu beseitigen, daß die Herstellung des Werkstoffes nur chargenweise erfolgen kam und eine ungeordnete Orientierung des einzubettenden Materials mit der Gefahr einer unmittelbaren Berührung und der dadurch hervorgerufenen Störungen letztlich nicht zu vermeiden ist.
• Es besteht Immer die Gefahr, daß bei dieser Anordnung der Faserns Kristalle oder dergleichen, bei einer Weiterverarbeitung innere Zerstörung des Verbundeterkstoffes auftritt.
• Die Erfindung h at sich zur Aufgabe gestellt, diese Nachteile bei der » Herstellung von Werkstoffen hoher Festigkeit mit einzubettendem Material in ein Grundmaterial zu vermeiden und solche Endwerkstoffe in einem kontinuierlichen Prozeß als Halbzeug in größeren LUngen herzustellen.
• Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die Festigkeitseigenschaften und hohe Temperaturverträglichkeit des aus längsorientlertem Material wie Whisker oder Fasern init-einem Grundwarkstoff aufgebauten Materials umso höher zu veranschlagen ist, je kleiner der Durchmesser der einzelnen längsorientierten einzubettenden Fasern, Kristalle, Fäden oder dergl. Ist.
• Letzten Endes kommt es darauf an, ein günstiges Oberflächenverhältnis dieser Oaterialien für die Einbettung in einen Grundstoff züi erhalten. Dieses günstige Oberflächenverhältnis liegt bei sehr dünn ausgeZosenen Fäden vor. Die Erfindung schlägt nun vor, derartig dünn *ausgezogene Fäden aus monokristallinischen oder polykristallinem Material zu erzeugen, diese gegebenenfalls auf ßpulen zu bevorraten und von dIesen bündel- oder st.-angiialso abzuwickeln und durch eine Bedampfuiii;aanlage hindurch zu sc-hicken, wobei diene Fäden beim Durchgang alleeltig mit einer Schicht aus Metall, Metall-Legierungen oder anderem Griuidetoff bedampft werden. Dieser Bedampfungsvorgang, der z.B. in einer Vakuumkammer stattfinden kann, in die die FaaerbUndel ei ffl so hleust werdeng läßt eich derartig re'gelnj, daß eine bestimmte Schichtstärke (z.B. wenige p) auf jeden einzelnen Faden -oder# Faser aufgebracht wird. - Durch diese allseitig, geschlossene Umhüllung der lUngsorientlerten Fasern oder.Fäden oder dergl. wird ein Kontakt des Fasergrundmateriala beim Zusammenbringen miteinander vermieden, es berühren sich dann nur die Flächen aus aufgedampftem Material., z.B. aus Metall. Nach dem Austritt dieser DUndel, die auch flächenhaft angeordnet sein'können, aus der Bedampfungszone, erfolgt eine weitere BehandlunG durch Vordichten z.B. durch Walzen, durch Ziehen in einer Ziehdüse, durch Ziehen Uber einen Dorn und Kalibrieren, gegebenenfalls unter gleichzeitiger WUrmebehandlung. Durch diesen Verdlulitungsvorgang worden die die eingebetteten Materialien umhüllenden aufgedampften Schichten innig miteinander verb=den ohne daß ein Kontakt dereinzubettenden Stoffe miteinandar auftritt. Die Pla$Uzität des Materials kam durch WUrmezurLU-ir oder durch Erzeugung von ReibunGswärm'-. beim Verdichtungsvorgang heirbelgefUhrt werden.
• Bei diesem Weiterbearbeitungsprozeß, der kontinuierlich abläuft, wird soviel Wärme zugefUhrt oder erzeugt" daß die alleeitiS auf jede einzelne Faser aufeadamptte Schicht aus Metall oder anderen the-rmoplastiache7n Stoffen verformbar Ist und sich untereinander, also mit den anderen auf den Oberflächen der "Fasern" autgedampften Flächen verbindet. Durch diesen.Bearbeitungsvorgang wird ein KristallwaQhstum und Störung der Struktur des eingebettenten Materials». wie es bei der herkömmlichen Einbringung in elne Schmelze oder eine Lösung und ansc&b-,.Ueßenden 1-J'.eiterverarbeitung durch Verformung auftritt't vermieden. Das Endprodukt ist bei dem er:rindungsgemUen Verfahren ein quasi homogener Werkstoff in Gestalt von FormstUben, Bändern" Profilen und dergleiohbn in großen 111ngen.. also In Form von Halbzeug, Anstelle von Fädene die von Spulen abgewickelt und bedampft werden,9 können auch vorbereitete Bänder von Spulen abgezogen und ve'rarbeitet werden. Es können auch Matten auf Walzen bevorratet und zur weiteren Fopmgebung abgezogen werden.
• Es Ist auch möglich, die dUnnen Fäden direkt (unmittelbar) aus der SpinndUne oder dem Extruder herauskommend zu erfassen" zu bUndeln und' durch eine Bedampfungsanlage zu schleusen. Die Bedampfung kann auch In mehreren Arbeitsgängen erfolgen» zeBe auch nach erfolgter BUndelung der Längstäden. Es können auch Ubereinander mehrere Schichten und auch aus vernabiedenen Materialien aufgedampft werden. Hierbei können abwechselnd au:reinander auch Schichten aus ungleichartigen Materialien wie z.B. Metallschiahten und ]Kunstatoftschichten aufgedampft werden* Schließlich können auch versponnene Fäden und Bänder aus bereits bedampften Einzelfäden oder Bändchen in einer oder wehreren Schichten aus ein und demselben Material oder aus unterschiedlichem Material bedamptt werden. Das gilt auch für Matten aus bedampften Einzeltäden, gewebt, geknüpft oder in 'Ino woven-Technik".

Claims (1)

1. PatentansprUche 1. Verfahen zur Herstellung von Verbundwerkstoffen hoher Festigkeit und Korrosionabeständigkeit bei hohen Temperaturenj Insbesondere hoher Wärmefestigkeit durch Einbetten von längsorientiertem Material in ein Grundmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß dUnne Fäden des einzubettenden Materials in einarBedampfungsanlage mit regelbarer Sähichtstärke einen oder mehrerer Grundstoffe bedampft und anschließend unter weiterer Verdichtung den Ganzen unter WärmezufUhrung- und/oder -erzeugung einer Weiterverformung durch Walzen" Ziehen oder Kalibrieren unterzogen und zu*Halbzeug verarbeitet werden, 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das-aufzudampfende Grundmaterial ein Metall oder eine Metall-Legierung Ist. 3. Verfahren nach Anapruch 1, dadurch geke4nzeichnet, daß das aufzudampfende Grundmaterial aus nichtmetallischen Werkstoffen besteht. 4. Verfahren nach den AnsprUchen 1 und dadurch gekennzeichnet, daß das aufzudamprende Grundmaterial ein thermoplantlacher Kunst-r stoff ist. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet$ daß das aufzudampfende Grundmaterial aus mehr als einer Schicht aus metallischen und/oder nicht metallischen Materialien besteht. 6 Verfahren nach den Annprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufdampfen In mehreren Arbeitsgängen erfolgt. 7, Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6" dadurch gek4nnzeichnet" daß zwischen wenigstens einer Aufdampratufe eine Verdichtung vorgenommen wird. 8, Verfahren nach den AnsprUchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß statt der dUnnen Päden Bänder aus dünnen Fäden durch die Bedamptungsanlage genahleuzt und bedampft werden. go Verfahren nach den AnaprUchen1 bin 8" dadurch gekennzeichnet" daß vorgefertigte Matten aus dünnen Fäden, Bändern oder in ttno wovenft Technik bedampft werden. lo.Verfahren nach den AnsprUchen 1 bis 99 dadurch gekennzeichnet, daß das zu bedampfen de, einzubettende Material vorgereckt wird. 11.Verfahren naah den.Ansprüchen 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß die zu bedampfenden Fäden, Fasern oder Bänder unmittelbar aus den Spinndüsen oder II:xtrudern abgezogen werden und in die Bedampfungsanlage geschleust werden.