DE1923658C3 - Verfahren zur Herstellung plättchenförmigen Granulates oder flockenförmiger Pulver aus metallischen Schmelzen - Google Patents

Description

Es gibt heute schon eine Reihe von Legierungen, die ihre besonderen Eigenschaften einer extrem starken Abkühlung aus der Schmelze verdanken: so vermag Aluminium nach einer raschen Abkühlung aus der Schmelze ein Vielfaches z. B. an den Elementen Mn, Cr. Fe, W und Si in Lösung zu behalten, als dies nach normaler Abkühlung der Fall ist: der sogenannt«; Übersättigungsfaktor kann bei Abkühlungsgeschwiidigkeiten von 10⁷"C/sec z. B. im System Al-Fe den Wert von 150 annehmen (C. J a η s e n, B. C. G i e s s e ι and N. |. Grant »Terminal Supersaturation in Splat Cooled Alloys of Al with Transition Elements and C'u«, Journ. of Metals. Aug. 1968. S. 91 A). Im System Al-Si gelangt es itakagi. Giessen and Grant (Amer. Soc. Metals. Trans. Quart. 1%8. bl/2, S. 330/3!·). 11 Gewichtsprozent Si auf diese Weise in Lösung i\i bringen.

Die Verwirklichung dieser extrem hohen Abkühlungsgeschwindigkeit aus der Schmelze gel.»ng bisher nur auf dem Wege des sogenannten »splai cooling«. Dabei wird ein kleiner Tropfen der betreffenden Legie rung mittels Druck z. B. eines Edelgases aus einer Bohrung auf einen gekühlten Kupferblock geschleudert und erstarrt zu einer dünnen Folie (Abkühlungsgeschwindigkeit bis 10'^cC/sec). Dieses Verfahren ist für Zwecke der Produktion nicht ohne weiteres anwendbar.

Noch höhere Abkühlungsgeschwindigk'iiten (10⁷ "C/sec und darüber sind nur denkbar, wenn man zu diesem Zweck eine Schmelze zu extrem feinem Pulver zerstäubt. Dies läßt sich nur unter Zuhilferahme von Gasen oder Flüssigkeiten unter hohem Druck erreichen; das damit erhaltene Pulver ist teuer, inregelmä-Big in Form und Größe und zum Teil verunreinigt; außerdem ist es in vielen Fähen pyrophor. Es läßt sich kaum vermeiden, daß auf diese Weise herge»teilte PuI-ver auch Veilchen enthalten, die auf Grund ihrer Größe oder infolge besonderer Umstände nicht mil der erforderlichen Geschwindigkeit erstarrt sind. Außerdem bereitet das Verdichten von sehr feinen Pulvern zusätzliche Umstände und damit Kosten. Für Productions- ^f)0 /wecke scheidet dieser Weg ebenfalls aus wirtschaftlichen Gründen aus.

Gelingt es aber, Legierungsschmelzen in Form eines flockenförmigen Pulvers oder eines plattenförmigen Granulates überzuführen, bei der, wie beim >>splat coo- ⁶S ling« ein guter Kontakt von Schmelztröpfchcn mit kalten Flächen erfolgt, so läßt sich die erforderliche hohe Abkühlungsgeschwindigkeit auch an relativ großen Teilchen verwirklichea die nicht mehr pyrophor sind J" und auf Grund ihrer Form und Größe sich wesentlich ^ leichter durch Pressen oder Walzen zu kompakten * Körpern weiterverarbeiten lassen. Auf diesem Wege fe? können Legierungen etwa auf der Basis von Aluminium il* mit hohen Zusätzen etwa von Fs, Mn, Cr oder Si herge- "'. £ stellt werden. Solche Legierungen weisen ζ. Β. eine hervorragende Warmfestigkeit auf und sind für den Bau überschallschneller Flugzeuge von großer Bedeutung.

Es wurde eine Arbeitsweise gefunden, bei der die genannten Voraussetzungen ausgezeichnet erfüllt sind und die in wirtschaftlicher Weise zur kontinuierlichen Herstellung derartiger plättchen- oder flockenförmiger Teilchen aus metallischen Schmelzen herangezogen werden kann.

Der Grundgedanke dieser Erfindung besteht darin, daß die Schmelze zunächst in bekannter Form durch Ausschleudern mittels Zentrifugalkraft aus mit Bohrungen versehenen rotierenden Tiegeln in gleichmäßig große Tröpfchen zerteilt wird. Normalerweise würden diese Tröpfchen im freien Flug zu einem Granulat erstarren, das kugel- bis reiskornförmige Gestalt hat. Kommen aber diese frei fliegenden Schmelztröpfchen im flüssigen Zustand in gleitenden Kontakt mit Kühlflächen, so erstarrt der die Kühlfläche berührende Teil des Tröpfchens äußerst rasch, während der noch flüssige Teil sich auf Grund seines Impulses weiter entlang den Kühlflächen bewegt und eine Spur erstarrender Schmelze erzeugt, bis das Tröpfchen aufgezehrt ist und in Form eines Plättchens oder einer Flocke von der Kühlfläche abfällt. Voraussetzung dieses Vorganges ist ein kleiner Auftreffwinkel der Tröpfchen zur Kühlfläche.

Um definierte Verhältnisse zu schaffen, ist es nötig, daß die BaI.nen der abgeschleuderten Teilchen in einem engen Streubereich liegen. Dies läßt sich vorzüglich durch Anwendung des in der deutschen Auslegeschrift 12 85 098 beschriebenen Verfahrens, bei dem die Schmelze kontinuierlich unterhalb der Oberfläche des Schmelzbades abgesaugt wird und oberhalb derselben aus Öffnungen in Form von Tröpfchen abgeschleudert wird, verwirklichen. Größe und Geschwindigkeit der abgeschleuderten Teilchen sind wenig unterschiedlich. Die Flugbahner der Teilchen liegen daher ziemlich genau auf einem Rotationsparaboloid. Durch Auftreffen der Teilchen auf einen Kühlkörper, dessen Kühlfläche mit diesem Paraboloid in einer Radialebene einen Winkel von weniger als etwa 30" einschließt, werden die frei fliegenden, noch flüssigen Tröpfchen in ein plättchenförmiges Granulat oder flockenförmiges Pulver überführt.

In der Figur ist ein Schnitt durch eine derartige Vorrichtung gezeigt.

Hierin bedeuten 1 den Motor, der den Zentrifugalheber 2 antreibt, dessen unteres Ende in die Schmelze 6 eintaucht und von dem aus Öffnungen oberhalb der Schmelze flüssige Teilchen 5 abgeschleudert werden. Diese flüssigen Teilchen kommen mit den Kühlflächen 3 in streifenden Kontakt, wobei plättchenförmiges Granulat bzw. flockenförmiges Pulver 4 entsteht.

Der Unterschied in der Abkühlungsgeschwindigkeit zwischen dem reiskornförmigen Granulat und dem plättchenförmigen Granulat läßt sich indirekt für eine Legierung Al —8Fe durch Vergleich der Gefügebilder erkennen:

Im langsamer erstarrten reiskornförmigen Granulat werden noch relativ grobe FeAb-Teilchen ausgeschieden, wogegen sie im extrem rasch erstarrten plättchen-

förmigen Granulat nicht mehr oder zumindest in sehr feiner Dispersion vorliegen.

Um ein Haften der Schmelztröpfchen an den Kühlflächen zu vermeiden, werden diese vorteilhafterweise in Vibration versetzt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   !.Verfahren zur Herstellung von plättchenförmigem "Granulat bzw. flockenförmigem Pulver aus metallischen Schmelzen, durch Ausschleudern von Metalltröpfchen aus rotierenden, mit entsprechenden öffnungen versehenen Tiegeln ode*· Saughebern, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalltröpfchen unter einem Winkel von weniger als 30° auf eine Kühlfläche auftreffen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfläche zur besseren Ablösung der erstarrten Teilchen in Vibration verseizt wkd.

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