DE1950260A1

DE1950260A1 - Gesinterte Molybdaen-Bor-Legierung

Info

Publication number: DE1950260A1
Application number: DE19691950260
Authority: DE
Inventors: Benesovsky Dr Friedrich
Original assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Current assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Priority date: 1968-10-11
Filing date: 1969-10-06
Publication date: 1970-08-27
Also published as: GB1249404A; FR2020407A1; DE1950260C3; US3753703A; DE1950260B2; AT285966B

Description

Metallwerk Plansee Aktiengesellschaft in Reutte (Tirol)

Gesinterte Molybdän-Bor-Legierung

Es ist bereits bekannt, daß die Eigenschaften von durch Erschmelzen im Lichtbogen- oder im Elektronenstrahlofen hergestelltem Molybdän durch Zusatz von kleinen Mengen an Bor wesentlich verbessert werden können. Der Borzusatz bewirkt vor allem eine Verfeinerung des Kornes. Durch Erschmelzen hergestelltes Molybdän, das geringe Mengen an Bor enthält, hat nicht nur eine hohe Rekristallisationstemperatur, sondern es behält wegen seines feinen Gefüges seine Duktilität auch bei, wenn es rekristallisiert.

Man hat nun auch schon versucht, gesintertes Molybdän mit Borzusätzen herzustellen. Es ist bisher jedoch nicht gelungen, auf diese Weise Legierungen zu erhalten, die ähnlich gute Eigenschaften aufweisen wie das borhaltige erschmolzene

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Produkt. Das ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß bisher gesintertes Molybdän nur mit verhältnismäßig großen Mengen an Bor, 0,1 Gew.-% und darüber, erprobt wurde. Der Grund hiefür dürfte sein, daß man die Aufgabe des Borzusatzes darin erblickt hat, die im Molybdänpulver enthaltenen geringen Mengen an Sauerstoff durch Bildung von flüchtigen Boroxyden zu entfernen. Diese verhältnismäßig großen Bormengen können aber, wenn sie sich in Form von Boriden an den Korngrenzen ausscheiden, zu einer Versprödung des Werkstoffes führen.

| Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man auch gesintertes "Molybdän mit sehr kleinen Legierungszusätzen an Bor herstellen kann, wenn man für eine ausreichende Reinheit, d.h. vor allem Freiheit an Sauerstoff, der Ausgangspulver und der Sinteratmosphäre Sorge trägt. ,

Die Erfindung betrifft eine gesinterte Molybdän-Bor-Legierung, die 0,002-0,02 Gew.-#, vorzugsweise 0,005 - 0,01 Gew.-#, Bor sowie weniger als 0,0025 Gew.-# Sauerstoff enthält. Vorzugsweise enthält diese Legierung noch zusätzlich 0,03 0,07 Gew.-%, insbesondere etwa 0,05 Gew.-#, Wolfram,

Mit dieser Zusammensetzung hergestellte Sinterlegierungen zeichnen sich durch eine überraschend hohe Feinkörnigkeit aus, die bewirkt, daß die Legierungen noch bei Temperaturen von _f -6O⁰C duktil bleiben. Trotzdem weisen die erfindungsgemäöen

Legierungen gegenüber unlegiertem Sintermolybdän

eine wesentlich höhere Festigkeit.auf.

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Eine weitere Verbesserung der erfindungsgemäOen Molybdän-Bor-Legierung kann noch durch Zusätze von Zirkon und/oder Hafnium erreicht werden. Besonders bewährt haben sich diese Zusätze in einer Gesamtmenge von 0,05 bis zu 2 Gew.-%.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäOen Legierungen muß von möglichst sauerstoffreich Pulvern ausgegangen werden. Es ist zweckmäßig, den Borzusatz nicht in Form von elementarem Bor, sondern in Form von metallischen Borverbindungen, z.B. als Molybdänborid, einzusetzen. Das Sintern kann in hoch· reinem Wasserstoff oder im Hochvakuum vorgenommen werden. Es muß dabei mit einem gewissen Verlust an Bor beim Sintern gerechnet werden, der dadurch zustande kommt, daß sich unter Mitwirkung der im Pulver enthaltenen geringen Sauerstoffreste flüchtige Boroxyde bilden. Fur die Eigenschaft des gesinterten Molybdäns ist jedoch nicht die zugesetzte Bormenge maßgebend, sondern der im Sinterprodukt zurückbleibende Gehalt an Bor.

Die Ergebnisse von Zerreißversuchen an gesinterten, zu Stäben verformten und rekristallisierten Molybdänproben mit verschieden großen Borzusätzen im Vergleich zu einer borfreien Probe Sind in der Zeichnung schaubildlich dargestellt. Fig.l zeigt die Dehnungswerte in Prozent und Fig.2 die Werte der Zugfestigkeit in kp/mm in Abhängigkeit von der Temperatur im Bereich von -60°C bis +20⁰C. .

Die Proben wurden aus feinem, durch Reduktion gewonnenem Molybdänpülver (mittlere Korngröße 5 toy) hergestellt, das

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folgende weitere Bestandteile in ppm

Eisen 60 .

Silizium 30

Wolfram 500

Kohlenstoff 100

Säuerstoff 300, .

mittlere Korngrenze 5 my und spez.Oberfläche 0,2 m /g, enthielt.

Das Pulver wurde mit einem Druck von 5 t/cm zu Stäben ver-.preßt tand 2h bei 2000°C in Wasserstoff gesintert. Das Bor wurde in Form von Molybdänborid bereits dem Ausgangspulver zugesetzt.Die mit 1 bezeichneten Kurven geben die Werte einer borfreien Molyb'dän-Vergleichsprobe wieder, während die Kurven 2 die Werte einer erfindungsgemäß zusammengesetzten Legierung mit 50 - 75 ppm Bor darstellen und die Kurven 3 und 4 die Werte von Legierungen wiedergeben, deren Borgehalt hoher ist als derjenige der erfindungsgemäßen LegieruHgea, u-,-zw. die Kurven 3 für eine Probe mit 250 - 350 ppm und die. Kurven 4 für eine Probe mit 600 - 750 ppm Bor. Wie sich aus dem Diagramm nach Fig.i ergibt, wurden die. besten Dehnungswerte bei der erfindungsgemäß zusammengesetzten .-Legierung mit einem Borgehalt von 50 bis 75 ppm erzielt. Derartige Werkstoffe zeichnen sich durch besonders leichte Verformbarkeit aus; so können z.B. rekristallisierte Bleche leicht tiefgezogen und sonstigen spanlosen Verformungsver- - fahren"unterzogen werden. Aus Fig.2 ist ersichtlich, daß die ©rfindaagsgemäß zusammengesetzte Probe (Kurve 2) trots ihrer

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hervorragenden Duktilität eine wesentlich höhere Festigkeit aufweist als die borfreie Legierung,

Erfindungsgemäße Legierungen mit einem Zirkonium- und/oder Hafniumzusatz, können durch geeignete Wärmebehandlung einer Ausscheidungshärtung unterzogen werden. Die Festigkeit, insbesondere die Warmfestigkeit der erfindungsgemäßen Legierungen kann dadurch sehr stark erhöht werden. Die Ausscheidungshärtung kann vorteilhafterweise erreicht werden, indem zunächst eine Lösungsglühung bei etwa 1800 C vorgenommen wird und anschließend nach rascher Abkühlung von dieser Temperatur eine Wärmebehandlung bei etwa 1100⁰C. Dadurch wird eine kohärente Ausscheidung komplexer zirkon- bzw, hafniumhaltiger Molybdänphasen erzielt. Dazu sind Behandlungszeiten in der Größenordnung von 50 bis 100 h notwendig.

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Claims

Pa ten tans ρ r ü ehe

1. Gesinterte Molybdän-Bor-Legierung, dadurch gekennzeichnet,, daß sie 0,002 - 0,02 Gew.-^, vorzugsweise 0,005 0,Oi Gew.-%_t Bor und weniger als 0,0025 Gew.-% Sauerstoff enthält.

2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich 0,03 - 0,0? Gew.-%, insbesondere etwa 0,05 Gew.-fo, Wolfram enthält.

3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Zirkon und/oder Hafnium, vorzugsweise in einer Gesaratmenge von 0,05 bis 2 Gew.-%, enthält.

k. Verfahren zur Herstellung einer gesinterten Molybdän-Bor-Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von möglichst sauerstoffreien Pulvern ausgegangen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bor in Form von Borverbindungen, z.B. als Molybdänborid, dem Ausgangspulver zugesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 zur Herstellung einer Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Legierung sunäohst bei etwa 1800⁰G geglüht und an-Mhlieeeend nach raeehem Abkühlen von dieser Temperatur einer Wärmebehandlung bei etwa 110O⁹G unterwerfen wir»

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