DE1957073A1 - Gesinterte Wolframlegierung - Google Patents

Description

Metallwerk Plan see .Aktiengesellschaft in Reutte, Tirol

Gesinterte Wolframlegierung

Dr. Ing. Hj. ν. Schwarze

Patentanwalt
8 München 5

Müllersti. 31 - Tel. 266060

Gesintertes oder lichtbogengeschmolzenes ¥olfram findet vielseitige Verwendung in der Elektronenröhren- und Ilochtemperaturtechnik. Trotz seines sehr hohen Schmelzpunktes rekristallisiert es schon bei verhältnismäßig niedrigen Glühtemperaturen, was sich ungünstig auf die Warmfestigkeitseigenschaften auswirkt., Wegen der hohen Härte und der hohen Übergangstemperaturen (duktil/spröde), ist Wolfram außerordentlich schwierig zu verarbeiten. Auch die bisher bekannt gewordenen warmfesten Wolframlegierungen, insbesondere solche mit Hafnium-- und Kohlenstoffzusätzen sind diesbezüglich nicht besser. Lediglich hohe Zusätze an Rhenium setzen die Übergangstemperatur stark herab, doch sind solche Legierungen aus wirtschaftlichen Gründen nur für Spezial anwendungen tragbar.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß auf dem Sinfcerwcge hergesteLl te borhaLtige Wolframlegierungen sich durch überraschend niedrige Übergangstemperaturen

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und damit leichtere Verarbeitbarkeit, durch größere Peinkörniglceit und durch höhere Rekristallisationstemperatur und damit bessere Warmfestigkeit auszeichnen. Darüber hinaus können solche Legierungen noch durch eine Vergütungsbehandlung bzw. durch Ausscheidungshärtung verbessert werden. Voraussetzung bei der Herstellung der Legierungen ist eine ausreichende Reinheit, insbesondere bezüglich des Sauerstoffs, und vorteilhaft eine entsprechende Kornfeinheit des Ausgangs-Wolframpulvers in. einer Korngröße bis zu 10 HiV, insbesondere von 1-5 my.

Die Erfindung betrifft eine gesinterte Wolframlegierung, welch« dadurch gekennzeichnet ist, daß sie 0,002 — 0,05 Gew.-%, vorzugsweise 0,005 - 0,02 Gew.-%, Bor und weniger als 0,002 Ge-w.-% Sauerstoff enthält. Diese Legierung kann auch noch 0,03 -.- 1- Gew.-^, insbesondere 0,05 - 0,1 Gew.-% Gew.-^ Molybdän enthalten, doch wird dieses nicht zu den absichtlich zugesetzten Legierungsbestandteilen gerechnet.

Durch weitere Legierungszusätze von 0,2 bis 2 Gew.-$, vorzugsweise 0,5 bis 1 Gew.-^, Zirkonium und/oder Hafnium kann die Warmfestigkeit dieser vergütbaren Legierungen verbessert werden.

Durch besonders leichte Verarbeitbarlceit, hohe Warmfestigkeit und Aushärtbarkeit zeichnen sich ferner Legierungen aus,

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welche zusätzlich noch O,i - 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 - 1 Gew.-5», Rhenium und 0,05 - 0,2 Gew.-% Eisen, Nickel, Kobalt und/oder Mangan enthalten.

Bei der Herstellung der erfindungsgeraäßen Legierungen^ muß von möglichst sauerstofffreien Pulvern ausgegangen werden. Es ist zweckmäßig, den Borzusatz nicht in Form von elementarem Bor, sondern in Form von metallischen Borverbindungen, z.B. als Wolfraraborid, einzusetzen. Das Sintern kann in hochreinem 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 Sauerstoffrest flüchtige Boroxyde bilden. Für die Eigenschaft des gesinterten Wolframs sind jedoch nicht die eingesetzten Stoffe maßgebend, sondern in erster Linie der im Sinterprodukt zurückbleibende Gehalt an Bor und Sauerstoff.

Die Herstellung erfindungsgemäßer Legierungen wird an folgendem Beispiel näher erläutert.

Beispiel: Als Ausgangspulver dient Wolframpulver einer mittleren Korngröße von etwa 3 my und einer spezifischen Oberfläche von 0,5 m /g. Es enthält weitere Bestandteile in ppm: Eisen 30, Silizium 30, Molybdän 500, Kohlenstoff 50, Sauerstoff 200. Das Bor wird in Form vorgebildeter, feingepulverter Boride, also z.B. Wolframborid oder ternäre Boride

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aus dem System Re-Fe-B, eingebracht, wobei das Eisen ganz oder teilweise durch Nickel, Kobalt oder Mangan ersetzt sein kann. Erfahrungsgemäß muß 30 bis 100 #> mehr Bor eingesetzt werden als im Endprodukt enthalten sein soll. Die Pulvermischungen werden mit einem Druck von 5 t/cm zu Stäben verpreßt und 5 - 10 h bei 250Ö bis 2800°C unter Wasserstoff gesintert. Die Weiterverarbeitung erfolgt nach den üblichen Methoden, also durch Walzen, Schmieden, Ziehen usw.

Erfindungsgemäße Legierungen mit einem Zirkonium- und/oder Ilafniumzusatz sowie mit Rhenium- und Eisenmetallgehalten können durch geeignete Wärmebehandlung einer Ausscheidungshärtung unterzogen werden, wodurch die Warmfestigkeit noch weiter gesteigert werden kann. Dabei werden die Legierungen zunächst einer Lösungsglühung zwischen 2200 und 25OO C unterworfen und nach rascher Abkühlung einer anschließenden Ausscheidungshartungsgluhung bei 1200 1800 C in der Dauer von 10 bis 100 h unterzogen.

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Claims (1)

1. Pat ent an s priich e :

   1. Gesinterte Wolframlegierungen, dadurch gekennzeichnet;, daß sie 0,002 - 0,05 Gew.-$, vorzugsweise 0,005 - 0,02 Gew.-$, Bor und weniger als 0,002 Gew.-% Sauerstoff enthält.

   2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch 0,2 - 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 - 1 Gew.-%, Zirkonium und/oder Hafnium enthält.

   3. Legierung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichne _u, daß sie zusätzlich noch 0,1-3 Gew.-^, insbesondere 0,5 - 1 Gew.-%, Rhenium und 0,05 - 0,2 Gew.-% Eisenraetalle (Eisen, Nickel, Kohalt bzw. Mangan), letztere einzeln oder zu mehreren, enthält.

   ¹I. Verfahren zur Herstellung von Legierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Wolframpulver, das vorzugsweise eine Korngröße von 1 bis 10 my, insbesondere 1 bis 5 my, aufweist; das Bor in Form von vorgebildeten intermetallischen Phasen, z.B. in Form der Systeme Wolfram-Bor oder Rhenium-Eisen-Bor, eingebracht wird, wobei das Eisen ganz oder teilweise durch Nickel, Kobalt oder Mangan ersetzt sein kann, und die so erhaltene Pulvermischung verpreßt und in sauerstofffreier Atmosphäre gesintert wird.

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   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung zur Vergütung einer Lös^ngsglühung bei 2200 - 2500 C und anschließend einer Ausseheidungs-Härtungsgliihung bei 1200 - 1800 C in der Dauer von bis 100 h unterzagen wird.

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