DE19924219C2

DE19924219C2 - Ausgangsmaterial für die Pulvermetallurgie und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19924219C2
Application number: DE19924219A
Authority: DE
Inventors: Jun Kusui; Kazuhiko Yokoe; Kazuo Fujii; Kyo Takahashi; Kosuke Doi; Hiroyuki Horimura; Hisao Hattori; Toshihiko Kaji; Yoshinobu Takeda; Koji Yamada
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Toyo Aluminum KK; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Toyo Aluminum KK
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2019-05-28
Also published as: US6126711A; DE19924219A1; JPH11343525A

Description

Die Erfindung betrifft ein Ausgangsmaterial für die Pulvermetallurgie und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Die Erfindung betrifft insbesondere ein hochzuverlässiges Aus gangsmaterial für einen Aluminiummatrix-Verbundkörper mit darin dispergierten Alumini umoxid-Teilchen und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Obgleich bereits viele verschiedenartige Aluminiummatrix-Verbundmaterialien mit darin dispergierten Aluminiumoxid-Teilchen und die Ausgangsmaterialien dafür entwickelt worden sind, wird fast keines derselben in der Praxis erfolgreich angewendet wegen der geringen Zuverlässigkeit. Die Haltbarkeit, der Ausschuß-Anteil und die Kosten sind die Hauptprobleme, die es zu lösen gilt. Bei der Lösung dieser Probleme ist es wichtig, wie Aluminiumoxidpulver und Aluminiumlegierungs-Pulver in feinverteilter und gleichmäßiger Form miteinander gemischt werden können. Bei den meisten konventionellen Verfahren wird einfach eine Verringerung der Teilchengröße (oder des mittleren Teilchendurch messers) des Pulvers angewendet.

Je geringer die Teilchengröße des Pulvers, um so höher sind die Kosten, und wenn die Teilchengröße einfach verringert wird, entsteht das neue Problem der Agglomeration. Ein agglomeriertes Pulver ist die Hauptursache für eine verminderte Zuverlässigkeit. Ein einmal gebildetes agglomeriertes Pulver kann nicht leicht wieder aufgetrennt werden und das agglomerierte Pulver wird bis zum Endprodukt im agglomerierten Zustand gehalten. Die Größe der Agglomeration kann 100 µm bis zu einigen mm erreichen und deshalb verursacht die Bildung des agglomerierten Pulvers die gleichen Defekte wie ein Fremd material, das dem Endprodukt zugemischt ist. Es verringert die Festigkeit, die Wechselfestigkeit, die Schlagfestigkeit, Zähigkeit und die Wärmebeständigkeit und setzt die Zu verlässigkeit des Materials signifikant herab.

Üblicherweise werden die meisten der Materialien hergestellt durch einfaches Mischen von Aluminiumoxidpulver, sowie es im Handel erhältlich ist, mit Aluminiumlegierungs- Pulver unter Verwendung eines V-Mischers. Selbst wenn eine gewisse Einstellung der Teilchengröße durchgeführt wird, kann die Einstellung ein einfaches Aussieben von vo luminösen Teilchen durch Klassierung mittels eines Siebes sein.

Ein aus einer Mischung aus Aluminiumoxidpulver und Aluminiumlegierungspulver beste hendes Ausgangsmaterial ist aus der EP 0 701 003 A2 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein hochzuverlässiges Ausgangsmaterial für die Pulver metallurgie bereitzustellen, das eine verbesserte Wechselfestigkeit, Schlagfestigkeit und Verschleißfestigkeit aufweist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Ausgangsmaterial gemäß Patentan spruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 8 gelöst.

Das erfindungsgemäß verwendete Aluminiumoxidpulver muß eine solche Teilchengröße haben, daß eine Sieb-Fraktion von 0,01 Gew.-% oder weniger erreicht wird, wenn ein Sieb mit einer Sieböffnung von 30 µm verwendet wird. Wenn die Sieb-Fraktion 0,01 Gew.-% übersteigt, nimmt die Zuverlässigkeit des Materials signifikant ab und deshalb wäre das Material für Motorteile für Fahrzeuge oder für Maschinenteile nicht geeignet.

Die zugemischte Menge an Aluminiumoxidpulver muß mindestens 0,5 Vol.-% und darf höchstens 10 Vol.-% betragen. Wenn die zugemischte Menge weniger als 0,5 Vol.-% beträgt, ist der Effekt auf das Matrixmaterial, insbesondere die Verschleißfestigkeit, ge ringer und wenn sie 10 Vol.-% übersteigt, werden die Schlagfestigkeit und die Wechsel festigkeit herabgesetzt. Eine bevorzugte Zumischungsmenge an Aluminiumoxidpulver beträgt 2 bis 8 Vol.-%.

Das erfindungsgemäß verwendete Aluminiumlegierungs-Pulver unterliegt keinen spe ziellen Beschränkungen und im allgemeinen kann ein Pulver mit einer Teilchengröße von -150 µm (Siebgroße) und vorzugsweise -75 µm verwendet werden.

Als Herstellungsverfahren sind ein Gaszerstäubungs-Verfahren ein Schmelzspinn- Verfahren und ein Rotationsscheiben-Verfahren verfügbar und das Gaszerstäubungs- Verfahren ist für die industrielle Produktion bevorzugt.

Wenn die Teilchengröße 150 µm übersteigt, wird ein gleichmäßiges Mischen schwierig und voluminöse Teilchen können die Zuverlässigkeit verringern. Ausgedrückt durch den durchschnittlichen Teilchendurchmesser (bestimmt unter Anwendung des Laser- Beugungs-Verfahrens) beträgt die Größe vorzugsweise 10 bis 100 µm, insbesondere 20 bis 40 µm. Das Pulver kann die Form von Tränentropfen, eine kugelförmige, sphäroide, flockenförmige oder unregelmäßige Gestalt haben. Das (die) Zerstäubungs- Medium/Atmosphäre für das Gaszerstäubungs-Verfahren kann Luft, Stickstoff, Argon, Vakuum, Kohlendioxid oder eine Mischung davon sein. Die Legierungs- Zusammensetzung umfaßt eine Al-Ni-Basis, eine Al-Fe-Basis, eine Al-Si-Basis, eine Al-Mg-Basis, eine Al-Cu-Basis und eine Al-Zn-Basis. Die Elemente, die zugegeben werden können, umfassen Übergangsmetall-Elemente wie Ti, V, Cr, Mn, Mo, Nb, Zr und W. Für die Anwendung auf Maschinenteile eines Fahrzeuges können eine Al-Fe-Si- Basis, eine Al-Ni-Si-Basis und eine Al-Fe-Cr-Zr-Basis verwendet werden.

In dem vorstehend beschriebenen Ausgangsmaterial für die Pulvermetallurgie hat das Aluminiumoxidpulver vorzugsweise eine Teilchengröße, die so eingestellt ist, daß der mittlere Teilchendurchmesser mindestens 1,5 µm und höchstens 10 µm beträgt, und der Gehalt des Pulvers mit einer Teilchengröße außerhalb des Bereiches von 1,5 µm bis 10 µm beträgt höchstens 10 Gew.-%.

Der mittlere Teilchendurchmesser D50 (bestimmt unter Anwendung eines Laserbeu gungs-Verfahrens) muß mindestens 1,5 µm und darf höchstens 10 µm betragen. Wenn er kleiner als 1,5 µm ist, neigen die Teilchen stark zur Agglomeration und wenn er 10 µm übersteigt, nimmt der Verstärkungseffekt, der durch das Aluminiumoxidpulver erzielt wird, ab und außerdem wird die mechanische Bearbeitung schwierig. Vorzugsweise beträgt der mittlere Teilchendurchmesser mindestens 2 µm und höchstens 5 µm, beson ders bevorzugt sollte er mindestens 2 µm und höchstens 4 µm betragen.

Außerdem dürfen Teilchen mit einer Teilchengröße außerhalb des Bereiches von 1,5 µm bis 10 µm höchstens 10 Gew.-% betragen. Wenn Teilchen, die kleiner als 1,5 µm oder größer als 10 µm sind, in einer extrem großen Menge verwendet werden, ist die Wahr scheinlichkeit höher, daß die vorstehend beschriebenen Probleme auftreten.

In dem vorstehend beschriebenen Ausgangsmaterial für die Pulvermetallurgie beträgt der Feuchtigkeits-Gehalt des Aluminiumoxidpulvers vorzugsweise höchstens 0,15 Gew.- %, bezogen auf das Aluminiumoxidpulver. Das Aluminiumoxidpulver kann unvermeidli che Verunreinigungen enthalten, wenn der wesentliche Aluminiumoxid-Bestandteil auf rechterhalten wird. Der Feuchtigkeits-Gehalt beträgt jedoch vorzugsweise höchstens 0,15 Gew.-%. Wenn der Feuchtigkeits-Gehalt 0,15 Gew.-% übersteigt, neigen die feinen Aluminiumoxid-Teilchen zur Agglomeration, wodurch die Zuverlässigkeit herabgesetzt wird. Der Feuchtigkeits-Gehalt kann erforderlichenfalls durch Erhitzen herabgesetzt wer den.

In dem vorstehend beschriebenen Ausgangsmaterial für die Pulvermetallurgie beträgt der Feuchtigkeits-Gehalt der gesamten Pulvermischung, die Aluminiumoxidpulver und Aluminiumlegierungs-Pulver enthält, höchstens 0,1 Gew.-%.

Das Pulver sollte nach dem Mischen und Glühen vorzugsweise einen Feuchtigkeits- Gehalt von höchstens 0,1 Gew.-% aufweisen. Wenn der Feuchtigkeits-Gehalt 0,1 Gew.- % übersteigt, besteht die Gefahr der Agglomeration zwischen den Aluminiumoxid- Teilchen untereinander, zwischen den Aluminiumlegierungs-Pulverteilchen untereinan der oder zwischen den Aluminiumoxid- und Aluminiumlegierungs-Pulverteilchen unter einander.

In dem vorstehend beschriebenen Ausgangsmaterial für die Pulvermetallurgie beträgt die Anzahl der Defekte, die nicht kleiner als 200 µm sind, in einem Preßling (Formkörper) nach dem Warmverformen höchstens 6/kg beim nicht-zerstörenden Test unter Anwen dung eines Ultraschall-Defekt-Nachweises.

Wenn die Anzahl der Defekte, die nicht kleiner als 200 µm sind, höchstens 6/kg beträgt bei Anwendung des nicht-zerstörenden Tests unter Anwendung des Ultraschall-Defekt- Nachweises, werden die mechanischen Eigenschaften auch dann nicht beeinträchtigt, wenn das Material zu Teilen mit verschiedenen Formen verarbeitet wird, und eine aus reichende Zuverlässigkeit ist gewährleistet. Wenn die Anzahl der Agglomerationen grö ßer ist, werden die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Wechselfestigkeit, signifikant schlechter.

Vorzugsweise wird ein solcher Formkörper erhalten durch die Schritte Mischen der Pul ver miteinander, Formen des gemischten Pulvers zu einem Vor-Formkörper von etwa 60 bis 80% relativer Dichte durch Kaltpressen oder durch CIP (isostatisches Kaltpressen) unter Verwendung eines Kautschuk-Behälters, beispielsweise durch Erhitzen des Vor- Formkörpers, so daß die wesentliche Temperatur 400 bis 550°C erreicht, und Formen zur Erzeugung im wesentlichen einer Dichte von 100% (einer relativen Dichte von min destens 99%) durch Warmextrusion oder Pulverschmieden. Beim Kaltpressen oder CIP kann dann, wenn ein Aluminiumlegierungs-Pulver als Haupt-Komponente der Pulvermi schung eine hohe Härte hat, eine Formkörperdichte, die für die Handhabung ausrei chend ist, nicht erhalten werden, und der Formkörper neigt mehr dazu, während der Handhabung zu zerbrechen.

Wenn die Pulvermischung mindestens 1 h lang bei einer Temperatur von 250 bis 400°C geglüht wird, nimmt die Härte des Pulvers ab und durch Kaltformen kann ein Vor- Formkörper mit einer ausreichenden Dichte erhalten werden. Die bevorzugte Glühdauer beträgt etwa 3 bis etwa 15 h.

Bei einer Temperatur unterhalb 250°C ist der Glüheffekt, d. h. die Abnahme der Härte des Pulvers, nicht ausreichend und die Verbesserung ist dadurch nicht genügend. Wenn die Temperatur 400°C übersteigt, nimmt zwar die Härte des Pulvers ab, die Mikrostruktur des Aluminiumlegierungs-Pulvers, d. h. die Präzipitate und die Matrix, werden jedoch gröber, wodurch die Festigkeit oder dgl. verringert werden, wenn das Pulver zu einem Preßling geformt wird. Bezüglich der Glühdauer sei bemerkt, daß die Wärmeleitfähigkeit des Pulvers gering ist und deshalb allgemein eine Glühdauer von mindestens 1 h erfor derlich ist, obgleich diese von der Menge des Pulvers abhängt.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Ausgangsmaterials für die Pulvermetallurgie werden die voluminösen Teilchen und die agglomerierten Teilchen des Aluminiumoxidpulvers entfernt und gleichzeitig wird ein superfeines Pulver, beispielswei se Bug-Staub, durch Luftklassierung entfernt. Daher kann ein Pulver mit einer engen Teilchengrößen-Verteilung erhalten werden.

Das Aluminiumoxidpulver und das Aluminiumlegierungs-Pulver können unter Verwen dung eines handelsüblichen Mischers miteinander gemischt werden. Es sei darauf hin gewiesen, daß die Bildung von agglomerierten Teilchen unter Verwendung von Kugeln als Dispersionsmedium verhindert werden muß. Es ist nicht leicht, durch einfaches Mi schen des Aluminiumoxidpulvers mit dem Aluminiumlegierungs-Pulver mittels eines Mi schers, eine gleichmäßige Durchmischung zu erzielen und die Zuverlässigkeit ist daher beeinträchtigt. Die Verwendung von Kugeln verhindert die Bildung von agglomerierten Teilchen durch den Aufprall- und Mahleffekt zwischen den Kugeln und zwischen der Ku gel und der Innenwand des Mischers sowie durch den Rühreffekt.

Durch Anwendung der Luftklassierung und durch Verwendung von Kugeln als Dispersi onsmedium ist es möglich, eine Pulvermischung zu erhalten, die feinteiliges Aluminium oxidpulver, dessen Sieb-Fraktion auf einer Sieböffnung von 30 µm höchstens 0,01 Gew.- % beträgt, in einer Menge von mindestens 0,5 Vol.-% und höchstens 10 Vol.-% enthält, und der Rest Aluminiumlegierungs-Pulver ist.

Die Teilchengröße des Aluminiumoxidpulvers kann durch Verwendung eines handelsüb lichen Luftklassierers oder eines Zyklons eingestellt werden. So kann beispielsweise ein Turboklassierer, hergestellt von der Firma Nisshin Engineering, verwendet werden. Als Klassiermedium kann Luft, Stickstoff, Kohlendioxid oder dgl. verwendet werden und die Verwendung von trockener Luft ist bevorzugt. Vor und nach der Luftklassierung kann das Trocknen durchgeführt werden, um die Bildung von agglomerierten Teilchen zu ver hindern.

Es können Kugeln aus Keramiken, wie Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid oder dgl., Kugeln aus Kunststoffen wie Nylon und Kugeln aus Hartgummi verwendet werden. Die Kugel hat vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 5 bis etwa 30 mm und die Menge der Kugeln beträgt vorzugsweise etwa 1/20 bis 2/1 des Volumens der gesamten Pulvermischung. Die Mischdauer beträgt allgemein etwa 10 min bis etwa 6 h, obgleich sie vom Typ des Mischers abhängt. Das Trocknen kann vor und nach dem Mischen je nach Bedarf durchgeführt werden, um die Bildung von agglomerierten Teil chen zu verhindern.

Erfindungsgemäß kann ein Aluminiumlegierungs-Ausgangsmaterial mit darin disper gierten Aluminiumoxid-Teilchen, das extrem wenige agglomerierte Teilchen enthält, er halten werden und ein daraus hergestellter Formkörper weist eine verbesserte spezifi sche Festigkeit, Wärmebeständigkeit, Wechselfestigkeit, einen hohen Modul und eine verbesserte Verschleißfestigkeit sowie eine verbesserte relative Zähigkeit und Duktilität und Schlagfestigkeit auf. Daher kann ein Material mit einer hohen Qualität erhalten wer den, das mit dem Stand der Technik nicht vergleichbar ist, wobei dieses Material für Motorteile für ein Fahrzeug, für mechanische Teile, für Sportartikel, als Komponenten für OA-Geräte und andere Sinterteile verwendet werden kann.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine Photographie in einem optischen Mikroskop, die einen Defekt von nicht klei ner als 200 µm zeigt;

Fig. 2 eine Photographie (SEM), die Aluminiumoxid-Teilchen mit einer Agglomeration von +30 µm zeigt;

Fig. 3 eine Photographie (SEM), die eine Vergrößerung der Agglomeration der Fig. 2 zeigt; und

Fig. 4 eine Photographie, die Aluminiumoxid-Teilchen zeigt, wobei die Menge der gro ben Teilchen von +30 µm 0,01 Gew.-% oder weniger beträgt.

Beispiel 1

Einem Aluminiumlegierungs-Pulver, das durch Luftzerstäubung hergestellt wurde, wur den jeweils 5 Gew.-% Aluminiumoxid-Proben, wie sie in der Tabelle 1 aufgezählt sind, zugemischt unter Verwendung eines Mischmediums aus Nylonkugeln, wobei die ge mischten Pulver einem CIP und einer Warmextrusion unterworfen wurden zur Herstel lung eines Formkörpers mit einer Dichte von im wesentlichen 100% (einer relativen Dichte von nicht weniger als 99%), und die dabei gebildeten Preßlinge (oder Formkör per) wurden einem Ultraschall-Defektnachweis unterworfen. Danach wurden die Preßlin ge einem Charpy-Kerbschlag-Biegetest, einem Zugfestigkeitstest bei 150°C und einem Drehdauerbiegetest bei 150°C unterworfen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 ange geben.

Das verwendete Legierungspulver hatte hier die Legierungs-Zusammensetzung 11,6 Gew.-% Al-1,7 Gew.-% Fe-1,9 Gew.-% Si und sie passierte ein Sieb mit einer Sieböff nung von 75 µm. Die Proben für den Charpy-Kerbschlagbiegetest waren flache Proben ohne eine Kerbe und die Dauerfestigkeit wurde bestimmt als Dauerfestigkeit bei 10⁷ Cyclen gemäß der S-N-Kurve (Belastungs-Haltbarkeits-Kurve). Die gleichen Tests wur den in den folgenden Beispielen angewendet.

Tabelle 1

Aus den vorstehenden Ergebnissen ist ersichtlich, daß die Formkörper A und B, die Aluminiumoxid-Pulver enthielten, in dem die Menge an groben +30 µm- Teilchen höchstens 0,01 Gew.-% (30 ppm und 60 ppm) betrug, höchstens 6 Defekte pro kg aufwiesen, die nicht kleiner als 200 µm waren, einen Charpy- Kerbschlagbiegetest-Wert von mindestens 18 J/cm² und eine Dauerfestigkeit bei 150°C von mindestens 240 MPa aufwiesen. Es wurde daher gefunden, daß Formkörper mit einer hohen Zuverlässigkeit erhalten werden konnten.

In der Tabelle 1 wurde die Menge der groben +30 µm-Teilchen unter Anwen dung des Test-Sieb-Fraktions-Verfahrens gemäß JIS K5906-1991 bestimmt.

Die Fig. 1 zeigt eine photographische Aufnahme im optischen Mikroskop, die einen Defekt von nicht kleiner als 200 µm zeigt, die Fig. 2 zeigt eine photogra phische Aufnahme (SEM), die eine Teilchenstruktur mit einer +30 µm-Agglo meration zeigt, die Fig. 3 stellt eine vergrößerte photographische Aufnahme (SEM) gemäß Fig. 2 dar und die Fig. 4 stellt eine photographische Aufnahme dar, die ein Teilchen der Aluminiumoxid-Teilchen zeigt, bei denen die Menge an groben +30 µm-Teilchen höchstens 0,01 Gew.-% betrug.

Beispiel 2

Es wurden Pulvergemische hergestellt durch Zugabe der in Beispiel 1 verwen deten Aluminiumoxid-Proben A in variierten Zumischungsmengen zu dem in Beispiel 1 verwendeten Aluminium-Matrix-Legierungspulver, die so hergestell ten Pulvergemische wurden einer CIP und einer Warmextrusion unterworfen zur Herstellung von Preßlingen mit einer relativen Dichte von mindestens 99 %. Die resultierenden Preßlinge wurden einem Charpy-Kerbschlagbiegetest, einem Zugfestigkeitstest bei 150°C und einem Drehdauerbiegetest bei 150°C unterworfen und es wurde der Verschleiß bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 angegeben.

Die für den Charpy-Kerbschlagbiegetest verwendeten Proben waren flache Proben ohne jede Kerbe und die Dauerfestigkeit war die Dauerfestigkeit (Dauerfestigkeitsgrenze) bei 10⁷ Cyclen entsprechend der S-N-Kurve (Belastungs-Haltbarkeits-Kurve).

Tabelle 3

Aus den Ergebnissen ist zu ersehen, daß dann, wenn die Menge des zuge mischten Aluminiumoxids mindestens 0,5 Vol.-% und höchstens 10 Vol.-% be trug, der Charpy-Kerbschlagbiegewert mindestens 18 J/cm² betrug, die Dauer festigkeit bei 150°C mindestens 240 MPa betrug und der Verschleiß gering war, so daß Preßlinge oder Formkörper mit verbesserten Eigenschaften erhal ten werden konnten.

Beispiel 3

Dem in Beispiel 1 verwendeten Aluminium-Matrix-Legierungspulver wurden Aluminiumoxid-Proben mit unterschiedlichen Feuchtigkeits-Gehalten, wie sie in der Tabelle 4 angegeben sind, in einer Menge von 5 Vol.-% zugemischt und die Pulvergemische wurden einer CIP und einer Warmextrusion unterworfen zur Herstellung von Preßlingen mit einer relativen Dichte von mindestens 99% und die Preßlinge oder Formkörper wurden einer Ultraschallbehandlung zur Bestimmung der Defekte, einem Charpy-Kerbschlagbiegetest, einem Zugfestigkeitstest bei 150°C und einem Drehdauerbiegetest bei 150°C unterworfen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 angegeben.

Aus den Ergebnissen ist zu ersehen, daß dann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Aluminiumoxid-Pulvers höchstens 0,15 Gew.-% betrug, die Anzahl der Defekte, die nicht kleiner als 200 µm waren, höchstens 6 pro kg, der Charpy- Kerbschlagbiegetestwert mindestens 18 J/cm² und die Dauerfestigkeit bei 150°C mindestens 240 MPa betrugen.

Beispiel 4

Das in Beispiel 1 verwendete Aluminiummatrix-Legierungs-Pulver und 5 Vol.- % Aluminiumoxid-Proben, in denen die Menge der Teilchen außerhalb des Bereiches von 1,5 bis 10 µm wie in der Tabelle 5 angegeben variierte, wurden miteinander gemischt, die Pulvergemische wurden einem CIP und einer Warmextrusion unterworfen zur Herstellung von Preßlingen mit einer relativen Dichte von mindestens 99% und die Preßlinge oder Formkörper wurden ei nem Charpy-Kerbschlagbiegetest, einem Zugfestigkeitstest bei 150°C und ei nem Drehdauerbiegetest bei 150°C unterworfen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 angegeben.

Tabelle 5

Aus den Ergebnissen der Tabelle 5 ist zu ersehen, daß dann, wenn die Menge der Teilchen außerhalb des 1,5-10 µm-Bereiches in dem Aluminiumoxid höchstens 10 Gew.-% betrug, der Charpy-Kerbschlagbiegewert mindestens 18 J/cm² und die Dauerfestigkeit bei 150°C mindestens 240 MPa betrugen.

Beispiel 5

Das in Beispiel 1 verwendete Aluminiummatrix-Legierungspulver wurde mit 5 Vol.-% Aluminiumoxid gemischt unter Anwendung eines Verfahrens , bei dem mit einem Kugelmedium (Aluminiumoxid-Kugeln) gemischt wurde, und nach einem Verfahren , bei dem kein Kugelmedium verwendet wurde, und die auf diese Weise hergestellten Pulvergemische wurden einem CIP und ei ner Warmextrusion unterworfen zur Herstellung von Preßlingen mit einer rela tiven Dichte von mindestens 99% und die Preßlinge wurden einem Charpy- Kerbschlagbiegetest, einem Zugfestigkeitstest bei 150°C und einem Drehdau erbiegetest bei 150°C unterworfen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 ange geben.

Die Bedingungen für die Mischverfahren und waren folgende:
Mischverfahren : Es wurden Aluminiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 20 µm verwendet und es wurde trocken gemischt und es wurden 5 kg Aluminiumoxidkugeln für 20 kg Pulvergemisch verwendet.
Mischverfahren : Trockenes Mischen ohne Verwendung des Misch- Kugelmediums.

Tabelle 6

Aus den Ergebnissen ist zu ersehen, daß dann, wenn das Mischverfahren , in dem ein Mischkugelmedium verwendet wurde, angewendet wurde, die An zahl der Effekte, die nicht kleiner als 200 µm waren, auf höchstens 6/kg her abgesetzt werden konnte, ein Charpy-Kerbschlagbiegewert von mindestens 18 J/cm² erzielt werden konnte und eine Dauerfestigkeit bei 150°C von minde stens 240 MPa erzielt werden konnte.

Es wurden Pulvergemisch-Proben von jeweils 20 kg in rostfreie Behälter einge führt, eine Probe wurde 10 h lang an der Luft bei 350°C geglüht und die ande re wurde keiner Glühung unterworfen und die so behandelten Proben wurden in Kautschuk-Behälter eingefüllt, die einen Innendurchmesser von ϕ 30 × 85 mm und ϕ 200 × 300 mm hatten. Danach wurden die Proben einer CIP- Formgebung unterworfen und es wurden Probestücke zur Durchführung des Biegefestigkeitstests und CIP-Formkörper aus den Vorformen für die Pulverex trusion hergestellt. Die Teststücke für den Biegefestigkeitstest wurden dem Biegefestigkeitstest unterworfen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 7 ange geben.

Tabelle 7

Aus den Ergebnissen ist zu ersehen, daß die Vor-Formkörper, die einer Glühung unter worfen worden waren, frei von Rissen waren und eine hohe Scherfestigkeit aufwiesen, während die Vor-Formkörper, die nicht geglüht worden waren, während des Tests in zwei Teile zerbrachen und eine niedrige Scherfestigkeit von 27 N/cm² aufwiesen.

Wie vorstehend angegeben, kann erfindungsgemäß ein Aluminiumlegierungs- Ausgangsmaterial mit darin dispergierten Aluminiumoxid-Teilchen mit einer gleichförmi gen Qualität und einer extrem geringen Anzahl von agglomerierten Teilchen erhalten werden und die daraus hergestellten Formkörper weisen eine verbesserte spezifische Festigkeit, Wärmebeständigkeit, Dauerfestigkeit, einen hohen Modul und eine hohe Ver schleißfestigkeit sowie eine verbesserte relative Zähigkeit und Duktilität und Schlagfes tigkeit auf. Es kann somit ein hochzuverlässiges Material, das nicht mit dem Stand der Technik vergleichbar ist, erhalten werden, das für Maschinenteile für ein Fahrzeug, für mechanische Teile, für Sportartikel, für Komponenten für OA-Geräte und andere Sinter teile verwendet werden kann.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend im Detail beschrieben und erläutert, es ist jedoch für den Fachmann klar, daß diese Erläuterung nur beispielhaft ist und die Erfindung nicht beschränkt.

Claims

1. Ausgangsmaterial für die Pulvermetallurgie, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens 0,5 Vol.-% und höchstens 10 Vol.-% Aluminiumoxid-Pulver enthält, dessen Sieb-Fraktion auf einer Sieböffnung von 30 µm höchstens 0,01 Gew.-% beträgt, wobei der übrige Teil Aluminium-Legierungspulver ist und wobei die Anzahl der Defekte, die nicht kleiner als 200 µm sind, in einem durch Warmverfor mung hergestellten Formkörper höchstens 6/kg beträgt, wenn der Formkörper ei nem nichtzerstörenden Test zum Nachweis des Defekts durch Ultraschall unter worfen wird.

2. Ausgangsmaterial für die Pulvermetallurgie nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Teilchengröße des Aluminiumoxid-Pulvers so eingestellt ist, dass der mittlere Teilchendurchmesser mindestens 1,5 µm und höchstens 10 µm beträgt und der Gehalt an Pulver mit einer Teilchengröße außerhalb des 1,5-10 µm-Bereiches höchstens 10 Gew.-% beträgt.

3. Ausgangsmaterial für die Pulvermetallurgie nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Feuchtigkeits-Gehalt des Aluminiumoxid-Pulvers höchstens 0,15 Gew.-%, bezogen auf das Aluminiumoxid-Pulver, beträgt.

4. Ausgangsmaterial für die Pulvermetallurgie nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Feuchtigkeitsgehalt des gesamten Pulvergemisches aus Alu miniumoxidpulver und Aluminiumlegierungspulver höchstens 0,1 Gew.-% beträgt.

5. Ausgangsmaterial für die Pulvermetallurgie nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass es mindestens 2 Vol.-% und höchstens 8 Vol.-% Aluminiumoxidpul ver enthält.

6. Ausgangsmaterial für die Pulvermetallurgie nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der mittlere Teilchendurchmesser des Aluminiumoxid-Pulvers min destens 2 µm und höchstens 5 µm beträgt.

7. Ausgangsmaterial für die Pulvermetallurgie nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, dass der mittlere Teilchendurchmesser des Aluminiumoxidpulvers höchstens 4 µm beträgt.

8. Verfahren zur Herstellung eines Ausgangsmaterials für die Pulvermetallurgie, um fassend die Schritte:

- trockenes Mischen des Aluminiumlegierungspulvers mit Aluminiumoxidpulver, dessen Teilchengröße durch Luftklassierung eingestellt worden ist, unter Ver wendung eines Kugelmediums und
- Glühen des Pulvergemisches nach dem trockenen Mischen bei einer Tempe ratur von mindestens 250°C und höchstens 400°C.

9. Verfahren zur Herstellung eines Ausgangsmaterials für die Pulvermetallurgie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit zur Durchführung des tro ckenen Mischens mindestens 10 min und höchstens 6 h beträgt.

10. Verfahren zur Herstellung eines Ausgangsmaterials für die Pulvermetallurgie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühzeit mindestens 1 h beträgt.

11. Verfahren zur Herstellung eines Ausgangsmaterials für die Pulvermetallurgie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühzeit mindestens 3 h und höchstens 15 h beträgt.

12. Verfahren zur Herstellung eines Ausgangsmaterials für die Pulvermetallurgie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumlegierungspulver unter Anwendung eines Gaszerstäubungs-Verfahrens, eines Schmelzspinn-Verfahrens oder eines Drehteller-Verfahrens geformt wird.