DE2002488A1

DE2002488A1 - Process for casting aluminum / beryllium alloys

Info

Publication number: DE2002488A1
Application number: DE19702002488
Authority: DE
Inventors: Griffiths Leonard Brian; Potter Vernon Carl; Richmond William John
Original assignee: PR Mallory and Co Inc
Current assignee: Duracell Inc USA
Priority date: 1969-01-23
Filing date: 1970-01-21
Publication date: 1971-02-04
Also published as: FR2028947B1; CA922482A; FR2028947A1; JPS4916693B1; GB1260822A

Description

P.R. Mallory & Co., Inc., 3029 East Washington Street,P.R. Mallory & Co., Inc., 3029 East Washington Street,

Indianapolis, Indlana/V.St.A.Indianapolis, Indlana / V.St.A.

Verfahren zum Gießen von Aluminium/Beryllium-LegierungenProcess for casting aluminum / beryllium alloys

Es sind bereits einige Verfahren zum Gießen von Be-Al-Legierungen bekannt, welche darin bestehen, eine Charge aus Berylllumklumpen und Klumpen einer Aluminiumlegierung in Gegenwart eines Flußmittels zu erhitzen, das aus Alkall» oder Erdalkalihalogeniden besteht, und zwar auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes von Beryllium. Das Flußmittel zerstört den Berylliumoxydfilm und ermöglicht das Gießen einer Legierung mit einer Mikrostruktur aus BerylliumkÖrnern, die innerhalb einer Matrix aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung verteilt sind.There are already some methods of casting Be-Al alloys known, which consist in a batch of lumps of beryllium and lumps of aluminum alloy in the presence to heat a flux, which consists of alkali or alkaline earth halides, to a temperature above the melting point of beryllium. The flux destroys the beryllium oxide film and enables casting an alloy with a microstructure of beryllium grains, which are distributed within a matrix made of aluminum or an aluminum alloy.

Ee wurde jedoch gefunden, daß unter einigen Gießbedingungen, Insbesondere dann, wenn die Atmosphäre eine hohe Feuchtigkeit aufweist, die Gußstücke etwas porös sind·However, it has been found that under some casting conditions, Especially when the atmosphere is very humid and the castings are somewhat porous.

Dr.Sch/zbDr.Sch / e.g.

FernerFurther

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Ferner wäre es vorteilhaft, das Flußmittel zu vermeiden, und zwar wegen seiner korrosiven Natur sowie wegen seiner Neigung, Tiegel anzugreifen. Ferner erzeugen Flußmittel Dämpfe und sind außerdem kostspielig.It would also be advantageous to avoid the flux because of its corrosive nature as well as its Tendency to attack crucibles. Furthermore, fluxes generate fumes and are also costly.

Vagen der korrosiven Natur des Flußmittels werden Berylllumoxydtiegel bevorzugt, die Jedoch teuer sind·Due to the corrosive nature of the flux, preference is given to beryllium oxide crucibles which, however, are expensive.

Ferner 1st die erzielte MikroStruktur nicht immer so fein, wie man dies wünscht, wobei außerdem die Aluminiummatrix manchmal unerwünschte Verunreinigungen enthält.Furthermore, the microstructure achieved is not always so fine that as one may wish, in addition to which the aluminum matrix sometimes contains undesirable impurities.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren, bei dessen Durchführung eine Porosität in den Gußstücken vermieden wird. Außerdem werden bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Verunreinigungen in der Aluminiuumatrix verhindert. Ferner entfällt bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Verwendung eines Halogenidflußmittels. Dieses Verfahren ermöglicht die Verwendung von Tiegeln, die billiger als Berylliumoxydtiegel sind. Die erfindungsgemäß hergestellten Gußstücke besitzen darUberhinaue eine sehr feine Mikrostruktur.The subject of the invention is a method which, when carried out, avoids porosity in the castings. In addition, when the method according to the invention is carried out, impurities in the aluminum matrix are prevented. Furthermore, there is no need to use a halide flux when carrying out the process according to the invention. This Process allows crucibles to be used that are cheaper than beryllium oxide crucibles. The castings produced according to the invention also have a very fine microstructure.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese Zeichnung ist ein binäres Phasendiagramm der Aluminium/Beryllium-Legierung.The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawing. This drawing is a binary phase diagram the aluminum / beryllium alloy.

Zur Erzielung der erfindungsgemäß gesteckten Ziele wird folgende Arbeitsweise eingehalten: .To achieve the objectives set according to the invention, the following procedure is followed:.

Die Form, die zum Gießen verwendet wird, wird vorzugsweise vorerhitzt, beispielsweise auf eine Temperatur von ungefähr 371 bis 538^eC (700 bis 1000^eF), z.B. auf eine Temperatur von 427°C (SOO⁰F), und zwar während einer Zeltepanne von ungefähr 0,5 bis 3 Stunden oder darüber. Ferner können auchWhich is used for casting the mold is preferably preheated, for example to a temperature of about 371-538 ^e C (700 to 1000 ^e F), for example to a temperature of 427 ° C (SOO ⁰ F), during a Tent breakdown of about 0.5 to 3 hours or more. Furthermore can also

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andere Temperaturen und Zeiten eingehalten werden· Diese Stufe kann jedoch auch fallengelassen werden« und zwar 5© nach der zu gießenden Form, den gewünschten Eigenschaften des Gußstückes sowie anderen metallurgischen Variablen.other temperatures and times are maintained · However, this level can also be dropped «, namely 5 © depending on the shape to be cast, the desired properties of the casting and other metallurgical variables.

Die Innenseite der Form wird vorzugsweise mit amorphes Kohlenstoff überzogen. Dies kann vor oder während des Vorerhitzens, falls ein Vorerhitzen durchgeführt wird, geschehen. Diese Beschichtung mit Kohlenstoff lädt sich beispielsweise unter Verwendung- eines Acetylenbrenners durchführen, der auf eine reduzierende Flamme eingestellt worden ist. Ferner kann die Form mit amorphem Kohlenstoff besprüht werden. Es ist oft vorteilhaft, die Form erneut zu erhitzen, beispielsweise während einer Zeitspanne von 20 bis 30 Minuten, und zwar auf erhöhte Temperaturen von beispielsweise 371 bis 427°C (700 bis 800⁰F).The inside of the mold is preferably coated with amorphous carbon. This can be done before or during preheating, if preheating is being performed. This coating with carbon is charged, for example, using an acetylene burner which has been set to a reducing flame. Amorphous carbon can also be sprayed onto the mold. It is often advantageous to heat the mold again, for example, during a period of 20 to 30 minutes, namely at elevated temperatures, for example 371-427 ° C (700 to 800 ⁰ F).

Der Schmelztiegel, der aus HgO, Al₂O^ oder einem anderen feuerfesten Oxyd anstelle des teueren BeO bestehen kann, wird mit Beryllium in Form von kleinen Klumpen oder Teilchen beschickt. Vorzugswelse 1st die Größe der Klumpen derart, dr:8 sie nicht durch ein Sieg mit einer lichten Maschenweite von 6,3 mm (1/4 Inch) hindurchgehen, jedoch durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 19,0 mm (3/4 inch) hindurchfallen· Für viele Anwendungsgebiete kann jedoch ein Material in Form von Einzelteilchen unter Erzielung guter Ergebnisse erzielt werden, deren Teilchengröße kleiner als 6,3 mm (1/4 inch) ist.The crucible, which can consist of HgO, Al ₂ O ^ or some other refractory oxide instead of the expensive BeO, is charged with beryllium in the form of small lumps or particles. Preferably, the size of the lumps is such that: 8 they will not pass through a 6.3 mm (1/4 inch) mesh but through a 19.0 mm (3/4 inch) mesh sieve inch) · For many applications, however, a material in the form of individual particles can be obtained with good results, the particle size of which is less than 6.3 mm (1/4 inch).

Die Berylliummenge in der Charge liegt vorzugsweise oberhalb ungefähr 40 Gew.-% und schwankt vorzugsweise zwischen ungefähr 68 und 85 Gew.-96. Es ist oft zweckmäßig, wenn das Bery um in der Charge wenigstens eine der nachstehend geschilderte Eigenschaften besitzt. Für eine Verwendung in der Kerntechr' : sollte der Kobaltgehalt vorzugsweise sehr niedrig sein, beispielsweise sollte er unterhalb 0,0005 % liegen. DerThe amount of beryllium in the charge is preferably above about 40 % by weight and preferably varies between about 68 and 85% by weight. It is often expedient for the bery to have at least one of the properties described below in the batch. For use in core technology: the cobalt content should preferably be very low, for example it should be below 0.0005 % . Of the

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gehalt wird vorzugsweise unterhalb ungefähr 0,1 % gehalten. Andere Verunreinigungselemente sollten gewöhnlich In einer Menge von weniger als ungefähr 0,1 % vorliegen, wobei die Summe der anderen Verunreinigungen gewöhnlich nicht mehr als ungefähr 1 % betragen sollte.content is preferably kept below about 0.1 % . Other impurity elements should usually be present in an amount less than about 0.1 % , with the sum of the other impurities usually not exceeding about 1 % .

Der Rest der Charge besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Beispielsweise können Silicium und/oder Magnesium als Legierungselemente in dem Aluminium vorliegen. Eine Aluminiumlegierung, die verwendet \*erden kann, enthält unge-The rest of the batch is made of aluminum or an aluminum alloy. For example, silicon and / or magnesium can are present as alloying elements in the aluminum. An aluminum alloy that can be used \ * earth contains un-

W fähr 0,5 bis 1,5 % Magnesium und ungefähr 0,5 bis 1,5 % Silicium, während sich der Rest aus Aluminium zusammensetzt. Das eingesetzte Aluminium sollte vorzugsweise ganz rein sein und in ganz bevorzugter Weise eine Reinheit von 99»99 % oder darüber besitzen, wobei der maximale Gehalt an Verunreinigungen mit Ausnahme der Legierungselemente insgesamt ungefähr 0,01 % betragen sollte· Es ist darauf hinzuweisen, daß andere Legierungselemente anstelle von und/oder zusätzlich zu Magnesium und Silicium zur Erzielung bestimmter Eigenschaften des Materials zweckmäßig sein können. Es ist darauf hinzuweisen, daß das erfindungsgemäße Verfahren die Verwendung derartiger weiterer Legierungselemente in der Aluminiumcharge W about 0.5 to 1.5 % magnesium and about 0.5 to 1.5 % silicon, with the remainder made up of aluminum. The aluminum used should preferably be completely pure and very preferably have a purity of 99-99 % or more, the maximum content of impurities, with the exception of the alloying elements, totaling approximately 0.01 % Alloying elements instead of and / or in addition to magnesium and silicon can be useful to achieve certain properties of the material. It should be pointed out that the process according to the invention involves the use of such further alloying elements in the aluminum charge

^ vorsieht. Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß etwas Beryllium letztlich in Form einer festen Lösung innerhalb der Aluminiummatrix vorliegt, beispielsweise In einer Menge von 0,2 bis 0,5 Gew.-?6, bezogen auf das Aluminium.^ provides. It should also be noted that some beryllium is ultimately in the form of a solid solution within the aluminum matrix, for example in an amount of 0.2 up to 0.5 wt .-? 6, based on the aluminum.

Bei der Herstellung der Charge werden das Aluminium oder die Aluminiumlegierung vorzugsweise auf den Boden des Tiegels gegeben, während das Beryllium darauf aufgeschichtet wird. Der Grund für dieses Vorgehen wird nachstehend noch näher erläutert werden.When manufacturing the batch, the aluminum or the Aluminum alloy is preferably placed on the bottom of the crucible while the beryllium is piled on top. Of the The reason for this procedure will be explained in more detail below.

Die Form wird vorzugsweise nach dem Vorerhitzen In der vorstehend beschriebenen ¥eise in einen Ofen gebracht, der evakuiertAfter preheating, the mold is preferably placed in an oven in the manner described above, which evacuates

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werden kann, vorzugsweise bis herab zu 150/u und in ganz bevorzugter Weise bis herab zu 100^u und darunter. Ferner sollte der Ofen vorzugsweise eine Einrichtung aufweisen, mit deren Hilfe das Vakuum durch ein Inertgas, wie beispielsweise Argon oder Helium, wobei Argon bevorzugt wird, ersetzt werden kann·can be, preferably down to 150 / u and in whole preferably down to 100 ^ u and below. Further the furnace should preferably have a device by means of which the vacuum is generated by an inert gas such as Argon or helium, with argon being preferred can be·

Der Schmelztiegel wird vorzugsweise auf eine drehbare Achse oder eine andere Einrichtung innerhalb des Ofens gesetzt, wobei der Tiegel von außerhalb des Ofens gedreht werden kann und geschmolzenes Metall schnell in eine Form gegossen oder anderweitig überführt werden kann. Diese Form befindet sich innerhalb des Ofens, und zwar oft unterhalb des Tiegels. Nachdem die Form in den Ofen eingebracht worden ist, wird der Ofen evakuiert, vorzugsweise auf einen Druck unterhalb 150 /u und in ganz bevorzugter Weis© auf einen Druck unterhalb 100^u. Man nimmt an, daß durch das Evakuieren Sauerstoff und andere Verunreinigungen aus der Atmosphäre entfernt werden. Zusätzlich kann man annehmen» daß die Vakuumbehandlung merklich die Alu* miniummatrix entgast. Di© Wärme wird allmählich zugeführt, beispielsweise mittels einer Induktionsspule oder mittels einer anderen Erhitzungseinrichtung, wie beispielsweise einer elektrischen Widerstandsheizung· Die Wärme wird in einer solchen Menge zugeführt, daß das Aluminium geschmolzen wird. Nachdem das Aluminium geschmolzen worden ist, nimmt man an„ daß das Vakuum die geschmolzene Aluminiumlegierung in einem erheblichen Ausmaße entgast. Das Beryllium bleibt im wesentlichen ungesehmolzen, zurück,The crucible is preferably on a rotatable axis or some other device set inside the furnace, whereby the crucible can be rotated from outside the furnace and molten metal quickly poured into a mold or can be transferred elsewhere. This form is located inside the furnace, often below the crucible. After this the mold has been placed in the oven, the oven becomes evacuated, preferably to a pressure below 150 / u and in a very preferred way to a pressure below 100 ^ u. Man assumes that by evacuating oxygen and others Remove contaminants from the atmosphere. Additionally one can assume »that the vacuum treatment noticeably removes the aluminum * degassed minium matrix. The heat is supplied gradually, for example by means of an induction coil or by means of some other heating device, such as an electric one Resistance heating · The heat is supplied in such an amount that the aluminum is melted. After this the aluminum has been melted, one assumes “that the Vacuum the molten aluminum alloy in a substantial amount Degassed dimensions. The beryllium remains essentially unhealthy, back,

Liegt Magnesium in der Aluminiumlegierung vor, dann stellt man ein "Sprühen" oder ein sichtbares Austreten von Teilchen aus der teilweise geschmolzenen Charge fest. Man nimmt an, daß die Teilchen wenigstens teilweise Magnesium entweder in ele-■•ntarer oder in gebundener Fora enthalten. Die Berylliumcharge muß einen ausreichenden Raum zwischen den Klumpen oderIf magnesium is present in the aluminum alloy, then one presents a "spray" or visible leakage of particles from of the partially melted batch. It is assumed that the particles are at least partially magnesium either in ele- ■ • ntar or contained in a bound fora. The beryllium charge must have sufficient space between the lumps or

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Teilchen aufweisen, so daß genügend Raum zur Verfügung steht, damit Teilchen und/oder Verunreinigungen in dem geschmolzenen Aluminium entweichen können. Das "Sprühen" markiert den Punkt, an welchem das Entgasen im wesentlichen beendet 1st. Das Sprühen kann beispielsweise durch ein Fenster in dem Ofen beobachtet werden.Have particles so that there is enough space available so that particles and / or contaminants in the molten aluminum can escape. The "spraying" marks the point at which the degassing is essentially ended. The spraying can for example be observed through a window in the furnace will.

Zur Beobachtung des Drucks, bei welchem das Entgasen beendet ist, kann gegebenenfalls eine Legierung, die ungefähr 0,5 bis 1,3 % Magnesium in Aluminium enthält, zusammen mit Berylli- W umklumpen oder -teilchen in dem Ofen verarbeitet werden, wobei der Druck bestimmt wird, an welchem das "Sprühen" stattfindet. Dann können Aluminiumlegierungen verarbeitet werden, welche kein Magnesium enthalten. Der Druck, unter welchem ein "Sprühen" auftritt, gibt an, wann die Entgasung im wesentlichen beendet iet. Beispielsweise gibt in einem Ofen ein Druck von ungefähr 45OyU den Punkt an, an welchem das Entgasen stattgefunden hat. Es liegt jedoch auf der Hand, daß der Druck, unter welchem das Entgasen stattgefunden hat, von verschiedenen Variablen abhängt, beispielsweise von der jeweiligen Ofenkonstruktion, dem Typ der eingesetzten Vakuumpumpe etc.Monitoring the pressure at which the degassing is completed, can optionally an alloy containing about 0.5 to 1.3% magnesium in aluminum, with beryllium W umklumpen or particles in the furnace to be processed, wherein the pressure it is determined at which the "spraying" takes place. Then aluminum alloys that do not contain magnesium can be processed. The pressure under which "spraying" occurs indicates when the degassing has essentially ended. For example, in a furnace, a pressure of about 45OyU indicates the point at which the degassing took place. It is obvious, however, that the pressure under which the degassing took place depends on various variables, for example on the particular furnace construction, the type of vacuum pump used, etc.

m Nachdem das Entgasen beendet ist, wird das Vakuum durch ein Inertgas, wie beispielsweise Argon oder Helium, wobei Argon bevorzugt wird, ersetzt, und zwar bis zu einem Druck, der vorzugsweise wenigstens ungefähr 127 mm (5 inches) unterhalb Atmosphärendruck liegt, um eine weitere Verdampfung der Legierungselemente, Insbesondere Magnesium, zu vermeiden. Die Ofentemperatur wird zum Schmelzen des Berylliums erhöht. Das Erhitzen wird solange fortgeführt, bis das Beryllium geschmolzen iat. Beispielsweise kann durch das Ofenfenster beobachtet werden» wann alle Aluminiumklumpen geschmolzen sind. Beispielsweise sind Temperaturen oberhalb ungefähr 1200°C, vor-, zugeweise oberhalb ungefähr 1300⁰C, gewöhnlich auereichend, m After the degassing is completed, the vacuum is replaced by an inert gas such as argon or helium, argon is preferred, up to a pressure of preferably at least about 127 mm (5 inches) below atmospheric pressure to a to avoid further evaporation of the alloying elements, especially magnesium. The furnace temperature is increased to melt the beryllium. Heating is continued until the beryllium has melted. For example, you can watch through the furnace window “when all the aluminum lumps have melted. For example, temperatures above about 1200 ° C, pre-supplied, above about 1300 ⁰ C, usually except-calibrating,

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um im wesentlichen das ganze Beryllium au schmelzen. In einigen , , Fällen wird eine Induktionsheizung angewendet» Man nimmt an, daß ein elektrisches Feld rund um die Schmelze durch die Heizspule erzeugt werden kann« Dabei hält das Feld die Berylliumklumpen, wie man annimmt, teilweise oberhalb der Oberfläche der Schmelze, so daß das Beryllium nicht schnell schmilzt· Tritt dieses Problem auf, so kann es in der Weise gelöst werden, daß die Heizschlange entfernt wird, so,daß nicht mehr langer eine nach oben gerichtete Kraft auf das Beryllium einwirkt, so daß das Beryllium in das Aluminium einsinken und geschmolzen werden kann.to melt essentially all of the beryllium au. In some , , Cases, induction heating is used »It is assumed that an electric field around the melt through the heating coil can be generated «The field holds the beryllium lumps, as one assumes, partially above the surface the melt so that the beryllium does not melt quickly · step If this problem arises, it can be solved by removing the heating coil so that there is no longer one upward force acts on the beryllium so that the beryllium can sink into the aluminum and be melted.

Nachdem das Beryllium geschmolzen ist, wird die Flüssigkeit langsam auf die Gießtemperatur abgekühlt. Die Gießtemperatur muß unterhalb der Liquidustemperatur liegen, welche in dem Al-Be-Phasendiagramm für die jeweils eingesetzte Aluminium/Beryllium-Zusammensetzung gezeigt wird· Aus der beigefügten Figur ist zu ersehen, daß Berylliumgehalte von mehr als 40 Gew.-^, beispielsweise 68 bis 85 %, auf der Berylliumseite des eutektischen Be-Al-Punktes liegen. Beispielsweise kann die Gießtemperatur 0 bis ungefähr 50⁰C unterhalb der Liquidustemperatur liegen. Dies hat eine Bildung von Berylliumkeimen in der Schmelze zur Folge, Wird die Temperatur auf einen Wer»t unterhalb der Liquidustemperatur abgesenkt, dann wird ein Punkt festgestellt, an welchem keine Veränderung der Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit erfolgt. Die Temperatur kann beispielsweise mittels eines Thermoelements gemessen werden, das sich in dem Schmelztiegel befindet· Ferner kann die Messung mittels eines optischen Pyrometers durchgeführt werden. Eine Gießtemperatur von ungefähr 1185 biß ungefähr 1215^eC hat sich als besonders wirksam für Legierungen innerhalb des 68-85 Gew.-S^Bereiches erwiesen.After the beryllium has melted, the liquid is slowly cooled to the casting temperature. The casting temperature must be below the liquidus temperature, which is shown in the Al-Be phase diagram for the aluminum / beryllium composition used in each case. From the attached figure it can be seen that beryllium contents of more than 40 wt .- ^, for example 68 to 85 %, are on the beryllium side of the eutectic Be-Al point. For example, the casting temperature can be 0 to approximately 50 ^° C. below the liquidus temperature. This results in the formation of beryllium nuclei in the melt. If the temperature is lowered to a value below the liquidus temperature, a point is established at which there is no change in temperature as a function of time. The temperature can for example be measured by means of a thermocouple which is located in the crucible. Furthermore, the measurement can be carried out by means of an optical pyrometer. A casting temperature of about 1185 bit about 1215 ^e C has proved to be particularly effective for alloys within the 68-85 parts by weight of S ^ range.

Nachdem die Gießtemperatur erreicht worden ist, wird die Charge schnell in die Form zur Erzielung einer Turbulenz eingegossen.After the casting temperature has been reached, the batch quickly poured into the mold to create turbulence.

Beispielsweise 0 0 9 8-86/13-1 "1For example 0 0 9 8-86 / 13-1 "1

Beispielsweise kann dies In der Weise geschehen« daß der Tiegel um seine Achse gedreht wird, wobei das geschmolzene Metall in eine Fora gegossen wird, die eich unterhalb des Tiegels befindet. Man kann auch Druck oder Vakuum anwenden, UK das geschmolzen· Metall schnell in die Form zu Überfuhren. Haa nimmt an, da8 die«· Maßnah»» «ine feine Mikroetruktur »tr Folg« hat y und zwar deihalb, da die Liquidus temperatur dann erreicht wird, wenn «In· bestimmte Anzahl von Berylliumkeimen in der Schmelze gebildet worden 1st und zu Dendriten zu wachsen beginnt· Durch die durch das Eingießen und/oder durch das W Überführen und/oder durch das Gießen erzeugte Turbulenz brechen die Dendritarffle ab und bilden neue Keimbildungsstellen. Es ist daher zweckmäßig, die Schmelze so schnell als möglich einzugieBen und/oder zu überführen, wobei vermieden werden sollte, daß merkliche Metallmengen aus der Form herauaspritzen. Auf diese Weise wird eine MikroStruktur aus feinen Berylliumkörnern in einer Aluainiumeatrix erzielt* Beispielsweise können oft durchschnittliche Korngrößen von ungefähr 0,1 bis 0,3 mm im Durchschnitt erzielt werden.For example, this can be done in such a way that the crucible is rotated about its axis, the molten metal being poured into a fora which is located below the crucible. Pressure or vacuum can also be used to transfer the molten metal quickly into the mold. Haa assumes that the "measure""has a fine micro-structure" tr consequence "y, namely, because the liquidus temperature is reached when" a certain number of beryllium nuclei have been formed in the melt and become dendrites begins to grow · Due to the turbulence generated by the pouring and / or by the W transfer and / or by the pouring, the dendrite arrows break off and form new nucleation sites. It is therefore advisable to pour the melt in and / or transfer it as quickly as possible, avoiding noticeable amounts of metal spraying out of the mold. In this way a microstructure of fine beryllium grains is achieved in an aluminum atrix * For example, average grain sizes of about 0.1 to 0.3 mm on average can often be achieved.

Es 1st wichtig, daß das Gußstück sehr schnell abgekühlt wird· Die AbkUhlungsgeschwindigkelt hängt von verschiedenen Variab- ^ len ab, beispielsweise der Leitfähigkeit der Form sowie der Dicke oder der Masse der Form· Materialien mit einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit sollten zur Herstellung der Form verwendet werden. Beispiele für derartige Materialien sind folgende: Kupfer, Kupferlegierungen, wie beispielsweise Messing oder Bronze, Materialien auf Eisenbasis, wie beispielsweise Fluß- und Legierungsstähle, sowie Graphit oder andere kohlenstoffhaltige Materialien. Zur Herstellung von Formen, in denen ein Gießen nur unter Schwierigkeiten möglich ist, und welche durch die Einwirkung von Wärme leicht zerspringen, verwendet man gewöhnlich Graphit oder ein anderes kohlenstoffhaltiges Material. Das gleiche gilt für etwa verwendete Kerne.It is important that the casting is cooled down very quickly.The cooling rate depends on various variables. ^ len from, for example the conductivity of the form and the Thickness or mass of the mold · Materials with a relatively high thermal conductivity should be used to make the mold. Examples of such materials are: copper, copper alloys, such as brass or bronze, iron-based materials such as mild and alloy steels, as well as graphite or other carbonaceous materials. For the production of forms in which Pouring is only possible with difficulty, and which are easily cracked by the action of heat, are used usually graphite or some other carbonaceous material. The same applies to any cores used.

Die Fora 009886/1311 BAO ORiOINAL The fora 009886/1311 BAO ORiOINAL

Die Form sollte vorzugsweise eine relativ große Dicke oder Masse besitzen. Es wurde festgestellt, daß beispielsweise eine Form mit einer Dicke von 32 mm (1 1/4 inch) zur Herstellung von Gußstücken mit einer Abmessung von 50 χ 100 χ 13 mm (2 χ 4 χ 1/2 inch) und einer feinen MikroStruktur verwendet werden kann, wobei jedoch die Dicke und die Masse je nach der Form und Größe des Gußstückes variieren. Außerdem spielen die angestrebten Eigenschaften des Gußstückes eine Rolle. Ferner ist es ausschlaggebend, wie fein die Mikrostruktur sein soll. Gußstücke mit größeren minimalen Abmessungen Λ als 12,7 ram (l/2 inch) können ebenfalls erfolgreich gegossen > werden.The shape should preferably have a relatively large thickness or mass. It has been found that, for example, a 32 mm (1 1/4 ") thick mold is used to make castings measuring 50 by 100 by 13 mm (2 by 4 by 1/2") and having a fine microstructure can, however, the thickness and mass vary depending on the shape and size of the casting. The desired properties of the casting also play a role. It is also crucial how fine the microstructure should be. Castings with larger minimum dimensions Λ than 12.7 ram (l / 2 inches) can> also be successfully cast.

Ferner kann man Einrichtungen zum Abführen von Wärme vorsehen, beispielsweise Wasser oder andere fluide wärmeabfUhrende Medien, und zwar auf oder innerhalb der Form zur Abführung von Wärme. Ferner können Rippen oder andere Formen vorgesehen werden, welche einer Wärmeabführung dienen.Furthermore, one can provide devices for the dissipation of heat, for example water or other fluid heat-dissipating media, on or within the mold for dissipating heat. Furthermore, ribs or other shapes can be provided, which serve to dissipate heat.

Streckfestigkeiten (0,2 ^-Dehngrenzen) von ungefähr 1270 bis ungefähr 1830 kg/cm² (18000 bis 26000 psi) und, Zugfestigkeiten von ungefähr 1970 bis ungefähr 2810 kg/cm (28000 bis ungefähr ' ' 40000 psi) können erzielt werden, wobei die höheren Werte dann % erhalten werden, wenn die Gieß- und/oder Überführungsgeschwindigkeiten größer sind.Yield strengths (0.2 ^ yield strengths) of about 1270 to about 1830 kg / cm ² (18,000 to 26,000 psi) and, tensile strengths of about 1970 to about 2810 kg / cm (28,000 to about 40,000 psi) can be achieved, the higher percentages being obtained when the casting and / or transfer speeds are greater.

Gemäß einer anderen AusfUhrungsf orm der Erfindung wird Platin der Schmelze zugesetzt. Man niiiimt an, daß Platin die Keimbildungsgeschwindigkeit erhöht und auf diese Weise zur Erzielung einer feinen Kornstruktur beiträgt. Das Platin kann in elementarer Form der Charge zugesetzt werden. Gegebenenfalls kann man das Platin auch dann zusetzen, wenn die ganze Charge geschmolzen ie t, beispielsweise durch Verwendung eines Drahtes, der von außerhalb des Of ens in die Schmelze geführt wird* DieAccording to another embodiment of the invention, platinum is used added to the melt. It is believed that platinum is the rate of nucleation increased and in this way to achieve contributes to a fine grain structure. The platinum can be in elementary Form to be added to the batch. If necessary, can the platinum can also be added when the whole batch is melted, for example by using a wire, which is fed into the melt from outside the furnace * The

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Menge des zugesetzten Platins beträgt beispielsweise ungefähr 0,05 bis ungefähr 0,5 Gew.-55, bezogen auf die Gesamtcharge, und liegt vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,4 Gew.-%. Wird Platin der Charge zugesetzt, dann brauchen die GieB~ und/oder Überführungsgeschxiindigkeiten nicht so hoch zu sein wie dies dann der Fall sein sollte, wenn kein Platin verwendet wird. The amount of platinum added is, for example, approximately 0.05 to approximately 0.5% by weight, based on the total charge, and is preferably between 0.1 and 0.4% by weight . If platinum is added to the batch, the casting and / or transfer rates need not be as high as they should be if no platinum is used.

PatentansprücheClaims

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Claims

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1. A method for casting aluminum / beryllium alloy egg s characterized in that a crucible is filled with aluminum or an aluminum-based alloy at the bottom of the crucible, then a beryllium charge in which the beryllium is in the form of discrete lumps or particles is applied w5.rd that Ofenkaamer is evacuated, the temperature-Λ temperature of the batch to a fourth is increased, the _t is ^sufficient: the aluminum to melt, but not being sufficient to convert the beryllium into a melt, the molten Hnminium during a is kept in the molten state for such a period of time which is sufficient to cause a noticeable degassing of the aluminum, the vacuum by an Xn-. gas atmosphere is replaced with a pressure below atmospheric pressure, the temperature of the charge is increased soxfeit that the beryllium melts at a temperature which is at least approximately as low as the liquidus temperature for the particular Be-Al alloy composition to be cast, and quickly the charge in a mold is transferred and rapidly cooled.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Berylliuiagehalt the lot used above at least about 40 wt -.% Beryllium lies.

3. The method according to claim 1, characterized in that a visible release of particles during degassing takes place.

4. The method according to claim 1, characterized in that the molten charge used is up to 50 ⁰ C below

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Liquidus temperature before transferring the batch to a Shape lies.

5. The method according to claim 1, characterized in that the aluminum charge used also magnesium, silicon or mixtures thereof.

6. The method according to claim 1, characterized in that the mold is preheated.

7. The method according to claim 1, characterized in that Platinum is present in the batch used during the transformation of the batch into a mold.

8. Method according to claim 1, characterized in that the furnace is evacuated to at least 150 / u.

9 «Method according to claim 1, characterized in that the pressure of the inert gas atmosphere is at least 127 mm (5 inches) Hg below atmospheric pressure.

10. The method according to claim 8, characterized in that the charge is heated to ^{a temperature above approximately 1200 0 C.}

11. The method according to claim 3, characterized in that the beginning of the spraying is used to the point determine at which the atmosphere of the furnace is changed from a vacuum to an inert gas.

12. The method according to claim 10, characterized in that the charge is heated ^{to a temperature of above approximately 1300 ° C.}

13. The method according to claim 3, characterized in that the charge used contains magnesium.

009886/1311 _l4f procedure BAD ORfGINAL

13 - ■ '.

14 »Method according to claim 12, characterized in that the charge is brought to a temperature of approximately 1185 to 1215 ^° C. the transfer of the batch is cooled in a mold.

15 »Method according to claim 2, characterized in that the beryllium content is about 68 to about 85 wt.

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