DE2010841C - Magnesium alloys and fiber materials and their use - Google Patents
Magnesium alloys and fiber materials and their useInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung sind neuartige hochfeste und warmfeste Magnesiumlegierungen, insbesondere solche mit Faserstruktur und deren Verwendung.The invention relates to novel high-strength and heat-resistant magnesium alloys, in particular those with a fiber structure and their use.
2 QlO 8412 QlO 841
Als warmfeste Magnesmmeg.erungen sind V.che 2,68 g/cm3, d. h. im lemeren Falle auf die Dichte von mtCcr- und Thoriumgehalten bekannt, die durch technischen Aluminiumlegierungen. Weit stärker steigt Brkon.um meist korngtfemt werden. Ihre Anwend- jedoch die spezifische FesÜEkeitfdas Verhältnis Festigbarkeit endet jedocii bei etwa 32OC. Ihre Zugfestig- keil zu Gewicht, das bei Konstruktionsüberlegungen keitswerte hegen bei 20 C zwischen 14 und 28 kp/mra*. 5 zugrunde zu legen ist. Andererseits kann aber die ihre Dichten zwischen 177 und 1.83 g/cm». Bei der Dichte auch wiederum noch durch einen Lithium-Herstellung solcher Werkstoffe aus Pulvermischungen zusatz zur Magnesiumbasisphase wesentlich herabgeaus einer Mg-Zr-Legierung einerseits und aus Alu- setzt werden, zTb. bei einer Leeierung mit 20Volumminiurn oder einer Al-Mg-Legterung andererseits sird prozent entsprechend 5,4 Gewichtsprozent Lithium Zugfestigkeitswerte von 36,5 kp/mm2 und eine Streck- io und 10 Volumprozent NiTi entsprechend 17,9 Gegrenze von 31 kp/mm bei einer Dehnung von 8 0Z0 wichtsprozent Nickel und 14,7 Gewichtsprozent Titan erreich· worden, neuerdings weitere Verbesserungen auf 1,97 g/cm3.As a heat-resistant Magnesmmeg.erungen are V.che 2.68 g / cm 3, that is, in case the density of lemeren mt CCR and thorium contents known by the technical aluminum alloys. Br kon. Increases much more strongly to be mostly grain removed. Their application, however, the specific strength of the strength ratio ends at around 32 ° C. Your tensile strength wedge to weight, which in the case of construction considerations, is between 14 and 28 kp / mra * at 20 C. 5 is to be taken as a basis. On the other hand, however, its densities can range between 177 and 1.83 g / cm ». In the case of the density, such materials from powder mixtures in addition to the magnesium base phase are again significantly reduced from a Mg-Zr alloy on the one hand and from aluminum on the one hand, e.g. on the other hand, with a leewarding with 20 volume minimum or an Al-Mg layer, percent corresponding to 5.4 percent by weight lithium tensile strength values of 36.5 kp / mm 2 and an elongation limit and 10 volume percent NiTi corresponding to 17.9 limit of 31 kp / mm an elongation of 8 0 Z 0 weight percent nickel and 14.7 weight percent titanium · been the goal of reaching, and recently further improvements to 1.97 g / cm 3.
durch Yttrium- und schließlich Scandium-Zusätre. Eine Legierung aus 50 Volumprozent Magnesium,by adding yttrium and finally scandium. An alloy of 50 percent by volume magnesium,
die jedoch stark kostensteigernd wirken. Für Anwcn- 40 Volumprozent Lithium und 10 Volumprozent derwhich, however, have a strong cost-increasing effect. For applications, 40 percent by volume lithium and 10 percent by volume
dungsfaiie wie hochbeanspruchte Bauelemente im 15 NiTi-Phase, d. h. aus 50,4 Gewichtsprozent Magne-dungsfaiie such as highly stressed components in the 15 NiTi phase, d. H. from 50.4 percent by weight of
Flug- und Fahrzeugbau und Motorteile sind die vor- sium, 12,3 Gewichtsprozent Lithium, 20,5 Gewichts-Aviation and vehicle construction and engine parts are the vor- sium, 12.3 percent by weight lithium, 20.5 percent by weight
genannten Werkstoffe wegen ihres geringen Gewichtes pT07ent Nickel und 16,8 Gewichtsprozent Titan hatmentioned materials because of their low weight pT07 ent nickel and 16.8 percent by weight titanium
und cc. relath günstigen Verhältnis; \ολ Festigkeit sogar nur eine Dichte von 1,73 g'cm3, also etwa ent-and cc. relatively favorable relationship; \ ολ strength even only a density of 1.73 g'cm 3 , i.e. about
w fie-^A-ht und wegen der guten Zer^r.anrurkeit be- sprechend der Dichte von reinem Magnesium, und w fie ^ A-ht and because of the good temper, speaking of the density of pure magnesium, and
vorzti'-1 eingesetzt worden. Jedoch besteht nach wie 30 besteht überdies aus einem Phasengemisch vo.i nurvorzti'- 1 has been used. However, as in 30, there is also only one phase mixture
vor d- Wunsch auf eine Erhöhung der Fcstigkeits- zwei kubisch-raumzentrierten Phasen, da an Stelle desbefore the desire for an increase in strength- two body-centered cubic phases, since instead of the
werte nd des EinsatzbereicHs bei erhöhten Tempe- hexagonalen Magnesiums bei Zusatz von mehr alsVALUES OF THE AREA OF USE at increased tempe- hexagonal magnesium with the addition of more than
rature Zahlreiche Versuche /ur Legierungen; wick etwa 10 Gewichtsprozent Lithium das kubisch-raum-rature Numerous attempts / ur alloys; wick about 10 percent by weight lithium, the cubic-space
lung '-iben hier nur geringfügig weiterfuhrt, da zentrierte Gitter des Lithiums auftritt und dadurchment '-iben continues here only slightly, since centered lattice of lithium occurs and thereby
größe·; Legierungszusätze stets durch das Auttreten 25 eine weitere Verbesserung der Verformbarkeit bewirktsize·; Alloy additions always cause a further improvement of the deformability through the occurrence
spröd. intermetallischer Phasen eine Bee:r"ächtigung wird. — Damit wird der Dichtewert von 2,11 g/cm3 brittle. intermetallic phases become a sign. - The density value of 2.11 g / cm 3
der Z.nigkeitseigenschaften mit sich brach·:-·,. für glasfaserverstärkten Kunststoff durch einen reinbroke with it ·: - · ,. for glass fiber reinforced plastic through a pure
De .-.-.!legen über wird mit dem Gegen^.in.i der Frrin- metallischen Faserwrkstoff erheblich unterschritten, dung <-.n für Magnesiumbasiswerkstoffe neuer Weg Sogar die Dichte 1,55 g/cm3 von Kohlenstoffaserharz beschatten, der Zusatz einer kuoisch-raum/entnerten, 30 kann durch einen rein metallischen Magnesiumihrersfits gut verformbaren intennetali.sehen Phase Lithium-Nickel-Titan-Faserwerkstoff mit z.B. des 1 vps NiTi, allgemeiner gesagt, des sogenannten 1,37 g/cm3 für 20 Volumprozent entsprechend 25,5 Ge-AB-T>ps mit CsCl-Struktur und Gitterkonstanten wichtsprozent Magnesium, 70 Volumprozent entzwisd.en 2,60 und 3,20 Ä in Gewichtsu-ilen \on 5 bis sprechend 27,2 Gewichtsprozent Lithium und 10 Vozu 970; 0, vorzugsweise bis zu 65°/c die im festen 35 lumprozent entsprechend 47,3 Gewichtsprozent NiTi Zustand nur unbedeutend im hexagonalen Magnesium- oder 26 Gewichtsprozent Nickel u>.d 21,3 Gewichtsgitter löslich ist. prozent Titan, der bis oberhalb 220° C fest ist, noch .! Laying De.-.- over is significantly below the counter ^ of Frrin- .in.i metallic Faserwrkstoff, <dung - n. Of magnesium-based materials new way, even the density of 1.55 g / cm 3 shadow of Kohlenstoffaserharz, the Addition of a kuoisch-raum / enterten, 30 can be easily deformed by a purely metallic magnesium fit intennetali.see phase lithium-nickel-titanium fiber material with, for example, the 1 vps NiTi, more generally, the so-called 1.37 g / cm 3 for 20 percent by volume corresponding to 25.5 Ge-AB-T> ps with CsCl structure and lattice constants weight percent magnesium, 70 volume percent between 2.60 and 3.20 Å in weight units from 5 to 27.2 weight percent lithium and 10 volts 97 0; 0 , preferably up to 65 ° / c which in the solid 35 lum percent corresponding to 47.3 percent by weight NiTi state is only insignificantly soluble in the hexagonal magnesium or 26 percent by weight nickel and> .d 21.3 weight lattice. percent titanium, which is solid up to above 220 ° C, still
Die Eigenschaften dieser CsCi-Struktur-Phase sind unterschritten werden.The properties of this CsCi structure phase have not been reached.
im Verlauf des letzten Jahrzehnts an einer Reihe son Im allgemeinen wird die obere Einsatztemperatur charakteristischen Zusammensetzungen, besonders der 40 durch das Legierungsverhältnis Magnesium zu Titan binären NiTi-Legierungen mit Gehalten zwischen 54 entsprechend dem Zustandsbild gegeben, dit Stabilität und 60 Gewichtsprozent Nickci und weiteren löslichen der Werkstoffe gemäß Erfindung durch den Gehalt an bzw. unlöslichen Legierungszusätzen, aber auch z.B. derbis oberhalb 1200° C festen Phase mit CsCl-Struktur. der Mischkristallreihe NiTi — FeTi, eingehend unter- Der Zusammensetzungsbereich der Magnesiumsucht worden. Besonders die enteren haben unter der 45 basiswerkstoffe gemäß Erfindung ist im übrigen so Bezeichnung »NitinoU als verschleiß- und korrosions- definiert, daß die kubisch-raumzentrierte Phase des feste, hochdämpfende und »Gedächtnise-Legierungen AB-Typs allgemein für A die Metalle Nickel, Kobalt beachtliches Interesse und Anwendung gefunden. So und Eisen einzeln oder kombiniert, für B die Metalle weist 55-Nitinol im geglühten Zustand Zugfestigkeits- Titan, Aluminium und für den Fall, daß A nicht Eisen werte von 88 kp/mm* bei 17 kp/mm2 Streckgrenz , 5° enthält, auch Beryllium einzeln oder kombiniert innerein:r Gesamtdehnung von 60°/„ und einer Einschnü- halb der Stabilitätsgrenzen des vom Zwei stoff sy stem rung von 20% auf, nach Kaltverformung eine Zerreiß- Nickel—Titan zwischen 50 und 64 Gewichtsprozent festigkeit bis zu 175 kp/mma bei bis zu 133 kp/'mm* Nickel ausgehenden ternären, quaternären oder Mehr-Streckgrenze und einer Mindestdehnung von 12°/0. stoffmischkristallbereichs enthalten kann. Sie ist unter Die 60-Nitinol-Legierung kann mit Härtewerten 55 diesen Einschränkungen durch die Formeln zwischen 30 und 62 Rc erhalten werden. Die Dichtewerte dieser Phase Hegen zwischen 6,45 und 7,1. Nii-i-yCoxFeyTi^uAlu In the course of the last decade in a number of times, in general, the upper operating temperature is given characteristic compositions, especially the 40 NiTi alloys binary due to the alloy ratio magnesium to titanium with contents between 54 according to the state of the art, the stability and 60 weight percent Nickci and other soluble ones Materials according to the invention due to the content of or insoluble alloy additives, but also, for example, a phase with a CsCl structure that is solid up to above 1200 ° C. the mixed crystal series NiTi - FeTi, in detail under the composition range of magnesium addiction. In particular, the enteren have under the 45 base materials according to the invention, the designation »NitinoU is defined as wear and corrosion- so that the body-centered cubic phase of the solid, highly damping and» memory alloys AB type in general for A the metals nickel, Cobalt has found considerable interest and application. So and iron individually or combined, 55-nitinol has tensile strength in the annealed state for the metals B, titanium, aluminum and in the event that A does not contain iron values of 88 kp / mm * at 17 kp / mm 2 yield point, 5 ° , also beryllium individually or combined in one: r total elongation of 60 ° / "and a constriction of the stability limits of the two-substance system of 20%, after cold deformation a tensile nickel-titanium between 50 and 64 weight percent strength up to 175 kp / mm a with up to 133 kp / 'mm * nickel outgoing ternary, quaternary or more-yield strength and a minimum elongation of 12 ° / 0 . may contain solid solution range. The 60-nitinol alloy can be obtained with hardness values 55 these restrictions by the formulas between 30 and 62 Rc. The density values of this phase are between 6.45 and 7.1. Nii-i-yCoxFeyTi ^ uAlu
Aus der Zusammenstellung dieser Festigkeitseiger.- bzw.From the compilation of these strength indicators.
schäften geht bereits hervor, in welch starkem Ausmaß Ni1 -iCoiTij-u-vAluBerIt is already clear to what extent Ni 1 -iCoiTij-u-vAluBer
der Zusatz dieser Phase nach eier Mischungsregel 60 mit χ < 1, γ < 1, u < 1, ν < 1 geeignet ist, c'ie Festigkeit und Härte der technischthe addition of this phase is suitable according to a mixing rule 60 with χ < 1, γ < 1, u < 1, ν <1, the strength and hardness of the technical
üblichen Ausgangswerkstoffe auf Magnesiumbasis eindeutig festgelegt, wenn auch der Zusammenanzuheben bei gleichzeitiger Verbesserung der Ver- setzungsbereich ohne umfangreiche experimentelle formungseigenschaften. Es steigt dadurch auch die Untersuchungen nicht genau zahlenmäßig angegeben Dichte je nach Zusammensetzung, z. B. bei 10 Voium- 65 werden kann. Sie kann weiter durch die verschiedensten prozent entsprechend 29 Gewichtsprozent Legierungs- Legierungszusätze variiert werden, insbesondere durch zusatz auf 2,2 g/cm*, bei 20 Volumprozent ent- bis zu 30 Gewichtsprozent Chrom, bis zu 10 Gewichtssnrechend 48 Gewichtsprozent Legierungszusatz auf prozent Vanadium, bis zu 20 Gewichtsprozent Zirko-common starting materials based on magnesium are clearly defined, even if they are to be lifted together while improving the dislocation area without extensive experimental forming properties. It also increases the number of examinations not specified exactly Density depending on the composition, e.g. B. at 10 Voium- 65 can be. You can continue through the most diverse percent corresponding to 29 percent by weight alloy alloy additives can be varied, in particular by Addition to 2.2 g / cm *, at 20 percent by volume up to 30 percent by weight of chromium, up to 10 percent by weight 48 percent by weight alloy addition to percent vanadium, up to 20 percent by weight zirconia
5 ' 5 ' 66th
nium, bis zu 4 Gewichtsprozent Molybdän und Wolf- schnittsabnahmen bis auf wenige μιτι Faserdurchmessernium, up to 4 percent by weight of molybdenum and Wolf- schnittsab until a few μιτι fiber diameter
ram, bis zu 2 Gewichtsprozent Kupfer, bis zu 3 Ge- und darunter bzw. eine solche Plättchendicke derram, up to 2 percent by weight copper, up to 3 ge and below or such a plate thickness of
wichtsprozent Mangan, bis zu 1 Gewichtsprozent SiIi- einzelnen neben- und übereinanderliegenden Kristallitepercent by weight manganese, up to 1 percent by weight SiIi- individual crystallites lying next to and on top of one another
zium bzw. eine Kombination dieser Elemente. der beiden Phasen dank deren großer Ausdehnungzium or a combination of these elements. of the two phases thanks to their great extension
Die Mg-reiche Phase kann bis zu 55 Gewichtspro- 5 gestatten. Zwis.henglühungen bei Temoeraturen unter-The Mg-rich phase can allow up to 55 percent by weight. Intermediate glowing at temperatures below
zent Lithium, bis zu 8 Gewichtsprozent Aluminium, halb der Solidustemperatur der Mg-reichen Phase,cent lithium, up to 8 weight percent aluminum, half the solidus temperature of the Mg-rich phase,
bis zu 8 Gewichtsprozent Cadmium, bis zu 8 Gewichts- insbesondere Rekristallisationsglühungen für dieseup to 8 percent by weight of cadmium, up to 8 percent by weight, in particular recrystallization annealing for these
piozent Silber, bis zu 12 Gewichtsprozent Zink, bis zu Phase, sind auch für die Erweichung der höher-100 percent silver, up to 12 percent by weight zinc, up to phase, are also used for softening the higher-
3 Gewichtsprozent Mangan, bis zu 20 Gewichtspro- schmelzenden kubisch-raumzentrierten Phase aus-3 percent by weight manganese, up to 20 percent by weight- melting body-centered cubic phase
zent Indium, bis zu 2 Gewichtsprozent Kupfer, bis zu 10 reichend.cent indium, up to 2 percent by weight copper, ranging up to 10.
0,5 Gewichtsprozent Silizium, bis zu 4 Gewichtspro- Für die Herstellung von Walz- oder Strangprofilen0.5 percent by weight silicon, up to 4 percent by weight For the production of rolled or extruded profiles
zent Barium, bis zu 4 Gewichtsprozent Strontium, bis aus Werkstoffen gemäß Erfindung geht man vortcil-cent barium, up to 4 percent by weight strontium, until materials according to the invention are advantageously
zu 4 Gewichtsprozent Cer oder Cer-Mischmetall, bis haft von Pulvermischungen der beiden Phasen aus.up to 4 percent by weight of cerium or cerium mixed metal, up to and including powder mixtures of the two phases.
zu 2,5 Gewichtsprozent Didymium (Neodymium -f die möglichst feine Korngrößen, z.B. <60μΐτι be-2.5 percent by weight didymium (neodymium -f the finest possible grain sizes, e.g. <60μΐτι loading
Praseodymium), bis zu 4 Gewichtsprozent Thorium, i5 sitzen.Praseodymium), up to 4 percent by weight thorium, i 5 sit.
bis zu 1 Gewichtsprozent Zirkonium, bis zu 0,1 Ge- Zweckmäßig liegt die kuoisch-raumzentrierte PhaseUp to 1 percent by weight of zirconium, up to 0.1 percent. The body-centered phase is expediently located
wichtsprozent Beryllium bzw. eine Kombinat π dabei im granulierten oder verdösten, abgeschreckte.:weight percent beryllium or a combination π in the granulated or evaporated, deterred .:
dieser Elemente in fester Lösung enthalten. Darüber bzw. zwischen 800 ;nd 1000 C vorgeglühten Zustandof these elements contained in solid solution. Above or between 800 and 1000 C pre-annealed condition
hinaus können gegebenenfalls im Gefüge weitere feste vor. Zur Erreichung cirer guten Faser- bzw. Plattet -In addition, there may be other fixed structures in the structure. To achieve good fiber or plate -
Phasen mit bis zu 20% Vo.jmanteil auftreten, die ao struktur ist wiederholtes Strangpressen, Walzen b/ ,.Phases with up to 20% of the total volume occur, the ao structure is repeated extrusion, rolling b /,.
sich etwa durch Ausscheidung >.m festen Zustand aus Paketwalzen und gegebenenfalls Ziehen auch ·;ν·'_ by excretion>. in a solid state from package rollers and, if necessary, by pulling also ·; ν · '_
den beiden Hauptphas<.a bilden, z. B. Ni3Ti, oder aber Zwischenglühungen erforderlich,
unmittelbar aus einer Schmelze im Zusammenh ng Besonders günstig für die Festigkeits- und Dc.form the two main phases <.a, e.g. B. Ni 3 Ti, or intermediate annealing is required,
directly from a melt in connection Particularly favorable for the strength and Dc.
oder sogar im Gleichgewicht mit der CsCI-Struktur- nungseigenschaften der beschriebenen Faserwerksto"or even in equilibrium with the CsCI structuring properties of the fiber materials described "
Phase bzw. mit der Mg-reichen Phase abgeschieden 25 ist es, wenn die Zusammensetzungen der beiden rPhase or deposited with the Mg-rich phase is when the compositions of the two r
sind. tallischen Gefügebestandteile so aufeinander abare. metallic structural components so depend on each other
Werkstoffe gemäß Erfindung können je nach Le- stimmt sind, daß beide beim Walzen. Strangprc>Materials according to the invention can, depending on the situation, be that both are used during rolling. Strand prc>
gierungszusammensetzung pulver- oder schmelzme- und/oder Ziehen bei der gewählten Verformur;alloy composition powder or melt and / or drawing with the selected deformation;
tallurgisch unter Verwendung der verschiedensten temperatur in etwa gleichmäßig in der Verformu-metallurgically using a wide range of temperatures, the deformation is roughly uniform
Vorlegierungen hergestellt werden, auch als Tränk- 30 richtung gestreckt werden. Für die Herstellung ·-Alloys are prepared to be stretched as impregnating 30 direction. For the production ·-
werkstoffe. Werkstoffen mit Lamellen- bzw. Schichtstruktur ismaterials. Materials with a lamellar or layer structure is
Wegen des großen Unterschiedes in den Schmelz- entsprechend günstig, wenn durch Schmieden. StBecause of the big difference in the smelting, appropriately cheap if by forging. St.
punkten der beiden Hauptphasen bietet sich die Ein- chen. Hämmern, Pressen, Diagonal- und/oder Kn-.the points of the two main phases offer the single. Hammering, pressing, diagonal and / or knocking.
bringung von Preßlingen aus der granulierten, speziell walzen bzw. bei Explosivverformung die beiden rBringing compacts out of the granulated, special rollers or, in the case of explosive deformation, the two r
vorverdüsten hochschmelzenden Phase in eine 35 tallischen Gefügebestandteile senkrecht zur Vor. :pre-atomize the high-melting phase in a 35 metallic structural components perpendicular to the pre. :
Mg-reiche Schmelze unter Vakuum, Schutzgas bzw. mungsrichtung zu flachen, parallelliegenden Teil· ■Mg-rich melt under vacuum, protective gas or direction of flow to flat, parallel parts · ■
.:nter einer Salzabdeckung sowie das Sintern von mit in etwa gleichmäßiger ebener Streckung und >·. ..: nter a salt cover as well as the sintering of with an approximately even, even stretching and> ·. .
Pulvermischungen in Gegenwart vor schmelzflüssiger tung werden.Powder mixtures are in the presence of molten processing.
Phase, auch unter erhöhtem Druck, für die Erzielung Durch Zusatz von bis zu 80 Volumprozent *
besonders feinkörniger Legierungen an, vorzugsweise, 40 pulver entsprechender Korngröße, bezogen auf .>·.
wenn bei späteren Verformungsarbeiten die üblicher- gesamte Werkstoffvolumen aus einer Glassorte na
weise bei Korngrößen von etwa 1 μπι auftretende niedrigem Erweichungspunkt unterhalb der Soliuus-Mikrokornplastizität
ausgenutzt werden soll. Zur temperatur der Mg-reichen Phase, vorzugsweise aus
Erzielung eines feinen Kornes beider Phasen und Bleiglas, kommt man zu Dreifaserwerkstoffen, bei
höchster Festigkeitswerte ist es außerdem zweckmäßig, 45 denen besonders hohe Festigkeitseigenschaften er/.icldie
schmelzflüssigen Werkstoffe mit möglichst hoher bar sind. Jenach der Viskosität der Glasphase und den
Geschwindigkeit von z. B. mehr als 100cC/sec durch Flie3eigenschaften der beiden festen Metallphasen bei
Verdüsen zu Pulver oder Abschrecken, Walzen und erhöhter Temperatur kann die räumliche Anordnung
Ziehen zu Folien, Bändern oder dünnen Drähten der einzelnen Fasern bzw. Plättchen in solchen Glasabzukühlen,
die unmittelbar verwendet oder pulver- 50 faser-Metall-Verbundwerkstoffen beliebig variiert und
metallurgisch weiterverarbeitet werden. die Oberfläche der einzelnen Phasen wesentlich erhöhtPhase, even under increased pressure, to achieve By adding up to 80 percent by volume *
particularly fine-grain alloys, preferably 40 powder, of the corresponding grain size, based on.> ·. if in later deformation work the usual total volume of material from a type of glass na wise with grain sizes of about 1 μπι occurring low softening point below the Soliuus micro-grain plasticity should be exploited. At the temperature of the Mg-rich phase, preferably from the achievement of a fine grain of both phases and lead glass, three-fiber materials are used; with the highest strength values it is also advisable to have particularly high strength properties as the molten materials with the highest possible bar. Depending on the viscosity of the glass phase and the speed of z. B. more than 100 c C / sec due to the flow properties of the two solid metal phases in atomization to powder or quenching, rolling and increased temperature, the spatial arrangement of drawing to foils, tapes or thin wires of the individual fibers or platelets in such glass can cool down immediately or powder-fiber-metal composites can be varied as required and further processed metallurgically. the surface of the individual phases is significantly increased
Bei der pulvermetallurgischen Herstellung der Werk- werden, so daß insbesondere z.B. die GlasfasernIn the powder metallurgical production of the work, so that in particular e.g. the glass fibers
Hoffe gemäß Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die völlig voneinander isoliert von Metallfasern einge-Hope according to the invention it is useful if the completely isolated from each other by metal fibers
vorgefertigten Legierungspulver und Metallpulver schlossen werden. Die Glasanteile schrumpfen bei derprefabricated alloy powder and metal powder are closed. The glass portions shrink in the
bereits in etwa die vorgenannte Zusammensetzung der 55 Abkühlung von der letzten Glühbehandlung wegenalready roughly the aforementioned composition due to the cooling from the last annealing treatment
angestrebten Gleichgewichtsphasen der Werkstoffe ihrer kleineren Wärmedehnung weniger als die me-desired equilibrium phases of the materials their smaller thermal expansion less than the me-
besitzen. Erst das Zusammentreffen der hohen Dukti- tallischen Anteile, besonders als die Mg-Phase, undown. Only the meeting of the high ductile-metal proportions, especially as the Mg phase, and
lität der kubisch-raumzentrierten Phase des NiTi-Typs, wirken dadurch, abgesehen von ihrer Eigenfestigkeit,of the body-centered cubic phase of the NiTi type, thus, apart from their inherent strength,
die bei Temperaturen unterhalb 2000C eine Martensit- zusätzlich festigkeitssteigernd auf die metallischenWhich at temperatures below 200 0 C a martensite additionally strength-increasing on the metallic
umwandlung erleidet, mit der verformungsfähigen 60 Fasern. Gegenüber der üblichen gesonderten Her-conversion suffers, with the deformable 60 fibers. Compared to the usual separate manufacturer
magnesi'tmreichen Phase führt zu den gut duktilen, stellung von Glasfasern und Strängein und derenMagnesium-rich phase leads to the ductile position of glass fibers and strands and their
neuartigen Werkstoffen. Tränkung mit Metall bzw. Einbringen in eine me-novel materials. Impregnation with metal or introduction into a metal
Ein wesentliches Merkmal des Gegenstandes der tallische Schmelze ist die beschriebene Herstellungs-Erfmdung
ist, daß diese Magnesiumbasiswerkstoffe weise besonders wirtschaftlich und liefert überdies
zusätzlich durch starke Warm- und Kaltverformung 65 recht gleichmäßige Werkstücke,
auf höchste Festigkeitswerte gebracht werden können, Ebenso ist es möglich, in eine Pulvermischung aus
wie sie z. B. von hochfesten Stählen bekannt sind. Es den beiden duktilen metallischen Fasern von vornentstehen
praktisch Zweifaserwerkstoffe, die Quer- herein bis zu 70 Volumprozent hochfeste Fasern oderAn essential feature of the object of the metallic melt is the manufacturing invention described is that these magnesium base materials are particularly economical and, in addition, by strong hot and cold deformation, also provide 65 quite uniform workpieces,
Can be brought to the highest strength values, It is also possible to use a powder mixture such as B. of high-strength steels are known. It is the two ductile metallic fibers from the beginning practically two-fiber materials, the transverse in up to 70 percent by volume high-strength fibers or
Fäden, ζ. B. unbeschichtete oder etwa mit Silizium- als hochschmelzenden keramischen Phasenanteilen karbidwhiskern beschichtete Kohlenstoffasern, kera- zn kommen, welche durch die intermetallische Phase mische Fasern, Borfäden, Glasfäden, Whisker oder des NiTi-Typs zusammengehalten werden. Soweit gezogene dünne Drähte ?.. B. .aus Beryllium, nicht- letztere auch oxydiert ist, wird deren Zähigkeit durch rostendem Stahl, Chrom-Legierungen oder Wolfram 5 eine Reduktionsbehandlung wiederhergestellt. Eine oder auch keramische Pulper und Fasern oder ent- Druckeinwirkung bei der Oxydation dient besonder: sprechende Stränge, Matten, Gewebe einzubringen zur Verdichtung der entstehenden Verbundwerkstoffe und diese im Strang zu verpressen. Dabei wird die im Ausgleich für die mögliche Schrumpfung der Faserorientierung in Strangpreßrichtung verstärkt, Mg-Phase.Threads, ζ. B. uncoated or coated with silicon as high-melting ceramic phase components carbide whiskers, kera- zn , which are held together by the intermetallic phase mixed fibers, boron threads, glass threads, whiskers or the NiTi type. As far as drawn thin wires ? ... E.g. made of beryllium, if the latter is also oxidized, their toughness is restored by means of rusting steel, chromium alloys or tungsten 5 a reduction treatment. A pulper or ceramic pulper and fibers or the effect of pressure relief during the oxidation are used in particular: introducing speaking strands, mats, fabrics to compress the resulting composite materials and compressing them into the strand. The Mg phase is strengthened to compensate for the possible shrinkage of the fiber orientation in the extrusion direction.
die Metallpulverteilchen ebenfalls zu Fasern verstreckt, to Damit wird besonders für hohe Oxidanteile ein Ziel sie umfließen die hochfesten eingebrachten Fasern, erreicht, die gute Einbindung durch eine metallische die sich ihrerseits meist nur noch geringfügig verformen Phase, die bisher wegen der schlechten Benetzbarkeit und, soweit es sich um endlose Fäden handelt, auch zu von Oxiden als Ausgangswerkstoffe durch Metalle orientierten Faserstücken mit hohem Verhältnis Länge oder Legiei ungen bei Herstellung von Metallkeramiken zu Durchmesser zerreißen können, die voneinander 13 durch Tränk· und Sinterverfahi«n erhebliche techdurch die magnesiumreiche Phase und die interme- nische Schwierigkeiten bereitet hat und zusätzlich tallische Phase vom NiTi-Typ getrennt sind. Haftbildner erforderlich machte.the metal powder particles are also stretched into fibers, this is a goal especially for high oxide proportions they flow around the high-strength fibers introduced, achieved the good integration through a metallic one which for their part usually only deforms slightly, the phase previously due to poor wettability and, as far as endless threads are concerned, also from oxides as starting materials through metals oriented pieces of fiber with a high ratio of length or alloys in the manufacture of metal ceramics can tear to diameter, which from each other 13 through the impregnation and sintering process has caused considerable tech by the magnesium-rich phase and the internal difficulties and in addition metallic phase of the NiTi type are separated. Adhesive made required.
Wärmebehandlungen unterhalb des Mg-Schmelz- Ea werden stoßfeste und thermoschockbeständige punktes wirken sich schließlich besonders auf das Hochtemperaturwerkstoffe hoher Porenfreiheit, ge-Gefüge und die Eigenschaften der Mg-Grundmasse *· ringer Dichte, mit guter Wärme- und elektrischer Leitaus, die in bekannter Weise ausgehärtet oder selbst fäbjgkeit erhalten, die zugleich eine hohe Härte und durch innere Oxydation gehärtet werden kann. Jedoch Kantenbeständigkdt und eine hohe chemische und ist es auch möglich, die höherschmelzende Haupt- abrasive Beständigkeit aufweisen, aber auch noch phase nach der spanlosen Verformung unterhalb der spanlos oder spanabhebend verformt werden können. Schmelztemperatur der magnesiumreichen Phase durch as Sie sind insbesondere bis zum Schmelzpunkt der Phase Abschrecken und Anlassen bzw. Abkühlung mit ge- de. NiTi-Typs verwendbar. Sie können ebenfalls als regelter Geschwindigkeit zusätzlich über zunächst in Leichtbauwerkstoffe für die Raum- und Luftfahrt-Lösung gebliebene weiten feste Phasen zu härten. teehnik, für den Fahrzeugbau und für Motorenteile.Heat treatments below the Mg melt Ea become shock and thermal shock resistant This point has a particular effect on the high-temperature materials, which are free from pores, have a ge-structure and the properties of the Mg base mass * with low density, with good heat and electrical conductivity, which are cured in a known manner or are given a color themselves, which are also very hard and can be hardened by internal oxidation. However, edge resistance and a high chemical and it is also possible to have the higher-melting main abrasive resistance, but also still phase after the non-cutting deformation below which the non-cutting or cutting can be deformed. Melting temperature of the magnesium-rich phase by as you are in particular up to the melting point of the phase Quenching and tempering or cooling with ge de. NiTi type can be used. You can also use it as a controlled speed, in addition to hardening through large solid phases initially remaining in lightweight materials for the space and aviation solution. teehnik, for vehicle construction and for engine parts.
Bei all den vorbeschriebenen Sinter-, GIQh- und für Behälter und für die Waffentechnik sowie für Sport-Wärmebehandlungen erweist es sKm ah verisähsft, ** gsrSte eingesetzt werden, außerdem für elektrische daß die Teilchen der beiden metallischen Phasen durch Kontakte, Schneidwerkstoffe, Gasturbtnenschaufein. Teildiffusion an ihren Grenzflächen besonders haft- verschleißfeste Maschinenteile für Kalt- und Warmfest miteinander verbunden werden. Entsprechendes arbeit, als Dämpfungswerkstoffe, Düsenwerkstoffe für gilt für Gußstücke und Druckgußstucke aus Werk- Festbrenmtoffraketen, Lager, Hitzeschilde mit Kühstoffen gemäß Erfindung. Diese zeichnen sich durch as lung beim Aufschmelzen des metallischen Anteils ein sehr günstiges Verhältnis Festigkeit zu Dichte aus verwendet werden. Dabei läßt sich gegenüber den und lassen besonders dünne Wandstärken der Teile zu. bisher üblichen, relativ schwereren Wolfram-Silber-With all the above-described sintering, GIQh and for containers and for weapon technology as well as for sports heat treatments, it proves that gsrSte are used, also for electrical ones that the particles of the two metallic phases through contacts, cutting materials, gas turbine inspection. Partial diffusion at their interfaces, particularly adhesive, wear-resistant machine parts for cold and hot strength are connected to one another. Corresponding work, as damping materials, nozzle materials for applies to castings and die-castings from factory solid-fuel rockets, bearings, heat shields with coolants according to the invention. These are characterized by the fact that the metallic part is melted a very favorable strength to density ratio can be used. It can be compared to the and allow particularly thin wall thicknesses of the parts. previously common, relatively heavier tungsten-silver
Die vorbeschriebenen Verbundwerkstoffe sind be- Hitzeschilden, bei denen das Silber verdampft, die sonders als Leichtbauwerkstoffe hober Festigkeit für höhere spezifische Wärme und Schmelzwärme der die Raum- und Luftfahrttechnik wie auch fQr den 40 metallischen Phase im Vergleich zu Silber günstig ausFahrzeugbau und Motorteile geeignet, jedoch auch nutzen, fQr die Waffentechnik, für Sportgeräte, Behälter u. dgL Weiter bietet sich die Verwendung der WerkstoffeThe composite materials described above are heat shields in which the silver evaporates especially as lightweight construction materials with high strength for higher specific heat and heat of fusion the space and aviation technology as well as for the metallic phase cheap compared to silver from vehicle construction and engine parts suitable, but also use, For weapon technology, for sports equipment, containers and the like. The materials can also be used
Sie sind an Stelle von glasfaser- oder metallfaserver- gemäß Erfindung als Reaktorwerkstoffe, als Kataly· stärkten Werkstoffen auf Kunststoffbasis bis zu weh satoren und Katalysatorträger, als Elektroden und höheren Temperaturen einsetzbar und gestatten wegen 45 Schweißzusatzwerkstoffe für Plattierungen und ihrer höheren Festigkeit und auch Querfestigkeit von Zwischenschichten in Verbundwerkstoffen an. vornhsirin geringe Wandstärken und dadurch weitere Die beschriebenen Metallkeramiken können in be-Gewichtsemsparungrrn. Sie bereiten verbindungstech- fiebtger Form als Schmiede· und Gußstücke, Oruckftisch keine Schwierigkeiten und sind auch spaaab· gnßstücke, langgestreckte Formteile wie Stäbe, Rohre, hebend gut veratbettbif. m Binder, FoBen, Verkleidungen erhalten werden.They can be used in place of glass fiber or metal fiber according to the invention as reactor materials, as catalyst-strengthened materials on a plastic basis up to sensors and catalyst carriers, as electrodes and higher temperatures and allow 45 welding filler materials for cladding and their higher strength and also transverse strength of Interlayers in composite materials. The metal ceramics described can be reduced in weight. They do not cause any difficulties in connection with a tight-fitting form as forges and castings, press tables, and are also great castings, elongated molded parts such as rods, tubes, and easy to move. m binders, foils, cladding can be obtained.
Die beschriebenen Magnesiumbasiswerkstoffe sind letztere z. B. über Plattierung, Auftfagschweißung ferner besonders geeignet als Reaktorwerkstoffe, «der Auftragen der metallischer Ausgangswerk-Keramiklote. Elektroden, Schwdßzusatzwerkstoffe, stoffe. In jedem Falle ist eine nachträgliche Oxydation auch für Srjneidzwecke, als hodrwarmfeste V'crk- erforderlich. Günstig ist dabei stets, daß eine Legtestoffe für Gasturbmenschaufela, als Düsenwerkstoffe 55 rtmgsbfldung zwischen den beiden metallischen Phasen für Festbrennstoffraketen, für Hitzeschilde, Lager, des Ausgangswerkstoffes und der zu panzernden bzw. auch für Piergen und Zwischenschichten bei verkleidenden Unterlagen eintritt, die auch bei der Verbundwerkstoffen. nachfolgenden Oxydation erhalten bleibt und die gc-The magnesium base materials described are the latter z. B. via cladding, on-site welding furthermore particularly suitable as reactor materials, «the application of the metallic starting-work ceramic solders. Electrodes, welding additive materials, materials. In each case there is a subsequent oxidation also for cutting purposes, as heat-resistant V'crk- required. It is always favorable here that a laying substance for gas turbine blades, as nozzle material 55, has a flow rate between the two metallic phases for solid fuel rockets, for heat shields, bearings, the base material and the armored or also applies to piercing and intermediate layers in the case of cladding documents, which also applies to the Composites. subsequent oxidation is retained and the gc-
wird die Mg-rekhe Phase vorzugsweise durch sieb β» Dies gut besonders, wenn die Magnesiumbasiswerkausbildende dünne Oxidfilme geschützt, bleibt aber stoffe gemäß Erfindung als Keramiklote egcse zunächst metallisch im Innern. werden. Man hat zugleich den Votteil einer niedrigenThe Mg-high phase is preferably protected by sieve β »This is particularly good if the thin oxide films forming the magnesium base work are protected, but remains substances according to the invention as ceramic solder egcse initially metallic inside. will. At the same time one has the vote of a low one
Es ist jedoch auch möglich, diese Phase durch Glüh- Arbeitstemperatur, die je nach Lotzosannttensetzung behandlungen der Legierungen bei konstanten oder bis in die Nähe des Schmelzpunktes der Mg-nächen steigenden Temperaturen bis über den Schmelzpunkt 65 Phase herab gewühlt werden kann, der Zusammenhinaos teilweise oder vollständig zn oxydieren und so setztmg nach ein reaktives Lot, und kann doch die zu Metallkeramiken mit MgO bzw. komplexen Oxiden Betriebstemperaturen der gelöteten Teile nach Oxyin Skelett- oder Faserfonn und z. B. Glasfasereinlagen dation der nredrigscnenden metallischen PhaseHowever, it is also possible to change this phase by annealing the working temperature, which depends on the setting of the solder Treatments of the alloys at constant or close to the melting point of the magnesium niches Increasing temperatures to above the melting point 65 phase can be buried down, the combination partially or completely oxidize and so creates a reactive solder, and yet the to metal ceramics with MgO or complex oxides operating temperatures of the soldered parts according to Oxyin skeleton or fiber form and z. B. Glass fiber inserts dation of the lowering metallic phase
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bi>. dicht unterhalb des Schmelzpunktes der hochschmelzenden metallischen Ausgangsphase wählen. Als Keramiklote sind die Werkstoffe gemäß Erfindung sowohl für Metallkeramiken wie für Vollkeramiken, Graphit, Kohlenstoffaserwerkstoffe und für hochschmelzende Metalle wie z. B. Zirkonium, Wolfram, Molybdän, Titan, Gußeisen und deren Verbindungen untereinander einsetzbar.bi>. Select just below the melting point of the high-melting metallic starting phase. As ceramic solders, the materials according to the invention are both for metal ceramics as for full ceramics, graphite, carbon fiber materials and for refractory metals such. B. zirconium, tungsten, molybdenum, titanium, cast iron and their compounds can be used.
Besonders hervorzuheben ist noch die Eignung der rein metallischen Werkstoffe wie der teiloxydierten Werkstoffe gemäß Erfindt,üig als Reaktorwerkstoffe wegeil ihrer speziellen chemischen Beständigkeit, leichten Formgebung, guten Verbindungibildung, ihres niedrigen Neutronenabsorptionsquerschnitte ihres günstigen Verhältnisses von Festigkeit zu Dicht· ihres niedrigen Gestehungspreises, ihrer hohen Warn festigkeit und geringen Kriechgeschwindigkeit bi höheren Temperaturen.Particularly noteworthy is the suitability of the purely metallic materials, such as the partially oxidized materials according to the invention, suitable as reactor materials because of their special chemical resistance, light shape, good connection formation, their low neutron absorption cross-sections, their favorable ratio of strength to density, their low cost price, their high warning strength and low creep speed at higher temperatures.
Als Anwendungsgebiete sind besonders Umhüllur gen von Brennstoffen, die Auskleidung von Brenr elementkanälen und Druckrohre zu nennen.·The areas of application are, in particular, the enveloping of fuels, the lining of burners element channels and pressure pipes.
Als besonders günstige hoch warmfeste VerbuncAs a particularly inexpensive, high-temperature-resistant Verbunc
ίο werkstoff typen seien genannt: die Faserkombinationeίο types of material are mentioned: the fiber combinations
Kohlenstoffaser, die neben hoher Zugfestigkeit eine Carbon fiber, which in addition to high tensile strength is a
hohen Elastizitätsmodus verbürgt.high elasticity mode guaranteed.
Claims (11)
für den Fahrzeugbau un4. Motorenteile,
für Behälter und für die Waffentechnik,
für Sportgeräte;
für elektrische Kontakte,
als Reaktorwerkstoffe,
als Keramiklote,for space and aviation technology,
for vehicle construction and 4 . Engine parts,
for containers and for weapon technology,
for sports equipment;
for electrical contacts,
as reactor materials,
as ceramic solders,
als Elektroden,
als Schweißzusatzwerkstoffe,
in der zahnärztlichen Prothetik,
für Schneidzwecke
als hochwarmfeste Werkstoffe für Gasturbinenschaufein, as catalysts and catalyst carriers,
as electrodes,
as welding consumables,
in dental prosthetics,
for cutting purposes
as highly heat-resistant materials for gas turbine blades,
für Hitzeschilde,
für Lager,
für Plattierungen und Zwischenschichten.for nozzles for solid fuel rockets,
for heat shields,
warehouse,
for cladding and intermediate layers.
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| GB2320071A GB1354363A (en) | 1970-03-07 | 1971-04-19 | Magnesium containing alloys |
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