DE202022103231U1

DE202022103231U1 - Eine Vorrichtung zur Herstellung von Aluminium-Hybrid-Verbundwerkstoffen

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Publication number: DE202022103231U1
Application number: DE202022103231.9U
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Priority date: 2022-06-08
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2022-06-20
Anticipated expiration: 2032-06-09

Abstract

Vorrichtung (100) zur Herstellung eines Aluminium-Hybrid-Verbunds, wobei die Vorrichtung (100) Folgendes umfasst:
eine erste Mischkammer (102) zum Mischen von 83-85 Gew.-% Aluminiumpulver mit intermetallischen Partikeln wie 0.1-1 Gew.-% Magnesiumpulver und Siliziumpulver und 2-3 Gew.-% Kupferpulver, um eine erste Mischung zu bilden;
eine zweite Mischkammer (104) in Verbindung mit der ersten Mischkammer (102) zum Mischen von keramischen Mineralien wie 8 bis 10 Gew.-% Siliziumkarbid (SiC) und 1 bis 3 Gew.-% Graphitpulver mit der ersten Mischung, die aus der ersten Mischkammer erhalten wird, um eine zweite Mischung zu erhalten;
ein Matrizen- und Stempelherstellungsmodul (106) zum Herstellen mindestens eines Matrizen- und Stempelsatzes, wobei die Matrize und der Stempel einen unteren Stempel (106a), einen oberen Stempel (106b) und eine hohle Matrize (106c) umfassen, wobei die zweite Mischung, die von der zweiten Mischkammer (104) erhalten wird, in die hohle Matrize (106c) gefüllt wird, um einen Kern (106d) zu bilden;
eine Verdichtungskammer (108), die mit dem Modul (106) zur Herstellung von Matrizen und Stempeln verbunden ist, um die gefüllte zweite Mischung unter einer gewünschten Druckbedingung zu verdichten, um eine gewünschte Form zu bilden; und
eine Sinterkammer (110), die mit der Verdichtungskammer (108) verbunden ist, um die gewünschte Form bei einer gewünschten Temperatur zu sintern und dann für eine gewünschte Dauer zu glühen, wobei die gesinterten Pulver gleichmäßig unter den intermetallischen Partikeln verteilt sind, um einen Hybridverbundstoff mit einem gleichmäßigen Metallmatrix-Hybridverbundstoff zu bilden.

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gebiet der Metallurgie und der Herstellungsvorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Gebiet der Herstellung von Aluminium-Hybrid-Verbundwerkstoffen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Welt der modernen Werkstoffe erfordert ernsthafte Forschung zur Entwicklung von leichten, hochfesten Verbundwerkstoffen mit besseren mechanischen Eigenschaften. Typischerweise weisen hybride Verbundwerkstoffe mit einer Aluminium-Metall-Matrix bessere Eigenschaften wie Festigkeit, Steifigkeit und Beständigkeit gegen Kontaktverschleiß auf als monolithische Formen mit einer Metallmatrix. Die Aluminium-Metall-Matrix-Hybrid-Verbundwerkstoffe (AMMHC), die mit keramischen Pulvern wie Siliziumkarbid und Graphit in Form von Partikeln, Flocken oder Whiskern verstärkt sind, zeichnen sich im Vergleich zu Aluminium und anderen Werkstoffen durch eine höhere Steifigkeit, Verschleißfestigkeit und Haltbarkeit bei hohen Temperaturen aus.
Im Stand der Technik sind viele Versuche unternommen worden, Metallmatrix-Hybrid-Verbundwerkstoffe auf verschiedene Weise herzustellen. Der Stand der Technik beschreibt verschiedene metallurgische Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Hybrid-Verbundwerkstoffen in fester oder flüssiger Form. Bei der festen Methode, d. h. bei pulvermetallurgischen Verfahren, werden die Metallmatrixpulver mit den Verstärkungspulvern in beliebiger Form gemischt und anschließend kalt verdichtet und gesintert. Der maximale Volumen- oder Gewichtsanteil der keramischen Pulver wie Siliziumkarbid und Graphit, die in einem Aluminiummatrix-Verbundwerkstoff verstärkt sind, der durch ein P/M-Verfahren erhalten wird, beträgt etwa 25 % Whisker nach Gewicht oder Volumen und weniger als 40 % nach Gewicht oder Volumen im Falle von Pulverteilchen.
EP0567284B1 lehrt, dass der Verbundwerkstoff hergestellt wird, indem Karbidpulver mit Graphit als Schmiermittel in den geschmolzenen Zustand der Aluminiumlegierung eingebracht wird, um einen Verbundwerkstoff auf Aluminiumbasis zu bilden. Das Karbid und die Kohlenstoffpartikel werden in die Aluminiummischung gemischt und gleichmäßig in der Aluminiumschmelze verteilt. Die Karbidpartikel erhöhen den Elastizitätsmodul, die Festigkeit und die Härte und verbessern so die Verschleißfestigkeit.
US4657065A beschreibt die Herstellung eines Verbundwerkstoffs mit einer Magnesiummatrix oder deren Legierungen und einer Verstärkung durch diskrete Partikel aus Siliziumkarbid, die durch Gießen hergestellt werden. Die Härte des Verbundwerkstoffs erhöhte sich um etwa 25 %, was durch die Verstärkung des SiC erreicht wurde. Auch andere Eigenschaften wie die Zugfestigkeit und die Verschleißfestigkeit werden durch den Zusatz von SiC verbessert.
WO1989006287A2 offenbart, dass sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Metallen und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumverbundwerkstoffen mit einer Metallmatrix und einer Verstärkungsphase durch ein Pulververfahren bezieht. Sie stellten einen Verbundwerkstoff auf Basis einer Metallmatrix aus Aluminium mit einem verstärkenden Füllstoff von etwa 0,1 bis 50 Volumenprozent her. Der Füllstoff wurde verfestigt, um einen Pulverpressling mit einer formbaren Masse, im Wesentlichen ohne Hohlräume, mit besserer Verschleißfestigkeit zu erhalten.
Die oben erwähnten Vorläufer weisen keine verbesserten mechanischen und physikalischen Eigenschaften auf und bieten einen kostspieligeren Herstellungsprozess.
Daher besteht die Notwendigkeit, ein kosteneffizientes Gerät zu entwickeln, das eine neuartige Kombination von Materialien zur Verbesserung der mechanischen und physikalischen Eigenschaften der hergestellten Nanokomposite verwendet.
Der technische Fortschritt, der durch die vorliegende Erfindung offenbart wird, überwindet die Einschränkungen und Nachteile bestehender und konventioneller Systeme und Methoden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Aluminium-Hybrid-Verbundwerkstoffen.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Herstellung von Aluminium-Hybrid-Verbundwerkstoffen zu entwickeln,
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines attraktiven Hybrid-Verbundwerkstoffs mit höherer Festigkeit, geringem Gewicht, höherer Korrosionsbeständigkeit, signifikanter Dichte und

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige Herstellung zu ermöglichen.
In einer Ausführungsform eine Vorrichtung zur Herstellung eines Aluminium-Hybrid-Verbundwerkstoffs, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: eine erste Mischkammer zum Mischen von 83-85 Gew.-% Aluminiumpulver mit intermetallischen Teilchen wie 0.1-1 Gew.-% Magnesiumpulver und Siliziumpulver und 2-3 Gew.-% Kupferpulver, um eine erste Mischung zu bilden; eine zweite Mischkammer in Verbindung mit der ersten Mischkammer zum Mischen von keramischen Mineralien wie 8-10 Gew.-% Siliziumkarbid (SiC) und 1-3 Gew.-% Graphitpulver mit der ersten Mischung, die aus der ersten Mischkammer erhalten wird, um eine zweite Mischung zu erhalten; ein Matrizen- und Stempelherstellungsmodul zum Herstellen mindestens eines Matrizen- und Stempelsatzes, wobei die Matrize und der Stempel einen Unterstempel, einen Oberstempel und eine Hohlmatrize umfassen, wobei die aus der zweiten Mischkammer erhaltene zweite Mischung in die Hohlmatrize gefüllt wird, um einen Kern zu bilden; eine Verdichtungskammer, die mit dem Matrizen- und Stempelherstellungsmodul verbunden ist, um die gefüllte zweite Mischung unter einer gewünschten Druckbedingung zu verdichten, um eine gewünschte Form zu bilden; und eine Sinterkammer, die mit der Verdichtungskammer verbunden ist, um die gewünschte Form bei einer gewünschten Temperatur zu sintern und dann für eine gewünschte Dauer zu glühen, wobei die gesinterten Pulver gleichmäßig zwischen intermetallischen Partikeln verteilt sind, um einen Hybridverbundstoff mit einem gleichmäßigen Metallmatrix-Hybridverbundstoff zu bilden.
In einer Ausführungsform hat das Aluminiumpulver eine Reinheit von 99.55% und eine Partikelgröße von 44 Mikron, das Magnesiumpulver von 149 Mikron mit einer Reinheit von 99.80%, das Kupferpulver von 44 Mikron mit einer Reinheit von 99.77%, das Siliziumkarbidpulver von 44 Mikron mit einer Reinheit von 99.55% und das Graphitpulver von 44 Mikron mit einer Reinheit von 99.87%.
In einer Ausführungsform hat der untere Stempel ein geschlossenes distales Ende und ein offenes proximales Ende, während der obere Stempel ein geschlossenes proximales Ende und ein offenes distales Ende hat.
In einer Ausführungsform sind der untere Stempel, die Matrize und der obere Stempel nacheinander angeordnet, um ein einziges Modul zu bilden, das in einer einzigen Achse liegt, so dass ein hohler Durchgang für die Aufnahme der gefüllten zweiten Mischung gebildet wird.
In einer Ausführungsform werden die gemischten Pulvermischungen in der Verdichtungskammer mit einem digitalen Verdichtungsprüfgerät verdichtet.
In einer Ausführungsform liegt die Belastungsrate in der Verdichtungskammer bei 0.3 Kilonewton pro Sekunde und einem Druck von etwa 521.87 MPa, um die gewünschte Form zu erhalten.
In einer Ausführungsform entspricht die Form der gefüllten zweiten Mischung der Form des hohlen Durchgangs des Matrizen- und Stempelherstellungsmoduls.
In einer Ausführungsform liegt die gewünschte Temperatur bei 600-6500C und die gewünschte Dauer bei etwa 24 Stunden.
Um die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung weiter zu verdeutlichen, wird eine genauere Beschreibung der Erfindung durch Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen davon, die in den beigefügten Figuren dargestellt ist, gemacht werden. Es wird davon ausgegangen, dass diese Figuren nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Umfangs zu betrachten sind. Die Erfindung wird mit zusätzlicher Spezifität und Detail mit den beigefügten Figuren beschrieben und erläutert werden.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren gelesen wird, in denen gleiche Zeichen gleiche Teile in den Figuren darstellen, wobei:

1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Herstellung von Aluminium-Hybrid-Verbundwerkstoffen zeigt, und
2 eine schematische Darstellung des Moduls zur Herstellung von Matrizen und Stempeln zeigt.

Der Fachmann wird verstehen, dass die Elemente in den Figuren der Einfachheit halber dargestellt sind und nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet wurden. Die Flussdiagramme veranschaulichen beispielsweise das Verfahren anhand der wichtigsten Schritte, um das Verständnis der Aspekte der vorliegenden Offenbarung zu verbessern. Darüber hinaus kann es sein, dass eine oder mehrere Komponenten der Vorrichtung in den Figuren durch herkömmliche Symbole dargestellt sind, und dass die Figuren nur die spezifischen Details zeigen, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung relevant sind, um die Figuren nicht mit Details zu überfrachten, die für Fachleute, die mit der vorliegenden Beschreibung vertraut sind, leicht erkennbar sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Um das Verständnis der Erfindung zu fördern, wird nun auf die in den Figuren dargestellte Ausführungsform Bezug genommen und diese mit bestimmten Worten beschrieben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass damit keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Änderungen und weitere Modifikationen des dargestellten Systems und solche weiteren Anwendungen der darin dargestellten Grundsätze der Erfindung in Betracht gezogen werden, wie sie einem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung normalerweise einfallen würden.
Der Fachmann wird verstehen, dass die vorstehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd für die Erfindung sind und nicht als einschränkend angesehen werden.
Wenn in dieser Beschreibung von „einem Aspekt“, „einem anderen Aspekt“ oder ähnlichem die Rede ist, bedeutet dies, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Daher können sich die Ausdrücke „in einer Ausführungsform“, „in einer anderen Ausführungsform“ und ähnliche Ausdrücke in dieser Beschreibung alle auf dieselbe Ausführungsform beziehen, müssen es aber nicht.
Die Ausdrücke „umfasst“, „enthaltend“ oder andere Variationen davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken, so dass ein Verfahren oder eine Methode, die eine Liste von Schritten umfasst, nicht nur diese Schritte einschließt, sondern auch andere Schritte enthalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder zu einem solchen Verfahren oder einer solchen Methode gehören. Ebenso schließen eine oder mehrere Vorrichtungen oder Teilsysteme oder Elemente oder Strukturen oder Komponenten, die mit „umfasst...a“ eingeleitet werden, nicht ohne weitere Einschränkungen die Existenz anderer Vorrichtungen oder anderer Teilsysteme oder anderer Elemente oder anderer Strukturen oder anderer Komponenten oder zusätzlicher Vorrichtungen oder zusätzlicher Teilsysteme oder zusätzlicher Elemente oder zusätzlicher Strukturen oder zusätzlicher Komponenten aus.
Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, allgemein verstanden wird. Das System, die Methoden und die Beispiele, die hier angegeben werden, dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht als Einschränkung gedacht.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Detail beschrieben.
1 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung (100) zur Herstellung von Aluminium-Hybrid-Verbundwerkstoffen, wobei die Vorrichtung (100) Folgendes umfasst: eine erste Mischkammer (102), eine zweite Mischkammer (104), ein Modul zur Herstellung von Matrizen und Stempeln (106), eine Verdichtungskammer (108) und eine Sinterkammer (110).
Die erste Mischkammer (102) dient zum Mischen von 83-85 Gew.-% Aluminiumpulver mit intermetallischen Partikeln wie 0.1-1 Gew.-% Magnesiumpulver und Siliziumpulver und 2-3 Gew.-% Kupferpulver, um eine erste Mischung zu bilden. Das Aluminiumpulver hat eine Reinheit von 99.55 % und eine Teilchengröße von 44 Mikron, das Magnesiumpulver von 149 Mikron mit einer Reinheit von 99.80 %, das Kupferpulver von 44 Mikron mit einer Reinheit von 99.77 %.
Die zweite Mischkammer (104) in Verbindung mit der ersten Mischkammer (102) zum Mischen von keramischen Mineralien wie 8-10 Gew.-% Siliziumkarbid (SiC) und 1-3 Gew.-% Graphitpulver mit der ersten Mischung, die aus der ersten Mischkammer erhalten wird, um eine zweite Mischung zu erhalten. Die Siliziumkarbidpulver von 44 Mikron mit einer Reinheit von 99.55% und das Graphitpulver von 44 Mikron mit einer Reinheit von 99.87%.
Das Modul zur Herstellung von Matrizen und Stempeln (106) zur Herstellung mindestens eines Matrizen- und Stempelsatzes.
Die Verdichtungskammer (108) ist mit dem Modul zur Herstellung von Matrizen und Stempeln (106) verbunden, um die gefüllte zweite Mischung unter einem gewünschten Druck zu verdichten und in eine gewünschte Form zu bringen. Die gemischten Pulvermischungen werden in der Verdichtungskammer (108) mit Hilfe eines digitalen Verdichtungsprüfers verdichtet. Die Belastungsrate in der Verdichtungskammer (108) liegt bei 0.3 Kilonewton pro Sekunde und einem Druck von etwa 521.87 MPa, um die gewünschte Form zu erhalten. Die Form der gefüllten zweiten Mischung entspricht der Form des hohlen Durchgangs des Matrizen- und Stempelherstellungsmoduls (106).
In einer Ausführungsform ist die verdichtete, gefüllte zweite Mischung grün gefärbt.
Die Sinterkammer (110) ist mit der Verdichtungskammer (108) verbunden, um die gewünschte Form bei einer gewünschten Temperatur zu sintern und dann für eine gewünschte Dauer zu glühen, wobei die gesinterten Pulver gleichmäßig unter den intermetallischen Partikeln verteilt sind, um einen Hybridverbundstoff mit einem gleichmäßigen Metallmatrix-Hybridverbundstoff zu bilden. Die gewünschte Temperatur liegt bei 600-650°C und die gewünschte Dauer beträgt etwa 24 Stunden.
In einer Ausführungsform wird die Sinterkammer aus einem Muffelofen ausgewählt, ist aber nicht darauf beschränkt.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Moduls zur Herstellung von Matrize und Stempel (106). Die Matrize und der Stempel bestehen aus einem Unterstempel (106a), einem Oberstempel (106b) und einer Hohlform (106c). Bei der Herstellung der Matrize wurden konstruktive Aspekte wie Spannungskonzentration und Rissausbreitung berücksichtigt. Die zweite Mischung aus der zweiten Mischkammer (104) wird in die Hohlform (106c) gefüllt, um einen Kern (106d) zu bilden. Der untere Stempel (106a) hat ein geschlossenes distales Ende und ein offenes proximales Ende, wobei der obere Stempel (106b) ein geschlossenes proximales Ende und ein offenes distales Ende hat. Der untere Stempel (106a), die Matrize (106c) und der obere Stempel (106b) sind nacheinander angeordnet, um ein einziges Modul zu bilden, das in einer einzigen Achse liegt, so dass ein hohler Durchgang zur Aufnahme der gefüllten zweiten Mischung gebildet wird.
In einer Ausführungsform verwendet das digitale Druckprüfgerät einen C-45 Stahlstempel.
Die Härte des Hybridverbundwerkstoffs beträgt maximal 84 VHN, gemessen auf einer Vicker-Härteprüfmaschine. Die Dichte des Hybrid-Verbundwerkstoffs wird mit 2,83 g/cm³ berechnet, was besser ist als bei derzeit verfügbaren Aluminium-Verbundwerkstoffen. Die Härte des Hybrid-Verbundwerkstoffs steigt mit zunehmender Siliziumkarbid- und Graphitverstärkung, sinkt jedoch mit abnehmender Siliziumkarbid- und Graphitverstärkung. Um eine maximale Härte zu erreichen, wird ein geeigneter Anteil des verstärkten Materials verwendet.
Die Verstärkung von Siliziumkarbid und Graphit im Matrixelement zeigt, dass die Poren sehr klein sind, wenn sie richtig in der Pulvermischung vermischt sind. Eine Erhöhung der SiC-Partikelgröße verringert die Porosität, den volumetrischen Verlust und den Reibungskoeffizienten des Verbundwerkstoffs. Darüber hinaus zeigten die Hybrid-Verbundwerkstoffe eine sehr geringe Verschleißrate und einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten. Während des Sinterns hemmt die Einführung von SiC- und Gr-Partikeln das Wachstum von α-Aluminiumkörnern, die eine Keimbildung bilden. Je höher der prozentuale Anteil an SiC- und Gr-Pulvern ist, desto größer ist die Anzahl der Kernbildung und desto mehr Aluminiumkörner verfestigen sich darin. Die Verteilung der intragranularen SiC-Gr-Pulverpartikel hat offensichtlich das beste mechanische, physikalische und tribologische Verhalten, basierend auf den Verdichtungs- und Sinterungsprozessen. Da die Dichten sowohl der Matrixpartikel als auch der verstärkenden Pulverpartikel unterschiedlich sind, ergibt sich im halbfesten Zustand des P/M-Produkts eine gleichmäßige Streuung der Partikel, insbesondere der SiC-Gr-Partikel, die fast gleichmäßig in der Aluminium-Matrix verstärkt sind.
Der Hybridverbundwerkstoff enthält Cu, das die Härte und die Zugfestigkeit verbessert und die Schlagfestigkeit des Verbundwerkstoffs verringert. Der vorbereitete Hybridverbundwerkstoff bietet durch die Zugabe von Silizium Verschleißfestigkeit. Benetzbarkeit und Leichtigkeit wurden durch die Zugabe von Magnesium zu Metallmatrix-Verbundwerkstoffen gefunden.
Die Figuren und die vorangehende Beschreibung geben Beispiele für Ausführungsformen. Der Fachmann wird verstehen, dass eines oder mehrere der beschriebenen Elemente durchaus zu einem einzigen Funktionselement kombiniert werden können. Alternativ dazu können bestimmte Elemente in mehrere Funktionselemente aufgeteilt werden. Elemente aus einer Ausführungsform können einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. So kann beispielsweise die Reihenfolge der hier beschriebenen Prozesse geändert werden und ist nicht auf die hier beschriebene Weise beschränkt. Darüber hinaus müssen die Aktionen eines Flussdiagramms nicht in der gezeigten Reihenfolge ausgeführt werden; auch müssen nicht unbedingt alle Aktionen durchgeführt werden. Auch können die Handlungen, die nicht von anderen Handlungen abhängig sind, parallel zu den anderen Handlungen ausgeführt werden. Der Umfang der Ausführungsformen ist durch diese spezifischen Beispiele keineswegs begrenzt. Zahlreiche Variationen sind möglich, unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung explizit aufgeführt sind oder nicht, wie z. B. Unterschiede in der Struktur, den Abmessungen und der Verwendung von Materialien. Der Umfang der Ausführungsformen ist mindestens so groß wie in den folgenden Ansprüchen angegeben.
Vorteile, andere Vorzüge und Problemlösungen wurden oben im Hinblick auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Die Vorteile, Vorzüge, Problemlösungen und Komponenten, die dazu führen können, dass ein Vorteil, ein Nutzen oder eine Lösung auftritt oder ausgeprägter wird, sind jedoch nicht als kritisches, erforderliches oder wesentliches Merkmal oder Komponente eines oder aller Ansprüche zu verstehen.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung zur Herstellung eines Aluminium-Hybrid-Verbunds
102: Erste Mischkammer
104: Zweite Mischkammer
106: Modul zur Herstellung von Matrize und Stempel
106a: Unterer Stempel
106b: Oberer Stempel
106c: Hohlmatrize
106d: Kern
108: Verdichtungskammer
110: Sinterkammer
202: Pulvermetallurgisches Teil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0567284 B1 [0004]
US 4657065 A [0005]
WO 1989006287 A2 [0006]

Claims

Vorrichtung (100) zur Herstellung eines Aluminium-Hybrid-Verbunds, wobei die Vorrichtung (100) Folgendes umfasst: eine erste Mischkammer (102) zum Mischen von 83-85 Gew.-% Aluminiumpulver mit intermetallischen Partikeln wie 0.1-1 Gew.-% Magnesiumpulver und Siliziumpulver und 2-3 Gew.-% Kupferpulver, um eine erste Mischung zu bilden; eine zweite Mischkammer (104) in Verbindung mit der ersten Mischkammer (102) zum Mischen von keramischen Mineralien wie 8 bis 10 Gew.-% Siliziumkarbid (SiC) und 1 bis 3 Gew.-% Graphitpulver mit der ersten Mischung, die aus der ersten Mischkammer erhalten wird, um eine zweite Mischung zu erhalten; ein Matrizen- und Stempelherstellungsmodul (106) zum Herstellen mindestens eines Matrizen- und Stempelsatzes, wobei die Matrize und der Stempel einen unteren Stempel (106a), einen oberen Stempel (106b) und eine hohle Matrize (106c) umfassen, wobei die zweite Mischung, die von der zweiten Mischkammer (104) erhalten wird, in die hohle Matrize (106c) gefüllt wird, um einen Kern (106d) zu bilden; eine Verdichtungskammer (108), die mit dem Modul (106) zur Herstellung von Matrizen und Stempeln verbunden ist, um die gefüllte zweite Mischung unter einer gewünschten Druckbedingung zu verdichten, um eine gewünschte Form zu bilden; und eine Sinterkammer (110), die mit der Verdichtungskammer (108) verbunden ist, um die gewünschte Form bei einer gewünschten Temperatur zu sintern und dann für eine gewünschte Dauer zu glühen, wobei die gesinterten Pulver gleichmäßig unter den intermetallischen Partikeln verteilt sind, um einen Hybridverbundstoff mit einem gleichmäßigen Metallmatrix-Hybridverbundstoff zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Aluminiumpulver eine Reinheit von 99.55% und eine Teilchengröße von 44 Mikron aufweist, das Magnesiumpulver 149 Mikron mit einer Reinheit von 99.80%, das Kupferpulver 44 Mikron mit einer Reinheit von 99.77%, das Siliziumkarbidpulver 44 Mikron mit einer Reinheit von 99.55% und das Graphitpulver 44 Mikron mit einer Reinheit von 99.87%.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der untere Stempel (106a) ein geschlossenes distales Ende und ein offenes proximales Ende hat, wobei der obere Stempel (106b) ein geschlossenes proximales Ende und ein offenes distales Ende hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der untere Stempel (106a), die Matrize (106c) und der obere Stempel (106b) nacheinander angeordnet sind, um ein einziges Modul zu bilden, das in einer einzigen Achse liegt, so dass ein hohler Durchgang zur Aufnahme der gefüllten zweiten Mischung gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die gemischten Pulvermischungen in der Verdichtungskammer (108) unter Verwendung eines digitalen Verdichtungsprüfgeräts verdichtet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Belastungsrate in der Verdichtungskammer (108) 0.3 Kilonewton pro Sekunde und ein Druck von etwa 521.87 MPa beträgt, um die gewünschte Form zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Form der gefüllten zweiten Mischung der Form des hohlen Durchgangs des Matrizen- und Stempelherstellungsmoduls (106) ähnelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die gewünschte Temperatur 600-650°C und die gewünschte Dauer etwa 24 Stunden beträgt.