DE2133186C3 - Verfahren zum Verdichten und Wärmebehandeln von Pulvern aus mechanisch legierten Teilchen - Google Patents

Description

(Vo)	(0C)
/: 6,3;	1138
K: 6,3;	921
L: 16;	960
M: 35;	1104
N: 35;	1210
C: 8,5;	1010

bestimmten Feldes im Koordinatensystem Verformungsgrad/Temperatur warmverformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Querschnittsabnahme und einer Verformungstemperatur innerhalb des durch die Koordinaten

(⁰C)

D: 8,5;	969
E: 13,5;	969
F: 25;	1077
G: 25;	1149
H: 19;	1149

35

40

bestimmten Feldes im Koordinatensystem Verformungsgrad/Temperatur warmverformt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Warmstrangpressen mit einer Stempelgeschwindigkeit von

[0,64·10¹⁰·Ο·εχρ(-Ο'ΚΓ)]/(1ηΦ-1,793)

erfolgt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Warmstrangpressen mit einer Stempelgeschwindigkeit von

[2,175 · 10'° · D · exp(-Q//?T)]/(ln Φ - 2,028)

JO

erfolgt.

6. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5 auf eine Legierung aus 15 bis 25 ".Ό Chrom. 0.5 bis 2.5⁰O Aluminium, 1 bis 5 ⁰Zo Titan, 0 bis 5°.Ό Molybdän. 0 bis 5";« Wolfram. 0 bis 2» Ό Niob, Obis 4⁰Zo Tantal, 0 bis I °o Vanadin. 0 bis 2⁰Zn Mangan, 0 bis 1ⁿ η Silizium, 0 bis 0.2 "ο Kohlenstoff, 0 bis 0.1 " „ Bor, 0 bis 0,5⁰Zo Zirkonium, 0 bis 0,2⁰Zo Magnesium, 0 bis 2"Zo Hafnium, 0 bis 10ⁿ,_ft Eisen und 0,5 bis 5 Volumprozent eines Dispermids und einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen als Rest mindestens 40"Zo Nickel und oder Kobalt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verdichten und Wärmebehandeln von Pulvern aus mechanisch legierten Teilchen mit Süttigungshärtc und der Zusammensetzung einer aushärtbaren und dispersionsgehärteten hochtemperaturbeständigen Legierung durch Warmverformen und Glühen.

In der deutschen Offenlegungsschrift 15 33 356 wird ein Verfahren zum pulvermetallurgisch^ Herstellen dispersionsverfestigter Legierungen beschrieben, bei dem ein übliches vor- oder gemischtlegiertes Pulver aus metallischen und metalloxydischen Bestandteilen bei Temperaturen bis 1000^ C heißgepreßt und unter Beibehaltung der inneren Energie bei 1040 bis 1370" C rekristallisicrend geglüht und bei 700 bis 1200 C mit einer Querschnittsabnnhme von mindestens 50⁰O warmverformt wird. Des weiteren ist es aus H. Oh mann, »Aligemeine und praktische Metallkunde«, Fachbuchverlag Leipzic, 1955, S. 328/329 und 337, bekannt, daß sich im Wege einer Sekundärrekristallisation nach einem Kaltverformen eine Kornvergröberung erreichen läßt. Die Korngröße wird dabei vom Verformungsgrad, der Glühtemperatur und -dauer, der Erhitzungsgeschwindigkeit, dem Ausgangsgefüge, den Verunreinigungen und der chemischen Zusammensetzung des Metalls bestimmt.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 09 781 ist schließlich ein Metallpulver aus mechanisch legierten Verbundteilchen sowie ein Verfahren zu deren Herstellung bekannt. Des weiteren gehört nach der deutschen Offenlegungsschrift 19 43 062 ein Verfahren zum Herstellen von Metallteilen zum Stand der Technik, bei dem ein solches Metallpulver beispielsweise durch Warmstrangpressen geformt und verfestigt wird.

Mechanisch legierte Metallpulver der vorerwähnten Art werden in der Weise hergestellt, daß ein Gemisch aus den pulvcrförmigen Komponenten einer Legierung einschließlich eines duktilen Metallpulvers in einer Schlagmühle mit ausreichender Energie hinreichend lange trocken gemahlen und dabei die Teilchen des duktilen Metalls auf weniger als die halbe Ursprungsdicke reduziert sowie die Komponenten zerkleinert und in Form gekneteter Verbundteilchen mit fcsthaftcndeni, nichtporösem und feindispersem Gefüge miteinander verbunden werden, wobei die Einzclteilchen im wesentlichen die Zusammensetzung der Mischung b'.w. Legierung bes tzcn. Diese Verfahrensweise führt dazu, daß die Teilchen in hohem Maße kaltverk sligt' sind und eine wesentliche Menge gespeicher!er Energie enthalten.

³ T 4

Es ist bekannt, daß beim Formen eines mecha- formung des Werkstücks beim Warmformen ab. So

nisch legierten Pulvers mit der Zusammensetzung ergibt sich beim Warmpressen eines mechanisch

einer aushartoaren, dispersionsgeharteten und hitze- legierten Pulvers zu einem zylindrischen Stab ein

beständigen Legierung durch Heißpressen und ein Gefüge mit in Preßrichtung gestrecktem faserartigem

nachfolgendes Glühen des Preßko^rs ein Korn- 5 Korn. Beim Warmstranepressen mit rechtwinkligem

wachstum stattfinden kann das zu einem grobkömi- Querschnitt bildet sich em plattenähnlich abgeflach-

gen Gefuge nut einem in Verformungsrichtung gc- tes Korn, dessen Hauptachse in S-iangpreßrichtung

streckten Korn fuhrt Beim nachfolgenden Au.här- verläuft, während die andere Achse sich quer zur

ten ergeben sich bei Werkstoffen mit einem derart!- Preßrichtung erstreckt. Weiterhin bildet sich beim

gen Gefugt bessere Hochtemperatureigenschaften, ₁₀ Querwalzen'ein auf zwei Hauptachsen, d. h. in Längs-

beispielsweise eine höhere Zeitstandfestigkeit, ins- und in Querrichtung ausgerichtetes Korn. Solclie

besondere in Verformungsnchtung, im Vergleich zu Wabprodukte besitzen dann auch verbesserte nie-

solchen Werkstoffen übereinstimmender Zusammen- chanische Eigenschaften in beiden Richtungen, wäh-

setzung, deren Gefuge keinem Kornwachstum unter- rend sich die Verbesserung bei einem Stranepreß-

lag oder die einen im wesentlichen gleichachsigen _l5 körper im wesentlichen nur in Preßrichtung^zcigt.

oder auch gemischten Korn- bzw. Gefügeaufbau be- Vorteilhafterweise besitzt das grobe Korn ein AchseV

sitzen. Bislang war es jedoch nicht möglich, die vor- verhältnis, d. h. ein Verhältnis der durchschnittlichen

erwähnte Verbesserung der Hochtem^eratureigen- Länge parallel zur Hauptachse zur durchschnitt-

schaiien gleichmäßig reproduzierbar und insbeson- liehen Lance parallel zur kleinen Achse über 3:1,

dere gleichmüßig über den Werkstückquerschniit zu 20 vorzugsweise über 10:1 oder noch großer. Beim

erreichen. Strangpressen kann somit die Korncröße um minde-

Die Erfindung basiert auf der überraschenden stens" das Hundertfache in Richtung der größten

Feststellung, daß für das gewünschte KornwachstuiT. Länge vercrößert werden.

einer solchen Legierung die aus dem mechanischen Der Zusammenhang zwischen Temperatur und

Legieren der Pulverkomponemen resultierende ge- 25 Querschnittsabnahme führt dazu, daß im allgemeinen

speicherte Energie vor dem Warmverformen des bei einer zu geringen Formungstemperatur und einem

Pulvers nicht — beispielsweise durch ein Glühen — zu hohen Formungsgrad die Gefahr einer Überfor-

verlorengehen darf und die Summe der gespeicher- mung sowie eines ungleichmäßig gleichachsigen

ten Energie sowie die beim Warmverformen enige- Korns nach dem Grobkornglühen "bestellt. Eine zu

leitete Energie einen kritischen Wert überschreiten 30 hohe Glühtemperatur und ein zu geringer Formungv

muß. Dabei wurde außerdem festgestellt, daß dieser grad führt zu einem Unterformen und zu einem

Wert durch Steuerung der Behandlung des Pulvers Mischgefüge aus feinem und grobkörnigem Korn,

vor und während des Formens eingestellt werden Die Glühtemperatur und die Querschnittsabnahme

kann. bzw. das Slrangprcßverhältnis sollten daher zwischen

Im einzelnen besteht die Erfindung darin, daß bei 35 den beiden vorerwähnten Extremen ausbalanciert

einem Verfahren der eingangs erwähnten Art das sein, um das gewünschte Grobkorngefüge zu erhal-

mechanisch legierte Pulver erfindungsgemäß bei einer ten. Vorteilhaftenveise werden die Verfahrensbedin-

Temperatur von 721 bis 1210"' C und mit einer gungen so gewählt, daß die Querschnittsabnahme

Querschnittsabnahme von 6,3: 1 bis 35: 1 in einer und die Glühtemperatur innerhalb des Feldes

Metallliüllewarmverformt wird, wodurch beim Hoch- 40 JKLMNJ des Diagramms der Zeichnung liegen. Auf

glühen ein grobes, in Verformungsrichtung gestreck- der Ordinate des Diagramms der Zeichnung ist in

tes Korn verursachender Energiegehalt des geform- logarithmischem Maßstab die Querschnittsabnahme

ten Körpers gewährleistet ist. Bei dem erfindungs- und auf der Abszisse die Glühtemperatur aufgezeich-

gemäßen Verfahren werden die Temperatur und die net. Im Rahmen der Erfindung ist das Feld CDEFGH

QuerschnittsabiVihme so aufeinander abgestimmt, 45 zu bevorzugen. Die beiden vorerwähnten Felder sind

daß die gespeicherte Energie des warmverformten durch die folgenden Koordinaten gekennzeichnet:
Werkstücks beim Glühen im Temperaturbereich des
Kornwachstums ein grobes, in Verformungsrichtung
gestrecktes Korn ergibt.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht 50
darin, daß die mechanisch legierten Verbundteilchen
im wesentlichen ihre End- bzw. Sättigungshärte be-
«itzen, d. h. mindestens 5O°/o der Härtedifferenz zwischen der Ausgangs- und der Endhärtc der kaltver- Im Hinblick auf optimale technologische Eigenformten Legierung. Diese Voraussetzung gewähr- 55 schäften sollte auch die Belastungsgeschwindigkeit leistet, daß ein wesentljcher Anteil der das Korn- beim Warmformen berücksichtigt werden. Beim wachstum verursachenden Energie in den einzelnen Strangpressen läßt sich die tatsächliche Belastungs-Verbundteilchen gespeichert ist und sich demzufolge geschwindigkeit nicht direkt messen, ist aber eine über den gesamten Querschnitt eines Formkörpers di'ckte Funktion der Stempelgeschwindigkeit V und ein in Verformungsrichtung gestrecktes grobes Korn 60 umgekehrt proportional dem Preßkörper-Durchmesercibt, während beim normalen Warmverformen die scr D. Vorteilhafterweise entspricht die Stempel-Korngröße nach der Rekristallisation über den Werk- geschwindigkeit mindestens dem Wert der nachfolstückciucrschnitt entsprechend der Spannungsvertei- genden Gleichung:
lung bzw. dem Spannunesgradienten beim Vcrfor- ,
men von einem Maximum in der Außenzone des 6₅ [0,64 ■ 10·° · D · exp(-0//?7)],1n Φ - 1.79,),
Werkstücks auf ein Minimum im Kern abnimmt. _{um) belrh2t} vorzugsweise mindestens:

Die Form des sich beim Glühen bildenden gestreckten Grobkorns hängt von der Art der Vcr- [2,175 · 10¹⁰ ■ D ■ c\p(-Q¹RT)) (In Φ-2,028).

J: 6	,3;	1138"	C	D: 8,5;	969°	C
K: 6	,3;	921°	C	E: 13,5;	969°	C
L: 16		960°	C	F: 25;	1077°	C
M: 35	j	1104°	C	G: 25;	1149°	C
N: 35	j	1210°	C	H: 19;	1149°	C
C: 8	.5:	1010°	C

In den beiden vorstehend, halbempirisch an Hand einer Versuchslegierung unter Verwendung einer 750-t-Lowry-BLH-Hydrostrangpressc mit einem Aufnehmer von 8,75 cm Durchmesser ermittelten Gleichungen bedeuten:

V - Stempelgeschwindigkeit in cm'scc,
I) -- Preßkörper-Durchmesser in cm,
Φ = Strangpreßverhältnis bzw. Querschnittsabnahme,

(J = 65 Kcal/Mol,
R - Gaskonstante,
7 -- Absolute Temperatur in ° K.

Nach dem erfindungsgemüßen Warmformen wird der Formkörper hochgeglüht und ausgehärtet, sofern das betreffende Werkstück nicht ohnehin bei einer Temperatur eingesetzt wird, bei der es zu einem Aushärten in situ kommt.

Die Temperatur des Grobkornglühens und Aushärtens hängt von der Legicrungszusammensetzung ab. Im allgemeinen findet die Grobkornbildung im Temperaturbereich von 123O^ C bis zum Schmclzbeginn statt; innerhalb dieses Temperaturbereichs kann das Glühen bis 4 Stunden, beispielsweise "s bis

2 Stunden erfolgen, um ein Grobkornglühen und gleichzeitig ein Lösungs- und Homogenisicrungsglühen durchzuführen. Das Aushärten kann während einer bis 100 Stunden bei 620 bis 870 C, gegebenenfalls mit einem 4- bis 16stündigen Zwischenglühen bei 955 bis 1150- C zwischen dem Grobkornglühen und dem Aushärten, erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zum Herstellen von warmgeformten Werkstücken aus 15 bis 25"ο Chrom. 0,5 bis 2.5"υ Aluminium. 1 bis 5Vu Titan, 0 bis 5"Zo Molybdän, 0 bis 5^ü,o Wolfram, 0 bis 2°,u Niob, 0 bis 4"Ό Tantal, 0 bis 1"Zu Vanadin. 0 bis 2 ⁰Zo Mangan, 0 bis l°o Silizium, 0 bis O,2°,o Kohlenstoff, 0 bis 0.1 »i Bor, 0 bis 0,5¹Vo Zirkonium, 0 bis 0,2 ^u/o Magnesium, 0 bis 2% Hafnium, 0 bis lO°o Eisen und 0,5 bis 5 Volumprozent eines Dispersoids, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen mindestens 40 ⁰Zo Nickel und oder Kobalt verwenden.

Eine derartige Legierung besitzt einen Schmelzpunkt von mindestens 1260" C und ist hinsichtlich ihres grobkörnigen Gefüges mit einem langgestreckten Kom eines Achsenverhältnisses von mindestens

3 : 1 neu. Als Dispersoid kommen Thoriumoxyd, Yttriumoxyd, Ceroxyd, Didym und die Oxyde der Seltenen Erdmetalle sowie andere Oxyde mit einer 90 kcal je Grammatom Sauerstoff bei 25⁰C übersteigenden freien Bildungsenergie in Frage. Die Korngröße des Dispersoids liegt beim Herstellen einer dispersionsgehärteten Superlegierung vorteilhafterweise bei 50 bis 5000A, besser noch bei 100 bis 1000 Ä.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch auf eine Legierung mit 5 bis 35° ο oder auch bis 60 ° ο Chrom, 0,5 bis 6,5 ° ο Aluminium, 0,5 bis 6.5 ⁰O Titan, 0 bis 15° ο Molybdän, 0 bis 2O°/o Wolfram, 0 bis 10° ο Niob. 0 bis 10° ο Tantal, 0 bis 3° oVanadin, 0 bis 2° ο Mangan, 0 bis 2° ο Silizium, 0 bis 0.75° ο Kohlenstoff. 0 bis 0.1 °,o Bor, 0 bis 1» ο Zirkonium, 0 bis 0,2" ο Magnesium, 0 bis 4" ο Hafnium, 0 bis 35" u Eisen und U bis 10 Volumprozent eino zungsbcdingter Verunreinigungen mindestens etw; 4O¹¹Zo Nickel und oder Kobalt anwenden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand des Beispiels einer dispersionsgehärteten, aushärtbaren Nikkelvorlegierung mit 19°,o Chrom, 2.4"Zo Titan, 1,2" < Aluminium, 0,07⁰Zo Zirkonium, 0,007"Zu Bor, 0.05" \ Kohlenstoff und 2,25 Volumprozent Yttriumoxyd Rest einschließlich erschmclzungsbedingtcr Verunreinigungen Nickel des näheren erläutert.

Beispiel 1

Im Vakuum-Induktionsofen wurde zunächst eine Nickel-Titan-Aluminium-Vorlegierung eingeschmolzen, zu einem Block vergossen, gebrochen und bi> auf eine Teilchengröße unter 74 um gemahlen. Diesem Pulver A enthielt 72,93" 0 Nickel," 1 6,72"·« Titan 7,75¹Vo Aluminium, 1,55"0 Eisen, 0,62"in Kupfer 0,033 °/o Kohlenstoff, 0,050⁰M₁ Aluminiumoxyd uni. 0,036¹Vo Titanoxyd. Von diesem Pulver wurder 14,9¹Vo mit 63,7°, u Carbonylnickelpulvcr einer Korngröße unter 5 bis 7 jim, 19,8"Zo Chrompulver mil einer Teilchengröße unter 149 μΐη, 0,25" « eine: Niekel-Zirkonium-Vorlegicrung mit 28" 0 Zirkoniuir und einer Teilchengröße unter 7 μΐη, 0,04 "u einei Nickel-Bor-Vorlegierung mit 17" 0 Bor und cinci Teilchengröße unter 74 um sowie 1.3" 0 Yttriumoxye mit einer Teilchengröße von etwa 350 A gemischt.

10 kg des vorerwähnten Pulvers wurden mitte!» einer Rührarm-Kugelmühle (vgl. Perry's »Chemica Ingineer's Handbook«, 4. Auflage, 1963, S. 8 bis 26 nach dem Verfahren der deutschen Offenlceungsschrift 19 09 781 unter Verwendung von 177 kg Carbonylnickelpellets mit einer Korngröße über 6 mn bei einem Kugel-Pulver Volumenverhältnis von 18:1 etwa 20 Stunden mit einer L'mdrehungsgeschwindig keit von 182 UpM unter Luftabschluß gemahlen. Dit Mahldauer reichte aus, um geknetete Verbundlei!· chen mit im wesentlichen ihrer Sättigungshärtc zu erzeugen.

Auf die vorerwähnte Weise wurden verschicdem Pulverchargen hergestellt und miteinander vermeng sowie schließlich abgesiebt, um das Überkorn mi einem Durchmesser von über 354 μηι abzutrennen Das Gefüge der Pulverteilchen erwies sich bei cinci optischen Untersuchung in 250facher Vergrößeruni als nahezu völlig homogen, und die einzelnen Pulverteilchen enthielten in inniger Mischung und fein disperser Verteilung jede der Pulverkomponenten.

Teilmengen des abgesiebten Pulvers aus den Ver bundteilchen wurden in zylindrische Büchsen au; weichem Stahl mit einem Durchmesser von 8,7 crr gegeben. Anschließend wurden die Büchsen be 350° C evakuiert und dann durch Schweißen verschlossen sowie bei verschiedenen Strangpreßverhält nissen zwischen 6: 1 und 40: 1 sowie Temperaturer von 927 bis 1205⁰C und einer Kolbengeschwindigkeit von 2,5 bis 35,5 cm/sec unter Verwendung einei Preßscheibe aus Graphit zwischen der Büchse unc dem Stempel warmstranggepreßt.

Der Preßkörper wurde 2 Stunden bei 1315^: C untei Argon grobkorngeglüht, in Luft abgeküßt, alsdanr 7 Stunden bei 1050° C geglüht, in" Luft abgekühli und schließlich 16 Stunden bei 705- C in Luftausgehärtet und abgekühlt. An den Proben wurden alsdann bei verschiedenen Belastungen und einer Temperatur von 1038⁰C die Standzeiten ermittelt unc niif Grund dieser Daien die Zeitstandfestigkeiten be

Die Daten des Strangpressens sind in der nachfolgenden Tabelle I zusammen mit den Zeitstandfestigkeiten der Preßkorpcr nach der Wärmebehandlung zusammengestellt. Außerdem wurden die Punkte der verschiedenen Kombinationen von Fornnmgsgrad und Strangpreßtemperatur in das Diagramm der Zeichnung unter zahlenmäßiger Angabe der jeweiligen Zeitslandfestigkeiten eingetragen.

Die Versuche beweisen, daß die ertindungsgcmäßc Versuchslegierung mit einem Gefüge aus grobem, langgestrecktem Korn im wärmebehandcltcn Zustand sowohl bei 760 ^; C als auch bei 1038 C ein gutes Zcitstandverhaltcn besitzt. Das vorerwähnte Gefüge besitzen insbesondere solche Proben, deren Querfchnittsabnahme und Temperaturen innerhalb des Feldes JKLMNJ liegen. Die besten Gefüge mit einem Achsenverhältnis von mindestens 3 : 1 und demzufolge auch mit den besten technologischen Eigenschaften liegen im Feld CDEFGHC. Die Proben mit einem feinkörnigen, gleichachsigcn oder ungleichmäßigen Gefüge besaßen mit zunehmender Abweichung vom idealen Gefüge schlechter werdende technologische Eigenschaften. So besaßen die außerhalb des Feldes JKLMNJ liegenden Proben kein Grobkorngcfüge mit gestrecktem Korn und demzufolge schlechte technologische Eigenschaften. Beispielsweise besaß die Probe des Versuchs 19 mit einer Glühtemperatur von 1260 C ein sehr feinkörniges Gefüge mit gestrecktem Korn, während das Gefüge der Probe des Versuchs 20 ein Mischgefüge i>us glcichachsigem und gestrecktem Korn besaß. Das Strangpressen bei 927' C ergab ein Gefüge mit im wesentlichen gleichachsigem oder nur leicht gestrecktem Korn, das mit steigendem Verformungsgrad immer ungleichmäßiger wurde. Die Gefüge der beiden Proben aus den Versuchen 17 und 18. deren Daten auf der Linie JN liegen, besaßen ein ziemlich feinkörniges Gefüge und gerade eben noch annehmbare Eigenschaften.

Tabelle I

Vcr- Preßsuch temperatur

(⁰C)

Quer- Preß- 1000-h-

schnilts- geschwin- Zeitstand

abnahme liigkeit V festigkeit

(cm/sec)

(kp mm²)

982

982

1010

1010

1038

1066

1066

1093

1121

927

927

954

954

982

1093

1093

1177

1204

1260

1260

9,8 12,2

9,8 16,1 16,1 16,1 22,0 22,0 16,1

6,3

7,8

9,8 12,2 16,1

6,3:1 31,4:1 16,1:1 31,4:1 16,1 :1 49,0:1

2.5

5,0

7,6

2,5

10,2

15,2

10,2

15,2

20,3

15,2

7,6

3,8

25,4

6,3

25,4

17,8

35.6

20,3

10.7

11,0

11,6

10,7

11,2

11,2

10,8

10,7

10,7

8,6

8,6

10.5

9,1

10,6

9.7

10.7

8.0

8.0

6.3

5.2

Die Tatsache, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die in den mechanisch legierten Teilchen gespeicherte Energie nicht durch ein Glühen vor dem Warmverformen abgebaut wird, zeigen die Daten eines Versuchs, bei dem vier Büchsen mit mechanisch legiertem Pulver der Zusammensetzung des Beispiels 1 mit im wesentlichen Sättigungsharlc 2 Stunden bei 1274° C geglüht und alsdann bei 1093 C mit einem Strangpreßverhältnis von 22: 1

ίο und einer Stempelgeschwindigkcit von 1,25 bis 3,75 cm/sec stranggepreßt wurden. Nach einem 2stündigen Hochglühen bei 1316^J C besaßen die Preßkörper im Kern ein feinkörniges und in der Außenzone ein gemischtkörniges Gefüge. Ein ungeglühter, jedoch unter denselben Bedingungen verformier Preßkörper des Versuchs 8 zeigte nach dem Grobkornglühen ein gleichmäßig grobes und gestrecktes Korn über den gesamten Querschnitt.

Die niedrigste Temperatur, bei der sich ein Kornwachstum einstellt, wird durch die Kaltverformung beim mechanischen Legieren der VerbumUcilchcn und die Restarbeit nach dem Warmformen bestimmt. Bei gegebener Legierungszusammensetzung läßt sich die optimale Temperatur für das Grobkornglühen experimentell bestimmen; sie liegt für die Legierung des Beispiels 1 zwischen 1274' C und dem Schmelzbeginn bei etwa 1343° C. Bei einer Glühtemperatur von 1204^JC findet ein Kornwachstum nur in einem Teil des Querschnitts statt, während bei noch niedrigeren Temperaturen von beispielsweise 1177³C das Gefüge feinkörnig bleibt. Bei 1315° C geglühte Proben besaßen ein etwas grobkörnigeres Gefüge als bei 1274⁰C geglühte Proben und demzufolge eine etwas bessere Zeitstandfestigkeit sowohl bei niedrigen als auch bei sehr hohen Temperaturen.

Dies zeigen die Daten der nachfolgenden Tabelle II, die sich auf eine Legierung der Zusammensetzung des Beispiels 1 beziehen, die bei 1093'' C und einem Strangpreßverhältnis von 31 :4: 1 sowie einer Stempelgeschwindigkeit von mindestens 2,5 cm/sec warmstranggepreßt sowie anschließend 2 Stunden bei der angegebenen Temperatur in Argon hochaeglüht, in Luff abgekühlt, 7 Stunden bei 1052° C geglüht, in Luft abgekühlt und schließlich bei 704^uCin Luft ausgehärtet und abgekühlt wurde.

Tabelle II

Glühtemperatur
(⁰C)

1000-h-Zeitstandfestigkeit (kp/mm²)
760⁰C 1038⁰C

1315 1274

27,4
30,2

11,4 12,2

Außer der vorerwähnten Wärmebehandlung ist auch eine zweistufige Wärmebehandlung besonders geeignet, die aus einem 30minütigen Glühen bei 1315⁰C, Abkühlen in Luft, 24stündigen Aushärten bei 705° C in Luft sowie Abkühlen in Luft besteht.

Die Untersuchung der Verformungstextur der nach dem Beispiel 1 geformten Preßkörper mit einem Röntgenabtaststrahl zeigte eine starke Neigung zu einer (lOO)-Orientierung in Strangpreßrichtung. Die Korngröße war sehr gering und lag im Durchschnitt hei einem Korndurchmesser unter etwa 1 |im. Die-

60? 640/126

iplbe Untersuchung des hochgeglühten Werkstoffs Irgab eine wesentlich stärkere Textur, die sich als (l !O)- oder (210)- oder (32<))-Orientierungszonen erllären läßt, obgleich im Strangpreßkörper selbst leine ideale Textur existiert.

Durch Versuche, konnte bewiesen werden, daß mit Jcm Hochglühen der Vorteil ties langsamem Aus-Ikärtens und damit einer geringeren Überalterung geschwindigkeit verbunden ist.

Nach dem erihidungsgemaßen Verfahren behandt-'lte Werkstoffe eignen sieh insbesondere /um Herstellen von Gasturbinenschaufeln und Ventilen sowie

anderen Teilen, die im Betrieb hei hoher Temperatur hohen Belastungen ausgesetzt sind.

Ein wichtiger Vorteil des erfintlungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das grobkörnige, gestreckte Gefüge und die dadurch besseren Hochtemperatureigenschaften ohne weitere mechanische Verformung nach dem Warmformen des I'ulvcrs und dem Grobkornglühen erreicht wird. So reicht im Rahmen des erlindungsgemäüen Verfahrens beispielsweise ein einfaches Warmstrangpressen aus, dem Werkstoff das gewünschte Gefi'mc und damit eine hohe Warmfestigkeit zu verleihen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuncen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   21

   186

   1. Verfahren zum Verdichten und Wärmebehandeln von Pulvern aus mechanisch legierten Teilchen mit Sättigungshärte und der Zusammen-Setzung einer aushärtbaren und dispersionsgehärteten hochtemperaturbeständigen Legierung durch Warmverformen und Glühen, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver bei einer Temperatur von 721 bis 1210° C und mit einer Querschnittsabnahme von 6,3:1 bis 35:1 in einer Metallhülle warmverformt wird, wodurch ein beim Hochglühen ein grobes, in Verformungsrichtung gestrecktes Korn verursachender Energiegehalt des Formkörpers gewährleistet ist

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Querschnittsabnahme und einer Verformungstemperatur innerhalb des durch die Koordinaten

   7. Verwendung der nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 5 wannverformten Legierung gemäß Anspruch 6 als Werkstoff für hochwarmfeste Gegenstände, wie Gasturbinenschaufeln und Ventile.

   8. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 6, die jedoch aus 19°/o Chrom, 2,4 ⁰O Titan, 1,2⁰O Aluminium, 0,07 ⁰Zo Zirkonium, 0,007 °/o Bor, 0,05 ⁰Zo Kohlenstoff und 2,25 Volumprozent Yttriumoxid und aus Nickel einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen als Rest besteht, als Werkstoff für den Zweck nach Anspruch 7.