DE2248129B2 - Dispersionsverfestigter Sinterkörper sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen porösen Metallkörper mit untereinander verbundenen Poren, der einen festen Zusatzstoff mit einem Konzentrationsgradienten in wenigstens einem Teil der Poren enthält. Die Erfindung betrifft weiter einen dispersionsverfestigten metallischen Sinterkörper, in dem ein fester Zusatzstoff mii einem Konzentrationsgradienten dispergiert ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines dispersionsverfestigten Sinterkörpers mit einem Konzentrationsgradieruen eines festen Zusatzstoffes in den untereinander verbundenen Poren einer Metallmatix, bei dem ein poröser Preßkörper mit einer Lösung des mit der Matrix eine dispersionsverfestigende Verbindung bildenden Zusatzstoffes getränkt wird, der Preßkörper aus der Lösung entfernt wird, wenn ein bestimmtes Maß des Eindringens des Zusatzstoffes in die Poren erfolgt ist, und der Preßkörper zur Bildung der dispersionsverfestigenden Verbindung einer Wärmebehandlung unterworfen wird sowie Anwendungen dieses Verfahrens.

Es ist aus der GB-PS 10 93 446 bereits bekannt, einen porösen Metallkörper mit einer flüssigen Suspension von einem oder mehreren Additiven zu durchtränken. wobei der poröse Körper in die flüssige Suspension eingetaucht wird, wodurch der Zusatzstoff durch kapillare Infiltration in die Porenöffnungen eintreten kann. Dieses Imprägnieren kann durch vorhergehende Evakuierung der Porenöffnungen, um den Einschluß von Gas in dem porösen Körper auszuschließen, oder durch Einführung des flüssigen Zusatzstoffes unter Druck unterstützt werden, um alle Fehlstellen einfacher auszufüllen. Dieses Vorgehen bringt es mit sich, daß das bekannte Verfahren schwierig zu kontrollieren ist, da die Suspension, zumindest in den äußeren Bereichen, rasch in die Poren des porösen Metallkörpers eindringt und dann dort zu einer im wesentlichen gleichen Konzentration des Zusatzstoffes führt.

Gemäß einer Modifikation des in der GB-PS 10 93 446 beschriebenen Verfahrens wird die Tränkung mit einer flüssigen Lösung des Zusatzstoffes durchgeführt und das Verfahren wird mit dem Ziel der Festlegung eines Konzentrationgradienten des Zusatzstoffes unt tbiüchen, der von der Oberfläche des porösen Körpers auf dessen Kern gerichtet ist, da die Kapillarwirkung eintritt. Der in den Poren vorhandene Zusatzstoff wird anschließend durch chemische Ausfällung fixiert und überschüssige Lösung wird dann entfernt. Bei Versuchen mit dieser kapillaren Infiltrationstechnik wurde gefunden, daß der Konzentrationsgradient des Zusatz'.toffes, der durch die Kapillarkräfte gebildet ist, entweder minimal oder ungleichförmig ist und somit einer ausreichenden Steuerung für praktische Zwecke ermangelt. Da die Kapillarkräfte nach der Entfernung des porösen Körpers aus der flüssigen Suspension des Zusatzstoffes weiterhin ausgeübt werden und die Flüssigkeit in einer relativ kurzen Zeitdauer in dem porösen Gefüge verteilt wird, ist es praktisch äußerst schwierig, den Prozeß zu unterbrechen und irgendeinen gewünschten Konzcnlrationsgradienten des Zusatzstoffes in dem porösen Körper auszubilden.

Andere Probleme sind mit einem porösen Körper verbunden, in dem der Zusatzstoff durch andere Verfahren als eine kapillare Infiltrationstechnik nicht gleichförmig verteilt worden ist. Dies gill insbesondere in bezug auf diejenigen hochschmelzenden Metallzusammensetzungen. die dispersionsvcrfesligte .Sinterkörper sind und auf übliche Weise hergestellt sind, wobei von einer Feststoff mischung des hochschmelzenden

Metalles ausgegangen wird, die einen oder mehrere Zusatzstoffe enthält. Im Unterschied zu den üblicheren Lösungslegierungen, in denen die legierenden Komponenten in fester Lösung vorliegen, wird ein dispersionsvertestigier Sinterkörper zwischen Metallen oder M*e- ^!zusammensetzungen erhalten, die keine feste Lösung bis zu irgendeinem bemerkenswerten Grad bilden. wie z· B. Wolfram und Thoriecndioxid. Ein bekannter dispersionsverfestigter Sinterkörper aus Wolfram und Thoriumdioxid, der durch trockenes Vermischen der Ausgangsmaterialien hergestellt worden ist, wei^s. eine zusammenhängende Phase von Wollramkristallen auf. in der diskrete Kristalle aus Thoriumdioxid verteilt sind. Die üblichen dispersionsverfesiigten Sinterkörper werden durch Formen eines porösen Preßkörpers aus den innig gemischten Pulvern der Ausgangsmaterialien hergestellt, der anschließend erhitzt wird, während er mechanisch bearbeitet wird, um die erwünschten Eigenschaften auszubilden. Bei in der oben beschriebenen Weise hergestellten dispersionsverfestigten Sinterkörpern aus Wolfram und Molybdär. wird häufig gefunden, daß sie eine nicht gleichförmige Dispersion des bestimmten Zusatzstoffes in der Matrix aus dem hochschmelzenden Grundmetall enthalten. Ein anderes Problem steht mit übergroßen Teilchen des Zusatzstoffes in Verbindung, wenn das Produkt aus hochschmelzendem Metall gesenkgeschmiedet wird. Genauer gesagt, tnuß eine besondere Sorgfalt während der mechanischen Verarbeitung ausgeübt werden, um zu verhindern, daß sich Risse und andere Defekte an den Korngrenzen der Kristalle aus hochschmelzendem Metall entwickeln, die durch Überlagerung großer Teilchen des verteilten Zusatzstoffes hervorgerufen werden !können. Ein weiteres Problem entsteht während der Rekristallisation des hochschmelzenden Metalles, die während des Gesenkschmiedens auftritt und die wenigstens zum Teil durch ungleichförmige Dispersion des Zusatzstoffes verstärkt werden kann. Da der Zusatzstoff das Kornwachstum der einzelnen hochschmelzenden Metallkristalle hemmen kann, könnte eine ungleichmäßige Kristallgröße des hochschmelzenden Metalles auftreten, wobei die größeren Kristalle an solchen Stellen gebildet werden, an denen der Zusatzstoff fehlt. In extremen Fällen können sich Risse zwischen den Kristallen unterschiedlicher Größe entwickeln, wenn der dispersionsverfestigte Sinterkörper mechanisch bearbeitet wird.

Es war deshalb notwendig, verbesserte Mittel zur Verteilung eines Zusatzstoffes in einem porösen Körper zu schaffen, durch die ein gleichförmiger und zuverlässiger Konzentrationsgradient des Zusatzstoffes ausgebildet wird. Es war auch vorteilhaft, das Eindringen des Zusatzstoffes zu unterbrechen und ein Produkt mit einem Kern aus dem ursprünglichen Matrixmaterial zu schaffen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Einlagern eines Zusatzstoffes in einen porösen Metallkörper zu schaffen, bei dem leicht und zuverlässig ein bestimmter Konzentrationsgradient des Zusatzstoffes ausgebildet wird. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen porösen Metallkörper mit einer gleichförmig von außen nach innen abnehmenden Kon zentration eines oder mehrere Zusatzstoffe in der Metallmatrix herzustellen. Schließlich sollen ein dispersionsverfestigler Sinterkörper mit einem oder mehre- < <5 ren Zusatzstoffen, dessen oder deren Konzentrationen) ununterbrochen und gleichmäßig von außen nach innen abnehmen, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen dispersionsverfestigten Sinterkörpers bereitgestellt werden.

Diese Aufgaben werde/i gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs definierten Art gelöst durch das

a) Tränken des Preßkörpers in einem inerten Lösungsmittel, bis die Poren des Preßkörpers gefüllt sind, . -,.

b) Eintauchen des mit dem'Lösungsmittel getränkten Preßkörpers in eine Lösung des Zusatzstoffes so lange, bis eine Flüssigkeitsdipfusion des Zusatzstoffes in wenigstens einen Teil des in den Poren des Preßkörpers enthaltenen Lösungsmittels erfolgt, und

e) Entfernen des Lösungsmittels aus den Poren des Preßkörpers und Sintern des Preßkörpers.

Unterbricht man dieses Verfahren vor dem Sintern des Preßkörpers, so gelangt man zu dem erfindungsgemäßen porösen Metallkörper mit untereinander verbundenen Poren, der einen festen Zusatzstoff in wenigstens einem Teil der Poren mit einem solchen Konzenirationsgradienten enthält, daß die maximale Konzentration des Zusatzstoffes an jedem äußeren Oberflächenteil des porösen Körpers besteht und die Konzentration mit zunehmendem Abstand in Richtung auf das Innere des porösen Körpers hin ununterbrochen und gleichmäßig abnimmt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein dispersionsverfestigter Sinterkörper aus einem hochschmelzenden Metall dadurch hergestellt, daß das oben allgemein beschriebene Flüssigkeitsdiffusionsverfahren für einen Preßkörper aus Wolfram-Teilchen mit einem Gefüge untereinander verbundener Poren durchgeführt wird, wobei der poröse Wolframkörper zunächst in Wasser vollgesaugt wird, bis alle Poren im wesentlichen gefüllt sind. Der mit Wasser gefüllte Preßkörper wird dann für eine solche Zeit in eine alkoholische Lösung aus Thoriumnitrat eingetaucht, die von der Dicke des Legierungsmantels abhängt, der im Endprodukt gewünscht wird. Das Entfernen beider Lösungsmittel erfolgt durch Trocknen des behandelten Körpers, der dann in üblicher Weise gesintert werden kann, um ein kristallines Gefüge des thorierten Wolframs von wenigstens 70% der theoretischen Dichte zu schaffen

Der endgültige dispersionsverfestigte Sinterkörper hat eine äußere Ummantelung aus einem extrem feinkörnigen kristallinen Gefüge aus thoriertem Wolfram, das sich weiterhin durch relative Freiheit von scharfen Zusammensetzungsänderungen an der Grenzfläche zwischen dem Legierungsmantel und dem unlegierten Kern des gesinterten Körpers auszeichnet. Die einzelnen ThoriumdioxicHeilchen, die in der kristallinen Wolframmatrix gemäß dem vorher definierten Konzentrationsgradienten gleichförmig verteilt sind, weisen eine merklich geringere Größe auf als sie mit dem konventionellen Herstellungsverfahren erhalten werden kann. Es wurde gefunden, daß die Wolframkristalle, die nach der Rekristallisation eines Drahtes mit kleinem Durchmesser erhalten wurden, gleichachsig in der Form waren, die sich von dem gröberen langgestreckten Gefüge unterscheidet, das bei der Herstellung eines vergleichbaren dispersionsverfestigten Sinterkörpers aus der Trockenmischung der Ausgangsmaterialien erhalten wurde, l-'s würde lerner möglich sein, das Flüssigkeitdiffusionsverfahren zu kombinieren, um noch mehr Zusatzstoff im Außenbereich eines porösen Wolframkörpers einzulagern, dem hcrcMs etwas Thoriumdioxid durch das oben erläuterte konventionelle Hcrsteliungs-

verfahren zugesetzt worden ist, um dadurch ein deutlich unterschiedliches Wolframgefüge wahrend der Rekristallisation zu schaffen, das zum Teil der Größe und Verteilung des Thoriumdioxides in dem Endprodukt zurechenbar ist.

Bei der konventionellen Herstellung von thorierter Wolframmatrix wird ein Preßkörper aus einer trockenen Mischung aus Wolframpulver und Thoriumdioxid-Teilchen unter Anwendung hydraulischen Drucks von 1,6 bis 6,4 t/cm² hergestellt. Der Preßkörper wird zunächst in einer Wasserstoffatmosphäre bei etwa 1200⁰C vorgesintert, um für eine ausreichende mechanische Festigkeit für die Handhabung zu sorgen. Der vorgesinterte thorierte Wolframpreßkörper ist noch zu zerbrechlich, um mechanisch bearbeitet zu werden, und wird bei Temperaturen oberhalb 1500° C in einer Wasserstoffatmosphäre gesintert, um die erforderliche Verarbeitungsfestigkeit zu erhalten. Die Sinterbehandlung kann in der Weise durchgeführt werden, daß der vorgesinterte Preßkörper vertikal zwischen Elektroden auf- ϊο gehängt und ein elektrischer Strom durch den Körper geschickt wird, um dessen Temperatur fast bis zum Schmelzpunkt zu erhöhen. Der beim Sintern angewen dete elektrische Strom beträgt etwa 92 bis 95% des Stromes, der zum Schmelzen des vorgesinterten Preßkörpers erforderlich ist, und während dieser Behandlung schrumpft der Preßkörper um etwa 15 bis 20% und erreicht eine Dicht von etwa 17 bis 18 g/cm³. Der Strom wird stufenweise gesteigert, um das Entweichen von verdampfbaren Verunreinigungen oder Bindemilteln zu gestatten, solange der Preßkörper genügend porös ist. Dadurch wird verhindert, daß ein überhöhter Gasinncndruck erzeugt wird. Obwohl der Sinterkörper eine bemerkenswerte mechanische Festigkeit besitzt, ist er auch recht spröde und kann bei Raumtemperatur ohne Bruch nicht nennenswert verformt werden. Die Duktilität bessert sich bei höheren Temperaturen wesentlich, so daß der Sinterkörper bei etwa 1300⁰C auf nahezu theoretische Dichte gewalzt oder gehämmert werden kann. Das Gesenkschmieden legt das endgültige Gefüge in dem Sinterkörper fest und schafft eine günstige Halbzeug-Form. Das Gesenkschmieden wird üblicherweise in einer Hammermühle durchgeführt, wo das Metall unterhalb seiner Rckristallisationstemperatur bearbeitet, aber zwischen den Durchläufen auf etwa 1450" C wiedererhitzt wird, wo eine ausgeprägte Rekristallisation auftritt, die eine weitere Verarbeitung unterstützt.

Erfindungsgemäßc dispcrsionsverfestigtc Sinterkörper können in der gleichen allgemeinen Art und Weise hergestellt werden, wie sie oben beschrieben wurde, um konventionelles thoriertes Wolframmaterial herzustellen, nachdem der Thoriumdioxidzusatz durch Flüssigkeitsdiffusion in einen porösen Wolframpreßkörper eingebracht worden ist. Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden gewisse Verarbeitungsschritte abgewandelt, die der Tränkung mit einem Zusatzstoff durch die Flüssigkeitsdiffusionstechnik folgen, um den endgültigen dispcrsionsverfestigten Sinterkörper auszubilden. Insbesondere wird dabei als Zusatzstoff ein thermisch reaktives Material verwendet, wie z. B. ein Metallsalz, das bei Erhitzung des getränkten Preßkörpers nin.ii Entfernung des Lösungsmittels thermisch zersetzt werden kann und somit einen Zusatzstoff schafft, der den dispersionsverfestigtcn Sinterkörper bei anschließender Sinterung des Preßkörpers bildet. Es kann als Zusatzstoff zum Einbringen in den porösen PreUkörper auch ein Material verwendet weiden, das bei üblichen oder erhöhten Temperaturen in eine chemische Reaktion mit einem oder mehreren anderen chemischen Reaktionsmittcln gebracht werden kann, wie z. B. Gasen oder Dämpfen, um einen Zusatzstoff zu schaffen, der mit der metallischen Grundzusammensetzung einen dispersionsverfcstigten Sinterkörper bildet.

Das Kurvenbild zeigt den Konzentrationsgradienten für einen Thoriumoxidzusatz, der ctTindungsgemäß verteilt ist.

Unter einem »inerten Lösungsmittel« ist im Rahmen der Erfindung ein Lösungsmittel für den Zusatz zu verstehen, das durch Trocknen oder Erhitzen des flüssigkeitsgefüllten Preßkörpers entfernt werden kann, ohne daß ein Rest in der Porenstruktur zurückbleibt oder irgendeine bemerkenswerte chemische Reaktion mit der Metallmatrix stattfindet. Bei Abwandlungen des oben beschriebenen Flüssigkeitsdiffusionsverfahrens kann eine Mischung aus Zusätzen zugesetzt werden, die in dem gleichen inerten Lösungsmitte! gelöst sind, oder es kann zur Füllung der Porenstruktur ein anderes Lösungsmittel verwendet werden, als es in der Lösung von einem <jJei mehreren Zusätzen vet wendel wird. Wenn ein erstes inertes Lösungsmittel verwendet wird. um den Preßkörper zu füllen, während ein zweites inertes Lösungsmittel zur Herstellung der Zusatzlösung verwendet wird, folgt daraus, daß der Konzentrationsgradient des Zusatzes in dem porösen Preßkörper nach Entfernung des Lösungsmittels durch Flüssigkeitsdiffusion festgelegt wird, die auf die Diffusion des Zusatzes aus dem ersten flüssigen Lösungsmittel ffi das zweite flüssige Lösungsmittel anwendbar ist.

Wenn Hi^r Mppiiinicmnc

sion, der die Zusatzkonzentration bestimmt, zur Zeit nicht vollständig geklärt ist, so sind doch gewisse Arbeitsfaktoren gefunden worden, die auf die erfindungsgemäße Einlagerung des Zusatzstoffes anwendbar sind. Wenn der poröse Preßkörper einmal mit dem inerten Lösungsmittel getränkt worden ist, wird er in die Zusatzstofflösung gewünschter Konzentration eingetaucht und dort für eine Zeit gehalten, die der gewünschten Tränkungstiefe entspricht. In den meisten Fällen wird die tatsächliche Diffusionszeit experimentell festgelegt, da die Preßkörpergeometrien in Abhängigkeil von den eingesetzten Stoffen und den angewendeten Herstellungsverfahren variieren. Der Charakter des für die Zusatzstofflösung verwendeten Lösungsmittels ist ebenfalls wichtig. Wenn das Lösungsmittel sehr viskos ist. kann es nicht in kleine Zwischenräume des porösen Preßkörpers eindringen. Wenn die Benetzbarkeit der Oberfläche der Mctallmalrix durch das Lösungsmittel klein ist, mag es auch unmöglich sein, den Block vollständig zu durchtränken. Die Konzentration des Zusatzstoffes in der Zusatzstofflösung und die Temperatur, bei der die Flüssigkeiisfiffusion erfolgt kann das Flüssigkcitsdiffusionsvcrfahrcn materiell verändern. Eine Erhöhung der Konzentration des Zusatzstoffes in der Zusatzstofflösung verschiebt das Konzentrationsprofil des Zusatzstoffes im gctränklcn Preßkör per und desgleichen im endgültigen dispersionverfe stigten Sinterkörper gleichmäßig auf einen höherer Wert. Zwei praktische Konsequenzen dieser Profilver Schiebung sind eine vergrößerte Mantcldickc des Zu satzstoffes für eine gegebene Diffiisionszcil und eine erhöhte Menge an Zusatzstoff in dem Preßkörper. Eim Erhöhung der Temperatur, bei der das Flüssigkcitsdif fusionsverfahren durchgeführt wird, erhöht die Gc sehwindigkeit der Dtirchtränkung. vergrößert abc

nicht die Konzentration des Zusai/stoffes in dem gctränkten Preßkörper über diejenige Konzentration hinaus, die durch Verlängerung der Dilfusions/eit erhalten werden könnte. Schließlich wurde gefunden, daß eine Verlängerung der Zeit des Diffusionsprozesses eine Verschiebung des Konzentralionsprolils des Zusatzstoffes in dem getränkten Preßkörper nach oben bewirkt, aber im Gegensatz zur gleichförmigen Verschiebung, die eine Vergrößerung der Lösungskonzenlraiion des Zusatzstoffes begleitet, besteht keine Erhöhung der Zusatzstoffkonzcntration an den Außenflächen des getränkten Preßkörpers.

Im folgenden wird die Herstellung erfindungsgemäßer dispersionsverfestigter Sinterkörper an Hand von Beispielen beschrieben.

Beispiel I

Es wurde ein 2,5 cm im diagonalen Querschnitt messender Preßkörper durch konventionelle Technik aus Wolframpiilver mit einer mittleren Teilchengröße von 2,5 μηι hergestellt, wobei der Preßkörper ein Gewicht von eiwa 3 kp und eine Dichte von etwa 11,0 g/cm' aufwies. Von dem Preßkörper wurden Proben (Blöcke A-E) mit 12,5 cm Länge erhalten und man ließ diese sich in Wasser vollsaugen, bis die Poren mit dem Lösungsmittel gefüllt waren. Ebenfalls unter Verwendung von Wasser wurde eine Lösung des Zusatzstoffes hergestellt, die etwa 539 g Th(NO3)4 · 4 H2O pro Liter enthielt. Die einzelnen Proben, deren Porenstruktur noch mit Wasser vollgcsogen war, wurden dann verschieden lange in die Thoriumnitratlösung eingetaucht. In dem Kurvenbild sind diese Zeiten gegen die Eindringungstiefe für den gelösten Zusatzstoff aufgetragen. Die getränkten Proben wurden dann aus der Thoriumnitratlösung herausgenommen und während 20 Stunden in einem üblichen Trockenofen bei etwa 50"C getrocknet. Das Trocknen entfernte das Lösungsmittel aus den Poren der vollgesaugten Proben, ließ aber einen Konzentrationsgradienten des Zusatzstoffes in den Poren bis zu den Tiefen bestehen, die in dem Kurvenbild angegeben sind. Die getrockneten Proben wurden dann als nächstes in Luft auf etwa 204° C erhitzt, um das Thoriumnitrat in den Poren während einer 2'/:stündigen Reaktionszeit in Thoriumdioxid umzuwandeln. Die Proben wurden dann einer üblichen Vorsinterung bei 1200"C in Wasserstoff unterworfen, der eine Sinterung bei 24OO°C für 2 Stunden in Wasserstoff folgte, um einen dispersionsverfestigten thoricrten Wolfram-Sinterkörpcr mil einem Dichtebcrcich von 93 bis 97% des theoretischen Wertes zu erzeugen.

Die Proben wurden mittels eines bekannten autoradiographischen Verfahrens nach dem Tränken und Sintern untersucht und es wurde gefunden, daß sie einen sichtbaren Konzentrationsgradienicn des Zusatzstoffes mit einer maximalen Konzentration haben, die sich an den äußeren Oberflächcnabschnittcn des porösen Preßkörpers befindet, und diese Konzentration verringerte sich kontinuierlich mit steigendem Abstand entlang seiner Längsachse zum inneren des Sinterkörper hin. Es wurde auch ein Vergleich vom Standpunkt des kristallinen Gefügcs des fertigen dispersionsverfestigten Sinterkörpers gemacht, der gemäß der vorstehenden Beschreibung hergestellt war. Es wurden Unterschiede im kristallinen Gefüge im Vergleich zu dispcrsionsverfestigien .Sinterkörpern bemerkt, die aus einer Trockenniischung der Ausgangsmaierialien hergestellt waren. Genauer gesagt, es waren die Thoriumdioxidteilchen im erfindungsgemäß hergestellten kristallinen s Gefüge von thoriertem Wolfram sowohl gleichförmig kleiner als auch ohne bemerkenswerte Agglomeration gleichmäßiger in der Wolframniatrix verteilt im Vergleich /u konventionell hergestellten.

Das beigefügte Kurvenbild zeigt den Konzentrationsgradienten von Thoriumdioxid, der in dem vorliegenden Beispiel erhalten wurde. Der diagonale Abstand, der entlang verschiedener Punkte auf einer Linie gemessen wurde, die von der einen Ecke zur gegenüberliegenden Ecke für einen repräsentativen Querschnitt des getränkten Blockes verläuft, ist in dem Kurvenbild als Abszissenwert aufgetragen. Die Ordinate des Kurvenbildcs enthält die Konzentration von Thoriumdioxid in Gewichtsprozent an denjenigen Punkten, die auf der Abszisse aufgetragen sind, und sie wurde in einer im folgenden zu beschreibenden Weise bestimmt. Der Gewichtsprozenigehalt von Thoriumdioxid an den Eck- und Mittelpunkten des Blockquerschnittes wurde zunächst durch übliche chemische Analyse von Proben bestimmt, die an diesen Steilen entnommen waren. Als

2s nächstes wurden Autoradiogrammc der Blockquerschnitte ermittelt, um eine Bestimmung des Gcwichtsprozentgehaltcs von Thoriumdioxid an den Zwischenpunkten zu gestatten, die auf der Abszisse des Kurvenbildes aufgetragen sind. Die A'.toradiogrammc wurden entlang der Linie von Ecke zu Ecke des ßlockqucrschnittcs analysiert, wobei ein Jarcll Ash Mikrophotomeier-Dichtemesscr Modell 2310 verwendet wurde, um die Durchlaßwerte zu erhallen. Mit der bekannten Koii/amiü aiioti von Thoriumdioxid an den Eck- uuu

js Miitclpunkistcllen des Blockqucrschnittcs und den bekannten Durchlaßwerten an diesen Stellen wurde als nächstes eine gcradliniegc Kurve erhalten, die Prozent Durchlässigkeit als Ordinate und Gewichtsprozent Thoriumdioxid als Abszisse aufweist. Für eine gegebenc Durchlässigkeit auf dem Autoradiographen an einem gegebenen Zwischenpunkt entlang der diagonalen Querschnittslinic des Blockes wurde die geradlinige Kurve verwendet, um den Gewichtsprozentgehait von Thoriumdioxid für jede gegebene Stelle zu erhalten.

und in dem beigefügten Kurvenbild dargestellt.

Beispiel 2

Es wurde ein dispersionsverfestigter Sinterkörper

so aus einer Mctallmatrix aus °>7% Wolfram und 3% Rhenium hergestellt, wobei die gleiche Dispersionstechnik angewendet wurde, die bereits in Verbindung mit Beispiel 1 beschrieben wurde. Eine Untersuchung der dispersionsverfestigten Sinterkörper bestätigte

5S wieder die hochgradige Steuerbarkeit der Dicke der dispergiertcn Zusatzstoffschicht und desgleichen die graduelle Zusammenselzungsändcrung vom Manteibis zum !nncnteil des dispersionsverfestigten Sinterkörpers. Das kristalline Gefüge des .Sinterkörpers war feinkörnig und hatte einen äußeren Mantel aus feinkörnigen Thoriiimdioxid-Tcilchen. die an Korngrenzen der Malrix verteil! sind. Der Konzentrationsgradient vor Thoriumdioxid in dem dispersionsverfestigten Sinterkörper folgte dem gleichen Verhu.f. der in dem Kur

6s vcnbild für Beispiel 1 dargestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunccn

Claims (10)

Patentansprüche: 22

1. Poröser Metallkörper mit untereinander verbundenen Poren, der einen festen Zusatzstoff mit einem Konzentrationsgradienten in wenigstens einem Teil der Poren enthält, insbesondere dispersionsv.erfestigter Sinterkörper, dadurch gekennzeichnet, daß infolge einer Flüssigkeilsdiffusion die maximale Konzentration des Zusatzstoffes an jedem äußeren Oberflächenteil des porösen Körpers besteht und da(3 die Konzentration mit zunehmendem Abstand in Richtung auf das Innere des porösen Körpers hin ununterbrochen und gleichmäßig abnimmt.

2. Sinterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmatrix ein hochschmelzendes Metall und der Zusatzstoff das Oxid eines anderen Metalles ist.

3. Sinterkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff Thoriumdioxid ist.

4. Sinterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff eine Oxidmischung ist.

5. Sinterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern unlegiert ist.

6. Sinterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Zusatzstoff mit einem anderen Konzentrationsgradienten in der Metall- 3c matrix dispergiert ist.

7. Verfahren zum Herstellen eines dispersionsverfestigten Sinterkörpers nach Anspruch 1 mit einem Konzentrationsgradienun eines festen Zusatzstoffes in den untereinander verbundenen Poren einer Melallmatrix, bei dem ein poröser Preßkörper mit einer Lösung des mit der Matrix eine dispersionsvcrfestigcnde Verbindung bildenden Zusatzstoffes getränkt wird, der Preßkörper aus der Lösung entfernt wird, wenn ein bestimmtes Ausmaß des Eindringens des Zusatzstoffes in die Poren erfolgt ist, und der Preßkörper zur Bildung der dispersionsverfestigcnden Verbindung einer Wärmebehandlung unterworfen wird, gekennzeichnet durch das

a) Tränken des Preßkörpers in einem inerten Lösungsmittel, bis die Poren des Preßkörpers gefüllt sind,

b) Eintauchen des mit dem Lösungsmittel getränkten Preßkörpers in eine Lösung des Zusatzstoffes so lange, bis eine Flüssigkeitsdiffusion des Zusatzstoffes in wenigstens einen Teil des in den Poren des Preßkörpers enthaltenen Lösungsmittels erfolgt,

c) Entfernen des Lösungsmittels aus den Poren des Preßkörpers und Sintern des Preßkörpers.

8. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 7 auf ein thermisch reaktives Material als gelöster Zusatzstoff.

9. Anwendung nach Anspruch 8 auf einen porösen Preßkörper mit einer Matrix aus einem hochschmelzenden Metall und einem Salz eines anderen Metalles, das thermisch /u seinem Oxid zersetzt werden kann, als thermisch reaktives Material.

10. Anwendung nach Anspruch 9 auf eine Mischung von Mi'tallsal/cn als thermisch reaktives i>5 Material.

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