DE2252548C3

DE2252548C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Legierungen mit einer durch orientiertes Erstarren erzeugten Struktur

Info

Publication number: DE2252548C3
Application number: DE2252548A
Authority: DE
Inventors: Bernard Chatillon Daigne; Francois Paris Girard
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 1971-11-05
Filing date: 1972-10-26
Publication date: 1975-08-07
Also published as: IT970219B; CH560083A5; JPS518854B2; DE2252548A1; DE2252548B2; GB1415166A; JPS4855130A; CA975923A; SE396562B; FR2158138B1; US3838729A; FR2158138A1

Description

7", Temperatur an der Basis des Werkstücks.

T_s Erstarrungstemperatur der Schmelze,
C(T) Wärmeleitfähigkeit der erstarrten Legierung in Abhängigkeit von der Temperatur,

C_L Thermische Leitfähigkeit der festen Phase nahe der Erstarrungsfront,

G Temperaturgradient an der Erstarrungsfront,

W Stärke der erstarrten Legierung.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangslegierung aus der festen Phase, z. B. als Pulver, Band, Strang od. dgl., verflüssigt und dann der Gießform zugeführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Gießform mit thermisch abgeschirmten Seitenwänden, der die Ausgangslegierung flüssig zugeführt wird, einer Einrichtung zum Beheizen der freien Oberfläche der Schmelze und einer Einrichtung zum Kühlen des Bodens der Gießform, gekennzeichnet durch eine die Ausgangslegierung kontinuierlich in dennierter Menge an die Gießform (1) abgebende Zuführeinrichtung (10, 11; 14, 15), deren Zuleitung (11, 15) in gleichbleibendem geringem Abstand von der Erstarrungsfront (/) der Schmelze anhebbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (6, 18) an einem Träger (12) angeordnet ist, der mit gleichbleibendem Abstand von der freien Oberfläche (/) der Schmelze bewegbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung aus am Träger (8,12) angeordneten Widerstandsheizkörpern (6) besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung aus am Träger (8) angeordneten Induktionsheizkörpern besteht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kühleinrichtung für den Boden der Form und diesem eine Wärmewiderstandsschicht (2) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmewiderstandsschicht (2) aus einer Platte besteht, deren Werkstoff eine der Temperatur umgekehrt proportionale Leitfähigkeit aufweist, und z. B. aus Aluminium oder Berylliumoxyd gebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder U, dadurch gekennzeichnet, daß in der Platte elektrische Heizwiderstände (17) eingebettet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (14) mit dem Träger (12) der Heizeinrichtung (18) verbunden ist und eine an dem Träger angeordnete Einrichtung (15) zum Niederschmelzen der Ausgangslegierung aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8,12) als Strahlungsschirm ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform ίΐ\ vinn einen¹ Stfshkingv.rhjrrr: (4) umgeben Wt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gießform (1) und dem Strahlungsschirm (4) eine hitzebeständige Wand (20) angeordnet ist, in der eine Heizeinrichtung, z. B. elektrische Heizwiderstände, eingebettet sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken oder Blöcken aus Metall mit orientierter Struktur, indem eine Ausgangslegierung in flüssiger Phase einer Gießform zugeführt und in dieser gerichtet erstarrt wird, wobei an der Erstarrungsfront ein Temperaturgradient dadurch aufrechterhalten wird, daß die Schmelze von unten gekühlt, ar den Seiten thermisch abgeschirmt und an ihrer freier Oberfläche entsprechend deren Ausdehnung beheizi wird.

Um einwandfrei gegossene Werkstücke zu erhalten muß bekanntlich darauf peachtet werden, daß du innerhalb der Erstarruni>szone liegenden Bereich« nach Maßgabe der Wanderungsgeschwindigkeit ciei Erstarrungsfront mit flüssigem Metall versorgt wer den, um insbesondere die Volumenminderung au Grund der Schwindung heim Erstarren auszugleichen Dabei sollen im Bereich der Erstarrung nach Mög

Kchkeit die isothermen und die isobaren Flächen zusammenfallen. Es ist weiterhin bekannt, daß die Erctarrungsstruktur um so feiner und einwandfreier ist, je bedeutender der Temperaturgradient in der Nähe 2er Erstarrungsfront ist. Aus diesem Ga;nd werden in den Gießformen Wärmequellen (Angußtrichter spielen gleichsam die Rolle eines Flüssigmetallreservoi«) und Kühlzonen (Kühlring bei Sandformen oder Kühlzonen bei Kokillen) angeordnet, um die Lage Jer Isothermen und den Temperaturgradienten beeinflüssen zu kÖETfin.

Während man sich bei den meisten Gußstücken damit zufrieden geben kann, die zuvor zitierten Bedingungen annäherungsweise einzuhalten, reicht dies dann nicht aus, wenn es sich um die Herstellung von Werkstücken oder Blöcken aus temperaturfesten Legierungen mit feiner und kompakter Struktur und mit einer orientiert verfestigten Phase handelt, wie sie beispielsweise Gegenstand der DT-OS 2 Ol 3 770 sind. Die die Verfestigung bewirkenden »Fasern« oder Whisker entstehen in situ während des Erstarrens, und ihre Ausrichtung folgt genau dem Temperaturgradienten. Ihre Kontinuität kann ungünstig beeinflußt werden, wenn der Wert dieses Temperaturgradienten in bestimmten Bereichen ungenügend ist oder wäh- »5 rend des Erstarrungsprozesses schwankt. Dies ist bei den bekannten Ausführungsformen der Fall, bei denen das gesamte Werkstückvolumen der Gießform flüssig zugeführt oder aus einem festen Block vollständig aufgeschmolzen wird, um es dann erstarren zu lassen (US-PS 3 204 301, 3 248 764).

Es sind weiterhin Verfahren und Vorrichtungen zum orientierten Erstarren bekannt (US-PS 3 142 452 und DT-OS 2 018 770), bei denen eine den oberen Teil der Gießform umgebende und mit der Geschwindigkeit der Erstarrungsfront bewegte Wärmequelle sowie eine im unteren Bereich der Form angeordnete Kühlquelle vorgesehen ist. Dabei findet ein Zonenschmelzen und -erstarren statt. Diese bekannten, an sich vorteilhaften Vorrichtungen sind jedoch nicht für eine industrielle Nutzung geeignet.

Um parallel verlaufende »Fasern« zu erhalten, muß di· mabdingbare Forderung eingehalten werden, daß die bene der Isothermen und folglich ·' 0 Erstarrungsfront annähernd planeben verläuft. Diese For- «5 derung kann nur hei Formen oder Werkstücken mit geringer Ausdehnung quer zur Erstarrungsfront erfüllt werden. Um einen bedeutenden Temperaturgradienten ohne Überhitzung des flüssigen Metalls zu erreichen, muß andererseits die Wandungsgeschwindigkeit der Erstarrungsfront relativ niedrig gehalten werden. 7. B. in der Größenordnung von 5 cm/h. Es können deshalb mit den bekannten Verfahren nur Werkstücke von kleiner Querausdehnung und nur wenige Werkstücke pro Zeiteinheit hergestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an der Erstarrungsfront einen definierten und während des gesamten Erstarrungsprozesses gleichbleibenden Ternperaturgradienten zu erhalten.

Ausgehend von dem eingangs geschilderten Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die flüssige Ausgangslegierung in einer etwa der Erstarningsrate aus der Schmelze entsprechenden Menge und in einem gleichbleibenden, geringen Abstand von der Erstarrungsfront kontinuierlich zugeführt wird.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen bleibt das Volumen der flüssigen Phase innerhalb der Gießform während des Erstarrungsprozesses praktisch gleich. Damit wird eine planebene Isothermenfläche erhalten, mit der Folge, daß auch die Erstarrungsfront selbst planeben verläuft. An sich würde durch das Zulaufen der flüssigen Legierung eine Beunruhigung des Schmelzbades stattfinden, was wiederum zu einer Verwölbung der isothermen Ebene führer, würde. Dies wird durch die weitere erfindungsgemäße Maßnahme vermieden, daß die flüssige Ausgangslegierung in geringem und stets gleichbleibendem Abstand von der Erstarrungsfront kontinuierlich zugegeben wird. Durch den geringen Abstand ist ferner gewährleistet, daß kein unkontrollierbarer Wärmetransport auf Grund der zulaufenden Flüssiglegierung im Bereich der Zugabestelle stattfindet.

Bie Höhe und Konstanz des Temperaturgradienten läßt sich ferner dadurch beeinflussen, daß die Heizfront mit einer der Wanderungsgeschwindigkeit der Erstarrungsfront entsprechenden Geschwindigkeit aufwärts bewegt wird. Gleiches wird dadurch erreicht, daß die Kühlung der Schmelze von unten in Abhängigkeit von dem sich durch die zunehmende Stärke der erstarrten Legierung ändernden Wärmeübergang gesteuert wird. Damit wäre der Tatsache Rechnung getragen, daß der Wärmeübergangswiderstand der erstarrten Phase während des Erstarrungsprozesses zunimmt. Die Steuerung der Kühltemperatur folgt dabei vorzugsweise der nachstehenden Gesetzmäßigkeit:

τ,

fC(T)dT - GC₁H.

wobei

T_x Temperatur an der Basis des Blocks,
r_s Erstarrungstemperatur der Legierung,
C(T) thermische Leitfähigkeit der festen Phase in Abhängigkeit von der Temperatur T,

C, thermische Leitfähigkeit der festen Phase

nahe tier Erstarrungsfront,
G Temperaturgradient in der Flüssigphase nahe

der Erstarrungsfront,
H Höhe der festen Phase.

Zur Durchführung des Verfahrens geht die Erfindung von einer Vorrichtung mit einer Gießform mit thermisch abgeschirmten Seitenwänden aus, der die Ausgangslegierung flüssig zugeführt wird, wobei eine Einrichtung zum Beheizen der freien Oberfläche der Schmelze und eine Einrichtung zum Kühlen des Bodens der Gießform vorgesehen ist. Eine solche Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch eine die Ausgangslegierung kontinuierlich in definierter Menge an die Gießform abgebende Zuführeinrichtung, deren Zuleitung m gleichbleibendem geringem Abstand von der Erstarrungsfront der Schmelze anhebbar ist.

Mit dieser Vorrichtung lassen sich Werkstücke und Blö-ke aus temperaturfesten Legierungen mit einer aus Fasern, sogenannten Whisker bestehenden Verfestigungsphase in industriellem Maßstab herstellen. Dabei ist im Gegensatz zu den eingangs geschilderten Vorrichtungen einerseits ein vergleichsweise hoher und während des gesamten Erstarrungsprozesses konstanter Temperaturgradient zu erreichen. Andererseits kann die Wanderungsgeschwindigkeit der Erstarrungsfront nach Belieben gesteuert werden.

Schließlich weisen die mit dieser Vorrichtung hergestellten Werkstücke bzw. Blöcke im Gegensatz zu den weiterhin eingangs genannten Vorrichtungen eine beträchtliche Ausdehnung quer zur Bewegungsrichtung der Erstarrungsfront auf. Weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 7 bis 16 gekennzeichnet.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand von drei in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsformen beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine einfachste Ausfühningsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die Gießform 1 besteht aus einem tem]«raturfesten und gut wärmeleitenden Werkstoff, z. B. aus Molybdän-Blech, das von einer geeigneten Hülle umgeben ist, oder aus Aluminiumblech, das auf seiner Außenseite durch einen Molybdän-Ring ausgesteift ist. Die Gießform ruht auf einem eine Wärmewiderstandsschicht 2 bildenden Aluminiumblock, der seinerseits auf einer Kühleinrichtung, bestehend aus einer Kupferplatte 3 und darin angeordneten kreisförmigen, von Kühlwasser durchströmten Kanälen, angeordnet ist.

Die Gießform 1 ist nachstehend von einem thermischen Strahlungsschirm 4 aus poliertem, temperaturfestem Metall, z. B. Molybdän, zur Minderung der Seitenabstrahlung der Wärme und einer die Wirkung dieses Schirms ergänzenden, wärmeisolierenden Wandung 5 umgeben. Die Gießform 1 ist oberseitig durch eine als thermischer Schirm wirkende Platte 8 aus poliertem Molybdän abgedeckt, die von einem auf der Wandung 5 ruhenden Molybdän-Ring 9 getragen ist. An der Platte 8 ist eine Heizeinrichtung angeordnet, die aus durch temperaturfeste Isolierrohre 7 hindurchgeführten Heizwiderständen 6, z. B. aus Wolframband, bestehen, die von einer äußeren Stromquelle versorgt werden. Ferner ist eine Zufuhreinrichtung für die flüssige Ausgangslegierung vorgesehen, die einen oberhalb der Platte 8 angeordneten Tiegel 10 aus Molybdän aufweist und in vertikaler Richtung beweglich ist, wobei der Antrieb nicht dargestellt ist. Der Boden des Tiegels 10 weist eine Zuleitung in Form eines zentralen, kalibrierten Rohrstutzens 11 auf. Die Funktion der Vorrichtung gemäß F i g. 1 ist folgende:

Der Tiegel 10 befindet sich in seiner untersten Stellung, so daß das untere Ende des Rohrstutzens 11 nur einige Millimeter von dem Boden der Gießform 1 entfernt ist. Die Heizwiderstände 6 werden eingeschaltet und die Kühlkanäle zu der Kupferplatte 3 mit Kühlmittel gespeist. Bei Erreichen des thermischen Gleichgewichtes wird der Tiegel 10 mit dem flüssigen Metall gefüllt, welches mit einer geringen und konstanten Rate durch den kalibrierten Rohrstutzen 11 abläuft Nach Maßgabe des Anstiegs des Metallspiegels bzw. der Erstarrungsfront in der Gießform 1 wird der Tiegel 10 fortschreitend derart angehoben, daß der Rohrstutzenil stets die freie Oberfläche/ des flüssigen Metalls bis auf wenige Millimeter berührt.

Die Zuordnung der durch die Heizwiderstände 6 gebildeten Wärmequelle und der durch den von der Platte 3 gekühlten Block 2 gebildeten Kühlquelle bewirkt einen intensiven thermischen Fluß in der Vertikalen, während der thermische Fluß in der Horizontalen auf Grund des isolierenden Effektes des thermischen Schirms 4 und der Wandung 5 relativ gering ist. Durch vorangegangene Eichversuche wird die elektrische Energie der Heizwiderstände 6. der Kühlwasscrvcrbrauch der Kühlquelle 3 und die Steigge schwindigkeit des Tiegels 10 und des Rohrstutzens 11 derart festgelegt, daß die Enitarrungsfront des zugeflossenen Metalls mit der gleichen Geschwindigkeit wie die freie Oberfläche / des Flüssigmetalls ansteigt.

S Da die Fallhöhe des Flüssigmetalls praktisch gleich Null ist, wird die freie Oberfläche der Schmelze durch das Gießen nicht gestört. Die Höhe der Schmelze beträgt nur einige Millimeter. Der Temperaturgradient ist über die gesamte Oberfläche der Erstarrungsfront

ίο einheitlich und vertikal ausgerichtet, welche Querausdehnung die Form auch immer hat.

Es ist nicht nachteilig, wenn die Kapazität des Tiegels 16 kleiner ist als die Form. Da der Rohrstutzen

11 das Gießvolumen reguliert, ist es während des Veris fahrens stets möglich, Flüssigmetall in den Tiegel 10 zuzugeben.

Die Erzeugung von Legierungen mit einer orientierten Verfestigungsphase, wie sie Gegenstand der DT-OS 2 018 770 sind, erfordert nicht nur eine kon-

so stante Wanderungsgeschwindigkeit der Erstarrungsfront, sondern auch einen Temperaturgradienten, der stets oberhalb einer kritischen Grenze liegt, unterhalb welcher eine Umknstallisation stattfinden würde. Die Vorrichtung gemäß F i g. 2 gestattet es, einen

as höheren und konstanten Temperaturgradienten zu erreichen. Sie weist fast alle Bauteile der Ausführungsform gemäß F i g. 1 auf, besitzt jedoch nicht die als thermischer Schirm wirkende Platte 8 und den Tragring 9. Der Tiegel 10 und der Rohrstutzen 11 sind statt dessen mit einem temperaturfesten Träger

12 verbunden, der weiterhin die wärmeisolierenden Rohre 7 mit den Heizwiderständen 6 aufweist. Diese Vorrichtung gestattet es, während des gesamten Gießvorgangs den Abstand zwischen der von den Heiz- widerständen 6 gebildeten Heizfront einerseits sowie der freien Oberfläche I des Flüssigmetalls bzw. der Erstarrungsfront / andererseits durch eine Hubbewegung des Trägers A2 konstant zu halten. Obgleich umgekehrt der thermische Übergangs-

widerstand der festen Phases zwischen der Erstarrungsfront / und der Kühlquelle 3 variabel bleibt und nach Maßgabe des Gießvorgangs wächst, können indes mit der Vorrichtung nach F i g. 2 Blöcke einer Legierung mit einer Höhe von etwa 10 cm erzeugt

« werden. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung, mit der gleichfalls Blöcke von bedeutender Höhe aus temperaturfesten Legierungen mit einer orientierten Verfestigungsphase hergestellt werden können. Dabei wird ein konstanter TempeiaturgTa-

so dient an der Erstarrungsfront während des gesamten Erstairungspmzesses erhalten, obwohl der dem Wärmedurchgang entgegengesetzte Widerstand der erstarrten Phase ansteigt, indem nämlich Steuerungsmittel vorgesehen werden, um an der Basis dieser festen Phase eine variable Temperatur zu erhalten, die der in der Beschreibungseinleitung angegebenen Gesetzmäßigkeit folgt

Die Erfindung sieht hierfür verschiedene konstruktive Lösungen vor, die dieser Bedingung folgen, z. B.

a) Einführen eines zusätzlichen thermischen Flusses mit abnehmender Energie an der Basis der festen Phase, beispielsweise mittels einer den Formboden berührenden thermischen Hilfs quelle;

b) Unterbringung eines abnehmenden thermischen Widerstandes an der Basis der erstarrten Phase, z. B. durch Verwendung eines Werkstoffes mit

einer seiner Temperatur umgekehrt proportionalen Wärmeleitfähigkeit für dien Trägerblock der Form (s. F ϊ g. 3) bzw. für die untere Wandung der Form oder durch Anordnung eines variablen thermischen Widerstandes, z. B. einer Flüssigkeitsschicht mit variabler Stärke, in dem Trägerblock.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 zeigt Varianten eines Versorgungssystems der Schmelze und der Art der Wärmezufuhr zur Schmelze, die durch eine Induktionsheizung 18 sichergestellt ist. Die Legierung wird in Form eines Bandes oder eines Strangs 13 zugegeben, der von mit dem Träger 12 verbundenen Rollen 14 transportiert und geführt und von einer nicht dargestellten Vorratsspule abgezogen wird. Er wird der Gießform 1 durch eine Düse 15 zugeführt, währenddessen er zunehmend durch Heizwiderstände 16 erhitzt wird, die ihn schließlich annähernd auf Schmelztemperatur bringen. Schließlich schmilzt der Strang unter Einwirkung der von der freien Oberfläche ί des Bodens ausgehenden Strahlung.

Die Kühlkanäle werden in diesem Fall durch entsprechende Bearbeitung der Oberfläche der Platte 3, die an den Block 2 angelötet ist, erhalten. Im oberen Bereich des Blocks 2 sind einige Heizwiderstände 17 aus Wolframband eingebettet. Zwischen der Seitenwand dei Gießform 1 und dem thermischen Schirm 4 ist eine temperaturfeste Wand 20 angeordnet, in der Heizwiderstände 19 aus Wolframband eingebettet sind.

Durch entsprechende Dimensionierung der einzelnen Teile, durch Regelung der elektrischen Heizspannung und anderer Funktionsparameter läßt sich mit der Vorrichtung gemäß F i g. 3 nahe der Erstarrungsfront ein konstanter gleichbleibender Temperaturgradient während des gesamten Erstarrungsprozesses erreichen. Ein Wärmeverlust nach der Seite hin wird durch entsprechende Regelung der Heizwiderstände 19 in der Wand 18 vollständig ausgeschlossen. Durch abnehmende Regulierung der Temperatur der Heizwiderstände 17 nach Maßgabe der fortschreitenden Erstarrung kann der zunehmende thermische Widerstand der festen Phase s der Legierung kompensiert werden. Dies kann auch dadurch erreicht werden, daß bestimmte Werkstoffe, z. B. Aluminium, verwendet werden, deren Leitfähigkeit sich umgekehrt proportional der Temperatur ändert. Die vorstehenden Ausführungen sollen durch ein numerisches Beispiel ergänzt werden.

Es soll beispielsweise ein Block von 90 mm Höhe

ίο einer Legierung mit einer orientierten, verfestigten Phase aus Tantalkarbid-Fasern in einer Kobalt-Nickel-Chrom-Grundmasse hergestellt werden.

Der Block 2 gemäß F i g. 3 besteht aus Reinaluminium 99,5 ^e/o und weist eine Dicke von 25 mm auf.

t5 Das Kühlwasser besitzt eine Temperatur von 20° C. Die Temperatur der Heizwiderstände 18 der Wärmequelle wird so geregelt, daß sie etwa 2250° C erreicht, woraus sich ein thermischer Fluß innerhalb des Schmelzbades von ungefähr 30 W/cm* ergibt. Wäh-

ao rend der Erstarrung wird die Temperatur der Heizwiderstände 17 von 1350 auf 350° C abgesenkt.

Durch eine Berechnung kann gezeigt werden, daß unter diesen Umständen die Höhe des Flüssigkeitsbades etwa 15 mm beträgt und daß während des ge-

as samten Erstarrungsprozesses der Temperaturgradient in dem Bad etwa 100°C/cm beträgt, ein zur Herstellung der gewünschten Legierungen geeigneter Wert. In bestimmten Fällen kann eine gewisse Fluktuation des Wertes des Temperaturgradienten angebracht sein.

Die Vorrichtung gemäß F i g. 3 gestattet die Erzeugung von Werkstücken oder Blöcken aus temperaturfesten Legierungen mit einer orientierten Verfestigungsphase mit einer Höhe bis zu 150 mm und einem Durchmesser von 200 mm oder darüber.

Der den Block2 gemäß Fig. 3 bildende Werkstoff mit einer der Temperatur umgekehrt proportionalen Wärmeleitfähigkeit kann nicht nur Aluminium, sondern auch beispielsweise Berylliumoxyd sein. Die Legierung kann ferner der Form durch mehrere Rohrstutzen 11 oder Düsen 15 mit entsprechender Verteilung zugeführt werden. Statt einer Induktions-, Widerstands- oder Strahlungsheizung kann auch eine selche durch Elektronenfluß angewendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

509 632/210

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Werkstücken oder Blöcken aus Metall mit orientierter Struktur, indem eine Ausgangslegierung in flüssiger Phase einer Gießform zugeführt und in dieser gerichtet erstarrt wird, wobei an der Erstarrungsfront ein Temperaturgradient dadurch erhalten wird, daß die Schmelze von unten gekühlt, an den Seiten thermisch abgeschirmt und an ihrer freien Oberfläche entsprechend deren Ausdehnung beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Ausgangslegierung in einer etwa der Erstarrungsrate aus der Schmelze entsprechenden Menge und in einem gleichbleibenden geringen Abstand von der Erstarrungsfront kontinuierlich zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfront mit einer der Wanderungsgeschwindigkeit der Erstarrungsfront entsprechenden Geschwindigkeit aufwärts bewegt wird.

3. Verfahre« nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Schmelze von unten in Abhängigkeit von dem sich durch die zunehmende Stärke der erstarrten Legierung ändernden Wärmeübergang gesteuert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Schmelze nach folgender Gesetzmäßigkeit gesteuert wird:

τ,

JC(T)dT = G C_LH,

τ,

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