DE2335112B2 - Fonnkörper mit gegen mechanischen Abrieb hoch verschleißfester Oberfläche - Google Patents
Fonnkörper mit gegen mechanischen Abrieb hoch verschleißfester OberflächeInfo
- Publication number
- DE2335112B2 DE2335112B2 DE2335112A DE2335112A DE2335112B2 DE 2335112 B2 DE2335112 B2 DE 2335112B2 DE 2335112 A DE2335112 A DE 2335112A DE 2335112 A DE2335112 A DE 2335112A DE 2335112 B2 DE2335112 B2 DE 2335112B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- shaped body
- wear
- base material
- fibers
- tantalum carbide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 title claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 41
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 34
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 claims description 31
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 5
- 229910001094 6061 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 3
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 1lambda4,2lambda4-dimolybdacyclopropa-1,2,3-triene Chemical compound [Mo]=C=[Mo] QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001250 2024 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 description 1
- 229910039444 MoC Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000005007 epoxy-phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
- B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
- Y10T428/24893—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including particulate material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
- Y10T428/298—Physical dimension
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31678—Of metal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
- Y10T442/20—Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer
- Y10T442/273—Coating or impregnation provides wear or abrasion resistance
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Description
Es ist bekannt, verschleißfeste Werkzeuge, insbesondere Schneidwerkzeuge, unter Einsparung von teuren
Ausgangsmaterialien dadurch herzustellen, daß man für den entsprechenden Formgrundkörper üblichen Stahl
verwendet und für die Oberfläche einen Überzug aus z. B. Wolfram- oder Molybdäncarbid. Das die Oberfläche
bildende Überzugsmaterial besteht aus möglichst feinteiligem Pulver, das mittels üblicher Gießereibindemittell,
wie wäßrige Silikatlösung, verkittet wird und sich dann beim Gießen des Grundmetalls mit diesem
verbindet.
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß sich eine
solche Oberflächenschicht leicht ablöst bzw. daß die Pulverkörnchen abgeschmirgelt werden, wodurch das
weiche Grundmetall freigelegt und dem weiteren Abrieb und Verschleiß ungeschützt ausgesetzt ist.
Auch die üblichen Methoden des Aufbringens einer harten Oxidschicht auf z. B. Aluminium und seine
Legierungen durch anodische Oxidation bzw. Flammplattierungen
haben nicht voll befriedigen können, auch weil die mechanische Präzision der Formkörper unter
solchen nachträglich angewendeten Beschichtungsverfahren leidet.
Dieses technische Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Oberflächenschicht aus
Tantalcarbidfasern vorgesehen ist, die aber nicht die ganze Oberfläche des Formkörpers abzudecken
braucht.
Der erfindungsgemäße Formkörper aus einem Grundmaterial mit geringer Verschleißfestigkeit und
mit gegen mechanischen Abrieb hoch verschleißfester Oberfläche in Form von Metallcarbid ist dadurch
gekennzeichnet, daß nur die Oberfläche des Formkörpers eine Schicht aus Tantalcarbidfasern mit einem
Faserdurchmesser von 2 bis 15 μίτι aufweist, welche als
Gruppen unterschiedlicher Orientierung in die Oberflä
v,
br> che eingebettet sind und mindestens 50 sowie höchstens
90% der Formkörper-Oberi lache bedecken.
Die Tantalcarbidfasern können insbesondere auch in Form von Geweben, Gewebestreifen und Filz oder als
Stapelfasern verwendet werden.
Die Erfindung bietet gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß nicht die gesamte Oberfläche
des Formkörpers von den Carbidfasern bedeckt zu werden braucht, sondern daß in vielen Fällen 75 bis 80%
an Bedeckungsgrad genügen.
Außerdem wird sichergestellt, daß der Abriebschutz dadurch erhalten bleibt und auch unter harter
Verschleißbeanspruchung keine Gefahr besteht, daß größere Flächen des weichen Grundmaterials des
Formkörpers freigelegt werden. Insbesondere lassen sich auf diese Weise Formkörper aus Aluminium,
Aluminiumlegierungen und aus Kunststoffen, wie aus Epoxyharzen und Phenolharzen, wirksam schützen. In
dieser Literaturstelle (US-PS 30 98 723) wird außerdem erwähnt, daß eine solche Fasereinsetzung auch von
Vorteil sein kann, wenn eine hitzebeständige Schutzschicht erwünscht ist. Auch ein solcher thermischer
Schutz, z. B. von Stahl gegenüber einer Zunderbildung hat jedoch nichts mit dem Problem der Verschleißfestigkeit
gegenüber Abrieb zu tun.
Es ist an sich bekannt, die mechanische Festigkeit und insbesondere die Zerreißfestigkeit von Formkörpern
dadurch zu verbessern, daß man verstärkende Fasern in Form eines Gewebes in entsprechender Orientierung in
das zu verfestigende Matrixmaterial einbettet, so daß die Faserrichtung mit den Hauptbeanspruchungsrichtungen
übereinstimmt und aufgrund bekannter Kraftübertragungsmechanismen die Festigkeit der Einzelfasern,
vor allem von Whiskern, auf diese Weise voll zur Geltung kommt. Diese Verstärkungsfasern, welche sich
in Form eines raumstabilisierten Gerüstes durch die Matrix hindurch erstrecken, haben also die Aufgabe,
Kräfte aufzunehmeti und die mechanische Festigkeit des Formkörpers an sich zu erhöhen. Das Problem der
Verschleißverminderung ist dadurch aber nicht angesprochen oder gelöst worden.
Es ist weiterhin empfohlen worden, duktile Grundstoffe, wie Stahl, dadurch in bezug auf ihre Festigkeit bei
hohen Temperaturen zu verbessern, daß man Mikrofasern in Richtung der Hauptbeanspruchung in die Matrix
des Grundstoffes einlagert, wobei die Dichteverteilung zweckmäßig so variiert wird, daß die Faserkonzentration
nach der Oberfläche des Formkörpers zu bis auf Null abnimmt, um dort ein problemloses Gleiten zu
ermöglichen. Auch diese Ausführungsform erhöht nicht die Verschleißfestigkeit der Formkörper-Oberfläche.
Die im Rahmen dor Erfindung eingesetzten Tantalcarbidfasern werden zweckmäßig nach dem in der
US-PS 34 03 008 beschriebenen Verfahren hergestellt.
Die Möglichkeit zur Hol stellung der erfindungsgemäßen Formkörper mit außerordentlich verbesserter
Verschleißfestigkeit geht auf die Beobachtung zurück, daß die Tantalcarbidfasern bei der Kontaktierung mit
geschmolzenen Metallen, wie Aluminium und seinen Legierungen, sehr schnell durch das geschmolzene
Metall benetzt werden. Diese Benetzungsreaktion führt zur Bildung von intermetallischen Phasen an den
Grenzflächen zwischen den Tantalcarbidfasern und dem metallischen Grundmaterial, die eine feste Verbindung
zwischen dem Grundmaterial und den Carbidfasern gewährleisten.
In der Praxis kann ein erfindungsgemäßer Formkörper bequem mittels einer Vielzahl von Verfahren
hergestellt werden. Die leichte Benetzbarkeit von Geweben der Tantalcarbidfasern durch z. B. Aluminium
und seine Legierungen bietet sich z. B. für ein Gießverfahren an. Die Gießform kann z. B. mit den
Tantalcarbidfaseni ausgekleidet und das übliche Gießverfahren durchgeführt werden. Wie vorstehend erläutert,
können die Fasern in einer Vielzahl von Anwendungsformen eingesetzt werden. Die Anwendungsform
der Fasern bestimmt sich zum Teil auch aus der Gestaltung der betreffenden Gießform.
In vielen Fällen wurde beobachtet, daß sich die Fasern
in Form von Streifen zum Auskleiden der Innenwände von Gießformen eignen. Die Dicke des Streifens ist
nicht notwendigerweise kritisch, solange die Tantalcarbidfasern in genügender Menge vorhanden sind, urn die
Verschleißfestigkeit der Oberfläche zu verbessern.
Wie vorstehend erläutert lassen sich mittels der vorliegenden Erfindung mechanisch präzise Gußstücke
herstellen, die eine verbesserte Verschleißfestigkeit aufweisen. Da die Gießform vor der Einbringung des
Grundmaterials mit den Tantalcarbidfasern ausgekleidet wird, weist das Gußstück insgesamt die gleiche
Formgebung und die gleichen Abmessungen auf, die es ohne die in der Oberfläche eingebetteten Carbidfasern
haben würde.
Die erfindungsgemäß verwendeten Tantalcarbidfasern eignen sich auch zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit
von Formkörpern, die durch Heißpressen von pulverförmigen Grundmaterialien hergestellt werden.
Es können z. B. Streifen, Filze, Gewebe oder Stapelfasern des Tantalcarbids auf eine oder mehrere Oberflächen
einer Preßform aufgebracht, das pulverförmige Grundmaterial zugesetzt und das Ganze heiß zu dem
gewünschten Formkörper gepreßt werden.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Ein Streifen eines Satingewebes aus Tantalcarbid, das
gemäß dem in der US-Patentschrift 34 03 008 beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist, wird zur
Erzeugung einer Mehrkomnonenien-Oberfläche auf
6061-Aluminiumlegierung verwendet. Die Fasern, aus denen sich der Gewebestreifen zusammensetzt, weisen
einen Durchmesser von 5 μπι auf.
Das Molekulargewicht des Tantalcarbids wird mit 191,4 bestimmt, was darauf hinweist, daß das Gewebematerial
aus stöchiometrisch nahezu idealem Tantalcarbid (Molekuiargewicht 192,96) besteht Ein Streifen mit
einer Breite von 1,27 und einer Länge von 7,62 cm wird in einem Aluminiumoxid-Tiegel angebracht und ein
Barren von 6061-Aluminiumlegierung auf den Streifen
ίο gestellt. Der Tiegel und sein Inhalt werden in einem
Ofen unter einer Argon-Atmosphäre 5 Minuten auf 700° C erhitzt. Nach dem Abkühlen findet man den
vorgenannten Streifen vollständig in die untere Oberfläche des im gegossenen Zustand vorliegenden
r> 6061-Legierungsbarrens eingebettet, der somit eine
Mehrkomponentenoberfläche aufweist. Unter Verwendung eines Teils der auf vorstehende Weise hergestellten
Probe werden mittels des Dünnschicht-Durchstrahlungselektronenmikroskopischen
Verfahrens elektroni-
2(i sehe Beugungsbilder der Grenzstellen zwischen den
Tantalcarbid-Fasern und dem 6061-Legierungs-Grundmaterial
hergestellt. Aus den Beugungsbildern geht hervor, daß außer den flächenzentrierten kubischen
Kristallen des 6001-Grundmaterials und den flächen-
r> zentrierten kubischen Kristallen der Tantalcarbid-Fasern eine intermetallische Phase aus tetragonalen
AIjTa-Kristallen an der Grenzfläche zwischen den
Fasern und dem Grundmaterial gebildet worden ist, was die Bildung einer guten Verbindung zwischen dem
in Grundmaterial und dem Gewebestreifen beweist.
Aus der Probe der 6061-Legierung mit der aus dem Grundmaterial und den Tantalcarbidfasern bestehenden
Oberfläche werden 6,35 mm breite, 15,88 mm lange und
9,53 mm hohe Blöcke herausgeschnitten. Die Mehrkom-
!■■> ponentenoberfläche wird unter verschiedenen Belastungen
auf ihre Verschleißfestigkeit geprüft. Bei diesem Versuch wird die zu^rüfende Oberfläche gegen einen
auf eine Härte von R1. = 58 bis 63 gehärteten 4620-Stahlring geschliffen. Der relative Verschleißpara-
Hi meter des Versuchsmaterials wird durch Messen des
Verschleißvoiumens der beim Verschleißversuch ausgeschliffenen Fläche auf der Oberfläche der zu prüfenden
Probe bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der
nachstehenden Tabelle I zusammengefaßt:
l'orni körper
Schmiermittel Belastung Verschlcißvolumcn
Gegossene 6061-Legierung mit
75 Fliichunpro/xnt TaC-Fasem
75 Fliichunpro/xnt TaC-Fasem
Aluminiumlegierung mil nichtbehandelter
Oberfläche
hydraulische Flüssigkeit 13,61 kp
hydraulische Flüssigkeil 81,65 kp
hydraulische Flüssigkeit 13,61 kp
hydraulische Flüssigkeil 81,65 kp
6,5X10 "cm1
2372X10 "cnr'
2372X10 "cnr'
5W8X1O "cm'
nicht mehr meßbar, da zu groß
nicht mehr meßbar, da zu groß
In Tabelle I werden die Verschleißvolumina der genschaften der Oberflächen von herkömmlichen
erfindungsgemäßcn Mehrkomponentenoberflächen mit den Verschleißvolumina einer typischen Aluminiumlegierung
verglichen. Aus den erhaltenen Werten geht hervor, daß die erfindungsgemäße Mehrkomponentenoberfläehe
Verschleißeigenschaften aufweist, die eine lOOOfache Verbesserung gegenüber den Verschleißei-A
luminiumlegierungcn darstellen.
Beispiel 2
Beispiel 2
Ein Streifen des hauptsachlich aus Tantalcarbid bestehenden Satingewebes wird am Boden einer
Gießform angebracht, in die ein Epoxyharz gegossen
wird. Nach dem Aushärten weist der Epoxyblock eine Oberfläche mit einer Zweikomponenten-Mikrostruktur
auf, die zu —75 Flächenprozent aus Tantalcarbid in Epoxyharz-Grundmaterial besteht. Aui diesen Epoxyblöcken
werden 6,35 mm breite, 15,88 mm lange und 9,53 mm hohe Blöcke mit aus Epoxy-Grundmaterial plus
Tantalcarbid-Faser bestehender Oberfläche geschnitten. Die Zweikomponentenoberfläche wird unter
verschiedenen Belastungen auf ihre Verschleißfestigkeit geprüft. Bei diesem Versuch werden die zu prüfenden
Oberflächen gegen einen auf eine Härte von Rc = 58 bis 63 gehärteten 4620-Stahlring geschliffen. Die relativen
Verschleißparameter der Zweikomponentenoberfläche aus einem Epoxy-Grundmaterial und verschieden
großen Flächen der faserigen Tantalcarbid-Phase werden in Tabelle II mit den Verschleißparametern der
Oberflächen von unbehandelten Epoxyblöcken verglichen.
Formkörper
Schmiermittel
Belastung
Verschleißvolumen
Epoxyharz mit 75 Flächenprozent
TaC-Streifcn
TaC-Streifcn
Epoxyharz mit 60 Flächenprozent
TaC-Strcifcn
TaC-Strcifcn
Unbchandcltcs Epoxyharz
hydraulische | Flüssigkeit | 13,61 | kp | 105X10 " | cm' |
hydraulische | Flüssigkeit | 13,61 | kp | 162X10 6 | cm' |
hydraulische | Flüssigkeit | 13,61 | kn | 1798X10 | "cm' |
Mittels Standard-Verschleißversuchen werden die Verschleißfestigkeiten von erfindungsgemäßen Materialien
mit Zweikomponentenoberfläche und bekannten Materialien verglichen.
Alle Prüfversuche werden gemäß dem ASTM-Prüfverfahren D 2714-68 mit stationären, rechteckigen
Prüfblöcken (6,35 mm Breite, 15,88 mm Länge und 9,53 mm Höhe), die mit verschiedenen vorbestimmten
Belastungen gegen einen rotierenden Ring gepreßt werden, durchgeführt. Es werden folgende Verschleißeigenschaften
gemessen: (i) Verschleißvolumen der zu prüfenden Oberfläche des zu prüfenden Materialblocks:
(ii) Gewichtsveränderung des Anpreßrings; und (iii) die in bestimmten Abständen während des Prüfversuchs
gemessenen Reibungskräfte. Die in Tabelle III zusammengefaßten
Verschleißwerte werden unter den nachstehenden Prüfbedingungen erhalten:
Anpreßring:
Schmiermittel:
Belastung:
Rotationsgeschwindigkeit
des Anpreßrings:
Belastung:
Rotationsgeschwindigkeit
des Anpreßrings:
Umdrehungen insgesamt:
4620Stahl; Rc = 58-62;
Oberflächenfinish
20,32 · 10-'bis
30,48 · ΙΟ-5 mm
Mobil 5606-A Flüssigkeit
13,61 kg
180 U.p.M. (Ringdurchmesser = 34,9885 mm)
5400 U.
Wie aus Tabelle III hervorgeht, weist eine Zweikomponentenoberfläche
mit 75 Flächenprozent Tantalcarbid-Phase in einem 6061-Legierungs-Grundmaterial
gegenüber der nichtbehandelten 6061-Legierung, gemessen am Verschleißvolumen, bis zu lOOOfach bessere
gemessene Werte auf. Sogar gegenüber der Verschleißfestigkeit der hyper-eutektischen Al/Si-Legierung (18
Gewichtsprozent Silicium) weist die Zweikomponentenfläche eine um das 10- bis 30fache verbesserte
Verschleißfestigkeit auf.
Bei der Messung des Verschleißverhaltens ist es erforderlich, den Verschleiß des gesamten Systems zu
berücksichtigen, d. h. sowohl den Verschleiß auf dem zu prüfenden Block sowie den Verschleiß des angepreßten
rotierenden Körpers. Es ist deshalb wichtig, die dem derzeitigen Stand der Technik entsprechenden verschleißfesten
Materialien mit den erfindungsgemäßen Materialien mit verschleißfester Zweikomponentenoberfläche
zu vergleichen. In Tabelle III sind zwei dieser dem derzeitigen Stand der Technik entsprechende,
mittels herkömmlicher pulver-metallurgischer Verfahren hergestellte, vollständig aus mehreren Komponenten
bestehende Materialien aufgeführt, nämlich »Ferro-Titancarbid« und das Aluminium + Graphit-Zweikomponentenmaierial,
das für verschleißfeste Rotor-Dichtungsleisten für den Drehkolbenmotor entwickelt
worden ist. Das »Ferro-Titancarbid«-Material weist eine gute Verschleißfestigkeit auf, reibt jedoch den
angepreßten Ring außerordentlich stark ab. Die Gewichtsverlust-Werte des angepreßten Rings bei der
Prüfung des Ferro-Titancarbids sind um den Faktor zwei höher als die vergleichbaren Werte für die
erfinduiigsgemäßen Materialien mit einer Zweikoinponentenoberfläche
in 6061- und 2024-Legierungen als Grundmaterial. Das Aluminium-(-Graphit-Zweikomponentenmaterial
weist sowohl für den Gewichtsverlust des Rings wie für das Verschleißvolumen gegenüber
dem erfindungsgemäßen Material mit der Zweikomponentenoberfläche höhere Werte auf, wodurch die
überlegenen Verschleißeigenschaften der erfindungsgemäßen Materialien deutlich gezeigt werden.
Außer den überlegenen Verschleißeigenschaften weisen die erfindungsgemäßen Materialien mit Zweikomponentenoberfläche
gegenüber den herkömmlichen Materialien noch den Vorteil auf, daß sie weder in technologischer noch in wirtschaftlicher Hinsicht
größere Abänderungen gegenüber den derzeitigen Gießverfahren für Aluminiumlegierungen erfordern.
Im Gegensatz dazu müssen die vorgenannten, den derzeitigen Stand' der Technik entsprechenden verschleißfesten
Zweikoniponentenmaterialien durch verhältnismäßig teuerere, /.. B. Sintern und Heißpressen
einschließende Verfahren, hergestellt werden.
Tubelle III
Geprüfte Formkörper
VerschleiLlvoliimen Gewichtsverlust Reibungs-
des AnpreMrings koclTizient
(X H) '' cm1) (mgi (nach 5400
Umdrehungen)
1. Formkörper mit Zweikomponentcnoberlläche
(75 Flächenprozent TaC-Satingewebe in 6061-Aluminiumlegierung als Grundmaterial)
2. Formkörper mit Zwcikomponentenoberfiäche
(75 Flächenprozent schräg gewebte TaC-Gewebestreifen in
6061-Aluminiumlegierung als Grundmaterial)
6061-Aluminiumlegierung als Grundmaterial)
3. Formkörper mit Zweikomponentenoberfläche (75 Flächenprozent TaC-Satingewebe
in 2024-Aluminiumlegierung als Grundmaterial)
4. Formkörper mit Zweikomponentenoberfläche (75 Flächenprozent TaC-Satingewebe
in einer Chrom-Nickei-Legicrung als Grundmaterial) bis 40
bis 30
0,16-0,7
0,15
0,12-0,25
0,9
0,12-0,15
η 11
0,12-0,15
0,12
6.5 x 10 6cnr
Claims (4)
1. Formkörper aus einem Grundmaterial mit geringer Verschleißfestigkeit und mit gegen mechanischen
Abrieb hoch verschleißfester Oberfläche in Form von Metallcarbid, dadurch gekennzeichnet,
daß nur die Oberfläche des Formköi pers eine Schicht aus Tantalcarbidfasern mit einem
Faserdurchmesser von 2 bis 15 μΐη aufweist, welche
als Gruppen unterschiedlicher Orientierung in die Oberfläche eingebettet sind und mindestens 50
sowie höchstens 90 Prozent der Formkörperoberfläche bedecken.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tantalcarbidfasern in Form eines Gewebes oder Gewebestreifens, als Filz oder
Stapelfasern in die Form-Oberfläche eingebettet sind.
3. Formkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial des Formkörpers
aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere einer hypereutektischen Al-Si-Legierung
besteht.
4. Formkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch 2r>
gekennzeichnet, daß das Grundmaterial des Formkörpers aus einem in der Wärme aushärtenden
Epoxyharz oder Phenolharz besteht.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US27024172A | 1972-07-10 | 1972-07-10 | |
US35708073 US3929427A (en) | 1972-07-10 | 1973-05-04 | Wear-resistant surface composite materials and method for producing same |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2335112A1 DE2335112A1 (de) | 1974-01-24 |
DE2335112B2 true DE2335112B2 (de) | 1979-10-11 |
DE2335112C3 DE2335112C3 (de) | 1980-06-26 |
Family
ID=26954162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2335112A Expired DE2335112C3 (de) | 1972-07-10 | 1973-07-10 | Formkörper mit gegen mechanischen Abrieb hoch verschleißfester Oberflache |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3929427A (de) |
JP (1) | JPS548201B2 (de) |
CA (1) | CA973762A (de) |
CH (1) | CH583629A5 (de) |
DE (1) | DE2335112C3 (de) |
FR (1) | FR2191996B1 (de) |
GB (1) | GB1436768A (de) |
IT (1) | IT991760B (de) |
SE (1) | SE410200B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109628068A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-16 | 江苏嘉耐高温材料有限公司 | 一种相变储热材料 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4055706A (en) * | 1974-07-16 | 1977-10-25 | Office National D'etudes Et De Recherches Aerospatiales (O.N.E.R.A.) | Processes for protecting refractory metallic components against corrosion |
JPS5917681Y2 (ja) * | 1977-06-29 | 1984-05-23 | ヤマハ発動機株式会社 | 自動二輪車の車輪 |
JPS5826802Y2 (ja) * | 1978-03-30 | 1983-06-10 | スズキ株式会社 | 二輪車用車輪 |
DE3025636A1 (de) * | 1980-07-07 | 1982-02-04 | Alfred Teves Gmbh, 6000 Frankfurt | Gegossenes werkstueck |
GB8301320D0 (en) * | 1983-01-18 | 1983-02-16 | Ae Plc | Reinforcement of articles of cast metal |
JPH07268508A (ja) * | 1994-03-23 | 1995-10-17 | Seihin Rin | 超微細な補強材料およびそれの生成物によって補強された金属マトリックス組成物の製造方法および装置 |
CA2561960A1 (en) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Black & Decker Inc. | Driver configuration for a power tool |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3098723A (en) * | 1960-01-18 | 1963-07-23 | Rand Corp | Novel structural composite material |
US3403008A (en) * | 1966-12-19 | 1968-09-24 | Union Carbide Corp | Process for producing metal carbide fibers, textiles and shapes |
FR1556070A (de) * | 1968-03-04 | 1969-01-31 | ||
CA953128A (en) * | 1971-01-06 | 1974-08-20 | British Railways Board | Methods of producing a metal and carbon fibre composite |
US3787229A (en) * | 1971-02-17 | 1974-01-22 | Union Carbide Corp | Low-friction, wear-resistant material |
US3827129A (en) * | 1972-01-06 | 1974-08-06 | British Railways Board | Methods of producing a metal and carbon fibre composite |
-
1973
- 1973-05-04 US US35708073 patent/US3929427A/en not_active Expired - Lifetime
- 1973-06-25 CA CA174,836A patent/CA973762A/en not_active Expired
- 1973-07-09 JP JP7667073A patent/JPS548201B2/ja not_active Expired
- 1973-07-09 SE SE7309634A patent/SE410200B/xx unknown
- 1973-07-09 FR FR7325113A patent/FR2191996B1/fr not_active Expired
- 1973-07-09 GB GB3265973A patent/GB1436768A/en not_active Expired
- 1973-07-09 CH CH997473A patent/CH583629A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1973-07-09 IT IT6904673A patent/IT991760B/it active
- 1973-07-10 DE DE2335112A patent/DE2335112C3/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109628068A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-16 | 江苏嘉耐高温材料有限公司 | 一种相变储热材料 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE410200B (sv) | 1979-10-01 |
FR2191996B1 (de) | 1976-04-30 |
DE2335112A1 (de) | 1974-01-24 |
DE2335112C3 (de) | 1980-06-26 |
IT991760B (it) | 1975-08-30 |
GB1436768A (en) | 1976-05-26 |
JPS548201B2 (de) | 1979-04-13 |
CA973762A (en) | 1975-09-02 |
US3929427A (en) | 1975-12-30 |
FR2191996A1 (de) | 1974-02-08 |
JPS4953203A (de) | 1974-05-23 |
CH583629A5 (de) | 1977-01-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1978120B1 (de) | Aluminium-Silizium-Gussleglerung und Verfahren zu Ihrer Herstellung | |
DE2302574C3 (de) | Schleifmittel und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE19917213B4 (de) | Ventilsitzeinsatzteil | |
EP1273817B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten, wenigstens im Randbereich aus einer Metall-Verbundkeramik bestehenden Werkstoffs | |
DE4413306C1 (de) | Verfahren zur Verstärkung eines Bauteils und Anwendung des Verfahrens | |
DE2252797C3 (de) | Leichtgewichtiges, abriebbeständiges, zusammengesetztes Material aus Aluminium und einem nichtmetallischen anorganischen Material und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE1533424B1 (de) | Gesinterter schleifkoerper | |
CH522038A (de) | Wolframcarbid enthaltender Sinterhartmetallkörper | |
DE2302595A1 (de) | Schleifmittel und verfahren zu seiner herstellung | |
DE3234504A1 (de) | Kolben fuer brennkraftmaschinen und verfahren zu seiner herstellung | |
DE102017203076A1 (de) | Verbundwerkstoffe mit sehr hoher Verschleißbeständigkeit | |
DE3807541C1 (de) | ||
DE2221875A1 (de) | Oberflaechengehaerteter und gesinterter karbid-formgegenstand | |
DE2919477C2 (de) | Verschleißfester Verbundwerkstoff, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung des Verbundwerkstoffes | |
DE102012112982A1 (de) | Verfahren zum Herstellen von Gegenständen mit einer feinen gleichachsigen Kornstruktur | |
DE2335112C3 (de) | Formkörper mit gegen mechanischen Abrieb hoch verschleißfester Oberflache | |
DE3344450A1 (de) | Motormaentel auf basis von aluminiumlegierungen und intermetallischen verbindungen und verfahren zu deren herstellung | |
DE112023000030T5 (de) | Mit Titanpartikeln verstärktes Magnesiummatrix-Verbundmaterial und dessen Herstellungsverfahren | |
WO2012113428A1 (de) | Aluminium-matrixverbundwerkstoff, halbzeug aus dem aluminium-matrixverbundwerkstoff und verfahren zu dessen herstellung | |
DE10261116B4 (de) | Verbundwerkstoff und Verfahren zur Herstellung desselben | |
DE1246352B (de) | Pulvergemisch zum Alitieren von Werkstuecken aus hochlegierten Staehlen oder Legierungen auf der Basis wenigstens eines der Metalle Kobalt, Nickel oder Chrom | |
DE10352453A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen | |
Alam et al. | X-ray diffraction analysis and microstructural examination of al-sic composite fabricated by stir casting | |
DE3835253A1 (de) | Gegenstand aus einer aluminium-silizium-legierung und verfahren zu seiner herstellung | |
DE19518552C2 (de) | Kolben für Verbrennungsmotoren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |