DE2363328B2

DE2363328B2 - Verfahren zur herstellung von elektrisch gut leitfaehigen und mechanisch relativ festen verbundwerkstoffen aus aluminium

Info

Publication number: DE2363328B2
Application number: DE19732363328
Authority: DE
Inventors: Masataka; Takahashi Toshio; Arita Kishio; Yamauchi Goro;Kubo Shugo; Tokaimura Ibaraki Hirai (Japan)
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1972-12-21
Filing date: 1973-12-19
Publication date: 1977-03-24
Also published as: FR2211537A1; FR2211537B1; GB1448125A; DE2363328A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch gut leitfähigen und mechanisch relativ festen Verbundwerkstoffen, die 0,01 bis 0,2% Aluminiumoxid dispergiert in Aluminium enthalten.

Aluminium-Aluminiumoxid-Dispersionsprodukte werden zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit von Aluminium und als gesinterte Aluminiumprodukte (SA.P.) eingesetzt Ferner sind zahlreiche Aluminiumlegierungen als; leitende Aluminiumwerkstoffe bekannt, z. B. Aluminium-Zirkonium- und Aluminium-Eisen-Silicium-Legierungen. Die mechanische Festigkeit der AI-AbOj-Dispersionsprodukte ist, verglichen mit Aluminium für elektrische Zwecke (Reinheitsgrad 99,65%), außerordentlich verbessert, wobei die Festigkeit mit steigendem Aluminiumoxid-Gehalt (7 bis 13 Gew.-%) zunimmt. Durch den Einbau des Alumiiiiumoxids in die Al-Al₂C>3-Dispersionsprodukte wird jedoch deren elektrische Leitfähigkeit gegenüber Aluminium für elektrische Zwecke außerordentlich erniedrigt.

Metallisches Aluminium hat eine dem Kupfer vergleichbare Leitfähigkeit, jedoch ist seine mechanische Festigkeit sehr gering. Andererseits besitzen zahlreiche Aluminiumlegierungen hohe mechanische Festigkeit, doch ist ihre Leitfähigkeit im Vergleich zu Aluminium sehr niedrig. Die elektrische Leitfähigkeit von Leitaluminium wird als Prozentsatz in bezug auf die elektrische Leitfähigkeit von geglühtem Kupfer ausgedrückt und gewöhnlich in IACS-Prozentzahlen angegeben. Die Leitfähigkeit von Reinaluminium beträgt 35% IACS, so daß· eine Leitfähigkeit um diesen Bereich erforderlich ist. Gleichzeitig soll die mechanische Festigkeit, insbesondere die Zugfestigkeit, bei etwa 20 bis 30 kp/mm² liegen.

So werden in der ^v>Zeitschrift für Metallkunde«, Band 52 (1961), Seiten 645—651, und insbesondere auf Seite 649, Abbildung 9, mit der dazugehörigen Beschreibung, verschiedene Sorten von S.A.P.-Aluminium beschrieben. Es wird ausgeführt, daß die elektrische Leitfähigkeit von SA.P.-Aluminium linear mit abnehmendem Oxidgehalt zunimmt. Durch Extrapolieren aus der genannten Literaturstelle läßt sich entnehmen, daß ein SA.P.-Aluminium mit einem Gehalt von 0,01 bis 0,2% Aluminiumoxid eine elektrische Leitfähigkeit von etwa 35 m/Ohm · mm² besitzt, die ungefähr 60% IACS entspricht. Dieses bekannte SA.P.-Aluminium besitzt jedoch eine Zugfestigkeit, die unter 20 kp/mm² liegt und für viele Zwecke ungenügend ist

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung leitender Verbundwerkstoffe auf Basis von Al-Al^-Dispersionen zu schaffen, die hohe elektrische Leitfähigkeit, überlegene mechanische Festigkeit und gute Hitzebeständigkeit besitzen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch gut leitfähigen und mechanisch relativ festen Verbundwerkstoffen, die 0,01 bis 0,2% Aluminiumoxid dispergiert in Aluminium enthalten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Aluminiumpulver oder niedrig-legierte Aluminiumlegierungen in Pulverform, die Silicium, Zirkonium, Titan und/oder Mangan unterhalb ihrer Löslichkeitsgrenze im Aluminium enthalten, nämlich höchstens 1,65% Silicium, 0,28% Zirkonium, 1,0% Titan und 1,8% Mangan, mit der üblichen Aluminiumoxidoberfläche und einer mittleren Teilchengröße von 30 bis 100 μπι gepreßt und der erhaltene Preßkörper 30 bis 90 Minuten lang bei vermindertem Druck oder in einer reduzierenden oder inerten Atmosphäre bei Temperaturen von 660 bis 7C0" C erhitzt wird.

Die erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoffe besitzen eine elektrische Leitfähigkeit im Bereich von 58,0 bis 64,0% IACS, die der von Aluminium für elektrische Zwecke nahekommt. Außerdem besitzen sie hohe mechanische Festigkeit, insbesondere Zugfestigkeit

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe kann man Aluminium oder niedrig-legierte Aluminiumlegierungen aus Aluminium und geringeren Mengen der genannten oxydierbaren Metalle in feinpulverisierter Form einsehen. Die Pulverteilchen besitzen eine oberflächliche blättrige Oxidschicht von etwa 100 Ä Dicke, die sich beim Pulverisieren ausbildet und als feinverteilte Dispersionsphase genutzt werden kann. Aluminiumpulver mit einer Oberflächenoxidschicht von weniger als etwa 100 Ä läßt sich leicht durch übliche Zerstäubung herstellen.

Erfindungsgemäß entsteht ein leitender AI-AI2O3-Dispersions-Verbundwerkstoff, der blättriges bzw. schuppiges Aluminiumoxid von etwa 2 Mikron und mit einer Dicke von weniger als etwa 100 A im Metallgefüge dispergiert enthält.

Bei dem beschriebenen Erhitzen des Preßkörpers schmilzt das Aluminium, wobei gleichzeitig die die Aluminiumteilchen bedeckende Aluminiumoxidschicht zerspringt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient von Aluminium etwa fünfmal so groß ist wie der von Aluminiumoxid. Die Teilchen der zerplatzten Aluminiumoxidschicht werden im Aluminium dispergiert und füllen den Zwischenraum zwischen benachbarten Aluminiumteilchen aus, so daß ein integrierter Körper von hoher mechanischer Festigkeit entsteht. Während dieses Vorgangs ändert sich die Form des Aluminiumpreßkörpers nicht.

In bekannten Verfahren der Aluminiumpulvermetallurgie wird der Preßkörper bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes gesintert, so daß ein dichter und duktiler Körper mit erhöhter Bindungsfestigkeit zwischen benachbarten Teilchen entsteht. In bekannten Verfahren zur Herstellung Al-AbOs-dispersionsverstärkter Produkte war es daher erforderlich, die Aluminiumoxidschicht durch Einwirkung mechanischer Kräfte, z. B. durch Druckanwendung während der Sinterung oder durch Strangpressen des Materials in

Cl

heißem Zustand, aufzubrechen. Im Gegensatz dazu erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren, die Alumir.iuniteilchen miteinander zu verbinden und gleichzeitig das Aluminiumoxid fein un i gleichförmig im Aluminium zu dispergieren, indem man den Preßkörper für kurze Zeit bei Temperaturen oberhalb des Aluminiumschmelzpunktes erhitzt. Der Aluminiumoxidgehalt im Al-Al₂O3-Produkt läßt sich darübe- hinaus durch geeignete Wahl der Teilchengröße des durch Zerstäuben hergestellten Aluminiumpulvers kontrollieren. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt die Herstellung von Al-AI2O3-Dispersionsverbundwerkstoffen mit einem Aluminiumoxidgehalt von 0,01 bis 0,2 Gew.-%, da die beim Zerstäuben entstehende, die Aluminiumteilchen bedeckende Aluminiumoxidschicht als Dispersionsphase im Aluminium wirksam eingesetzt werden kann.

In F i g. 1 ist die Beziehung zwischen der Schüttdichte von Aluminiumpreßkörpern, die bei verschiedenen Preßdrücken hergestellt wurden, und der Erhitzungstemperatur dargestellt Die Schüttdichte wird jeweils nach dem Erhitzen bestimmt.

In F i g. 2 ist die Zugfestigkeit und Hitzebeständigkeit erhitzter Preßkörper, die aus Aluminiumpulvern von verschiedener Teilchengröße hergestellt wurden, graphisch dargestellt.

In F i g. 1 wird die Schüttdichte (in g/cm³) von Preßkörpern wiedergegeben, die bei Preßdrücken von 0,5 bis 3 t/cm² erhalten und anschließend 1 Stunde bei einem Druck von 1 χ 10-² Torr und bei Temperaturen von 550 bis 700°C erhitzt wurden. Die Dichte des Aluminiums beträgt 2,70g/cm^J, sein Schmelzpunkt beträgt 66O⁰C. Aus Fig. 1 geht hervor, daß bei Temperaturen unterhalb des Aluminiumschmelzpunktes keine Dichtezunahme des Preßkörpers unabhängig vom Preßdruck zu beobachten ist, während bei Temperaturen oberhalb des Aluminiumschmelzpunktes die Dichte unabhängig vom Preßdruck zunimmt. Es wurde auch gefunden, daß sich die Form und die Dimensionen des Preßkörpers nach 0,5- bis 1,5stündigern Erhitzen bei Temperaturen von 660 bis 700° C nicht verändern. Bei einem Erhitzen bei einer Temperatur von 720°C verformt sich der Preßkörper. Der nach dem Verfahren der Erfindung erhitzte Preßkörper zeigt im Gegensatz zu bekanntem, gesintertem Material einen Verformungsbruch. Bei Verwendung von Aluminiumlegierungen mit einem geringen Gehalt an anderen Legierungselementen führt man vorzugsweise das Erhitzen bei etwa 10 bis 20⁰C niedrigeren Temperaturen durch als bei Aluminiumpulverpreßkörpern, da der Schmelzpunkt der Legierung etwas niedriger liegt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird überraschenderweise ein Metallprodukt mit hoher Dichte durch Erhitzen von verdichtetem Aluminiumpulver bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Aluminiums, d.h. von 66O⁰C, erhalten. Die Form und die Dimension des verdichteten Aluminiumpulvers ändern sich selbst nach dieser Hitzebehandlung bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Aluminiums praktisch nicht, wobei es jedoch wesentlich ist, daß die co angegebenen Temperaturen von 660 bis 700° C eingehalten werden.

Beim Erhitzen bei einer Temperatur über 660°C liegt eine flüssige Al-Phase vor, und bei einer Temperatur unter 700⁰C schmilzt das verdichtete Aluminiumpulver f>5 noch nicht. Daher ist der angegebene Temperaturbereich von wesentlicher Bedeutung.

Die Zugabe von Legierungskomponenten wird den Schmelzpunkt des Aluminiums erniedrigen. Da jedoch die zugefügte Menge gering ist, wird der Schmelzpunkt um ungefähr 10⁰C erniedrigt werden. Die Legierungselemente des peritektischen Systems, wie Zr oder Ti, bewirken oft, daß der Schmelzpunkt des Aluminiums erhöht wird. Man kann nicht annehmen, daß ein Oxid wie AI2O3, das in dem Aluminium nicht löslich ist, den Schmelzpunkt des Aluminiums ändern wird.

Das Erhitzen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise bei verminderten Drücken im Bereich von ΙΟ-⁴ bis 10~² Torr durchgeführt jedoch kann das Erhitzen auch in einer reduzierenden Atmosphäre, z. B. in Wasserstoff, oder einer Inertgasatmosphäre erfolgen. Beim Erhitzen in einer derartigen Atmosphäre kann die Ausbildung der Aluminiumoxidschicht auf dem Preßkörper wirksam unterdrückt werden. Gleichzeitig gelingt es, die zum Erhitzen erforderliche Zeit abzukürzen. Um einen Al-AI2O3-Dispersions-Verbundwerkstoff von hoher Dichte zu erhalten, wendet man vorzugsweise Drücke von weniger als 10~² Torr an. Bei dem Erhitzen des Preßkörpers unter diesen Bedingungen bewirkt die flüssige Aluminiumphase eine größere Dichtezunahme des behandelten Materials. Das Ausmaß der Druckerniedrigung während des Erhitzens ist nicht kritisch, jedoch kann zum selben Zweck auch der Preßdruck erhöht werden, wie aus F i g. 1 hervorgeht.

Bei der Untersuchung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Al-A^Os-Dispersions-Verbundwerkstoffs mit dem Elektronenmikroskop zeigt sich, daß die Dispersionsphase weniger als etwa 2 μΐη Durchmesser aufweist und gleichförmig dispergiert ist. Der erhitze Verbundwerkstoff eignet sich daher zum kontinuierlichen Drahtziehen. Es lassen sich vor allem sehr feine Drähte ziehen, da das Aluminium durch das feinverteilte Aluminiumoxid verstärkt ist. Beim Ziehen durch mehrere Ziehsteine mit einer Querschnittsverminderung von 20 bis 25% und einem Innendurchmesser von 18 bis 0,06 mm erhält man einen Feindraht mit einem Durchmesser von 60 μΐη, wobei das Material kontinuierlich gezogen und nicht zwischen geglüht wird. Der Gesamtzugfaktor beträgt 99,998%. Der leitende Verbundwerkstoff läßt sich auch zu einem Draht von 20 μΐη Durchmesser ausziehen.

Die durch Zerstäuben erhaltenen Aluminiumpulverteilchen weisen üblicherweise eine Aluminiumoxidschicht von etwa 100 A Dicke auf. Unter der Annahme kugelförmiger Aluminiumteilchen errechnet sich der Aluminiumoxidgehalt des Al-AbOa-Dispersions-Verbundwerkstoffs nach folgender Gleichung:

40
Al₂O₃ (Gew.-%) = ^

· - aoff ~ ' ·

Die Dichte des Aluminiums wird hierbei zu 2,7 g/cm³ und die Dichte des Aluminiumoxids zu 4,0 g/cm³ angenommen; γ bedeutet den Teilchenradius. Bei Aluminiumteilchen mit einer Teilchengröße von 44 μίτι beträgt der Aluminiumoxidgehalt des AI-AhOs-Dispersions-Verbundwerkstoffs z. B. nach vorstehender Gleichung 0,2%. Die chemische Analyse ergibt in diesem Fall einen Gehalt von 0,18%. Die chemische Analyse ist hierbei mit einem Fehler von ±5 bis 10% behaftet, so daß aus diesem Ergebnis geschlossen werden kann, daß sich der Gehalt des im Aluminium dispergierten Aluminiumoxids über die Teilchengröße des Aluminiumpulvers einstellen läßt.

In Tabelle I sind die elektrische Leitfähigkeit, die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung verschiedener, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Al-Al2C>3-Dispersions-Verbundwerkstoffe wiedergegeben, die aus vier verschiedenen Aluminiumpulverproben

Tabelle

mit einer Teilchengröße von 100 bis 30 μπι hergestell wurden. Zum Vergleich sind auch die entsprechende: Ergebnisse für Leitaluminium sowie eine Al-Zr-Legie rung für elektrische Zwecke angegeben.

Proben

III

IV

E-Al

Al-Zr

Mittlere Teilchengröße (μπι)

Al2O3-Gehalt (%)

Leitfähigkeit (% IACS)

Unmittelbar nach dem Erhitzen
Nach 1 stündigem Glühen bei 400⁰C

Zugfestigkeit (kp/mm²)

Unmittelbar nach dem Erhitzen
Nach 1 stündigem Glühen bei 230⁰C

Bruchdehnung(%)
Unmittelbar nach dem Erhitzen
Nach 1 stündigem Glühen bei 230⁰C

100 0,02	95 0,06	81 0,12	44 0,2	—	—
63,2 64,1	61,7 63,2	60,5 62,3	56,5 58,3	62,4 63,8	58,5
19,5 17,2	22,5 18,7	24,8 20,0	29,7 25,0	18^ 14,0	19,1 18,0
3,0 2,5	3,0 2,5	3,0 2,5	3,0 2,5	2,0	2,5

Die Ergebnisse zeigen, daß die elektrische Leitfähigkeit sowohl direkt nach dem Erhitzen als ai'oh nach 1 stündigem Glühen bei 400⁰C mit der mittleren Teilchengröße des Aluminiumpulvers zunimmt, da kleine Mengen Aluminiumoxid gleichförmig im Aluminium dispergiert werden. Die Zugfestigkeit des Materials ist der einer 0,1 bis 0,2% Zirkonium enthaltenden Al-Zr-Legierung vergleichbar oder sogar überlegen.

Es ist bekannt, daß die Zugfestigkeit von SAP 865, das 13,5% Al₂O₃ enthält, 35 kp/mm² beträgt, dagegen die von reinem Aluminium 18,5 kp/mm·¹. Die Zugfestigkeit des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbundmaterials beträgt überraschenderweise 29,7 kp/mm². Es war überraschend und hat nicht nahegelegen, daß das erfindungsgemäße Material eine so hohe Zugfestigkeit hat Würde man die Zugfestigkeit des aus der »Zeitschrift für Metallkunde«, Band 52 (1961), Seiten 645—651, bekannten Materials, das 0,2% Aluminiumoxid enthält, berechnen, so würde man auf einen Wert von 18,74 kp/mm² kommen, einen Wert, der um 0,24 kp/mm² höher wäre als der AVert von reinem Aluminium, der 18,5 kp/mm² beträgt Wie bereits oben ausgeführt besitzt dagegen das erfindungsgemäß hergestellte Material eine wesentlich höhere Zugfestigkeit.

In F i g. 2 ist die Hitzebeständigkeit des AI-Al₂O₃-DiS-persions-Verbundwerkstoffs anhand der Zugfestigkeit einiger Proben nach 1 stündigem Glühen bei Temperaturen bis zu 230⁰C graphisch dargestellt und mit der einer Al-Zr-Legierung als bekanntem Leitmaterial mit hoher Hitzebeständigkeit verglichen. Auf der Ordinate ist Δα aufgetragen, d. h. die Differenz zwischen den Zugfestigkeiten der erfindungsgemäßen Proben und der Al-Zr-Legierung:

Δα = σ/—σΑΙ—Zr

wobei / die Probennummer bedeutet Die die Ordinate im Punkt 0 schneidende, unterbrochene Linie stellt die Zugfestigkeit der bei verschiedenen Temperaturen geglühten Al-Zr-Legierung dar. Aus F i g. 2 geht hervor, daß die Zugfestigkeiten der Proben ΙΠ und IV größer sind als die der Al-Zr-Legierung bei beliebigen Glühtemperaturen. Im Falle der Proben I und Il ist die Zugfestigkeit größer als die der Al-Zr-Legierung bei Glühtemperaturen von 150 bis 180° C und kleiner als die der Al-Zr-Legierung bei Glühtemperaturen von 180 bis 300° C.

Der Aluminiumoxidgehalt liegt in den erfindungsge maß hergestellten Verbundwerkstoffen im Bereich vor 0,01 bis 0,2%. Um Verbundwerkstoffe mit eineir Aluminiumoxidgehalt unterhalb 0,01% zu erhalten, mut die Teilchengröße des zerstäubten Aluminiums erhöhl werden. Bei zu großen Teilchengrößen der Aluminium teilchen wird jedoch die Dispersion des Aluminiumoxid!

beeinträchtigt Um andererseits Verbundwerkstoffe mil Aluminiumoxidgehalten oberhalb 0,2% zu erhalten wählt man zerstäubtes Aluminium von äußerst kleinei Teilchengröße. Dessen Herstellung ist jedoch nichi wirtschaftlich und vergleichsweise schwierig. Ein weite

rer Grund für die Beschränkung des Aluminiumoxidge halts liegt darin, daß üblicherweise keine Notwendigkeil zur Erhöhung der Zugfestigkeit des Verbundwerkstoff: auf Kosten der Leitfähigkeit besteht Die Aluminium teilchen können natürlich als Gemisch aus Teilchen mil verschiedenen Größen eingesetzt werden.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Eine Aluminiumlegierung mit 0,05% Silicium, 0,15°/c Eisen und geringen Mengen Kupfer sowie anderei Metalle wird durch Zerstäuben pulverisiert 200 g des erhaltenen Pulvers werden in einem zylindrischer Gummibehälter eingefüllt, der hierauf wasserdicht verschlossen wird. Das Pulver wird dann mit einei hydrostatischen Presse oder einer KautschukpressE unter einem Druck von 3 t/cm² gepreßt Der erhaltene Preßkörper wird in Stücke von 230 bis 260 mm Durchmesser und etwa 145 mm Länge geschnitten, die anschließend in einen Vakuumglühofen gebracht wer-

den. Dort werden die Proben 1 Stunde bei 1 χ 10-² Ton auf 690⁰C erhitzt Die Proben besitzen danach ihre ursprüngliche Form und weisen eine Schüttdichte vor 2,7 g/cm³ sowie einen Alummhimoxidgehalt von 0,02% auf. Anschließend schält man die Oberflächenschicht des wärmebehandelten Preßmaterials ab und formi dieses zu Stäben von 18 mm Durchmesser, die dann gezogen werdea Beim Ziehen werden die Proben zunächst mit Kaltkaliberwalzen bis zu einer Diagonal-

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(ρ

länge von 8 mm ausgewalzt und dann durch Ziehmatrizen gezogen. Der Drahtdurchmesser wird dann mit Hilfe eines Grobzugs von 8 mm auf 3 mm erniedrigt und schließlich mit Hilfe einer Einkopf-Ziehbank von 3 mm auf 0,6.5 mm erniedrigt. Die Querschnittsverminderung pro Durchgang beträgt 15 bis 25%. Die Ziehgeschwindigkeit in der Einkopf-Ziehbank beträgt 10 m/min.

Das auf diese Weise hergestellte Leiterdraht weist ohne Zwischenglühen eine elektrische Leitfähigkeit von 62,0% IACS auf. Die Zugfestigkeil beträgt 20 kp/mm² und die an einem 250 mm langen Draht gemessene Bruchdehnung beträgt 3%. Nach 1 stündigem Glühen des Drahts bei 230°C beträgt die Zugfestigkeit 17 kp/mm² und die Bruchdehnung 3%. Ein Draht von 0,65 mm Durchmesser kann bei Jei angegebenen Querschnittsverminderung pro Durchgang kontinuierlich zu einem Draht von 60 μίτι Durchmesser gezogen v/erden.

Beispiel 2

Eine Aluminiumlegierung mit 0,06% Silicium, 0,i% Eisen, 0,012% Titan, 0,007% Vanadium, 0,0015% Mangan und einer Spur Kupfer wird zu einem Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 54 μΐπ zerstäubt. Hierauf preßt man das erhaltene Pulver gemäß Beispiel 1 in einer Gummipresse und unterwirft den Preßkörper einem 1 stündigen Erhitzen bei 690°C und einem Druck von 10-² Torr. Die erhaltene Probe wird dann gemäß Beispiel 1 gezogen. Der auf diese Weise hergestellte Leiterdraht weist einen Aluminiumoxidge halt von 0,18% und eine Leitfähigkeit von 59,0% IACS auf. Ein durch Kaltziehen aus diesem Material hergestellter Draht besitzt eine Zugfestigkeit von 30 kp/mm² und bei einer Drahtlänge von 250 mm eine Bruchdehnung von 3%. Nach 1 stündigem Glühen dieses Drahtes bei 230° C beträgt die Zugfestigkeit 26 kp/mm² und die Bruchdehnung 3%.

Beispiel 3

Eine Aluminiumlegierung mit 0,3% Silicium wird als zerstäubtes Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 92 μπι gemäß Beispiel 1 zur Herstellung eines Al-AbOs-Dispersions-Verbundwerkstoffs verwandt Das erhaltene Material weist einen Aluminiumoxidgehalt von 0,08% und eine Leitfähigkeit von 57,0% IACS auf. Die Zugfestigkeit beträgt 38 kp/mm² und die Bruchdehnung 3%. Nach 1 stündigem Erhitzen bei 230° C beträgt die Zugfestigkeit 26 kp/mm² und die Bruchdehnung 3%.

Beispiel 4

Reinaluminiumpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 81 μπι, das durch Zerstäuben hergestellt worden ist, wird mit einer Gummipresse bei 3 t/cm² gepreßt Das Preßmaterial wird dann 1 Stunde an der Luft bei 690°C erhitzt und hierauf zu Stäben von 18 mm Durchmesser geformt, die schließlich gemäß Beispiel 1 zu Drähten von 0,65 mm Durchmesser kaltgezogen werden. Die Probe weist einen Aluminiumoxidgehalt von 0,12% und eine Leitfähigkeit von 61,9% IACS auf. Die Zugfestigkeit beträgt 13,1 kp/mm² und die Bruchdehnung 2%. Nach 1 stündigem Glühen bei 230⁰C beträgt die Zugfestigkeit 11 kp/mm² und die Bruchdehnung 2%.

Beispiel 5

Reinaluminiumpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 81 μιη, das durch Zerstäuben hergestellt worden ist, wird mit einer Gummipresse unter einem Druck von 3 t/cm² gepreßt. Das Preßmaterial wird dann in einem mit Argon gefüllten Ofen eingefüllt, 1 Stunde bei 690⁰C erhitzt und dann gemäß Beispiel 1 zu einem Feindraht von 0,65 mm Durchmesser gezogen. Die Probe weist einen Aluminiumoxidgehalt von 0,12% und eine Leitfähigkeit von 62,7% IACS auf. Die Zugfestigkeit beträgt 15,0 kp/mm² und die Bruchdehnung 2,5%. Nach 1 stündigem Glühen bei 230°C beträgt die Zugfestigkeit 12,5 kp/mm² und die Bruchdehnung 2,5%.

Beispiel 6

Durch Zerstäuben hergestelltes Reinaluminiumpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 81 μιη wird mit einer Gummipresse unter einem Druck von 3 t/cm²

to gepreßt. Das Preßmaterial wird dann in einen mit Wasserstoff gefüllten Ofen eingefüllt und 1 Stunde bei 690⁰C erhitzt. Die erhaltene Probe wird dann zu Stäben von 18 mm Durchmesser geformt und schließlich gemäß Beispiel 1 zu Drähten von 0,65 mm Durchmesser kalt gezogen. Die Probe weist einen Aluminiumoxidgehalt von 0,12% und eine Leitfähigkeit von 62,5% IACS auf. Die Zugfestigkeit beträgt 19,5 kp/mm² und die Bruchdehnung 3%. Nach 1 stündigem Glühen bei 230° C beträgt die Zugfestigkeit 16,5 kp/mm² und die Bruchdehnung 3%.

Beispiel 7

Verschiedene durch Zerstäuben hergestellte Reinaluminiumpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 100 μπι (80 g), 90 μπι (60 g) bzw. 60 μπι (60 g) werden in einem Pulvermischer gemischt und dann in einer Gummipresse unter einem Druck von 3 t/cm² gepreßt Das Preßmaterial wird dann in einem Ofen bei 10~² Torr erhitzt und schließlich zu einen Feindraht von 0,65 mm gezogen. Die Probe weist einen Aluminiumoxidgehalt von 0,06% und eine Leitfähigkeit von 60,0% IACS auf. Die Zugfestigkeit beträgt 22,5 kp/mm² und die Bruchdehnung 3%. Nach 1 stündigem Glühen bei 230⁰C beträgt die Zugfestigkeit 19,5 kp/mm² und die Bruch dehnung 3%.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von elektrisch gut !eitfähigen und mechanisch relativ festen Verbundwerkstoffen, die 0,01 bis 0,2% Aluminiumoxid dispergiert in Aluminium enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumpulver oder niedrig-legierte Aluminiumlegierungen in Pulverform, die Silicium, Zirkonium, Titan und/oder Mangan unterhalb ihrer Löslichkeitsgrenze im Aluminium enthalten, nämlich höchstens 1,65 % Silicium, 0,28 % Zirkonium, 1,0 % Titan und 1,8 % Mangan, mit der üblichen Aluminiumoxidoberfläche und einer mittleren Teilchengröße von 30 bis 100 μΐη gepreßt und der erhaltene Preßkörper 30 bis 90 Minuten lang bei vermindertem Druck oder in einer reduzierenden oder inerten Atmosphäre bei Temperaturen von 660 bis 700⁰C erhitzt wird.