DE2435657A1 - Keramik-metall-werkstoff - Google Patents

Keramik-metall-werkstoff

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DE2435657A1
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DE2435657A
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Wladimir I Alexandrow
Wladimir G Gordon
Ernest N Murawijew
Wjatscheslaw W Osiko
Eduard G Spiridonow
Wladimir M Tatarinzew
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FIZ INST LEBEDEVA
INST VYSOKIKH TEMPERATUR AKADE
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FIZ INST LEBEDEVA
INST VYSOKIKH TEMPERATUR AKADE
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/001—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
    • C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
    • C22C32/0026—Matrix based on Ni, Co, Cr or alloys thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B35/42—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on chromites
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Description

Γι"Ί1".'" tfiätitut Wyssokich Temperatur Akademii Nauk SSSR Moskau/UdSSR
2. Fisitscheskij Institut imeni P.N. Lebedewa Akademii
Nauk SSSR
Moskau/UdSSR
P 56 2o3
24. Juli 1974
L/Br
EEELÄMIE-METAEIi-WBßKSTOEP
Die Erfindung bezieht sich auf in ihrer Gesamtheit feuerfeste Werkstoffe, insbesondere auf Keramik-iaetall->7erkstoffe·
Gegenwärtig haben diese Werkstoffe in der Weltpraxis eine weitgehende Verbreitun^dna sind unter Bezeichnung "Ker ametalle" bekannt. Im weiteren wird diese Bezeichnung
al|:urzbezeichnungnebea dQm Fachausdruck "Keramik-Met all-Werk-
stoffe" gebracht.
Bekanntlich gehört zur Zusammensetzung von Kerametallen
keramische Phase und ein Metall im. chemisch ungebundenen
gut Zustand. Die beiden Bestandteile liegen als Sinter vor.
Unter Keraraetallen sind auch solche bekannt, zu deren Zusammensetzung ein hochschmelzendes Metalloxyd als keramische Phase und Chrom als metallischer Bestandteil gehören.
Solche Kerametalle weisen eine hohe Wärme- und elektrisch·
509807/0826
Leitfähigkeit auf und. besitzen eine gute Feuerfestigkeit und Oxydationsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen. Ihre Oxydationsbeständigkeit liegt aber in eSegel nicht unter
40 mg/cm schon nach Verlauf weniger Stunden Haltezeit bei
Temperaturegegen
Aus Erfahrung erweist sich einlüxyciätionsbeständigkeit zum Einsatz dieser Werkstoffe binnen längerer Zeit (mehr als 100 Stunden) in verschiedenen Baugruppen von Hochtemperatur anlagen, deren Medium ein Oxydationsmittel enthält, beispielsweise als Elektroden im Kanal eines magnetohydrodynamischen Generators als unzureichend.
Ferner sind Kerametalle auf der Basis von sauerstoffreier Keramik, insbesondere von Karbiden, Boriden, Suiziden u.dgl. bekannt. JJLs metallischen- Bestandteil können sie Molybdän, Wolfram, !Titan, Kobalt u.a. enthalten.
Diese Kerametalle weisen keine ausreichende Oxydationsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen infolge einer starken Oxydierbarkeit der Bestandteile auf. Deshalb ist das Anwendungsgebiet der erwähnten Kerametalle beschränkt. Sie können hauptsächlich als hitzebeständige Werkstoffe im neutralen lledium oder im Vakuum eingesetzt werden. Diese Kerametalle dienen vorzugsweise als Werkstoffe zur Herstellung von Werkzeugen, d.h. sie werden neben Werkzeug stähl en und -legierungen zur Fertigung von Schneidwerkzeugen verwendet.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung von
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Her ametallen auf der Basis von hochschmelzenden lietalloxyden und metallischem Chrom.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der angegebenen Nachteile der oben beschriebenen Kerametalle.
Der Erfindung ieg die Aufgabe zugrunde ,ein
Kerametall zu schaffen, das einen Bestandteil enthält,
der eine Herabsetzung der Oxydierbarkeit der Hauptbestandteile sicherstellt.
Diese Aufgahewird dadurch gelöst, dass ein
Keramik-Metall-Werkstoff, enthaltend ein hochschmelzendes Metalloxyd und metallisches Chrom, erfindungsgemäss darüber hinaus metallisches Palladium in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.% vom Chromgehalt enthält.
Nachstehend 7/ird eine ausführliche Beschreibung der Erfindung, veranschaulicht durch konkrete Beispiele von Zusammensetzungen der Kerametalle angeführt.
Die erfindungsgemässen Kerametalle enthalten ein hochschmelzendes Metalloxyd und metallisches Chrom als Hauptbeerweise
standteile. Es wird üblicn Aluminiumoxyd als hochschmelzendes Oxyd genommen. Es können auch Chromoxyd oder ein anderes hochschmelzendes Metalloxyd sein, das fähig ist, mit metallischem Chrom oder mit seinem Oxyd chemische Verbindungen, feste Losungen oder Eutektika· zu bilden.
Das Verhältnis des hochschmelzenden üxydes zu metallischem Chrom kann in gewissen Grenzen liegen, u.zw.10 bis 90
B09807 /0826
Gew.% hochschmelzend es Oxyd und 90 bis 10 Gew.% metallisches Chrom. Ausserdem enthält das Eerametall metallisches Palladium in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.;* vom Gehalt an metallischem Chrom.
Die Kerametalle mit der erfindungs£emässen Zusammensetzung werden in üblichen Pulverüietallurgieverfahren, welche bei der Herstellung der bekannten Kerainetalle verwendet werden, hergestellt.
Bas nicht gesinterte Erzeugnis aus dem Kerametall kann in folgenden Verfahren geformt werden: im Halbtrockenpressen, im plastischen Extrudieren, im Schlickerguss. Der abschiesisende Arbeitsgang für alle diese Verfahren ist das Sintern ineinerAtmosphäre mit einem minimalen Gehalt an Sauerstoff im Temperaturbereich von 1400 bis 100O0C. Solche Kereoaetalle können auch im V/armpressenverfahren hergestellt werden· Für die Kerametalle mit der erfindungsgrmässen Zusammensetzung ist das Herstellungsverfahren von keiner besonderen Bedeutung.
Zur Herstellung der Rohin is ellung wird metallisches Chrom und ein hochschmelzendes Metalloxyd in Pulverform in denselben Verhältnissen, wie sie im fertigen Kerametall vorhanden sind, genommen. Metallisches Palladium wird auch in Pulverform mit einer ieilchengrösse vorzugsweise von 1 bis ysf^ in einer Menge von 0,3 bis 5 Gew.^ vom Gewicht des pulverförmigen metallischen Chroms -eingeführt. Es können alle Bestandteile
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gleichzeitig vermischt werden, zweckmässiger ist es jedoch, Palladium und Chrom vorher zu vermischen. Die erfindungsgeinässen Kerametalle besitzen eine erhöhte Oxydationsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen.
Konkrete Charakteristiken der Werkstoffe werden nachstehend!?61 der Beschreibung von konkreten Zusammensetzungen der Kerametalle angegeben.
Beispiel 1
Kerametall, enthaltend in Gew.%:
Aluminiumoxyd 60
metallisches Chrom 40
metallisches Palladium 0,6 vom Chromgehalt,
Der Werkstoff kennzeichnet sich durch folgende Oxyda- · tionabestandigkeit: Gewichtszunahme bei 14000C an der Luft nach 10 Stunden Haltezeit betrug 20 mg/cm und nach 100 Stunden 40 mg/cm .
Beispiel 2
Kerametall, enthaltend in Gew.%:
Aluminiumoxyd 50
metallisches Chrom 70
metallisches Palladium 1 vom Chromgehalt
Der Werkstoff kennzeichnet sich durch folgende Oxydations bestandigkeit: Gewichtszunahme bei 14000C. an der Luft nach Stunden Halteze it betrug 25 mg/cm und nach 100 Stunden mg/cm ·
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Beispiel 3
Kerametall, enthaltend in Gew.%:
Aluminiumoxyd ?O
metallisches Chrom 30
metallisches Palladium 2 vom Chromgehalt.
Der Werkstoff kennzeichnet sich durch folgende Oxydationsbeständigkeit: Gewichtszunahme bei 14000C an der Luft nach Stunden Haltezeit betrug 10 mg/cm und nach 100 Stunden
mg/cm .
Beispiel 4
Kerametall, enthaltend in Gew,% :
Aluminiumoxyd 50
metallisches Chrom t 30
metallisches Palladium 3 vom Chromgehalt.
Der Werkstoff kennzeichnet sich durch folgende Oxydations· Beständigkeit: Gewichtszunahme bei 14000C an der Luft nach Stunden Haltezeit betrug 10 mg/cm ·
Beispiel 5
Eerametall, enthaltend in Gew.% : Chromoxyd 70
metallisches Chrom 30
metallisches Palladium 4 vom Chromgehalt
Der Werkstoff kennzeichnet sich durch folgende Oxydations· bestandi^keit: Gewichtszunahme bei 14000C an der Luft nach
B09807/0826
— O _
Stunden Haltezeit betrug 5 mg/cm2 und nach 100 Stunden
mg/cm .
Beispiel 6
Keramet&ll, enthaltend in Gew.% :
Chromoxyd 60
metallisches Chrom 40
metallisches Pall^äiua 5 vom Chromgehalt.
Der Werkstoff kennzeichnet sich durch folgende Oxydations
an beständigkeit: Gewichtszunahme bei 1400 C der Luft nach
Stunden Haltezeit betrug 5 mg/cm und nach 100 Stunden mg/cm .
Beispiel 7
Kerametall, enthaltend in Gew.% : Aluminiumoxyd 90
metallisches Chrom 10
metallisches Palladium 3 vom Chromgehalt
Der V/erkstoff kennzeichnet sich durch folgende Oxydationsbeständi&keit: Gewichtszunahme bei 14000C an der Luft nach Stunden Haltezeit betrug 1+2 mg/cm und nach 100 Stun-
den 5 mg/cm ·
Beispiel 8
Kerametall, enthaltend in Gew«%:
Magnesiumoxyd . 10
metallisches Chrom 90
metallisches Palladium 4 vom Chromgehalt.
5 0 9 8 0 7/0826
Der Werkstoff kennzeichnet sich durch folgende Oxydat ion* beständigkeit: Gewichtszunahme bei 14000C an der Luft nach 10 Stunden Haltezeit betrug 35 mg/cm und nach 200 Stunden -
45 mg/cm '.
Die erfindungsgemässen Kerametalle können weitgehende Verwendung finden, insbesondere auf den Gebieten der Technik, wo hohe Temperaturen (von IJOO .. : ' : > bis 17000C) verwendet werden, wo eine Beständigkeit in Oxydationsbedingun^en, eine hohe elektrische und 'Wärmeleitfähigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Erosion verlangt werden. Solche Bedingungen kommen konkret in magnetohydrodynamischen Generatoren für Elektroden, in Eaketendüsen, m verschiedenartigen Einrichtungen vor, welche Tieftemperaturplasma als Arbeitsmedium verwenden.
! "OR 807/08? 6-

Claims (1)

  1. P 56 2ο3
    - 9 - 24· Juli '971
    L/Br
    PATEHTAnSI5RUGH
    KerauLk-Kletall-Y/erkstoff, enthaltend ein hochschu^lzsndes LietaLloxyd und metallisches Chrom, d adarch gükenr ze ichnet, dass er darüber hinaus metall is ehea Pallad L-um in einer Men^e von 0,5 bis 5 ^ew.ii vom Ghromgehalt enthalt.
    50 9 807/0826
DE2435657A 1973-07-26 1974-07-24 Keramik-metall-werkstoff Pending DE2435657A1 (de)

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