DE2450361A1 - Hitzebestaendiges metall enthaltender koerper sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Hitzebestaendiges metall enthaltender koerper sowie verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickkanx, 2450361
Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
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P. K. Mallory & Co. Inc., 3029 East Washington Street,
Indianapolis, Indiana USA
Hitzebeständiges Metall enthaltender Körper sowie Verfahren zu seiner Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Körper mit hitzebeständiges
Metall enthaltenden Partikeln und einer Metall enthaltenden Grundmasse sowie ein Verfahren zur Herstellung
eines derartigen Körpers.
Körper, welche hitzebeständige Schwermetalle enthalten, sind in allen i'ällen von Vorteil, in denen Materialien mit hoher
Dichte und hoher Temperaturfestigkeit erforderlich sind. Derartige Körper besitzen gute mechanische Eigenschaften,
wie beispielsweise große Zugfestigkeit, große Kerbschlagfestigkeit, große Bruchfestigkeit bei Biegebelastung und
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geringe thermische Ausdehnungskoeffizienten. Derartige Körper werden beispielsweise als Gegengewichte in Flugzeugen, zur
Strahlungsabschirmung, als Trägheitselemente in Gyroskopen und als temperaturfeste Werkzeugelemente, wie beispielsweise Gießformen
benutzt. Bei Verwendung als Werkzeuge können durch derartige Körper die Probleme sehr klein gehalten v/erden,
welche sich normalerweise etwa bei warmbearbeiteten Blechen ergeben. Dabei handelt es sich beispielsweise um Probleme
der thermischen,Ermüdung, der Wärmeprüfung, geringer Festigkeit
bei Wärme, des Lötens und der Oxydation. /
Hitzebeständiges Metall enthaltende Körper besitzen gute thermische und mechanische Eigenschaften, wenn sie nicht
durch konventionelle Schmelz- und Gießverfahren sondern durch
ein Flüssigphasen-Sinterverfahren hergestellt werden. Bei der Flüssigphasen-Sinterung (wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift
2,793 951 beschrieben ist) handelt es sich um
ein Verfahren, bei dem pulvermetallurgische Techniken zur Anwendung kommen. Dabei werden Pulver, wie beispielsweise
Pulver aus hitzebeständigem Material mit Pulvern aus Metallen mit tieferemSchmelzpunkt, welche zusammen eine Legierung bilden,
zu einem gewünschten Formkörper gestaltet. Während der Erhitzung bei der Flüssigphasen-Sinterung löst die geschmolzene
Legierung einen wesentlichen Teil der Partikel aus hitzebeständigem Metall. Es ist anzunehmen, daß der Teil des auf
diese Weise gelösten hitzbeständigen Metalls sich auf ungelösten Partikeln aus hitzebeständigem Metall niederschlägt.
Auf diese Weise wachsen Körner der Hauptkomponente (das hitzebeständige Metall), wobei Hohlräume im Gerippe durch
die Bildung einer Grundmasse in den Zwischenplätzen zwischen den Körnern des hitzebeständigen Metalls reduziert oder vollständig
eliminiert werden.
Ein Nachteil des Flüssigphasen-Sinterverfahrens ist jedoch das
Schrumpfen, das sich beim Sintern bestimmter Formkörper ergibt.
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Zwar können einfache Formkörper, wie beispielsweise quadratische oder runde Formkörper relativ leicht hergestellt werden; komplexere
Formen, wie beispielsweise Gußformen lassen sich jedoch nur durch aufwendige Bearbeitung der Formkörper herstellen. Das
Problem des Schrumpfens, das beispielsweise in den US-Patentschriften
2 916 809 und 2 922 721 beschrieben wird, macht komplizierte
Berechnungen zu seiner Kompensation und zur wirksamen Steuerung der Prozeßparameter erforderlich, um Körper mit den
geforderten Herstellungstoleranzen herstellen zu können. Daraus resultieren große Herstellungskosten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hitzebeständiges
Schwermetall enthaltende Körper anzugeben, welche gegenüber entsprechenden Körpern, die durch ein Flüssigphasen-Sinterverfahren
hergestellt sind, eine feinere Kornstruktur besitzen. Die hitzebeständige Schwermetalle enthaltenden Körper
gemäß der Erfindung sollen dabei eine Duktilität in der Größenordnung von entsprechenden Körpern besitzen, welche durch ein
Flüssigphasen-Sinterverfahren hergestellt sind.
Bei einem Verfahren zur Herstellung derartiger Körper sollen speziell Infiltrationstechniken anwandbar sein. Darüber hinaus
sollen die Schrumpfung bei der Herstellung der hitzebeständige Schwermetalle enthaltenden Körper sowie der Bearbeitungsaufwand
zur Herstellung der endgültigen Gestalt minimal sein. Schließlich soll in den hitzebeständiges Metall enthaltenden
Körpern die Wechselwirkung zwischen dem hitzebeständiges Metall enthaltenden Material und der Legierungs-Grundmasse vernachlässigbar
sein.
Der vorgenannte Aufgabenkomplex wird bei einem Körper der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mittlere Partikelgröße der hitzebeständiges Metall enthaltenden
Partikel gleich ihrer mittleren Partikelgröße vor der Herstellung des Körpers ist und daß der Körper als Hauptgewichtskomponente.
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hitzebeständiges Metall enthaltende Partikel und als Restgewichtskomponente
eine Metall enthaltende Grundmasse mit einem hitzebeständigen Metall und einem Metall aus der Gruppe
Nickel (Ni), Eisen (Fe), Kobalt (Go), Kupfer (Gu), Chrom (Cr) und Mischungen davon umfaßt.
In Weiterbildung der Erfindung ist bei einem Verfahren zur
Herstellung eines Körpers der vorstehend definierten Art vorgesehen, daß ein poröser Formkörper aus miteinander verbundenen,
hitzebeständiges Metall enthaltenden Partikeln gebildet wird, daß Hohlräume im Formkörper derart mitjeiner geschmolzenes
Metall enthaltenden Grundmasse gefüllt werden, daß die mittlere Partikelgröße der hitzebeständiges Metall enthaltenden
Partikel nach dem Auffüllen der Hohlräume mit der geschmolzenen Grundmasse die gleiche ist wie vor dem Auffüllen
der Hohlräume, und daß die geschmolzene Legierung zur Bildung des Körpers verfestigt wird.
Ausgestaltungen sowohl des Körpers als auch des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine 4-IOfach vergrößerte Mikrofotografie eines Wolfram-Grundkörpers
mit einer Legierungs-Grundmasse aus Molybdän, Eisen und Nickel, der durch ein Flüssigphasen-Sinterverfahren
hergestellt ist; und
Fig. 2 eine 41Ofach vergrößerte Mikrofotografie eines Wolfram-Grundkörpers
mit einer Legierungs-Grundmasse aus Molybdän, Eisen und Nickel gemäß der Erfindung.
Körper gemäß der Erfindung setzen sich aus einem hitzebeständiges Metall enthaltenden Material als Hauptkomponente und einer
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Legierungs-Grundmasse aus hitzebeständigem Metall und einem Metall bzw. Metallen aus der Gruppe Eisen, Nickel, Kupfer,
Kobalt und Chrom zusammen.' Um bei hohen Temperaturen ver-v.
wendbar zu sein, soll der Körper wenigstens 70 Gewichtsprozent
des hitzebeständiges Metall enthaltenden Materials umfassen. Dieses hitzebeständige Metall enthaltende Material muß im
Sinne der Erfindung kein reines elementares Metall sein. Es kann vielmehr zusammen mit wenigstens einem weiteren Element
vorliegen oder gewisse Mengen an Verunreinigungen enthalten, welche die Eigenschaften des Schwermetallkörpers nicht
wesentlich beeinflussen. Karbide von hitzebeständigen Metallen
sind ein Beispiel für hitzebeständiges Metall enthaltende Materialien,
welche zwar keine reinen Metalle sind aber bei der Herstellung des Metallkörpers verv/endet werden können.
Das Herstellungsverfahren des Schwermetallkörpers umfaßt
generell die Schritte der Bildung eines porösen gesinterten Skeletts aus hitzebeständiges Metall enthaltendem Material,
die Auffüllung von Hohlräumen im Skelett mit einer geschmolzenen Legierung, welche hitzebeständiges Metall enthält,
sowie die Verfestigung der geschmolzenen Legierung, um den gewünschten Körper zu bilden. Bei der Herstellung löst die
hitzebeständiges Metall enthaltende Legierungs-Grundmasse keine ins Gewicht fallenden Mengen des hitzebeständiges Metall
enthaltenden Skeletts, wie dies normalerweise zu· erwarten
wäre. Daher besitzt der fertige Körper im Vergleich zu Körpern, welche durch ein IPlüssigphasen-Sinterverfahren
hergestellt sind, eine feinere Kornstruktur. Gegenüber Körpern, welche durch ein Flüssigphasen-Sinterverfahren hergestellt
sind, ergibt sich der wesentliche Vorteil einer Reduzierung des Schrumpfens, wodurch komplexere Körperformen leichter
herstellbar sind. Dies beruht darauf, daß das in dem zu infiltrierenden Gut vorhandene hitzebeständige Metall (beispielsweise
Molybdän) die Lösung des hitzebeständigen Metalls (beisspielsv/eise Wolfram) des Grundskeletts durch das zu
infiltrierende Gut in einem wesentlichen Maße verhindert.
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Obwohl der Mechanismus, auf dem dieser Sachverhalt beruht, nicht vollständig geklärt ist, kann angenommen werden, daß er möglicherweise
auf der Sättigung der geschmolzenen zu infiltrierenden Legierung durch das bereits vorhandene hitzebeständige Metall
(beispielsweise Molybdän)beruht.
Speziell wird ein kompakter Formkörper in Form eines hitzebeständiges
Metall enthaltenden Grundskeletts, beispielsweise Wolfram durch konventionelle pulvermetallurgische Verfahren
hergestellt, wobei eine Dichte im Bereich von etwa 55 bis 70 Volumenprozent der theoretischen Dichte erhalten wird. Eine
Dichte unterhalb von etwa 55 Volumenprozent der theoretischen Dichte ergibt einen Wolfram-Körper, dessen mechanische Festigkeit
nicht ausreicht, um in sich stabil zu sein oder die zur Bearbeitung erforderliche Stabilität zu besitzen. Körper mit
Dichten von oberhalb etwa 70 Volumenprozent sind bezogen auf
ihren Wert nur schwer und auch teuer herzustellen. Bei der Herstellung des porösen Grundskeletts v/ird eine Form zur Überführung
der hitzebeständiges Metall enthaltenden Partikel in die gewünschte Gestalt verwendet. Die Größe der Partikel aus
hitzebeständiges Metall enthaltendem Material kann als Funktion der gewünschten Dichte des fertigen Körpers und der gewünschten
Porengrößen-verteilung im Grundskelett gewählt v/erden. Die Wahl der Partikelgröße beeinflußt weiterhin die Korngröße im
fertigen Körper, da die Größe während der Verfahrensschritte bei der Herstellung nahezu konstant bleibt. Eine brauchbare
Partikelgröße liegt im Bereich von etwa 1 bis 10 Mikron. Der Druck bei der Zusammenbollung der Partikel bzw. zu diesem Zweck
verwendete Verfahren können ebenfalls zur Erzielung unterschiedlicher Dichten variiert werden. Ein typischer Druck für
ein Wolfram-Pulver mit einer Partikelgröße von 10 Mikron liegt bei etwa 10tsi.
Das zusammengepreßte, hitzebeständiges Metall enthaltende Material
wird zur Bildung eines Grundskeletts bei einer Temperatur
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von etwa 1OOO°C bis 19OO°C vorgesintert. Daß Grundskelett und
die hitzebeständiges Metall enthaltende Legierung, welche in einem getrennten Schmelzjprozeß hergestellt v/ird, werden in
innigen Kontakt miteinander gebracht. Die Kombination der genannten Materialien wird auf etwa 1000° bis 12000C vorgeheizt,
wonach die Temperatur auf die normale Sintertemperatur von etwa 135O0C bis 16000C erhöht wird. Bei diesen Temperaturen
schmilzt die hitzebeständiges Metall enthaltene Legierung und fließt in das Grundskelett ein, so daß Hohlräume im Skelett
aufgefüllt werden. Daraus ergibt sich ein Körper mit einer Legierungsgrundmasse,
welche die gesinterten Partikel des hitzebeständiges Metall enthaltenden Materials umgibt. Die bei dem
Infiltrationsschritt zur Anwendung kommenden Temperaturen sind nicht kritisch, das heißt, die Infiltration kann in einem weiten
Temperaturbereich durchgeführt werden. Die Vorsintertemperaturen können darüber hinaus bis zu einem gewissen Grade zur Steuerung
der Porosität des Grundskeletts aus hitzebeständigem Material ausgenützt werden. Der Infiltrationsschritt kann entweder in
einer nicht oxydierenden Atmosphäre beispielsweise in Wasserst off gas oder in Vakuum durchgeführt werden. Nach der Abkühlung
wird möglicherweise vorhandenes überschüssiges infiltriertes Gut vom Körper entfernt.
Die Abmessungen des resultierenden Körpers sind im Vergleich
zu den ursprünglichen Abmessungen des porösen Grundskeletts praktisch nicht geschrumpft, wobei wenn überhaupt lediglich
eine geringe Verzerrung der Kontur des Grundskeletts beobachtet wird. Der fertige Körper umfaßt ein hitzebeständiges
Metall enthaltendes Grundskelett, das durch die hitzebeständiges Metall enthaltende Legierungs-Grundmasse. umgeben ist, wobei
die Hohlräume des* Grundskeletts durch die Legierungsgrundmasse aufgefüllt sind. Eine Untersuchung der Kornstruktur ergibt,
daß zwischen den hitzebeständiges Metall enthaltenden Paiükeln
des Grunskeletts und der Legierungsgrundmasse eine vernachlässigbare Wechselwirkung vorhanden ist, weil die Korngröße·der Partikel
des Grundskeletts etwa gleich der Korngröße der hitzebe-
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ständiges Metall enthaltenden Partikel ist, aus denen das Grundskelett besteht. Die Korngröße ist dabei wesentlich kleiner
als die Korngröße, wie sie bei der Flüssigphasen-Sinterung von entsprechenden Materialien erhalten wird. Die Duktilität
und andere Eigenschaften der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Körper bleiben jedoch im Vergleich zu
Körpern, die nach der Flüssigphasen-Sinterung hergestellt sind etwa die gleichen.
Fig. 1 zeigt eine 41Ofach vergrößerte Mikrofotografie eines
durch Flüssigphasen-Sinterung hergestellten Körpers 10 aus hitzebeständiges Metall enthaltenden Partikeln 12 (Wolfram-Partikel)
mit einer Legierungsgrundmasse 12 aus Molybdän-Eisen-Nickel. Aus der Fig. ist ersichtlich, daß die Wolfram-Partikel
11 große kugelförmige Partikel sind. Diese kugelförmigen Wolfram-Partikel 11 ergeben sich aus der Wechselwirkung
der flüssigen Phase (nicht dargestellt) und den Partikeln aus hitzebeständigem Metall. Die Legierungsgrundmasse
besitzt ein Gewichtsverhältnis von 2 Teilen Molybdän zu einem Teil Eisen und zwei Teilen Nickel. Das Wolfram liegt
in einem Gewicht von 90 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts
des Körpers 10 vor. Im Gegensatz dazu zeigt I1Ig. 2, welche
ebenfalls eine 41Ofach vergrößerte Mikrofotografie ist,
einen Körper 20 mit einer körnigen Struktur aus Wolframpartikeln 21, bei dem während der Herstellung wenn überhaupt
lediglich eine geringe Wechselwirkung zwischen den Wolfram-Partikeln und dem infiltrierten Gut (eine Legierung 21
aus Molybdän-Eisen-Nickel in einem Gewichtsverhältnis von 2:1:2) vorhanden ist. Die Wolframkörner 21 des Körpers 20
sind durch die Grundmasse 21 der hitzebeständiges Metall enthaltenden Infiltrationslegierung umgeben. Das Wolfram besitzt
einen Gewichtsanteil von etwa 75 Gewichtsprozent des Körpers 20. Ein Vergleich der Kornstrukturen des Körpers 10 nach
Fig. 1 und des Körpers 20 nach Fig. 2 scheint zu zeigen, daß der Körper 10 wesentlich duktiler als der Körper.20
ist, weil im Körper 20 die Kornstruktur wesentlich stärker
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abgerundet als im Körper 10 ist. Dies ist überraschenderweise jedoch nicht der Fall, weil die Duktilitäten der beiden Körper
etwa in der gleichen Größenordnung liegen.
Im Rahmen der Erfindung werden als Material für das Grundskelett
vorzugsweise Wolfram-Partikel verwendet, da Wolfram
bessere Eigenschaften als andere hitzebeständiges Metall enthaltende Materialien besitzt. Das Wolfram besitzt vorzugsweise
einen Gewichtsanteil von etwa 75 bis 83 Gewichtsprozent des gesamten Körpers, wobei die hitzebeständiges Metall enthaltende
Grundmasse in Form von Molybdän, Eisen und Nickel mit einem Gewichtsverhältnis von vorzugsweise etwa 2:1:2 vorliegt. Das
Molybdän und das Nickel liegen im fertigen Körper in Gewichtsprozenten
von vorzugsweise etwa 6,8 bis 10$ und das Eisen vorzugsweise
in etwa 3 »4 bis 5 Gewichtsprozent vor.
In folgenden werden Beispiele für Körper gegeben, welche feinkörniges
hitzebeständiges Metall enthalten.
In ein gesintertes Wolfram-Grundskelett wird eine Legierung mit etwa 40 Gewichtsprozent Molybdän, etwa 20 Gewichtsprozent
Eisen und etwa Wfi Nickel infiltriert, um einen Körper herzustellen,
welcher im wesentlichen aus etwa 75 Gewichtsprozent Wolfram, etwa 10 Gewichtsprozent Molybdän, etwa 5 Gewichtsprozent
Eisen und etwa 10 Gewichtsprozent Nickel besteht.
Aus Wolfram-Partikeln mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 3 bis 5 Mikron wird eine poröse Wolfram-Masse bei einem
Druck von etwa 10tsi hergestellt. Diese kompakte Masse wird im Wasserstoffgas für etwa 4 Stunden bei einer Temperatur
von etwa 14600C zur Bildung eines Grundskeletts vorgesintert.
Die Dichte des Wolfram-Skeletts beträgt etwa 58,5 Volumenprozent der theoretischen Dichte. In einem Induktionsschmelzvorgang
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wird eine zu infiltrierende Legierung aus Molybdän-Eisen-Nickel
in einem Gewichtsverhältnis von2:1:2 hergestellt. Die erforderliche Menge des zu infiltrierenden Gutes plus einem
Volumenüberschuß von 15$ wird auf das poröse Wolfram-Grundskelett
aufgebracht. Die Materialkombination des zu infiltrierenden
Gutes und des Grundskeletts wird auf etwa 110O0C für etwa 1 Stunde in Wasserstoffgas vorgeheizt und sodann
für etwa eine halbe Stunde in Wasserst off gas auf etwa 14-600C
aufgeheizt um Hohlräume in dem zu infiltrierenden Gut aufzufüllen. Danach wird eine Abkühlung vorgenommen. Überschüssiges
zu infiltrierendes Gut wird entfernt. Bei einer Schallprüfung ergibt sich eine vernachlässigbare Schrumpfung und eine vernachlässigbare
Verzerrung. Der Körper besitzt die folgenden Eigenschaften
Dichte I4
Härte R 26
Fließfestigkeit 119 kai Endspannungsfestigkeit 140 ksi Dehnung 2,4$
Der Körper besitzt die in Fig. 2 dargestellte Feinkornstruktur.
In ein gesintertes Wolfram-Grundskelett wird eine Legierung mit etwa 40 Gewichtsprozent Wolfram, etwa 20 Gewichtsprozent
Eisen und etwa 40 Gewichtsprozent Wickel einfiltriert, um einen Körper herzustellen, der im wesentlichen aus etwa 89,8
Gewichtsprozent Wolfram, etwa 3»4- Gewichtsprozent Eisen und
etwa 6,8 Gewichtsprozent Nickel besteht.
Aus Wolfram-Partikeln mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 3 bis 5 Mikron wird eine poröse Wolfram-Masse bei einem
Druck von etwa 1Otsi hergestellt. Diese komprimierte Masse wird in Wasserstoffgas für etwa vier Stunden bei einer Temperatur
von etwa 1480 C vorgesintert. Die Dielte des porösen
Grundskeletts beträgt etwa 68 Volumenprozent der theoretischen
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. 44.
Dichte. Durch Schmelzen wird ein Infiltrationsgut aus Molybdän-Eisen-Nickel
in einem Gewichtsverhältnis von etwa 2:1:2 hergestellt und mit einem Volumenüberschuß von 15$ auf das Grundskelett
aufgebracht. Durch Vorheizen für etwa 1 Stunde auf etwa 110O0C in Wasserstoffgas wird das zu infiltrierende Gut in
das. Grundskelett einfiltriert wonach eine Aufheizung für etwa eine halbe Stunde auf 14500G in Wasserstoffgas erfolgt. Nach
dem Abkühlen des Körpers wird überschüssiges Infiltrationsgut entfernt.
In ein gesintertes Molybdän-Grundskelett wird eine Legierung
von etwa 40 Gewichtsprozent Molybdän, etwa 40 Gewichtsprozent
Nickel und etwa 20 Gewichtsprozent Eisen einfiltriert, um einen Körper herzustellen, welcher im wesentlichen aus etwa 85 Gewichtsprozent
Molybdän, etwa 10 Gewichtsprozent Nickel und etwa 5 Gewichtsprozent Eisen besteht.
Aus Molybdän-Partikeln mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 4 bis 6 Mikron wird eine poröse Molybdän-Masse bei einem
Druck von etwa 12tsi hergestellt. Diese komprimierte Masse wird bei einer Temperatur von etwa 14800C für etwa 4 Stunden
vorgesintert. Durch Induktionsschmelzen wird eine Infiltrationslegierung aus Molybdän-Nickel-Eisen in einem Gewichtsverhältnis
von etwa 2:2:1 hergestellt und auf das poröse Grundskelett aufgebracht. Das Infiltrationsgut und das poröse Grundskelett werden
für etwa 1 Stunde in Wasserstoffgas auf eine Temperatur von etwa 14500C aufgeheizt, um Hohlräume im Grundskelett durch Infiltration
aufzufüllen, wonach eine Abkühlung erfolgt. Überschüssiges Infiltrationsgut wird danach vom Körper entfernt.
In ein gesintertes Wolfram-Grundskelett wird eine Legierung
von etwa 28,5 -Gewichtsprozent Molybdän, etwa 28,5 Gewichtsprozent
Kupfer, etwa 28,5 Gewichtsprozent Nickel und etwa 14,5=
Gewichtsprozent Eisen einfiltriert, um einen Körper herzustellen
- 12 -
509817/0873
welcher im wesentlichen aus 82 Gewichtsprozent Wolfram,
etwa 4,86 Gewichtsprozent Molybdän, etwa 4,86 Gewichtsprozent Kupfer, etwa 4,86 % Nickel und etwa 2,42 Gewichtsprozent
Eisen besteht.
Die Verfahrensschritte und die Verfahrensparameter sind
die gleichen wie im Beispiel I mit der Ausnahme, daß die Infiltrationslegierung eine unterschiedliche Zusammensetzung
und das Grundskelett eine unterschiedliche Dichte besitzt.
In ein gesintertes Wolfram-Grundskelett wird eine Legierung von etwa 40 Gewichtsprozent Molybdön, etwa 40 Gewichtsprozent
Kobalt und etwa 20 Gewichtsprozent Eisen einfiltriert, um einen Körper herzustellen, v/elcher im wesentlichen aus
etwa 75 Gewichtsprozent Wolfram, etwa 10 Gewichtsprozent
Molybdän, etwa 10 Gewichtsprozent Kobalt und etwa 5 Gewichtsprozent
Eisen besteht.
Die Verfahrensschritte und die Verfahrensparameter entsprechen
mit der Ausnahme dem Beispiel I, daß die Infiltrationslegierung eine unterschiedliche Zusammensetzung besitzt.
Der Begriff hitzebeständiges Metall bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung im metallurgischen Sinn die
Gruppe Tantal, Molybdän und Wolfram.
Der Begriff Grundskelett bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Struktur, welche im Hinblick auf ihr Eigengewicht
mechanisch beständig ist und welche innerhalb ihres Volumens durch Zwischenräume verbunden ist.
Der Begriff Grundmasse bezeichnet eine Substanz bzw. ein Material, in die bzw. in das eine Substanz bzw. ein Material
eingebettet werden kann.
- 13 509817/0873
Das Vorhandensein geringer Mengen von Verunreinigungselementen
spielt im Rahmen der Erfindung keine kritische Rolle. Damit ist gemeint, daß geringe Mengen anderer Elemente im Rahmen der
Erfindung in das Material des Grundskeletts, das Grundmassenmaterial oder beide Materialien eingebaut v/erden können.
Die usprüngliche mittlere Größe der Wolfram-Partikel in den
Körpern nach den Pig. 1 und 2 ist die gleiche. Das Verfahren zur Herstellung eines Körpers nach Fig. 2 führt zu einer mittlere.
Partikelgröße, welche gleich der mittleren Partikelgröße der ursprünglichen Wolfram-Partikel ist, während das Verfahren zur
Herstellung des Körpers nach irlg. 1 zu einer mittleren Größe der
Wolfram-Partikel führt, welche wesentlich größer als der ursprüngliche Wert der mittleren Größe der WoIfram-Partikel ist.
- Patentansprüche -
509817/0873 - 14 -
Claims (9)
- Patentansprüche. Körper mit hitzebeständiges Metall enthaltenden Partikeln und einer Metall enthaltenden Grundmasse, dadurch g eke nnzeichnet, daß die mittlere Partikelgröße der hitzebeständiges Metall enthaltenden Partikel (21) gleich ihrer mittleren Partikelgroßewr der Herstellung des Körpers (20) ist und daß der Körper (20) als Hauptgewichtskomponente hitzebeständiges Metall enthaltende Partikel (21) und als Hestgewichtskomponente eine Metall enthaltende Grundmasse (22) mit einem hitzebeständigen Metall und einem Metall aus der Gruppe Nickel (Ni), Eisen (i'e), Kobalt (Co), Kupfer (Cu), Chrom (Cr) und Mischungen davon umfaßt.
- 2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hitzebeständiges Metall enthaltenden Partikel (21) Wolfram-Partikel mit einem Gewichtsanteil von vorzugsweise 75 bis 83 Gewichtsprozent sind.
- 3. Körper nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e η n-z e i chne t, daß das hitzebeständige Metall der Metall enthaltenden Grundmasse (22) Molybdän mit einem Gewichtsanteil von vorzugsv/eise 40 Gewichtsprozent der Grundmasse und die anderen Metalle Eisen und Nickel mit einem Gewichtsanteil von vorzugsv/eise 20 bis 40 Gewichtsprozent der Grundmasse sind.
- 4. Körper nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichne t, daß das Gewichtsverhältnis von Molybdän, Wolfram und Nickel in der Grundmasse gleich 2s2:1 ist»
- 5·. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g ekennzeichnet, daß die Wolfram-Partikel (21) gespreßt und gesintert sind und mit einer Legierung aus Molybdän, Eisen und Nickel infiltriert sind.— 15 —509817/0873
- 6. Verfahren zur Herstellung eines Körpers nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein poröser Formkörper aus miteinander verbundenen, hitzebeständiges Metall enthaltenden Partikel gebildet wird, daß Hohlräume in Formkörper derart mit einer geschmolzenes Metall enthaltenden Grundmasse gefüllt werden, daß die mittlere Partikelgröße der hitzebeständiges Metall enthaltenden Partikel nach dem Auffüllen der Hohlräume mit der geschmolzenen Grundmasse die gleiche ist wie vor dem Auffüllen der Hohlräume, und daß die geschmolzene Legierung zur Bildung des Körpers verfestigt wird.
- 7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung der Hohlräume in Formkörper mit der geschmolzenes Metall enthaltenden Grundmasse durch Infiltration erfolgt.
- 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des porösen Formkörpers aus miteinander verbundenen, hitzebeständiges Metall enthaltenden Partikel durch Pressen der Partikel erfolgt.
- 9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des porösen Formkörpers aus miteinander verbundenen, hitzebeständiges Metall enthaltenden Partikel durch Sintern der Partikel erfolgt.509817/0873L e e r s ei te
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