DE3001096C2 - Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung faserverstärkter Verbundwerkstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Anwendung eines an sich bekannten Verfahrens auf die Herstellung eines Verbundwerkstoffes aus Aluminium und Glas.

Verbundwerkstoffe werden hergestellt, weil mit ihnen Eigenschaftskombinationen erreicht werden können, die in vielen Fällen für den Einsatz günstiger sind als die Werte der Bestandteile des Werkstoffes.

Herkömmliche Verbundwerkstoffe werden durch Einlagen verstärkt, die in Form von Drähten, Fäden, Fasern oder Whiskern in die Matrix eingebettet werden. Der Einlagerungswerkstoff kann zum Beispiel Metall, Glas oder Keramik seia

Aus DE-PS 12 50 069 ist ein Verfahren bekannt, bei dem hochfeste, glasfaserverstärkte Glas-Metall-Verbundwerkstoffe aus beliebigen Werkstoffpaarungen aufgebaut werden können, indem man für eine gleichzeitige, sehr schnelle, mit einer sehr starken Querschnittsabnahme verbundene Formgebung der im Verbundwerkstoff vereinigten Werkstoffe sorgt. Dabei hat der Verbundrohling einen geschichteten Aufbau der beteiligten Werkstoffe, der im fertiggeformten Teil noch erhalten sein soll.

In DE-AS 21 03 798 wird ein Glas mit Stahl- oder Metalleinlage beschrieben, bei dem der Anteil der eingelegten Fasern zwischen 25 und 90 Volumenprozent beträgt Es wird festgestellt, daß die Eigenschaften des Verbundkörpers spezifisch umso ausgeprägter sind, je geringer der mittlere Abstand der eingelagerten Stahlfasern voneinander ist Es wird auch betont, daß eine günstige Verbindung zwischen Matrix und Einlage durch besondere Maßnahmen erreicht werden soll.

Die besondere Schwierigkeit bei allen Verbundwerkstoffen ist es, eine Verbindung hoher Güte zwischen der Matrix und dem Einlagerungswerkstoff zu erhalten.

In der Zeitung Metallkunde Band 68 (1977), Heft 9 werden auf den Seiten 590 bis 594 »Gefüge und Eigenschaften von Verbundwerkstoffen des Dreistoffsystems Eisen-Kupfer-Glas« beschrieben. Der Bericht weist auf die besonderen Möglichkeiten der pulvermetallurgischen Verfahrenstechniken hin und geht auf Verbundwerkstoffe aus Kupfer und Eisen, sowie Eisen und Glas ein. Dabei wird festgestellt daß die Gefügeausbildung von dem Transformationsbereich des Glases abhängt Es wird weiterhin der Einfluß der unterschiedlichen Formänderungsfestigkeiten geschildert Bei den betrachteten Verbundwerkstoffen werden Zugfestigkeiten erreicht, die weit über den Festigkeitswerten der Bestandteile liegen.

Die Zeitung Werkstofftechnik 9,1978, beschreibt auf den Seiten 321 bis 325 einen Werkstoff, der aus Eisenpulver und gemahlenen Glasfasern besteht und durch gemeinsame Höchstverformung durch Strangpressen hergestellt wird. Auch hier wird die Beobachtung anomaler Eigenschaftsveränderungen des Verbundwerkstoffes betont Es wird über eine gute Bindung der Ausgangswerkstoffe durch die extreme Oberflächenvergrößerung bei der Verformung berichtet

Durch DE-OS 21 08 995 ist ein Verfahren bekannt, nach dem ein Kernmaterial mit einem Metall bedampft wird. Das lose Vormaterial wird verpreßt gesintert und anschließend unter Wärmezufuhr verformt Der Erweichungspunkt des Kernmaterials liegt unterhalb des Schmelzpunktes des Hüllmaterials, so daß sich das aufgedampfte Hüllmaterial der Verformung des Kemmaterials zu sehr dünnen, längsorientierten Fasern anpaßt und dabei eine weiterhin geschlossene Hülle bildet, welche die eingeschlossene Faser von den benachbarten isoliert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff bereitzustellen, der neben eip-ίτη niedrigen Gewicht hohe mechanische Festigkeitswerte erzielt und aus Rohstoffen hergestellt werden kann, die in großen Mengen vorhanden sind. Dabei soll sich der Faserverlauf zufäiiig und regeüos einstellen.

Diese Aufgabe wird durch die Anwendung eines an sich bekannten Verfahrens gelöst, indem aus einem Gemenge aus Aluminiumpulver und Glaspulver auf pulvermetallurgischem Wege Preßkörper hergestellt und diese dann einer Verformung unterworfen werden. Bei Auswahl eines Glases mit einem niedrigen Transformationsbereich ergeben sich für Aluminium und Glas gleiche Formänderungswiderstände. Die Temperatur des Preßkörpers und der Transformat ionsbereich der Glasphase werden so abgestimmt daß bei der Verformung ein Flüssigkeitsdruck des Glases auf das Aluminium ausgeübt wird, der ein Zusammenwachsen und Strecken der Aluminiumteilchen bewirkt, ohne daß besonders feste Kornbindungen zerstört werden. Das Verfestigungsverhalten der einzelnen Körner geht in die Gestaltung der neu entstehenden, gemeinsamen Berührungsflächen ein. Es ist weiterhin erforderlich, die Ausgangstemperatur der Preßkörper mit Rücksicht auf den Verformungsgrad festzulegen, damit zusammenhängende Aluminium- und Glasfäden entstehen. Die durch die Verformung entstehenden Glasfasern bewirken eine Festigkeitssteigerung des Werkstoffes. Während der Verformung wirkt das Glas als Schmier- und Gleitmittel.

Der nach diesem Verfahren hergestellte Verbundwerkstoff hat nach der gemeinsamen Verformung der beiden Bestandteile sehr gute mechanische Eigenschaften. Es ergibt sich eine außerordentlich gute Bindung zwischen Aluminium und Glas, so daß auch unabhängig von dem Faserverlauf eine Festigkeitssteigerung erzielt wird.

Durch die zugesetzte Menge des Glases kann der

Wärmeausdehnungsbeiwert des Verbundwerkstoffes weitgehend gesteuert werden.

Der besondere Vorteil besteht darin, daß die Rohstoffe für die eingesetzten Werkstoffe Aluminium und Glas unbegrenzt vorhanden sind.

Der technische Fortschritt ist darin zu sehen, daß durch die Abstimmung des VerformungsWiderstandes des Aluminiums mit der Zähigkeit des Glases eine sehr gute Verbindung der Bestandteile des Werkstoffes erzielt wird. Dabei werden bereits bestehende feste

Kornbindungen nicht zerstört.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anwendung des Verfahrens der pulvermetallurgischen kontinuierlichen Herstellung faserverstärkter Verbundwerkstoffe aus metallbedampftem Siliziumdioxydpulver durch Verformen von Vorpreßkörpern auf eine Pulvermischung aus Aluminium und Glas, die ein bei bestimmter Temperatur gut benetzendes Glas in bestimmten Mengen enthält