DE3213054A1 - Faserverstaerkte, elektrisch gebildete, superplastische nickel-kobalt-matrix - Google Patents

Faserverstaerkte, elektrisch gebildete, superplastische nickel-kobalt-matrix

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DE3213054A1
DE3213054A1 DE19823213054 DE3213054A DE3213054A1 DE 3213054 A1 DE3213054 A1 DE 3213054A1 DE 19823213054 DE19823213054 DE 19823213054 DE 3213054 A DE3213054 A DE 3213054A DE 3213054 A1 DE3213054 A1 DE 3213054A1
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Jack Rockley 91344 Granada Hills Calif. Lewis
Robert Joseph 91360 Thousand Oaks Calif. Walter
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Description

1A-3867
77R35
ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION El Segundo, California, USA
Faserverstärkte, elektrisch gebildete, superplastische
Nickel-Kobalt-Matrix
Bor- und Graphitfasern sind leichte Fasern von außerordentlich hoher Festigkeit. Zur Verwendung solcher Fasern in einer faserverstärkten Metallmatrix wurde vorgeschlagen, als Matrixmaterial Aluminium oder Titan zu verwenden. Eine Aluminiummatrix hat jedoch einen begrenzten Betriebstemperaturbereich wegen der geringen Festigkeit des Aluminiums bei erhöhter Temperatur. Auch eine Titanmatrix ist Temperaturbeschränkungen unterworfen, da sie zu Inter-Diffusionserscheinungen neigt und zur Ausbildung von intermetallischen Verbindungen zwischen dem Titan und dem Kohlenstoff und/oder Bor. Es besteht daher ein Bedürfnis nach vergleichsweise leichten, jedoch äußerst fe-
sten Strukturen, welche von Borfasern, Graphitfasern und/ oder anderen Fasern zur Erhöhung der Festigkeit Gebrauch machen und welche nicht die Begrenzungen hinsichtlich der Matrixmetalle zeigen, die auf diesem Gebiet bisher bestanden.
Erfindungsgemäß werden faserverstärkte Strukturen geschaffen, die mindestens eine Schicht aufweisen, die aus einer Vielzahl von verstärkenden Fasern in einer Matrix besteht. Bei der Matrix handelt es sich um eine elektrisch gebildete, superplastische Nickel-Kobalt-Legierung. Die elektrisch gebildete, superplastische Nickel-Kobalt-Legierung umfaßt etwa 35 bis etwa 65 Gew.% Kobalt, vorzugsweise etwa 40 bis etwa 60 Gew.# Kobalt, und speziell etwa 40 bis etwa 50 Gew.% Kobalt. Die Fasern der verstärkenden Schicht können leitend oder nichtleitend sein. Vorzugsweise handelt es sich um Bor- oder Kohlenstoff asern. Sie können in Form von Multifilamentgarn vorliegen. Falls dies der Fall ist, erfolgt vorzugsweise eine stromlose Plattierung vor dem Eindringen in die Matrix. Der Gesamtgehalt an verstärkenden Fasern in der Matrix liegt normalerweise im Bereich von etwa 30 bis etwa 70 VoI-Ji.
Eine faserverstärkte Verbundstruktur in Form eines Laminats kann erhalten werden aus mindestens einer Schicht einer Vielzahl von verstärkenden Fasern, um die elektrisch ausgebildete oder elektroformierte, superplastische Nickel-Kobalt-Legierungsschichten angeordnet werden. Durch Anwendung von Wärme und Druck passen sich die Schichten an die Fasern an und werden mit den Fasern verbunden. In den Bereichen zwischen den Fasern verbinden sie sich miteinander durch Diffusion. Das superplastische Verhalten gewährleistet einen Legierungsfluß zur Ausfüllung von Zonen, welche bei herkömmlichen Laminaten
Hohlräume darstellen. Die Temperaturgrenze wird durch diejenige Temperatur gegeben, bei der die superplastische Legierung rekristallisiert. Es ist bevorzugt, eine Temperatur unterhalb etwa 1200°F und vorzugsweise von etwa 800 bis etwa 12000F und speziell von etwa 800 bis etwa 100O0F anzuwenden. Der Druck, der angewendet werden sollte, um zu gewährleisten, daß die Legierungsschichten unter Diffusionsverbindung zu einer den Fasern konformen Gestalt fließen, liegt im allgemeinen oberhalb etwa 10 000 psi. Wenn das Laminat durch konforme Kompression hergestellt wird, so ist es bevorzugt, elektroformierte oder elektrisch gebildete, superplastische Nickel-Kobalt-Legierungsschichten mit einer Dicke von etwa 5-bis etwa 10tausendstel Zoll auszubilden und verstärkende Filamente oder Fasern mit einer Dicke von bis zu etwa 10tausendstel Zoll zu verwenden. Das Laminat kann bis zu jeder beliebigen Dicke aufgebaut werden, wobei man abwechselnd Schichten der superplastischen Nickel-Kobalt-Legierung und der verstärkenden Fasern verwendet.
Die Strukturen können ferner erhalten werden durch Anordnung von nichtleitenden, verstärkenden Fasern in Nachbarschaft zu einer Kathode einer Elektroabscheidungszelle, worauf man eine elektrisch gebildete, superplastische Nickel-Kobalt-Legierung von der Kathode nach außen wachsen läßt, und zwar bis zu einer Dicke, die ausreicht, um die verstärkenden Fasern einzuhüllen. Ein alternativer Weg, welcher sich für leitfähige, verstärkende Fasern eignet, besteht darin, die Fasern selbst als Kathode zu verwenden und die leitfähigen, verstärkenden Fasern mit der Matrix zu plattieren. Bei diesem Verfahren besteht jedoch die Tendenz, daß Hohlräume verbleiben, und zwar insbesondere bei Mehrschichtstrukturen. Diese Hohlräume können jedoch leicht durch Anwendung von Wärme und Druck eliminiert werden, welche ausreichen, die superplastische Nickel-Kobalt-Legierung zum Fließen zu bringen.
Erfindungsgemäß werden faserverstärkte Strukturen geschaffen, die verstärkende Filamente enthalten und vorzugsweise Bor- oder Graphitfilamente. Diese sind in einer Matrix enthalten. Die Matrix besteht aus elektroformierten, superplastischen Nickel-Kobalt-Legierungen, die etwa 35 bis etwa 65 Gew.% Kobalt enthalten und vorzugsweise etwa 40 bis etwa 60 Gew.% Kobalt und speziell etwa 40 bis etwa 50 Gew.% Kobalt. Die elektroformierte Matrix zeigt ein superplastisches Verhalten aufgrund der extrem feinen Korngröße.
Ein Verfahren zur Herstellung der Endstruktur besteht darin, die verstärkenden Fasern sandwichartig zwischen selbsttragende Schichten aus der elektrisch gebildeten, superplastischen Nickel-Kobalt-Legierung einzubringen und sodann Wärme und Druck anzuwenden, so daß die superplastische Nickel-Kobalt-Legierung sich mit den Fasern verbindet und alle Hohlräume zwischen den verstärkenden Fasern ausfüllt und durch Diffusionsverbindung miteinander verbindet.
Ein weiteres Verfahren ist besonders brauchbar, wenn die Fasern in Garnform vorliegen, wobei das Garn jeweils aus einer Vielzahl von Filamenten besteht. In diesem Falle werden die Filamente vorzugsweise mit einem Metall stromlos plattiert. Hierzu eignet sich insbesondere Nickel oder Nickel und Kobalt. Mit dieser Maßnahme werden alle Fasern des Garns mindestens gleichförmig beschichtet. Das stromlos plattierte Garn kann sodann sandwichartig zwischen die Schichten der elektrisch hergestellten, superplastischen Nickel-Kobalt-Legierung, die die Matrix bildet, eingebracht werden. Alternativ kann man dieses Garn als Kathodenoberfläche verwenden zur Plattierung mit der superplastischen Nickel-Kobalt-Legierung. Etwaige Hohlräume, welche bei der Elektroformierung oder dem Elektroabscheidungsprozeß ausgebildet werden, können durch Anwendung von Wärme und Druck eliminiert werden.
Ein weiteres, abgewandeltes Verfahren eignet sich für nichtleitende Fasern. Diese Fasern werden an der Oberfläche einer Kathode in Abstand zu dieser angeordnet. Nun erfolgt die Elektroabscheidung der superplastischen Nickel-Kobalt-Legierung rund um die Faser unter Beschichtung der Oberflächen der" Fasern. Dabei werden alle Hohlräume zwischen den Fasern ausgefüllt und im Endprodukt sind die verstärkenden Fasern durch die Legierung eingehüllt.
Bei den erfindungsgemäßen, neuartigen, faserverstärkten Strukturen handelt es sich bei der Matrix um eine elektrisch gebildete oder elektrisch abgeschiedene, superplastische Nickel-Kobalt-Legierung. Der Ausdruck "elektrisch gebildete (elektroformierte), superplastische Nickel-Kobalt-Legierung" bezeichnet Legierungen aus Nikkei und Kobalt, welche eine äußerst feine Korngröße haben, die typischerweise in der Größenordnung von einigen Mikron liegt. Eine Vergrößerung auf etwa das 20 OOOfache ist erforderlich, um die Korngröße zu erkennen. Die Legierungen zeigen die Eigenschaft einer gleichförmigen Streckung, ohne daß sich eine Einschnürung andeutet, wenn man eine Zuggeschwindigkeit von etwa 0,02 bis etwa 0,05 Zoll/Zoll/min anwendet. Die Dehnung liegt über 100?6 und insbesondere können bis zu 120% oder mehr erzielt werden.
Die superplastischaiNickel-Kobalt-Legierungen umfassen etwa 35 bis etwa 65 Gew.?6 Kobalt, vorzugsweise etwa 40 bis etwa 60 Gew.% Kobalt und speziell etwa 40 bis etwa 50 Gew.% Kobalt. Sie werden elektrisch aus wäßrigen Nickel-Sulfamat-Kobalt-Elektrolyten hergestellt. Andere Metalle, wie Eisen, können in geringen Mengen zugegen sein, vorausgesetzt, daß die feinkörnige, superplastische Struktur nicht beeinträchtigt wird. Um Elektroab-
Scheidungen der gewünschten Legierungszusammensetzung zu erreichen, werden Elektrolyten mit hohem Nickelgehalt verwendet. Sie können etwa 35 bis etwa 10 Gew.Teile ionisches Nickel/Gew.Teil ionisches Kobalt enthalten. Die Menge des Kobalts, welche in der elektrisch abgeschiedenen Legierung erscheint, steigt mit abnehmendem Nickelgehalt im Elektrolyten. Es ist bevorzugt, einen Elektroly ten zu verwenden, bei dem das Gewichtsverhältnis von Nikkei zu Kobalt etwa 20:1 beträgt. Der wäßrige Elektrolyt hat einen pH von etwa 3,8 bis etwa 4,2 und umfaßt herkömmliche Benetzungsmittel, Puffermittel, wie Borsäure und Sulfaminsäure. Der Gesamtmetallionengehalt liegt im Bereich von etwa 70 bis etwa 80 g/l. Die Abscheidung einer Platte auf eine Kathode gelingt gewöhnlich bei Elektrolyttemperaturen von etwa 120°F. Die Stromdichte kann im Bereich von etwa 20 bis etwa 60 A/C50 cm )liegen und vorzugsweise bei etwa 40 A/(30 cm ).
Bei dem Verfahren muß die Elektrolytbewegung oder -rührung ausreichend sein, um sicherzustellen, daß die Kobaltkonzentrationspolarisation an der Kathode unbedeutend ist. Die Elektrolytfluß-Erfordernisse steigen mit steigender Stromdichte.
Die faserverstärkte Matrix der Erfindung wird in Verbindung mit leitenden und/oder nichtleitenden Fasern hergestellt. Beispiele nichtleitender Fasern sind Glasfasern und organische Fasern, z.B. Fasern, die mit dem Warenzeichen Aramid (DuPont) bezeichnet werden. Leitende Fasern sind z.B. Kohlenstoff- oder Borfasern oder dergl.. Kohlenstoff- und Borfasern werden bevorzugt angewendet. Brauchbare verstärkende Fasern sind in den US-PSen 3 356 525, 3 375 308, 3 488 151, 3 531 249 und 3 770 488 beschrieben, auf die zu Offenbarungszwecken ausdrücklich hingewiesen wird.
Die verwendeten Fasern können in einer Richtung oder in vielen Richtungen angeordnet werden. Es kann sich um einzelne Filamente handeln oder um Garne aus einer Vielzahl von Filamenten. Die Fasern können in planarer Konfiguration oder in nichtplanarer Konfiguration angeordnet sein, z.B. in Form von Konfigurationen auf einem Dorn oder einer Trommel. Mehrschicht-Konfigurationen sind die am häufigsten angewendeten Netzkonstruktionen.
Ein grundlegendes Verfahren zur Herstellung der faserverstärkten Matrix besteht darin, daß man auf entgegengesetzte Seiten eines verstärkenden Fasersubstrats selbsttragende Schichten aus elektroformierter, superplastischer Nickel-Kobalt-Legierung aufbringt. Sodann bringt man durch Anwendung von Wärme und Druck das Metall zum Fließen, so daß es die Hohlräume zwischen den Fasern ausfüllt und eine Verbindung zwischen den Faseroberflächen herbeiführt sowie eine Diffusionsverbindung von allen Legierungsflächen. Die Temperatur, bei der die Legierung zum Fließen gebracht wird, liegt unterhalb der Rekristallisationstemperatur, d.h. der Temperatur, bei der die Legierung rekristallisiert und ein Kornwachstum zeigt. Die obere Grenze der Temperatur beträgt etwa 12000F. Bei dieser Temperatur kann noch ein Fließen herbeigeführt werden, ohne daß eine Rekristallisation stattfindet. Diese Temperatur steigt mit steigendem Kobaltgehalt. Vorzugsweise liegt die Temperatur zur Herbeiführung des Fließens im Bereich von etwa 800 bis etwa 12000C und vorzugsweise im Bereich von etwa 800 bis etwa 10000F. Der angewendete Druck hängt normalerweise von der Schichtdicke ab. Er muß jedoch ausreichend sein, um ein Legierungsfließen zu gewährleisten. Normalerweise liegt der angewendete Druck oberhalb etwa 10 000 psi.
Die verwendeten, verstärkenden Fasern haben normalerweise eine Nettodicke von etwa 7-bis etwa lOtausendstel Zoll. Sie können jedoch auch dicker oder dünner sein. Die elektrisch -hergestellten Schichten aus elektroformierter, superplastischer Nickel-Kobalt-Legierung haben eine Dicke im Bereich von etwa 5tausendstel Zoll oder mehr bis zu etwa lOtausendstel Zoll oder weniger. Der Fasergehalt der Matrix liegt normalerweise im Bereich von etwa J5O bis etwa 70 Vol-% und vorzugsweise bei etwa 50 Vol-%. Die Verwendung von alternierenden Schichten von Fasern und elektrisch hergestellter, superplastischer Nickel-Kobalt-Legierung erlaubt den Aufbau eines Laminats bis zu jeder gewünschten Dicke.
Bei Anwendung von ausreichender Wärme und ausreichendem Druck kommt eine Diffusionsverbindung innerhalb des superplastischen Temperaturbereichs der Nickel-Kobalt-Legierung zustande. Bei der Herstellung gewährleistet das superplastische Verhalten der elektrisch hergestellten Nickel-Kobalt-Legierung eine hohe Korngrenzenbewegung, welche ausgenutzt wird, um die Fasern durch Anwendung von Wärme und Druck einzuhüllen und eine Verbindung der aufeinandergeschichteten Vielzahl von Schichten herbeizuführen. Durch Anwendung von Wärme und Druck kann jede gewünschte Konfiguration herbeigeführt werden. Grenzen sind nur durch die Formen gegeben, welche benötigt werden, um das gewünschte Endprodukt herzustellen.
Ein weiteres Verfahren, das vorzugsweise bei nichtleitenden Fasern angewendet wird, soll im folgenden beschrieben werden. Hierbei werden die Fasern, die mit der Matrix einzuhüllen sind, in Nachbarschaft zur Kathode der Elektroabscheidungszelle angeordnet. Die elektrisch abgeschiedene, superplastische Nickel-Kobalt-Legierung wächst nun von der Kathodenoberfläche und hüllt die verstärken-
den Fasern ein, wobei alle Fasern der Faseranordnung beschichtet werden, einschließlich der Hohlräume zwischen den Fasern.
Ein weiteres Verfahren ist ebenfalls auf nichtleitende Fasern anwendbar. Dabei werden die verstärkenden Fasern, die mit der Matrix einzuhüllen sind, in Nachbarschaft, jedoch im Abstand zu einer Kathode angeordnet, welche der Konfiguration der herzustellenden Matrix angepaßt ist. Die Kathode befindet sich in einer Elektroabscheidungszelle. Die elektrisch abgeschiedene, superplastische Nickel-Kobalt-Legierung sammelt sich an der Kathode an und hüllt beim Weiterwachsen die nichtleitenden Fasern ein. Hierbei werden die Fasern gleichförmig beschichtet und die Hohlräume zwischen den Fasern gefüllt.
Man kann auch die leitfähigen Fasern als Kathode für die Elektroabscheidung verwenden. Elektrische Störungen zwischen den Schichten der Fasern führen jedoch zur Ausbildung von becherförmigen oder dreieckförmigen Hohlräumen. Die Hohlräume können jedoch durch Anwendung von Wärme und Druck leicht eliminiert werden.
Wenn man Garne verwendet, so ist es erwünscht, die Filamente des Garns durch stromlose Plattierung gleichförmig zu beschichten. Die stromlose Plattierung ist eine hinlänglich bekannte Technik. Hierbei wird eine katalytische Oberfläche in eine stromlose Plattierungslösung eingetaucht. Alternativ wird eine durch Keimbildung mit einem Edelmetall-Katalysator gebildete, katalytische Fläche in die Lösung für die stromlose Plattierung eingetaucht. Nun findet eine spontane Zersetzung der Lösung statt, und das Metall wird auf der Oberfläche abgeschieden. Nickel und Nickel-Kobalt können leicht stromlos abgeschieden werden. Bei diesem Verfahren wird jedes einzelne Filament des Garns bei der Plattierung beschichtet. Die Plattierung
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schreitet voran, bis die Beschichtungen einander berühren und bis alle Hohlräume zwischen den Fasern im wesentlichen ausgefüllt sind. Bei einer abgewandelten Ausführungsform wendet man Wärme und Druck an, welche sodann zu einer Diffusionsverbindung der stromlos abgeschiedenen Beschichtungen als Teil der faserverstärkten Matrix führen.
Unabhängig von der Art der Herstellung der faserverstärkten Matrix erlaubt die Anwendung von elektrisch abgeschiedenen, superplastischen Nickel-Kobalt-Legierungen gemäß der Erfindung die Herstellung von verwickelten Bauteilen mit jeder beliebigen Gestalt. Beispielsweise können verwickelte und komplexe Bauteile mit vorgefertigten, verstärkenden Fasern durch Elektroabscheidung von superplastischer Nickel-Kobalt-Legierung bis zu jeder gewünschten Dicke hergestellt werden. Falls eine Erhöhung der Festigkeit oder eine Eliminierung der Hohlräume erforderlich ist, so kann man Wärme und Druck in genügendem Maße anwenden, um die Legierung zum Fließen zu bringen. Dabei muß man jedoch innerhalb der Temperaturgrenzen der Superplastizität der Legierung arbeiten.
Die erfindungsgemäße Matrix kann auf allen Gebieten eingesetzt werden, auf denen üblicherweise faserverstärkte Strukturen verwendet werden. Sie weist eine außerordentlich hohe Festigkeit pro Gewichtseinheit auf. Die Anwendungsgebiete reichen von der Herstellung von Raketendüsen bis zum Speicherkernen.

Claims (52)

Patentansprüche
1. Faserverstärkte Struktur, gekennzeichnet durch
mindestens eine Schicht mit einer Vielzahl von verstärkenden Fasern, die in eine Matrix aus einer elektrisch gebildeten, superplastischen Nickel-Kobalt-Legierung
eingebettet sind.
2. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 35 bis etwa 65 Gew.% Kobalt enthält.
3. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 60 Gew.$6 Kobalt enthält.
4. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 50 Gew.% Kobalt enthält.
5. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern ausgewählt sind aus der
Gruppe der Kohlenstoffasern und Borfasern.
6. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern etwa 30 bis etwa 70 Vol-% der faserverstärkten Struktur ausmachen.
7. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern aus Filamenten bestehen, die ein Garn bilden, wobei die Filamente des Garns stromlos plattiert sind.
8. Faserverstärkte Struktur, gekennzeichnet durch ein Laminat aus
(a) mindestens einer Schicht einer Vielzahl von verstärkenden Fasern;
(b) einer ersten selbsttragenden, elektrisch gebildeten, superplastischen Nickel-Kobalt-Legierungsschicht mit einer ersten Fläche, die teilweise an die verstärkenden Fasern gebunden ist und teilweise zwischen den verstärkenden Fasern liegt; und
(c) einer zweiten selbsttragenden, elektrisch gebildeten, superplastischen Nickel-Kobalt-Legierungsschicht mit einer zweiten Fläche, welche teilweise an die verstärkenden Fasern gebunden ist und teilweise in Diffusionsbindung zur ersten Fläche der ersten selbsttragenden, elektrisch gebildeten, superplastischen Nickel Kobalt-Legierungsschicht zwischen den verstärkenden Fasern steht.
9. Struktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 35 bis etwa 65 Gew.% Kobalt enthält.
10. Struktur nach Anspruch 89 dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 60 Gew.% Kobalt enthält.
11. Struktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 50 Gew.% Kobalt enthält.
12. Struktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern ausgewählt sind aus der Gruppe der Kohlenstoffasern und Borfasern.
13. Struktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern aus Filamenten bestehen, die ein Garn bilden, wobei die Filamente des Garns stromlos plattiert sind.
14. Struktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern etwa 30 bis etwa 70 Ίο\-% der faserverstärkten Struktur ausmachen.
15. Struktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch gebildete, superplastische Nickel-Kobalt-Legierungsschicht unabhängig eine Dicke von etwa 7- bis etwa 10tausendstel Zoll hat.
16. Struktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern eine Dicke von etwa 5- bis etwa 10tausendstel Zoll haben.
17. Faserverstärkte Struktur, gekennzeichnet durch ein Laminat aus
(a) mindestens einer Schicht verstärkender Fasern, ausgewählt aus der Gruppe der Kohlenstoffasern und Borfasern;
(b) einer ersten selbsttragenden, elektrisch gebildeten, superplastischen Nickel-Kobalt-Legierungsschicht mit einem Gehalt von etwa 35 bis etwa 65 Gew.% Kobalt und mit einer ersten Fläche, die teilweise mit den verstärkenden Fasern verbunden ist und teilweise zwischen den verstärkenden Fasern angeordnet ist; und
(c) einer zweiten selbsttragenden, elektrisch gebildeten, superplastischen Nickel-Kobalt-Legierungsschicht mit einem Gehalt von etwa 35 bis etwa 65 Gew.% Kobalt und mit einer zweiten Oberfläche, die teilweise mit den verstärkenden Fasern verbunden ist und teilweise in Diffusionsverbindung mit der ersten Oberfläche der ersten selbst-
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tragenden, elektrisch gebildeten, superplastischen Nickel-Kobalt-Legierungsschicht zwischen den verstärkenden Fasern steht.
18. Struktur nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 65 Gew.% Kobalt enthält.
19. Struktur nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 50 Gew.% Kobalt enthält.
20. Struktur nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern etwa 30 bis etwa 70 Vol-% der faserverstärkten Struktur ausmachen.
21. Struktur nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierungsschicht unabhängig eine Dicke von etwa 7- bis etwa 10tausendstel Zoll hat.
22. Struktur nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern eine Dicke von etwa 5- bis etwa 10tausendstel Zoll haben.
23. Struktur nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern als Filamente eines Garns vorliegen, die stromlos plattiert sind.
24. Faserverstärkte Struktur, gekennzeichnet durch mindestens eine Schicht aus nichtleitenden, verstärkenden Faserfilamenten innerhalb einer elektrisch gebildeten, superplastischen Nickel-Kobalt-Legierungsmatrix, erhalten durch Elektroabscheidung der Matrix an einer Kathode unter Einhüllung der Schicht der verstärkenden Fasern.
32Τ3Ό54
25. Struktur nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 35 bis etwa 65 Gew.% Kobalt enthält.
26. Struktur nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 60 Gew.% Kobalt enthält.
27. Struktur nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 50 Gew.% Kobalt enthält.
28. Struktur nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden, nichtleitenden Fasern etwa 30 bis etwa 70 Vo1-% der faserverstärkten Struktur ausmachen.
29. Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Strukturen, gekennzeichnet durch
(a) Ausbildung mindestens einer Schicht aus verstärkenden Fasern;
(b) Aufbringung mindestens einer Schicht aus elektrisch gebildeter, superplastischer Nickel-Kobalt-Legierung auf jede der entgegengesetzten Seiten der Schicht aus verstärkenden Fasern; und
(c) Kompression der Schichten der elektrisch gebildeten, superplastischen Nickel-Kobalt-Legierung bei einer Temperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur der superplastischen Nickel-Kobalt-Legierung und bei einem Deformationsdruck, der ausreicht, um die elektrisch gebildeten, superplastischen Nickel-Kobalt-Legierungsschichten zum Fließen in Konformität mit den verstärkenden Fasern und um diese herum zu bringen und zwischen den Schichten der superplastischen Niekel-Kobalt-Legierung einen Kontakt und eine Diffusionsverbindung herbeizuführen, so daß ein Verbunderzeugnis der ver-
stärkenden Fasern und der Schichten aus superplastischer Nickel-Kobalt-Legierung erhalten wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 35 bis etwa 65 Gew.% Kobalt enthält.
31. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 60 Gew.% Kobalt enthält.
32. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 50 Gew.% Kobalt enthält.
33. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern aus der Gruppe der Kohlenstoff asern und Borfasem ausgewählt sind.
34. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern etwa 30 bis etwa 70 VoI-Jo der faserverstärkten Struktur ausmachen.
35. Verfahren nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus elektrisch gebildeter, superplastischer Nickel-Kobalt-Legierung bei einer Temperatur von weniger als etwa 12000F zusammengepreßt werden.
36. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus elektrisch gebildeter, superplastischer Nickel-Kobalt-Legierung bei einer Temperatur von etwa 800 bis etwa 12000C gepreßt werden.
37. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus elektrisch gebildeter, superplastischer Nickel-Kobalt-Legierung bei einer Temperatur von etwa 800 bis etwa 10000F gepreßt werden.
38. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deformationsdruck von mindestens etwa 10 000 psi gewählt wird.
39. Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Strukturen, gekennzeichnet durch
(a) Ausbildung mindestens einer Schicht aus einer Vielzahl von elektrisch nicht-leitenden, verstärkenden Fasern;
(b) Anordnung dieser Schicht aus elektrisch nichtleitenden, verstärkenden Fasern in Nachbarschaft zu einer Kathodenoberfläche in einer Elektroabscheidungszone, und zwar im Abstand zu dieser Kathodenoberfläche; und
(c) elektrische Abscheidung einer Schicht aus superplastischer Nickel-Kobalt-Legierung auf dieser Kathode bis zu einer Dicke, die ausreicht, um die Schicht aus elektrisch nichtleitenden, verstärkenden Fasern einzuhüllen.
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 35 bis etwa 65 Gew.% Kobalt enthält.
41. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 60 Gew.% Kobalt enthält.
42. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 50 Gew.% Kobalt enthält.
-VB-
43. Verfahren nach Anspruch 39» dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern ausgewählt sind aus der Gruppe der Kohlenstoffasern und Borfasern.
44. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtleitenden, verstärkenden Fasern etwa 30 bis etwa 70 Vol-?6 der faserverstärkten Struktur ausmachen.
45. Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Strukturen, gekennzeichnet durch
(a) Verwendung mindestens einer Schicht aus elektrisch leitfähigen, verstärkenden Fasern in gegenseitiger, elektrisch leitender Relation als Kathode; und
(b) elektrische Ausbildung einer Matrix aus superplastischer Nickel-Kobalt-Legierung auf dieser Kathode.
46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix Hohlräume enthält und bei einer Temperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur der superplastischen Nickel-Kobalt-Legierung gepreßt wird, und zwar mit einem Druck, der ausreicht, um die Hohlräume im wesentlichen zu eliminieren.
47. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch gebildete, superplastische Nickel-Kobalt-Legierung etwa 35 bis etwa 65 Gew.% Kobalt enthält.
48. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 60 Gew.% Kobalt enthält.
49· Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Kobalt-Legierung etwa 40 bis etwa 50 Gew.% Kobalt enthält.
50. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden, verstärkenden Fasern aus der Gruppe der Kohlenstoffasern und Borfasern ausgewählt sind.
51. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden, verstärkenden Fasern etwa 30 bis etwa 70 Vol-% der faserverstärkten Struktur ausmachen.
52. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen, verstärkenden Fasern in Form von Garnen mit stromlos plattierten Filamenten eingesetzt werden.
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