DE3330232A1 - Eine zusammengesetzte, schnell gehaertete legierung - Google Patents
Eine zusammengesetzte, schnell gehaertete legierungInfo
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Description
Alps Electric Co., Ltd.
1-7 Yukigaya Otsuka-Cho,
Ota-Ku, Tokyo 145, Japan
1-7 Yukigaya Otsuka-Cho,
Ota-Ku, Tokyo 145, Japan
12.August 13?3 IG/Wo G-MISC-976
Eine zusammengesetzte s schnell gehärtete Legierung
(Priorität der japanischen Anmeldung Nr. 1551^13/82 vom
8.September 1982).
Die Erfindung betrifft eine zusammengesetzte,schnell gehärtete
Legierung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Es liegt derzeit ein Bedarf an metallischen Materialien mit verschiedenen unterschiedlichen Eigenschaften vor. Sin Zweikomponentenmaterial
(zusammengesetztes Material) bietet hier Lösungen an. Ein typisches zusammengesetztes Material weist
ein Metall in der Legierungsphase auf, in welches in einer Phase Partikelchen dispergiert sind. Insbesondere sind die
Materialien Cu-C, Pe-BN, usw. als Stoffe, um gleitfeste Bauteile herzustellen bekannt, während WC-Co, WC-TiC-Co
usw. als superharte Legierungen bekannt sind. Diese würden durch die Technik der Pulvermetallurgie hergestellt, neigen
aber dazu, porös zu werden. Hinsichtlich der Materialform gibt es eine wesentliche Beschränkung, wenn Pulvermetall-
"25 urgie eingesetzt wird. Durch die Pulvermetallurgie werden
gleichmäßige, in der zweiten Phase dreidimensional (über das Volumen hinweg) dispergierte bzw. verteilte Partikelchen
geschaffen, mit dem Nachteil jedoch, daß in der zusammengesetzten Legierung bzw. dem zusammengesetzten Stoff Poren
erzeugt werden. Wenn auch durch Schmelzen das zusammengesetzte
Material im wesentlichen frei von solchen Poren gemacht wM,
werden die Partikelchen der zxireiten Phase nicht gleichmäßig
in dem geschmolzenen Metall dispergiert, sondern schwimmen regelmäßig in Richtung zur Oberfläche hin. Somit wird die
zweite Phase von der Legierungsphase getrennt und ein Material geschaffen, weiches hoher mechanischer Spannung nicht widersteht.
Zwur sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen, hier
Abhilfe zu schaffen, aber keines von ihnen war in der Lage,
ein zusammengesetztes Material zu liefern, welches gegen mechanische Spannungen hinreichend widerstandsfähig wäre.
5
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zusammengesetztes
Material anzugeben, dessen Zähigkeit und Festigkeit hohe Vierte aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen
des Patentanspruches 1 angegebenen Mez'kmale gelöst.
Somit wird die Aufgabe durch Herstellung einer
schnell härtenden Legierung gelöst, die in zweiter Phase dispergierte Partikelchen enthält, bei Einsatz eines Flüssigkeitshärtungsverfahrens,
welches als Verfahren zur Herstellung einer schnell gehärteten Legierung (rapider quenched alloy)
insoweit bekannt ist. Hierbei wurde ermittelt, daß eine solche zusammengesetzte Legierung (Material) vorteilhaft alle
Eigenschaften ihrer Bestandteile beibehält, d.h. diejenigen der schnell gehärteten Legierung und diejenigen der Partikelchen
der zweiten Phase.
Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Photo einer Darstellung im Elektronenmikroskop, welche die Zusammensetzung (Verteilung) des zusammengesetzten Materials
veranschaulicht
3o
3o
Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Photographic, in der
jedoch ein anderes Material verwendet ist und
Fig. 3 eine graphische Darstellung des Youngmoduls des
zusammengesetzten Materials in Abhängigkeit voir, Anteil des Wolfrankarbits in ihm.
Die zweite Phase des zusammengesetzter: Matsials ~emäß Erfindung
kann, z.B. bestehen aus einem Karbid, einem Nitrid, einer. Oxid,
einem Bori-I oder Suizid, oder einer Zusammensetzung (Mischung',
dieser Bestandteile. Diese haben in der Regel einen hohen Schmelzpunkt j hohe Festigkeit und hohen elektrischer. Widerstand
verglichen mit dem Metall als solchen, sind aber zu spröde, um hoher mechanischer Spannung zu x^iderstehen. Ein
kohlenstoffhaltiges Material ist ausgezeichnet hinsichtlich der Schmiereigenschaften bei mechanischer Gleitbeanspruchung.
Deshalb ist es möglich, ein zähes und festes zusammengesetztes Material dadurch zu erreichen, daß eine geeignete Kombination
der schnellgeharteten Legierung und einer zweiten Phase von
Partikelchen vorgesehen wird. Mit anderen Vierten besitzt das zusammengesetzte Material gemäß Erfindung sowohl die hohe
Zähigkeit einer amorphen oder metastabilen Legierung als auch die hohe Festigkeit der Partikelchen der zweiten Phase. Ferner
hat ein solcher Stoff einen höheren Youngmodul, verglichen mit derjenigen der schnell härtenden handelsüblichen Legierung.
Das zusammengesetzte Material gemäß Erfindung hat eine sehr hohe Festigkeit in der Zwischenschicht (interface) zwischen
3e2? schnell härtenden Legierungsphase und der zweiten Phase
der Parti>elchen, weil im Zuge eines Spannungsversuches gebrochene
Partikel3hen der zweiten Phase an den entsprechenden
Stellen der Bruchgefügeoberflache gefunden wurden.
Eine Prüfung des erfindungsgemäßen zusammengesetzten Materials durch z.B. ein Elektronenmikroskop odgl. weist eine gleichmäßige
dreidimensionale Dispersion der Partikelchen der zweiten Phase in der schnell härtenden Legierungsmatrix auf
und die Tatsache, laß diese im wesentlichen porenfrei ist.
Dies ist offensichtlich der Grund, warum das erfindungsgemäße
Material eine 30 ausgezeichnete Festigkeit und Zähigkeit hat.
Das erfinlungsgemä3e Material kann durch das flüssige Häitungsverfahren
hergestellt werden. Dieses Verfahren kann in verschiedenen Varianten ausgeführt werden, um eine schnell gehärtete
Legierung herzustellen. Z.3. wird die Legierung in Bandform durch einfaches oder doppeltes Walzen oder durch
eine Zentrifugalmethode hergestellt, bzw. die Legierung in Drahtform durch ein Spinnverfahren in dem ein Wasserstrahl
eingesetzt wird, eine rotierende Lösung oder ein Glasübersug.
Wenn die Zusammensetzung der Legierung und die Härtungsgeschwindigkeit
entsprechend ausgewählt und überwacht xtfird, ^estattet
das flüssige Härtungsverfahren die Herstellung eines metastabilen Stoffes, z.B. eines solchen in der amorphen
Phase, oder einer kristallinen, nicht im Gleichgewicht befindlichen Phase die in Legierungsphasendiagramn nicht als
Gleichgewichtszustand erscheint, ferner aber auch in der kristallinen, im Gleichgewichtszustand befindlichen Phase.
Die amorphen Legierungen hergestellt durch das flüssige
Härtungsverfahren, weisen in der Regel eine hohe Zähigkeit auf und haben eine höhere Festigkeit, verglichen mit dem
zugehörigen Metall. Einige von ihnen haben ausgezeichnete weichmagnetische Eigenschaften und ausgezeichneter. Korrosionswiderstand. Sie können vorteilhaft in einem breiten Anwendungsspektrum eingesetzt werden und sind bereits in der Praxis
getestet. Die kristallinen, nicht im Gleichgewicht befindlichen Legierungen, hergestellt durch das flüssige Härtungsverfahren
haben in der Regel eine höhere Festigkeit als das zugehörige Metall. Das flüssige Härtungsverfahren ist ebenfalls vorteilhaft,
um eine ansich bekannte Legierung in Forrr eines dünnen Bleches herzustellen, z.B. eine Sendust- oder Fe-Si Legierung
in Bandform.
Die zweite Phase von Partikelchen kann aus Kohlenstoff oder■
einer ihrer Verbindungen wie WC, TiC, NbC bestehen, aus einem
Nitrid, z.B. NbN oder TaN, einem Oxid, Z.B. aus ThO33 Al2O33
Fe3O-,, ZnO oder SiOp, einem Borid, z.B. aus BN einem Silizid,
z.B. aus SiC, einem Metall, z.B. Ti, Fe, Mo oder W, oder aus einer Legierung dieser, oder aus einer ihrer Mischungen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
erläutert:
Zusammengesetzte Materialien mit folgenden Bestandteilen wurden nur durch einmaliges Walzen hergestellt:
- 7 Β12)97
In jeder iiesei" F erne In bedeutet das erste in Klammern gesetzte
Paar die Zusammensetzung der sahneil härtenden Legierung
an und das Verhältnis jedes Elementes in Atomprozenr, während
das zweite Paar in der Klammer die Substanz der zweiten Phase bezeichnet. Die Substanz der zweiten Phase oder WC hat einen
durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1 um. Die Anteile
der Legierung und der WC-Partikelchen sind in jeder Formel durch Volumenprozente dargestellt.
Jedes der zusammengesetzten Materialien wurde wie folgt hergestellt
:
Es wurde -?in Legierungsgußblock durch Schmelzen von 459g Mi3
Es wurde -?in Legierungsgußblock durch Schmelzen von 459g Mi3
2c 28g Si ur.l 13g B im Vakuum unter Einsatz der Hcchfrequenzindukticr.j
hergestellt. Ein Teil dieser Legierung und des WC-Pulvern wurden ausgewogen um die Volumenanteile, in der
Formel bestimmt, anzuliefern, und durch Hochfrequenzinduktion in Anwesenheit von Argongas in einer Quarzglasdüse geschmolzen
und sofort über eine Stahlwalze gewährt.
Es war nötig, eine Temperatur von 1.423 K (1.150 C) aufrecht
zu erhalten, um lediglich die Legierung zu schmelzen, dabei aber das Schmelzen der WC-Partikelchen zu vermeiden. Der
3c flüssigen, WC-Partikelchen enthaltenden Legierung v/urde Argongas
unter Druck zugeführt, um die Legierung auf eine Walze zu spritzen, die mit einer Geschwindigkeit von 2ooo Umdrehungen
pro Minute sich dreht. Das Aufspritzen erfolgte über den Düsenschlitz. Das Verfahren entspricht ansich dem bekannten
Herstellungsverfahren für schnell gehärtete Legierungen, ausgenommen jedoch die Zufuhr von WC-Pulver in die Düse. Ein
Band aus zusammengesetztem Material mit einer Breite von 4mm, einer Dicke von 3oum und einer Länge von 5m wurde hergestellt.
In dem Photo gemäß Fig. 1 aus einem Elektronenmikroskop zeigt ein Oberflächenzustand des Materials welches, in Volumenprozent,
92$ Legierung und 8% WC (Wolframkarbit) enthält. Das
Photo des Elektronenmikroskops gemäß Fig. 2 zeigt das Material, in Volumenprozent, 82% Legierung und 18% WC.
WC-Partikelchen sind in Weiß dargestellt. Sie sind im wesentlichen
gleichmäßig in der Legierungsmatrix dispergiert und es wurde keine Pore gefunden. Ferner wurde ebenfalls keine
Pore an der Bandsei4 e gefunden, die in Kontaktberührung mit
der Kühlwalze ist, und auch nicht im Querschnitt. Diese Prüfergebnisse erhärten,daß eine gleichmäßige dreidimensionale
Dispersion der WC-Partikelchen in der Legierungsmatrix erfolgt ist.
Ferner wurde ebenfalls eine gleichmäßige dreidimensionale Dispersion der WC-Partikelchen in der Legierungsmatrix in
dem zusammengesetzten Material festgestellt, welches 97 Volumenprozent Legierung und 3 Volumenprozent WC enthält.
Auch dieses Material ist porenfrei.
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform wurde WC-Pulver während
der Bildung des Metallblockes eingefügt und dies ergab ein Verfahren um zusammengesetzte Materialien mit ausgezeichneten
Eigenschaften herzustellen.
D.urch Bestrahlun5 mit Röntgenstrahlen wurde festgestellt, daß
die schnell gehärtete Legierung, die die Matrix bildet, amorph ist. Es wurde festgestellt, daß das erfindungsgemäße zusammengesetzte
Material ausgezeichnet mechanische Eigenschaften .
hat. Insbesondere zeigt es einen erhöhten Spannungswiderstand und einen erhöhten Younmodul mit einer Volumenerhöhung von
WC. Diese manischen Eigenschaften wurden mit Hilfe einer einfachen durch die Formel 1 und 2 dargestellten Regel ermittelt:
Ξ = Em (1 - Vf) + EpVf (1)
wobei E, E und 2 folgendes bedeuten: Youngmodul des zusammen-
gesetzten Materials; Youngmodul der Legierungsmatrix bzw.
Youngmodul der Partikelchen der zweiten Phase; 6Ύ und ^Xn: Spannungsfestigkeit des zusammengesetzten
Materials bzw. der Legierungsmatrix; V~ : Volumenprozent an Partikelchen der zweiten Phase.
Die graphische Darstellung gemäß Figur 3 zeigt die Vergrößerung des Youngmoduls E des zusammengesetzten Materials
mit einer Vergrößerung des Volumenanteils in Prozent V« von
WC entsprechend der Formel (1). Die graphische Darstellung zeigt Änderungen, die im Youngmodul E des zusammengesetzten
Materials und im Verhältnis E/E ,in Abhängigkeit mit der Änderung des Volumenanteils (in Prozent V~) des WC sich ergibt,
wenn die WC-Partikelchen einen Youngraodul E von
P 'ir
68.00O Kg/mm haben . Man fand gebrochene WC-Partikelchen
an entsprechenden Stellen der nach dem Spannungstest gebildeten Bruchflächen. Hierdurch wurde die Bildung der
endgültigen, die Last tragenden Fläche durch die WC-Partikelchen testifiert nachdem der Bruch der amorphen Legierungsmatrix stattfand, ohne daß Brüche oder Riße in dem Interface
(Zwischenschicht) zwischen der Matrix selbst und den WC-Partikelchen aufgetreten wären. Dies v/eist auf eine sehr hohe
Festigkeit in dem Zwischenschichtbereich (Interface) zwischen Matrix und den WC-Partikelchen hin.
Ein weiterer Vorteil des zusammengesetzten Materials besteht in seiner hohen Zähigkeit zusätzlich zur hohen Festigkeit.
Das zusammengesetzte Material mit einem WC-Inhalt von z.B.
2o Volumenprozent kann sehr weitgehend gebogen werden. Die
hohe Festigkeit und die Zähigkeit des erfindungsgemäßen
Materials sind offensichtlich Folge der gleichmäßigen dreidimensionalen Verteilung der WC-Partikelchen in der schnell
gehärteten Legierungsmatrix deren Struktur porenfrei ist.
Zusammengesetzte Materialien mit nachfolgender Zusammensetzung wurden durch wesentliche Wiederholung des Verfahrens gemäß
- Io Anspruch l hergestellt:
(Ni78 Si10 B12)9o (ThO2)
(Ni78 Si10 B12)8o (ThO2)2o
Sie wurden in Form eines streifenförmigen Bandes hergestellt
mit einer Breite von 4mm, einer Dicke von 3o um und einer
Länge von 5m. Die ThOp-Partikelchen haben einen durchschnittlichen
Durchmesser von 2 um. Die Überprüfung des Materials durch ein Elektronenmikroskop zeigt eine gleichmäßige dreidimensionale
Verteilung der ThO2-Partikelchen in der schnell
gehärteten Legierungsmatrix, ferner waren keine Poren vorhanden. Durch Bestrahlung mit Röntgenstrahlen wurde ermittelt
, daß die Matrix amorph war. Das gewonnene Material wies ausgezeichnete mechanische Eigenschaften herrührend
von der Legierungsmatrix und der Partikelchen der zweiten Phase auf, nämlich eine hohe Festigkeit und Zähigkeit wie
beim Material nach Beispiel 1. Es wurde festgestellt, daß die Dehnungsfestigkeit und der Youngmodul der zusammengesetzten
Materialien hergestellt gemäß diesem Beispiel ver-• besserte Werte im Sinne der Formel nach Beispiel 1 aufwiesen.
Zusammengesetzte Materialien nachfolgender Zusammensetzung wurden in Form eines Drahtes von 15o um Durchmesser und einer
Länge von hm durch die bekannte Spinnmethode hergestellt, indem
eine rotierende Lösung benutzt wurde:
5 Si10 B15)95 (TiC)5
75 Si10 B15)9o (TiC)10
Als Kühlmittel wurde Wasser benutzt. Die Trommel wurde mit einer Geschwindigkeit von l.ooo Umdrehungen pro Minute rotiert
und es wurde gasförmiges Argon mit einer o,6 bis 0,9
mais schnelleren Geschwindigkeit als die Troiranelgeschwindigkeit
zugeführt. Die TiC-Partikelchen hatten durchschnittlich einen Durchmesser von 1 um. Eine Prüfung des zusammengesetzten
Materials durch ein Elektronenmikroskop zeigte eine gleichmäßige dreidimensionale Dispersion von TiC-Partikelchen in
der schnell gehärteten Legierungsmatrix und keine Poren. Durch Bestrahlung mit Röntgenstrahlen wurde festgestellt,
daß die Matrix amorph war. Diese zusammengesetzten Materialien haben ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, insbesondere
hohe Dehnungsfestigkeit. Sie zeigen eine Dehnungsfestigkeit
ο
von 5oo kg/mm welche wesentlich größer ist, als zur Zeit für den stärksten Klavierdraht erreichbar. Ihre Spannungsfestigkeit und Youngmodul waren erhöht im Sinne der Formel gemäß Beispiel 1.
von 5oo kg/mm welche wesentlich größer ist, als zur Zeit für den stärksten Klavierdraht erreichbar. Ihre Spannungsfestigkeit und Youngmodul waren erhöht im Sinne der Formel gemäß Beispiel 1.
Zusammengesetzte Materialien nachfolgender Zusammensetzung
wurden in Form eines streifenförmigen Bandes mit etwa 4mm
Breite, 3o um Dicke und 3m Länge durch das Verfahren gemäß
Beispiel 1 hergestellt:
<Ni78 Silo B12>9o (Blo
(Ni78 Si10 B12)8o (BN)20
Die BN-Partikelchen haben einen durchschnittlichen Durchmesser
von 1 um. Die Prüfung des zusammengesetzten Materials in einen Elektronenmikroskop wies eine gleichmäßige dreidimensionale
Dispersion der BN-Partikelchen in der schnell gehärteten Legierungsmatrix auf und das Material war porenfrei.
Durch Röntgenstrahlen wurde festgestellt, daß die Matrix amorph war. Das Material hatte ausgezeichnete mechanische,
auf die Legierungsmatrix und die BN-Verteilung zurückgehenden Eigenschaften, also hohe Festigkeit und Zähigkeit wie im Falle
des Beispieles 1. Die Dehnungsfestigkeit und Youngmodul waren
gemäß der Regel nach Beispiel 1 erhöht.
- 12 Beispiel 5
Zusammengesetzte Materialien nachfolgender Zusammensetzung wurden in Form eines streifenförmigen Bandes mit einer Breite
von 4mm, einer Dicke von 3o um und einer Länge von 3m durch Wiederholung des Verfahrens gemäß Beispiel 1 hergestellt:
<Cu6o Zr4o>9o (SiC)lo
Die SiC-Partikelchen hatten einen Durchmesser von durchschnittlich
3 um. Die Prüfung im Elektronenmikroskop zeigte eine gleichmäßige dreidimensionale Verteilung der SiC-Partikelchen
in der schnell gehärteten Legierungsmatrix und es waren keine Poren vorhanden. Die Matrix ist amorph. Die Matrix des
zusammengesetzten Materials gemäß diesem Beispiel entspricht nicht der Art nach Beispielen 1-3, sondern ist eine amorphe
Metall zu Metall Legierung die kein Halbmetall enthält. Somit zeigt der Gegenstand dieses Beispiels einen unterschiedlichen
Aspekt der Erfindung. Die so höhergestellten zusammengesetzten Materialien hatten eine höhere Dehnungsfestigkeit und Zugfestigkeit,
verglichen mit einer handelsüblichen amorphen Legierung, bestehend aus 6o Atomprozent Kupfer und Uo Atomprozent
Zirkon.
Es wurde nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 ein zusammengesetztes
Material hergestellt, bestehend aus 9S Volumenprozent
einer Legierung, diese wiederum bestehend aus 82 Atomprozent Fe (Eisen) und 18 Atomprozent B (Bor), und ferner
aus 2 Volumenprozent Eisenpartikelchen. Letztere hatten einen durchschnittlichen Durchmesser von 5 um. Die Prüfung des
zusammengesetzten Materials im Elektronenmikroskop zeigt eine gleichmäßige dreidimensionale Verteilung der Eisenpartikelchen
in der schnell gehärteten Legierungsmstrix. Die ?4atrix war
eine Invarlegierung. Diese amorphe Fe-B-Legierung hat eine
hochgesättigte Magnetflußdichte und ist ein erfolgversprechendes Material für Transformatoren. Für diese erforderlichen
magnetischen Eigenschaften sind die hochgesättigte Magnetflußdichte,
kleine Eisenverlustes hohe Permiabilität, niedrige
Hysteresis und ein niedriger Pegel für den Magnetschwund.
Das amorphe Transformatormaterial ist überlegen zu dem Siliciumstahlblech, weil hier Eisenverluste kleiner und die
Permiabilität höher ist, während nach wie vor eine Verbesserung hinsichtlich anderer Gesichtspunkte erforderlich bleibt.
Das zusammengesetzte Material, welches ein Volumenprozent Eisenpartikelchen aufwies, hatte eine hochgesättigte Magnetflußdichte,
die um 3% größer war als diejenige der die Matrize bildenden amorphen Legierung.
Ein zusammengesetztes Material welches 8o Volumenprozent einer Legierung, diese wiederum bestehend aus 45 Atomprozent Zr,
4o Atomprozent Nb und 15 Atomprozent Si, und 2o Volumenprozent NbN-Pulver enthielt, wurde wie folgend angegeben hergestellt.
Der Durchmesser der Partikelchen des NbN-Pulvers betrug im Durchschnitt 3 um. Ein Zr-Nb-Si-Legierungsblock, welches durch
Bogenschmelzen hergestellt war, und NbN-Partikelchen wurden bei einer Temperatur von l65o°C (1423°K) geschmolzen um eine
xMischung aus der Legierung und NbN-Partikelchen herzustellen. Die NbN-Partikelchen sind nicht im geschmolzenen Zustand.
Die hochschmelzende Mischung wurde geschmolzen durch Hochfrequenz in einer gasförmigen Argonatmosphäre; die geschmolzene
Mischung wurde durch ein Einwalzenverfahren der Flüssighärtung unterworfen und so daß zusammengesetzte Material hergestellt.
Die Prüfung des Materials im Elektronenmikroskop zeigt eine gleichmäßige dreidimensionale Verteilung der NbN-Partikelchen
in der schnell gehärteten Legierungsmatrix und keine Poren. Bestrahlung mit Röntgenstrahlen ergab, daß die Matrix amorph
ist.
Die Prüfung des zusammengesetzten Materials durch ein Elektronenmikroskop zeigt eine gleichmäßige dreidimensionale
Verteilung der NbN-Partikelchen in der schnell härtenden Legierungsmatrix und das Material war porenfrei. Durch
Röntgenstrahlen wurde ermittelt, daß die Matrix amorph ist.
Die Matrixlegierung wurde von dem zusammengesetzten Material durch Verwendung einer einprozentigen wässrigen Lösung von
Fluorsäure abgeschwemmt, um nur die NbN-Partikelchen zu extrahieren. Durch das Debye-Scherrer-Verfahren wurden die
NbN-Partikelchen der Röntgenbestrahlung ausgesetzt, ihre Struktur wurde als flächenzentriert kubische Struktur nach
Art des NaCl-Wurfels festgestellt. Die NbN-Partikelchen die
bei üblicher Raumtemperatur stabil bleiben, haben eine hexagonale Gitterstruktur und es wird im allgemeinen angenommen,
daß die flächenzentrierte kubische Gitterstruktur, die bei einer Temperatur oberhalb 1275°C (15480K) stabil bleiben,
nicht bei üblicher Raumtemperatur durch ein übliches Härtungsverfahren
abgekühlt werden können. Das zusammengesetzte erfindungsgemäße Material enthält jedoch eine schnell härtende
Legierungsmatrix, deren NbN-Partikelchen eine flächenzentrierte
kubische Gitterstruktur haben, die sie in der Regel bei der üblichen Raumtemperatur nicht haben können. NbN ist ein
supraleitendes Material mit einer hohen kritischen Temperatur wenn es eine Phase nach Art des NaCl-Kristalls bzw. Typus hat.
Die Matrix des zusammengesetzten Materials gemäß Erfindung ist ein supraleitendes Material mit einer kritschen Temperatur
von etwa 3°K. Deshalb kann man erwarten, daß das zusammengesetzte Material ein guter Supraleiter ist und in der Tat,es
zeigt eine kritische Temperatur von etwa 12°K, welche um 9 K höher ist als diejenige der amorphen Zr-Nb-Si-Legierung, die
keine NbN-Partikelchen enthielt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Partikelchen der zweiten Phase schnell in den Pestzustand gehärtet und deshalb
bleiben sie metastabil bei der üblichen Raumtemperatur. Deshalb ist dieses zusammengesetzte Matelal gemäß Erfindung neu,
indem seine Matrix aus einer schnell härtenden Legierung be-
- 15 -
steht, während die Partikelchen der zweiten Phase in einer Feststoffphase bei hoher Temperatur vor dem Härten eingebaut
werden, sowie in einer metastabilen Phase bei üblicher Raumtemperatur.
Der Gegenstand dieses Beispiels unterscheidet sich von den
anderen Beispielen dadurch, daß in der Matrix eine kristalline Legierung verwendet wird. Zusammengesetzte Materialien nachfolgender
Zusammensetzung wurden durch Dispergieren von WC-Partikelchen in ein nicht im Gleichgewichtszustand befindliches
Austenit hergestellt:
15
15
<Pe39,VIo9 Cl,6>98 (WC)
Die Prüfung jedes zusammengesetzten Materials durch ein Elektronenmikroskop zeigte eine gleichmäßige dreidimensionale
Dispersion der WC-Partikelchen in der schnell gehärteten
J Legierungsnatrix und eine porenfreie zusammengesetzte Struktur
Die Matrix wurde ermittelt als eine solche, in einer einzigen nicht gleichgewichtigen ^-Austenitphase, die eine ultrafeine
Kristallkornstruktur aufwies. Dieses nicht gleichgewichtige ^-Austenit welches die Märix bildet, ist eine kristalline
^° Legierung mit höherer thermischer Stabilität als diejenige
einer amorphen Legierung. Dieser Werkstoff ist Fest und Zäh, obgleich sie eine kristalline Legierung ist, aber ihre
Festigkeit und Zähigkeit ist kleiner als diejenigen einer amorphen Legierung. Ihre Festigkeit ist etwa in der Größen-
2
Ordnung von loo - 15o kg/mm oder etwa die Hälfte der amorphen
Legierung. Die zusammengesetzten Materialien, welche 5% oder Io Volumenprozent WC enthielten, haben eine Festigkeit von
2
2oo - 3oo kg/mm , welche vergleichbar mit derjenigen einer
2oo - 3oo kg/mm , welche vergleichbar mit derjenigen einer
amorphen Legierung auf Eisenbasxs ist. Die /"-austenitische
Matrix hat eine thermische Stabilität größer als die amorphe Legierungsmatrix.
5
5
Leerseite
Claims (9)
1. Eine zusammengesetzte, schnellgehärtete Legierung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix dieser Legierung
eine amorphe Legierung, eine kristalline Legierung und/ oder eine Mischung aus diesen beiden enthält und ferner
in das Matrixvolumen gleichmäßig mindestens ein Stoff
einer zweiten Phase dispergiert ist.
einer zweiten Phase dispergiert ist.
2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stoff ein Karbid ist.
3. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stoff ein Nitrid ist.
2o
4. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stoff ein Oxid ist.
5. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stoff ein Borid ist.
6. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stoff ein Silizid ist.
7. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
dieser Stoff in Form von Partikelchen vorliegt, die
bei Raumtemperatur metastabile Festkörperchen sind.
bei Raumtemperatur metastabile Festkörperchen sind.
8. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Matrix ein Supraleiter ist.
9. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix und dieser Stoff jeweils ein Supraleiter sind
lo. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
dieser Stoff aus einer, Metalle und Legierungen enthaltenden Gruppe ausgewählt ist.
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| JP57155143A JPS5947352A (ja) | 1982-09-08 | 1982-09-08 | 第２相粒子分散型超急冷合金 |
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| DE3330232C2 DE3330232C2 (de) | 1988-07-14 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE (1) | DE3330232A1 (de) |
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