DE3525872A1

DE3525872A1 - Verfahren zur herstellung von gegossenen gegenstaenden aus einem faserverstaerkten zusammengesetzten aluminiumprodukt

Info

Publication number: DE3525872A1
Application number: DE19853525872
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Nikkei Kako KK; Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nikkei Kako KK; Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1984-07-19
Filing date: 1985-07-19
Publication date: 1986-01-30
Also published as: GB8517880D0; GB2162104B; US4617979A; KR910006069B1; CA1227616A; FR2567803B1; KR860000949A; IT8521640A0; FR2567803A1; GB2162104A; DE3525872C2; IT1201432B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gegossenen Gegenständen bzw. Gußkörpern mit einem anorganischen faserartigen Verstärkungsmaterial, das in einer Matrix aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung (nachstehend als Aluminiummatrix bezeichnet) dispergiert ist.

Zusammengesetzte Materialien mit kurzen anorganischen Verstärkungsfasern aus Kohle, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid und dergleichen, die in einer Aluminiummatrix dispergiert sind, haben eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit zusätzlich zu dem Vorteil des leichten Gewichts, das dem Aluminium inhärent ist. In den letzten Jahren sind aufwendige Anstrengungen unternommen worden, um solche zusammengesetzten Materialien in verschiedenen Maschinenteilen zu verwenden.

Als eine Möglichkeit, einen gegossenen Gegenstand aus Aluminium, der solche kurzen anorganischen Fasern enthält, zu erhalten, ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem man solche kurze Fasern in eine Form eingibt und die kurzen Fasern unter Druck mit einer Aluminiumschmelze vermischt. In Gegenständen, die durch dieses Verfahren erhalten worden sind, kann es aber sein, daß die darin enthaltenen Fasern stellenweise ungleichmäßig verteilt sind. Es ist daher schwierig gewesen, nach diesem Verfahren ein zusammengesetztes Produkt bzw. einen Verbundkörper zu erhalten, bei dem die Verstärkungsfasern darin gleichförmig dispergiert sind. Es sind daher schon Anstrengungen unternommen worden, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem man eine feste Masse dadurch erhält, daß man eine Aluminiumschmelze unter Druck mit einem faserartigen Material vermischt, die feste Masse entweder allein oder in einer Form, die durch zugesetzte Aluminiumschmelze verstärkt worden ist, wiederaufschmilzt und die

resultierende Schmelze in eine Form mit gewünschter Gestalt eingießt. Da die so im Verlauf dieses Verfahrens erzeugte Schmelze das faserartige Material unregelmäßig in einer großen Menge enthält, zeigt sie extrem schlechte Fließeigenschaften und kann in Formen mit komplizierter Gestalt nur unter größten Schwierigkeiten eingegossen werden. Die gegossenen Gegenstände aus dem zusammengesetzten Produkt, die auf diese Weise erhalten werden können, sind daher hinsichtlich ihrer Gestalt Beschränkungen unterworfen.

Es ist schon ein Verfahren zur Herstellung von gegossenen zusammengesetzten Gegenständen vorgeschlagen worden, bei dem man eine feste Masse dadurch erhält, daß man kurze anorganische Fasern unter Druck mit einer Aluminiumschmelze vermischt, die feste Masse fein in kleine Teilchen zerkleinert, diese feinen Teilchen in sekundär zugesetzte Aluminiumschmelze hinein aufschmilzt und die resultierende Schmelze in eine Form von gewünschter Gestalt gießt (japanische Patentanmeldung SHO 59 (1984)-65,690).

Das vorgenannte Verfahren gemäß der japanischen Patentanmeldung SHO 59(1984)-65,690 zerkleinert zunächst die feste Masse aus kurzen anorganischen Fasern und Aluminium zu feinen Teilchen, wonach die feinen Teilchen in der sekundär zugesetzten Aluminiumschmelze aufgeschmolzen werden, und zwar deswegen, um den Fluß der Fasern enthaltenden Schmelze zu verbessern und das erneute Gießen der zusammengesetzten festen Masse zu erleichtern. Selbst dieses Verfahren ist aber noch mit dem folgenden Nachteil behaftet. Da die zusammengesetzte feste Masse, die dadurch erhalten worden ist, daß die kurzen anorganischen Fasern unter Druck mit der Aluminiumschmelze vermischt werden, welche in einem stark verstärkten Zustand mit einer großen Menge von Fasern in unregelmäßig dispergiertem Zustand verfestigt ist, bringt die Zerkleinerung dieser Masse ungewöhnliche Schwierigkeiten mit sich.

Die Herstellung von fein zerkleinerten Teilchen in großen Mengen auf technischer Basis nimmt daher erhebliche Zeiträume in Anspruch.

Von den Erfindern wurde eine weitere Untersuchung durchgeführt, um eine Lösung für das oben genannte Problem des Stands der Technik zu erhalten. Die Erfinder haben nun festgestellt, daß kurze anorganische Fasern, die als Verstärkungsmittel vorgesehen sind, beim Rühren in einem Behälter verschlungen werden und zu zahlreichen teigigen Pillen (doughy pills) agglomerieren. Eine Schmelze die dadurch erhalten wird, daß man solche teigigen Pillen mit geschmolzenem Aluminium vermischt, zeigt erheblich bessere Fließeigenschaften als die herkömmliche Schmelze, die eine nichtgleichförmige Dispersion von Fasern enthält. Erfindungsgemäß kann die Schmelze sodann ohne weiteres in eine Form mit praktisch jeder gewünschten Gestalt eingegossen werden. Die dadurch hergestellten gegossenen Gegenstände haben eine erheblich bessere plastische Verformbarkeit als die herkömmlichen gegossenen Gegenstände. Sie können leicht durch Extrudieren oder Walzen zu einem gestreckten bzw. gezogenen zusammengesetzten Material umgewandelt werden.

Auf dieser Entdeckung baut sich die vorliegende Erfindung auf.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von gegeossenen Gegenständen aus einem faserverstärkten zusammengesetzten Aluminiumprodukt, das durch die Stufen, daß man unter Druck eine Aluminiumschmelze mit einem anorganischen faserartigen Verstärkungsmaterial vermischt, welches im voraus in Form einer Vielzahl von teigigen Pillen hergestellt worden ist, wodurch eine zusammengesetzte Schmelze erzeugt wird, und die genannte zusammengesetzte bzw. gemischte Schmelze entweder direkt oder nach Verfestigung und Wiederauf schmelzen zu der gewünschten Gestalt vergießt, gekennzeichnet ist.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.

Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt mit der Stufe, daß kurze anorganische Verstarkungsfasern in Form einer Vielzahl von teigigen Pillen hergestellt werden. Die kurzen anorganischen Fasern, die als Rohmaterial für die Verstärkung verwendet werden, können Fasern aus Kohle, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid oder einem beliebigen anderen geeigneten Material sein. Die Agglomeration dieser kurzen anorganischen Fasern kann dadurch erzielt werden, daß man die Fasern in einen Mischbehälter, der mit Rührblättern versehen ist, einen Rotationsmischer oder einen Mischer mit V-Form einbringt und darin allmählich verrührt. Wenn die Fasern in einen kleinen Mischbehälter, der mit Rührblättern versehen ist, eingebracht und darin beispielsweise 5 bis 30 Minuten verrührt werden, dann werden die Fasern in dem Behälter in der richtigen Weise zerschlagen bzw. zerschnitten und verschlungen. Auf diese Weise werden sie zu einer Vielzahl von teigigen Pillen mit einem ungefähren Durchmesser von 0,1 bis 3 mm umgewandelt, obgleich der Durchmesser mehr oder weniger stark mit der Art des Materials, das für die Fasern verwendet wird_/schwanken kann.

Obwohl die Agglomerierung der oben genannten Fasern dadurch erzielt werden kann, daß diese Fasern in trockenem Zustand verrührt werden, wird vorzugsweise zur wirksamen Agglomerierung der Fasern zu teigigen Pillen mit einer minimalen Menge von kurzen gebrochenen Fasern, die vom Rühren herrührt, die Agglomerierung vorzugsweise in der Weise erzielt, daß die Fasern unter Befeuchtung durch Besprühen mit einer kleinen Menge von Wasser verrührt werden. Die Agglomerierung kann weiterhin dadurch erzielt werden, daß eine Aufschlämmung der Fasern mit einer Konzentration von etwa 30% verrührt und durch Vermischen mit Wasser oder einem flüchtigen Träger, wie einem

niederen Alkohol, gebildet wird.

Als Fasern die für die Agglomerierung verwendet werden können, können handelsübliche kurze Fasern, die relativ lange Fasern mit einer Länge von beispielsweise mehreren Zentimetern enthalten, verwendet werden. Beim Verrühren von Fasern dieses Typs werden sie in der richtigen Weise zerschnitten bzw. zerhackt oder aufgebrochen, und sie werden miteinander verschlungen und zu den gewünschten teigigen Pillen umgewandelt. Bei Fasern mit einer Länge von 1 cm oder weniger kann die Zeit für die Agglomerierung der Fasern verkürzt werden, und es können in wirksamer Weise teigige Pillen mit gut regulierter Gestalt erhalten werden. Daher werden vorzugsweise Fasern verwendet, deren Länge im voraus im Bereich von 1 bis 10 mm ausgewählt worden ist.

In der nächsten Stufe werden die auf die obige Weise hergestellten teigigen Pillen von Fasern mit Aluminiumschmelze, die als Matrix wirkt, vermischt. Das Material für die Aluminiumschmelze, die als Matrix dient, kann Aluminium der Reinheit der üblichen technischen Sorte der AA1000-Reihe oder der Reinheit der Gußsorte der AA4000-Reihe oder eine Aluminiumlegierung mit einer geeigneten Zusammensetzung für den Zweck, für den der Gußkörper verwendet wird, verwendet werden. Ansonsten kann auch eine Aluminiumlegierung mit einer Zusammensetzung der Heißziehsorte der AA6000-Reihe oder der AA7000-Reihe verwendet werden. Das Vermischen der teigigen Pillen der Fasern mit der Aluminiumschmelze wird zweckmäßig unter der Anwendung von Druck auf die Schmelze durchgeführt, damit die Aluminiumschmelze gründlich in die Poren in den Zwischenräumen der teigigen Faserpillen eindringen kann. Die Unterdrucksetzung dieses Gemisches kann in der Weise geschehen, daß die teigigen Pillen in einen Behälter gebracht werden und daß die Aluminiumschmelze in den Behälter unter Verwendung einer Hochleistungspresse einge-

preßt werden. Alternativ kann auch, indem man das Gemisch unter den Druck einer Zentrxfugalmaschine bringt, die Aluminiumschmelze in die Poren und Zwischenräume der teigigen Faserpillen zu einer größeren Tiefe leichter und gründlicher eindringen. In Gemischen der teigigen Faserpillen und der Aluminiumschmelze, die auf die obige Art und Weise erhalten worden sind, fällt der Fasergehalt im allgemeinen in den Bereich von 5 bis 20 Vol.-%. Dieser Gehalt kann bis zu einem Wert von 30 Vo1.-% erhöht werden, indem man zuerst die teigigen Faserpillen in einem zusammengepreßten Zustand bzw. komprimierten Zustand herstellt und sodann die Aluminiumschmelze mit den teigigen Pillen unter weitergeführter Anwendung von Druck vermischt. Wenn die Mischschmelze so hergestellt werden soll, daß sie die teigigen Faserpillen mit hoher Schüttdichte wie oben beschrieben enthält, dann· ist es vorteilhaft/die teigigen Faserpillen im voraus mit einer geringen Menge einer gepulverten anorganischen Substanz, zum Beispiel Aluminiumoxid, das fein zu einem Teilchendurchmesser von nicht mehr als mehreren Mikron zerkleinert worden ist, zu bestreuen. Diese anorganische Substanz ist kaum mit der Aluminiumschmelze reaktiv. Der erzielte Vorteil ist darauf zurückzuführen, daß das anorganische Pulver verhindert, daß die teigigen Pillen der Fasern gegenseitig aneinander haften, und es ermöglicht, daß die teigigen Faserpillen gleichförmig in der Aluminiumschmelze dispergiert sind, wenn die zusammengesetzte Schmelze unmittelbar nach ihrer Herstellung verfestigt und später wiederaufgeschmolzen wird. Die Zugabe der gepulverten anorganischen Substanz hat sich auch darin von Vorteil erwiesen, daß die Zerkleinerung der zusammengesetzten festen Masse, die aus den teigigen Faserpillen und Aluminium besteht, erleichtert wird. Die gepulverte anorganische Substanz, die zu diesem Zweck verwendet wird, kann zusätzlich zu Aluminiumoxid fein zerkleinertes Titanoxid oder Siliciumnitrid sein. Die Menge der gepulver-

ten anorganischen Substanz, die im Verhältnis zu den teigigen Pillen der Fasern zugesetzt wird, sollte ungefähr in dem Bereich von 0,5 bis 20 Gew.-% fallen und zweckmäßig nicht über eine Menge von 10 Gew.-% hinausgehen. Die Zugabe einer überschüssigen Menge der gepulverten anorganischen Substanz sollte vermieden werden, da eine solche überschüssige Menge die Befeuchtung der teigigen Pillen der Fasern durch die Aluminiumschmelze hemmt und es verhindert, daß die Aluminiumschmelze leicht in die Poren der teigigen Pillen im Verlauf ihres Vermischens mit der Aluminiumschmelze hineindringt.

Die Zugabe der gepulverten anorganischen Substanz zu den teigigen Faserpillen kann nach einer der folgenden Stufen erfolgen:

Zugabe der gepulverten anorganischen Substanz unter Verrühren der teigigen Pillen, so daß die Pillen mit der gepulverten anorganischen Substanz bestreut bzw. be-

20 sprinkelt werden.

Verrühren der teigigen Pillen unter Besprühen mit einer Dispersion der gepulverten anorganischen Substanz in Wasser oder einem flüchtigen Träger, wie einem niederen Alkohol.

Eintauchen der teigigen Pillen in eine Suspension der gepulverten anorganischen Substanz und anschließendes Abfiltern.

Es kann auch jede beliebige andere geeignete Technik angewendet werden. Die Zugabe der gepulverten anorganischen Substanz zu den teigigen Faserpillen kann weiterhin gleichzeitig mit der Agglomerierung der Fasern zu den teigigen Pillen erhalten werden. So kann man zum Beispiel bei der Naßagglomerierung, bei der die Fasern in Wasser oder einem flüchtigen Träger unter Bildung einer Aufschlämmung suspendiert werden und sodann die aufgeschlämmten Fasern zur Agglomerierung zu teigigen

Pillen verrührt werden, wenn die richtige Menge der gepulverten anorganischen Substanz im voraus in Wasser oder in flüchtigem Träger dispergiert wird, teigige Faserpillen erhalten, die gleichförmig mit der gepulverten anorganischen Substanz bestreut sind. Die resultierenden teigigen Faserpillen werden erforderlichenfalls getrocknet und sodann mit der Aluminiumschmelze unter Anwendung von Druck vermischt.

In einer nachfolgenden Stufe kann die gemischte oder zusammengesetzte Schmelze, die auf die obige Weise durch Vermischen der teigigen Faserpillen mit der Aluminiumschmelze erhalten worden ist, in eine Form von gewünschter Gestalt gegossen werden. Dieses Gießen kann in der Weise bewerkstelligt werden, daß einfacherweise die ursprüngliche Mischschmelze direkt in die Form hineinfließen gelassen wird. Vorzugsweise wird dies aber dadurch bewerkstelligt, daß man die gemischte Schmelze sich verfestigen läßt, sodann die zusammengesetzte feste iriasse durch Erhitzen wieder aufschmilzt und danach die Schmelze in die Form gießt, um die Gießarbeit zu erleichtern und die Produktion von gegossenen Gegenständen mit gleichförmiger Qualität zu gewährleisten. Das Wiederaufschmelzen der zusammengesetzten festen Masse kann in der Weise bewerkstelligt werden, daß ein von außen heizbarer Ofen verwendet wird. Es kann wirksamer dadurch bewerkstelligt werden, daß ein Hochfrequenz- oder Niederfrequenzinduktionsofen verwendet wird. Die feste Masse kann direkt ohne Veränderung wieder aufgeschmolzen werden. Gegebenenfalls kann sie nach Zerkleinerung zu Klumpen oder Körnern geeigneter Größe wieder aufgeschmolzen werden. Dieses Zerkleinern kann in einer Zerkleinerungsmaschine, einer Schlagmaschine oder einer Flügelvorrichtung erfolgen. Im Verlauf des Wiederaufschmelzens der festen Masse, kann eine geeignete weitere Menge der Aluminiumschmelze als Sekundärzusatz zugefügt werden, um den Gehalt der Fasern in der Endschmelze so

einzustellen, daß dem Zweck des gegossenen Gegenstandes Rechnung getragen wird.

Die Mischschmelze, die aus den teigigen Faserpillen, und das Aluminium durch das erfindungsgemäße Verfahren auf die obige Weise gebildet wird, hat darin dispergiert kurze Fasern in Form von teigigen Pillen. Im Vergleich mit der herkömmlichen Schmelze, in der die Fasern unregelmäßig in ihrem ursprünglichen diskreten Zustand enthalten sind, zeigt die erfindungsgemäße Mischschmelze hochzufriedenstellende Fließeigenschaften, und sie kann durch Schwerkraftgießen, kontinuierliches Gießen unter Wasserkühlung, Druckgießen, Preßgesenkgießen oder ein anderes geeignetes Gießverfahren in der gleichen Weise wie beim herkömmlichen Gießen von Schmelzen aus einer Aluminiumlegierung zu jeder beliebigen gewünschten Gestalt gegossen werden.

Der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene zusammengesetzte Gußkörper weist kurze anorganische Fasern auf, die darin in gleichmäßiger Weise als Verstärkung in Form von teigigen Pillen enthalten sind. Der erfindungsgemäß erhaltene Gußkörper besitzt überragende Verschleißbeständigkeitseigenschaften und kann daher in direkter Weise für Maschinenteile verwendet werden. Der gegossene Gegenstand, der in Form von Barren oder Tafeln nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt wird, besitzt eine erheblich höhere plastische Verformbarkeit als ein herkömmlicher zusammengesetzter Gußkörper mit den gleichen Fasern, die darin in unregelmäßiger Weise enthalten sind. Der erfindungsgemäß erhaltene Gußkörper kann daher in gleicher Weise wie ein beliebiges Aluminiumlegierungsmaterial extrudiert oder gewalzt werden, um ein stangenförmiges oder plattenförmiges gezogenes Material aus Aluminium, das mit kurzen anorganischen Fasern verstärkt ist, zu erhalten.

Wie oben beschrieben, richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines gegossenen Gegenstands aus faserverstärkten Aluminiumverbundkörpern durch die Stufen der Herstellung einer Vielzahl von teigigen Pillen von kurzen anorganischen Verstärkungsfasern, Vermischen der Aluminiumschmelze unter Druck mit den teigigen Pillen und Gießen der resultierenden Schmelze entweder sofort oder nach der Verfestigung und Wiederauf Schmelzung. Die Mischschmelze, erhalten durch Vermischen der teigigen Pillen der Fasern unter Druck mit der Aluminiumschmelze, besitzt erheblich höhere Fließeigenschaften und läßt sich erheblich leichter als eine herkömmliche Schmelze mit kurzen anorganischen Fasern, die darin in ihrem ursprünglichen Zustand dispergiert sind, vergießen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren .können daher gegossene Gegenstände mit komplizierteren Gestalten leichter als beim herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Dazu kommt noch, daß die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen gegossenen Gegenstände zufriedenstellende plastische Verformungseigenschaften zeigen und durch Heißextrudieren oder Heißwalzen leicht zu einem gezogenen Material mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, insbesondere ausgezeichneter Verschleißfestigkeit umgewandelt werden

25 können.

Die Erfindung wird in Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Eine Legierung des Typs AA2017 wurde für die Matrix verwendet. Kurze Aluminiumoxidfasern (Durchmesser 3μπι, Länge 1 cm) wurden als kurze anorganische Verstärkungsfasern verwendet.

Nachdem 2 Liter Aluminiumfasern in einen Behälter mit einem Innenvolumen von 5 Litern, der mit einem Rührer

versehen war, gebracht und darin etwa 20 Minuten lang verrührt worden waren, waren die Fasern in eine Vielzahl von teigigen Pillen mit einem Durchmesser von etwa 0,6 mm umgewandelt worden.
5

In einem Zentrifugalbehälter wurden 0,4 kg der teigigen Faserpillen und 4 kg Aluminiumlegierung (Legierung von AA2017), die im voraus durch Erhitzen aufgeschmolzen war, etwa 15 Minuten lang zentrifugal vermischt und sodann verfestigt.

In einem Elektro-Ofen wurden 4,4 kg der auf diese Weise verfestigten Masse in einem Graphittiegel bei 650⁰C aufgeschmolzen und gründlich gerührt. Durch Gießen in eine Form wurde ein Barren mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Länge von 120 mm hergestellt.

Der barrenförmige gegossene Gegenstand wurde einem Heißextrusionsverformen (45O⁰C) unterworfen und dadurch in eine runde Stange mit einem Durchmesser von 10 mm umgewandelt (als Probe A bezeichnet).

Beispiel 2

Teigige Pillen von Aluminiumoxidfasern wurden nach der Verfahrensweise des Beispiels 1 hergestellt. Sodann wurden 0,4 kg der teigigen Pillen und 10 g fein zerkleinertes Aluminiumoxid (hergestellt von der Degussa AG in Westdeutschland, vertrieben unter der Warenbezeichnung "Aluminiumoxid C") als gepulverte anorganische Substanz zugegeben und damit gründlich verrührt, so daß die teigigen Pillen mit dem Pulver bedeckt waren.

Die teigigen Faserpillen, die mit dem oben genannten Aluminiumoxidpulver bedeckt waren, wurden in einen Zentrifugalbehälter gebracht und sodann durch Zentrifu-

gieren vermischt, wobei 3,5 kg thermisch aufgeschmolzene Aluminiumlegierung (Legierung AA2017) zugesetzt wurden. Das resultierende Gemisch im geschmolzenen Zustand wurde zu 3,5 kg geschmolzener Aluminiumlegierung (Legierung AA2017), die im voraus hergestellt worden war, zugegeben, und es wurde gründlich gerührt, bis das Ganze gut vermischt war. Das resultierende Gemisch wurde in eine zylindrische Form gegossen, wodurch ein barrenförmiger Gußkörper mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Länge von 120 mm erhalten wurde. Der so hergestellte zusammengesetzte Gußkörper wurde durch Heißextrudieren (15O⁰C) verformt, wodurch eine runde Stange mit einem Durchmesser von 10 mm (Probe B) erhalten wurde.

15 Beispiel3

Eine Legierung des Typs AA6061 wurde als Matrix verwendet. Die gleichen kurzen Aluminiumoxidfasern wie in Beispiel 1 beschrieben wurden als Fasern verwendet.

Die Aluminiumoxidfasern wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 verrührt, wodurch teigige Faserpillen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,6 mm erhalten wurden.

0,5 kg der so erhaltenen teigigen Faserpillen wurde in einen Zentrifugalbehälter eingegeben, und es wurden 4 kg thermisch geschmolzene Aluminiumlegierung (Legierung AA6061) durch Eingießen zugesetzt. Das Ganze wurde durch Zentrifugieren gemischt und das resultierende Gemisch wurde sich verfestigen gelassen.

Die auf diese Weise gebildete feste Masse wurde durch Erhitzen auf etwa 700⁰C wieder aufgeschmolzen, in die Gestalt eines Barrens mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Länge von 120 mm nach der Verfahrensweise des Beispiels 1 gegossen. Das Produkt wurde durch Heißextru-

dieren (550⁰C) zu einer runden Stange mit einem Durchmesser von 10 mm (Probe C) verformt.

Beispiel 4 5

Eine zusammengesetzte feste Masse wurde nach der Verfahrensweise des Beispiels 3 hergestellt. Sodann wurden 3,5 kg dieser festen Masse bei etwa 700⁰C wieder aufgeschmolzen. Die Schmelze wurde zu 3,5 kg geschmolzene Aluminiumlegierung (Legierung AA6061), die im voraus hergestellt worden war, gegeben. Das Gemisch wurde gründlich gemischt und in die Form eines Barrens mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Länge von 120 mm gegossen.

Der so erhaltene zusammengesetzte Gußkörper wurde durch Heißextrudieren (550⁰C) zu einer runden Stange mit einem Durchmesser von 10 mm (Probe D) verformt.

20 Beispiel 5

Ein Gemisch aus 0,5 kg teigige Faserpillen, hergestellt nach der Verfahrensweise des Beispiels 1, und 20 g des gleichen fein zerkleinerten Aluminiumoxids,wie in Beispiel 2 verwendet, wurde in einen Zentrifugalbehälter eingegeben und durch Zentrifugieren mit 4 kg thermisch geschmolzener Aluminiumlegierung (Legierung AA2017) vermischt. Die resultierende Schmelze wurde sich verfestigen gelassen. Die resultierende feste Masse wurde zu Körnern

30 mit einem Durchmesser von 2 bis 6 mm zerkleinert.

Die Körner aus dem zusammengesetzten Produkt wurden auf etwa 700⁰C erhitzt. Die resultierende Schmelze wurde in eine zylindrische Form eingebracht und mit einem Stempel zu einem Barren mit einem Durchmesser von 50 mm und einer

Länge von 120 nun verpreßt. Der Barren wurde in den Behälter eines Extruders gegeben und durch Heißextrudieren (500⁰C) zu einer runden Stange mit einem Durchmesser von 10 mm (Probe E) verformt.

Beispiel 6

Körner aus dem zusammengesetzten Produkt mit einem Durchmesser von 2 bis 6 mm wurden nach der Verfahrensweise des Beispiels 5 hergestellt. Sodann wurden 3,5 kg der Körner aus dem zusammengesetzten Material in 3,5 kg einer Aluminiumlegierung (Legierung AA2017), die im voraus bei 750⁰C aufgeschmolzen worden war, eingegeben. Es wurde allmählich gerührt, bis das Vermischen stattgefunden hatte. Die resultierende Schmelze wurde in eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Länge von 140 mm gegossen, um einen Barren herzustellen.

Der so erhaltene zusammengesetzte Gußkörper wurde durch Heißextrudieren (450⁰C) zu einer runden Stange mit einem Durehmesser von 10 mm (Probe. F) verformt,

Beispiel 7

Teigige Faserpillen wurden nach der Verfahrensweise des Beispiels 1 hergestellt. Sodann wurde 0,4 kg der teigigen Pillen in einen Zentrifugalbehälter gegeben, und es wurden 4 kg Aluminiumlegierungsschmelze (Legierung JIS-ADC12) zugesetzt. Das Ganze wurde durch Zentrifugieren gemischt. Das resultierende Gemisch wurde sich verfestigen gelassen. Die feste Masse wurde bei 680⁰C wieder aufgeschmolzen. Die resultierende Schmelze wurde mit einer Druckgesenkgußmaschine mit einer Kapazität von 250 t spritzgegossen, wodurch eine flache Platte mit einer Länge von 100 mm, einer Breite von 50 mm und einer Dicke von 5 mm erhalten wurde. Aufgrund des

Spritzgießens waren die teigigen Faserpillen, die in der Schmelze dispergiert waren, zu einzelnen Fasern entflochten, und sie waren gleichmäßig innerhalb der Aluminiummatrix dispergiert (Probe G). 5

Die in den Beispielen 1 bis 7 erhaltenen Proben (das heißt die Proben A, B, C, D, E, F und G) wurden auf ihre mechanischen Eigenschaften getestet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Tabelle

Probe
Getestete mechanische Eigenschaft ABCDEFG

Zugfestigkeit bei Raumtemperatur 56 49 4 2 36 54 46 28

(kg/nun²)

Dehnung bei Raumtemperatur (%) 1,2 1,8 6,2 8,0 1,1 1,8 0,5

Young'scher Modul bei Raumtempera- 11,8 8,6 10,4 8,3 11,5 8,5 8,7 ι

tür (t/mm²)

Zugfestigkeit bei 250⁰C (kg/mm²) ^{28 19 21 18 26 18}

Verschleißfestigkeit (mm³) 0,10 0,14 0,15 0,21 ■ 0,10 0,13 0_#04

* Die numerischen Werte in dieser Reihe sind die Verschleißmengen bestimmt nach der
Methode von Ohgoshi (Geschwindigkeit 1,5m/s, Abstand 66,6 m, Endlast 21 kg).

Claims

KRAUS ■ WEISERT^ PARTNER Q„Q O O L O O / PATENTANWÄLTE UND ZUSELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT PR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-ING. DIPL.-ING. ANNEKÄTE WEISERT · DIPL.-PHYS. JOHANNES SPIES THOMAS-WIMMER-RINS 15 · D-aoOO MÜNCHEN 22 · TELEFON 089/2273 77 TELEGRAMM KRAUSPATENT ■ TELEX 5-212156 kpat d · TELEFAX (Ο89) 22 79 94 5074 WK/fe

1. NIKKEI KAKO KABUSHIKI KAISHA 2. NIPPON LIGHT METAL COMPANY LIMITED Tokyo/Japan

Verfahren zur Herstellung von gegossenen Gegenständen aus einem faserverstärkten zusammengesetzten Aluminiumprodukt

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von gegossenen Gegenständen aus einem faserverstärkten zusammengesetzten Aluminiumprodukt, gekennzeichnet durch die Stufen, daß man unter Druck eine Aluminiumschmelze mit einem anorganischen faserartigen Verstärkungsmaterial vermischt, welches im voraus in Form einer Vielzahl von teigigen Pillen hergestellt worden ist, wodurch eine zusammengesetzte Schmelze erzeugt wird, und die genannte zusammengesetzte bzw. gemischte Schmelze entweder direkt oder nach Verfestigung und Wiederaufschmelzen zu der gewünschten Gestalt vergießt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die teigigen Pillen aus dem faserartigen Material dadurch gebildet werden, daß man eine Masse aus dem genannten faserärtigen Material durch Rühren in die genannten teigigen Pillen hinein agglomeriert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die genannte zusammengesetzte Schmelze verfestigt, mechanisch in Teilchen unterteilt, mit weiterem geschmolzenem Aluminium vermischt/ bis eine Gußschmelze gebildet wird, und sodann die Gußschmelze in die gewünschte Gestalt gießt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Stufe, daß man ein gepulvertes, im allgemeinen inertes anorganisches Material auf die genannten teigigen Pillen aufbringt, um diese vor ihrem Vermischen mit der Aluminiumschmelze zu beschichten.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Menge des genannten gepulverten anorganischen Materials bis zu etwa 20 Gew.-% des faserartigen Materials beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die teigigen Pillen aus dem faserartigen Material und die Aluminiumschmelze unter einem solchen Druck vermischt, daß die Aluminiumschmelze in die Zwischenräume der teigigen Pillen hineingepreßt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Menge des genannten faserartigen Materials im Bereich von etwa 5 bis 30 Vol.-% der zusammengesetzten Schmelze liegt.