DE3529265A1 - Keramik mit sehr hoher zaehigkeit und verfahren zur herstellung derselben - Google Patents
Keramik mit sehr hoher zaehigkeit und verfahren zur herstellung derselbenInfo
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- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
Description
KERAMIK MIT SEHR HOHER ZÄHIGKEIT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DERSELBEN
;
Beschreibung
Die Erfindung betrifft Keramik mit sehr hoher Härte bzw. Zähigkeit und ein Verfahren zur Herstellung solcher Keramik gemaß
den Oberbegriffen der Hauptstoff- und Verfahrensansprüche·
Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von Keramikmaterialien
von hoher Dichte und großer Härte bzw. Zähigkeit und insbesondere mit einem Verfahren zur Herstellung
1^ sehr harter bzw. zäher Keramik auf der Basis von Al-O^-
TiC, welche als Material für Schneidwerkzeuge bzw. spanabheb.ende
Werkzeuge geeignet ist.
Bei spanabhebenden bzw. bei Schneidwerkzeugen, die an ihren Kantenbereichen erhebliche Kräfte oder eine hohe Hitzeentwicklung
aushalten müssen, ergibt sich die Notwendigkeit, daß die Materialien die folgenden Eigenschaften
aufweisen:
1. Sie müssen eine große Härte bei hohen Temperaturen haben; 2. sie müssen eine große Zähigkeit, speziell bei hohen Temperaturen,
haben;
3. sie müssen chemisch stabil sein und dürfen an ihrer Kante nicht
mit dem Werkstück, d.h. mit dem zu bearbeitenden Material, in Reaktion treten.
Von den gegenwärtig verwendeten Materialien für spanabhebende Werkzeuge
auf der Basis von Aluminiumoxid bzw. Tonerde werden die vorstehend
mit 1. und 3. bezeichneten Eigenschaften im wesentlichen erfüllt, wobei jedoch Probleme im Zusammenhang mit der Eigenschaft 2.
entstehen. Man entwickelte Keramik auf der Basis von Al_0-,-TiC mit
2 3
der Zielsetzung, diese Beschränkung zu überwinden. Die Keramik
eines derartigen Systems stellt eine epochemachende
Verbesserung auf dem Gebiet von Materialien auf der Basis von Al2CU dar, und ist ein typisches und ein erfolgreiches
Beispiel für Misch- bzw. Verbundkeramik. Da sie jedoch ein Gemisch aus Oxiden und Karbiden ist, besteht bezüglich der
Verdichtung derselben durch einfaches Erhitzen eine gewisse Schwierigkeit. Es ist sodann nowendig eine bestimmte
Maßnahme zu ergreifen, um ein Entstehen von Gasen zwischen den Al„O-.-Partikeln und den zugehörigen dispersiven Partikein (TiC) in externem Umfang zu verhindern. Typische industrielle Verfahren zur Herstellung stabiler Produkte von hoher Qualität sind das Heißpressen (das im folgenden kurz mit "HP" bezeichnet wird), bei dem gemeinsam mit der Hitze eine mechanische Kraft aufgebracht wird und das isostatisehe Heißpressen (das im folgenden mit "HIP" bezeichnet
wird), bei dem große und gleichmäßige Kräfte von der gesamten Umgebung des zu pressenden Körpers aufgebracht werden. Derartige Keramik auf der Basis von Al3O3-TiC ist
durch gute Abriebfestigkeit und geringe Affinität gegenüber Eisen gekennzeichnet, so daß sie in der Präzisionsnachbearbeitung, dem Präzisions-Feinschliff oder beim
Hochgeschwindigkeitsschneiden von Gußeisen gern verwendet wird. Gegenwärtig besteht ein Bedarf nach sehr hohen
Schneidgeschwindigkeiten, um auf verschiedenen technischen Anwendungsgebieten, wie beispielsweise in der Kraftfahrzeug und Flugzeugindustrie, die Produktivität zu steigern. Andererseits wurden spanabhebende Werkzeuge entwickelt,
welche eine derart hohe Schneidgeschwindigkeit zulassen.
Maßnahme zu ergreifen, um ein Entstehen von Gasen zwischen den Al„O-.-Partikeln und den zugehörigen dispersiven Partikein (TiC) in externem Umfang zu verhindern. Typische industrielle Verfahren zur Herstellung stabiler Produkte von hoher Qualität sind das Heißpressen (das im folgenden kurz mit "HP" bezeichnet wird), bei dem gemeinsam mit der Hitze eine mechanische Kraft aufgebracht wird und das isostatisehe Heißpressen (das im folgenden mit "HIP" bezeichnet
wird), bei dem große und gleichmäßige Kräfte von der gesamten Umgebung des zu pressenden Körpers aufgebracht werden. Derartige Keramik auf der Basis von Al3O3-TiC ist
durch gute Abriebfestigkeit und geringe Affinität gegenüber Eisen gekennzeichnet, so daß sie in der Präzisionsnachbearbeitung, dem Präzisions-Feinschliff oder beim
Hochgeschwindigkeitsschneiden von Gußeisen gern verwendet wird. Gegenwärtig besteht ein Bedarf nach sehr hohen
Schneidgeschwindigkeiten, um auf verschiedenen technischen Anwendungsgebieten, wie beispielsweise in der Kraftfahrzeug und Flugzeugindustrie, die Produktivität zu steigern. Andererseits wurden spanabhebende Werkzeuge entwickelt,
welche eine derart hohe Schneidgeschwindigkeit zulassen.
Mit der Zunahme von automatisierten Produktionsstraßen ist es notwendig, die Zuverlässigkeit von Werzeugen,- u.a. auch
Keramik-Werkzeugen, zu erhöhen.
Zur Erzielung von spanabhebender Bearbeitung mit hoher Geschwindigkeit
und zur Verbesserung der Verlässlichkeit der Schneidwerkzeuge ist es notwendig, die Leistungsfähigkeit,
speziell die Zähigkeit, der gegenwärtig verfügbaren Kera-
_7_
mik auf der Basis von Al2O3-TiC zu verbessern.
Als eine Maßnahme zur Verbesserung der Zähigkeit hat man
erwogen, die Grenzflächen der TiC-Teilchen als solche und der Αΐ-,Ο-,-Teilchen als solche zu verstärken, sowie diejei i
nigen zwischen den TiC-Teilchen und den Al2O3-Teilchen.
Zu diesem Zwecke wurde in der Vergangenheit eine Zugabe von TiO2 versucht, was in der japanischen Kokoku-Veröffentlichung
Nr. 51-569 beschrieben ist, oder eine Zugabe von Ti, was in den japanischen Kokoku-Veröffentlichungen Nr.
50-20968 und 50-39445 beschrieben ist.
Befriedigende Ergebnisse wurden jedoch bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik nicht erzielt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für die vorgenannten Probleme zu schaffen, und insbesondere
eine Keramik auf der Basis von AIpO3-TiC zu schaffen, die
eine höhere Härte bzw. Zähigkeit aufweist. Diese Aufgabe wird durch
den Gegenstand der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbil-
düngen sind in den hierauf zurückbezogenen Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung bezweckt des weiteren die Schaffung von Herstellungsverfahren für derartige verbesserte Hartkeramik. Diese Aufgabe
wird durch die Gegenstände der Ansprüche 4 und 13 gelöst, wobei bevorzugte Weiterbildungen in den darauf zurückbezogenen Unteransprü-
chen beschrieben sind.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer sehr zähen Keramik geschaffen,
welches darin besteht, daß man einen Ansatz her-30
stellt, der im wesentlichen aus 20 bis 50 Gew.% Titankarbid der allgemeinen Formel TiCx, bei der χ von 0,65 bis
0,93 reicht, 0,1 bis 2 Gew.% von einem oder mehreren Sinterhilfsmitteln und 48 bis 79,9 Gew.% Al7O3 besteht
und daß man diesen Ansatz durch das Press-Sinterverfahren
35
sintert.
Es versteht sich, daß die Bezeichnung "Press-Sintern" sich auf ein Verfahren bezieht, bei dem die zu sinternde Masse
während der Aufbringung eines mechanischen Drucks auf dieselbe gesintert wird. Der Druck der aufgebrachten Atmosphäre
kann geeignet ausgewählt sein aus einem reduzierten Druck, normalem Umgebungsdruck und einem erhöhten Druck.
Typisch für das Press-Sintern ist das Heiss-Pressen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung hochzäher Keramik geschaffen,
welche darin besteht, daß man einen Ansatz bildet, der im wesentlichen aus 20 bis 50 Gew.%
Titankarbid der allgemeinen Formel TiCx mit χ von 0,65 bis 0,93, 0,05 bis 3,0 Gew.% eines oder mehrerer Oxide der
seltenen Erden und 47 bis 79,95 Gew.% Al3O3 herstellt, den
Ansatz einem primären Sinterprozeß unterzieht in einem Inertgas, bis eine relative theoretische Dichte von 95 bis
99 % erzielt ist und die resultierende Masse mittels des isostatischen Heißpreßvorgangs sintert.
Im Vergleich zu dem vorstehend beschriebenen zweiten Aspekt benötigt man bei dem ersten Aspekt eine geringere Menge
von Sinterhilfsmitteln und kann leichter Produkte erzielen,
die bei hohen Temperaturen eine überragende Eigenschaft aufweisen. Der zweite Aspekt hat demgegenüber den
Vorteil, daß er eine größere Freiheit in der Gestaltung der Produkte ermöglicht sowie daß er bezüglich der Herstellungskosten
günstiger ist.
Sowohl nach dem ersten als auch nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es notwendig, daß TiCx
(bei dem χ = 0,65-0,93 ist) in einer Menge von 20 bis 50 Gew.% (vorzugsweise 20 bis 35 Gew.%) zur Anwendung
kommt.
Das vorgenannte TiCx ist ein nicht-stöchiometrisches Titankarbid, bei dem ein Titan-Überschuß vorhanden ist und
das eine Kristallstruktur aufweist, die unvollständiger und instabiler ist als bei stochiometrischem Titankarbid,
das durch die Beziehung TiC wiedergegeben wird. Aus diesem Grunde erfolgt die Sinterreaktion als Festphasenreaktion
so einfach, daß die Grenzfläche zwischen den Al^O.-Teilchen
und den TiCx-Teilchen und diejenigen zwischen den TiCx-Teilchen untereinander erhöht wird im Vergleich zu
den Grenzflächen zwischen den Al_O.,-Teilchen und den TiC-Teilchen,
und diejenige zwischen den TiC-Teilchen selbst. Die interatomare Bindung von Ti und Cx erfolgt in einer
Art von metallischer Bindungsart zusätzlich zur kovalenten Bindung, was einen Beitrag zu der Verbesserung in der
Zähigkeit liefert.
Wenn χ in TiCx unter o,65 liegt, nimmt die Leistungsfähigkeit,
insbesondere die Abriebfestigkeit der gesinterten Masse ab. Wenn χ größer ist als 0,93, erzeugt andererseits
TiCx einen geringeren oder begrenzten nicht-stöchiometrischen Effekt, so daß eine unzureichende Zähigkeit entsteht.
X liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,80 und 0,90.
Wie bereits erwähnt wurde, ist es notwendig, daß das vorgenannte TiCx in einer Menge von 20 bis 50 Gew.% verwendet
wird. Wenn dagegen die Menge von TiCx unter 20 Gew.% liegt, wird der auf die Verwendung von TiCx zurückzuführende
Effekt unzureichend, während dann, wenn die Menge über 50 Gew.% liegt, die Sinterfähigkeit verringert wird, so
daß keine ausreichende Festigkeit bzw. Zähigkeit erhalten wird. TiCx wird daher vorzugsweise in einer Menge von
20 bis 35 Gew.% verwendet.
Al2O-W das sich zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung
eignet, ist ein derartiges, das eine Reinheit von 99,5 Gew.% oder darüber und eine mittlere Teilchengröße
von 2 μΐη oder darunter aufweist (noch bevorzugterweise
von 1 μΐη oder darunter) .
Im folgenden wird auf die Erfindung gemäß dem ersten Aspekt näher eingegangen.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es des weiteren notwendig, daß ein oder mehrere Sinterhilf
smittel wie beispielsweise MgO, CaO etc. in einer Menge
von 0,1 bis 2 Gew.% verwendet werden. Das Sinterhilfsmittel wird vorzugsweise in einer Menge von 0,3 bis 1,5
Gew.% verwendet.
Die Sinterhilfsmittel bilden eine Verbindung mit Al3O3,
die ihrerseits dazu dient, den Sintervorgang der Keramik zu fördern, was zu einer Verbesserung im Sinterverhalten
führt. Darüberhinaus macht es die Zugabe der Sinterhilfsmittel möglich, das Kornwachstum von Al2O3 während des
Sintervorgangs zu beschränken. Die Bezeichnung "Sinterhilfsmittel" bezieht sich bei diesem Aspekt auf diejenigen
Sinterhilfsmittel, die üblicherweise für das Sintern von
Keramik verwendet werden, welche hauptsächlich aus Al3O3
bestehen, wie beispielsweise solche auf der Basis von Al2O3, Al2O3-TiC, Al3O3-ZrO, usw., wobei sie beispielsweise
MgO, CaO, SiO-, ZrO3, NiO, Th3O3, AlN, TiO, TiO2, Cr3O3,
oder Oxide der seltenen Erden wie beispielsweise YpO3,
Dy3O3, Er3O3, Ho3O3, Gd3O3, Tb4O7 usw. umfassen.
Wie bereits erwähnt, liegt die Menge der bei der Erfindung gemäß dem ersten Aspekt zur Anwendung kommenden Sinterhilf
smittel in einem Bereich zwischen 0,1 und 2 Gew.%. Bei einer Menge unter 0,1 Gew.% wird der vorgenannte
Effekt unzureichend. Bei Zugabe einer Menge von über 2
Gew.% setzt umgekehrt eine größere Menge der vorgenannten
Verbindung die Hochtemperatureigenschaften der keramischen Materialien herab.
Bei der Erfindung gemäß ihrem ersten Aspekt kommen für das Sintern das Press-Sinterverfahren, vorzugsweise das Heißpressverfahren
zur Anwendung. Eine Press-Sinterung wird bei einer Temperatur von 1600 bis 19000C (vorzugsweise
1700-18500C) und einem Druck von etwa 50 kPa oder darüber
1^ (vorzugsweise 100 kPa oder darüber) in einer nicht-oxidierenden
Atmosphäre (vorzugsweise in einer Inertgasatmosphäre) durchgeführt. Als Sinterperiode dient eine Zeit von
üblicherweise 5 bis 120 Minuten, vorzugsweise 10 bis 40 Minuten,für kommerzielle Produkte. Der Press-Sintervorgang
kann durchgeführt werden mit einer vorausgehenden Kompaktierung des Ansatzes oder ohne eine solche. Während eine
derartige Vorverdichtung durch Kaltpressen bewirkt werden kann, kann ein Vorsintern über ein normales Sintern wahlweise
vor dem Press-Sintern durchgeführt werden. Die Vorverdichtung oder das Press-Sintern wird mit oder ohne Verdichtungshilfsmittel
(organische oder anorganische Bindemittel) durchgeführt.
Im folgenden wird auf die Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt näher eingegangen. Bei der Erfindung gemäß ihrem
zweiten Aspekt ist es notwendig, daß zusätzlich zu Al_0,
und TiCx ein Oxid der seltenen Erden oder mehrere derselben, beispielsweise Y-O,, Dy-O.,, usw., in einer Menge von
0,05 bis 3 Gew.% verwendet wird.
30
30
Die Oxide der seltenen Erden werden bei einer relativ niedrigen Temperatur von beispielsweise 17500C bei dem Primärsintervorgang
verwendet, um die relative theoretische Dichte des Ansatzes auf zumindest 95 % zu bringen, was als
Ausgangszustan'd für die später noch zu beschreibende isostatische
Heissverpressung, d.h. HIP-Behandlung, notwendig ist.
Wenn die Menge der Oxide der seltenen Erden unter 0,05
Gew.% liegt, erreicht die relative theoretische Dichte des Ansatzes keine 95 %, es sei denn, daß der primäre Sintervorgang
bei einer relativ hohen Temperatur durchgeführt wird. In diesem Falle kommt es zu einem Kornwachstum des
Al-O-,, so daß die Festigkeit der gesinterten Masse abfällt.
Dort wo die Menge der Oxide der seltenen Erden über 3 Gew.% liegt, kann umgekehrt zwar in gewisser Weise eine
gesinterte Masse erhalten werden, deren Zähigkeit ist jedoch in einem derartigen Maße herabgesetzt, daß das Material
im Hinblick auf die bei der vorliegenden Erfindung angestrebten Eigenschaften nicht mehr als Werkzeug einsetzbar
ist.
Unter den Oxiden der seltenen Erden, d.h. Dy3O3, Y3O3,
Tb4O7, Ho-O.,, Er3O3 und Gd3O3, bewirkt jedes davon oder
eine Mischung derselben einen deutlichen Effekt zur Erzielung eines gegebenen Werts einer relativen theoretisehen
Dichte bei einer relativ niedrigen Temperatur bei dem vorgenannten Primärsintervorgang.
Es ist des weiteren möglich, dem gesamten Ansatz ein oder mehrere Sinterhilfsmittel in einer Menge von nicht über
Gew.% zuzugeben, wobei als Sinterhilfsmittel diejenigen dienen können, die zum Sintern von Keramik verwendet werden,
die hauptsächlich aus Al3O3 bestehen, wie beispielsweise
diejenigen auf der Basis von Al3O3, Al2O3-TiC,
Al3O3-ZrO2 usw.. Die Sinterhilfsmittel können beispielsweise
MgO, CaO, SiO37 ZrO3, NiO usw. sein (z.B auch die
Sinterhilfsmittel, die bezüglich des vorstehend beschriebenen ersten Aspekts der Erfindung verwendet werden können,
mit Ausnahme der Oxide der seltenen Erden). Dieses Vorgehen wird bevorzugt, da der Einfluß auf eine Beschränkung
des Kornwachstums während des Sintervorgangs weiter zunimmt, so daß ein Keramikmaterial mit hoher Festigkeit
erhalten wird. Bei einer Verwendung des Sinterhilfsmittels
kommt dieses in einer Menge von mindestens 0,1 Gew.% zum
Einsatz um wirksm zu sein, und wirkt vorzugsweise mit 0,5 - 2 Gew.%. Die Gesamtmenge der Oxide der seltenen Erden
und der anderen Sinterhilfsmittel liegt vorzugsweise zwisehen
1 und 3 Gew.%.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der vorstehend beschriebene Ansatz durch ein normales
Sintern oder Press-Sintern vorgesintert. Das Press-Sintern kann mit oder ohne Vorverfestigung erfolgen, während der
normale Sintervorgang eine Vorverfestigung notwendig macht. Die Vorverfestigung kann mit oder ohne Vorverfestigungshilfsmittel
durchgeführt werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung gemäß ihrem zweiten Aspekt wird der
vorbeschriebene Ansatz in die gewünschte Gestalt durch normale Formungs- (oder Kompaktierungs- bzw. Verdichtungs)
verfahren, wie beispielsweise das Druckformungsverfahren,
gebracht unter Verwendung herkömmlicher Kompaktierungs- bzw. Verdichtungshilfen wie beispielsweise organischen
Bindemitteln. Anschließend wird die derart gebildete Masse einem primären Sintervorgang zu einer relativen theoretischen
Dichte von 95 bis 99 % in einem Intertgas unterzogen, so daß die Oxidation von TiCx verhindert wird. Der primäre
Sintervorgang enthält üblicherweise einen vorausgehenden Schritt, bei dem die Formhilfsmittel entfernt werden. Der
primäre Sintervorgang wird derart durchgeführt, daß die kritische relative Dichte gegenüber der theoretischen
Dichte ("relative theoretische Dichte") von zumindest 95% erreicht wird bei irgend einer Art von Sinterverfahren,
z.B. dem normalen Sinterverfahren oder dem HP-Prozeß. Die normalen Sinterverfahren sind jene, bei denen der Sintervorgang
durchgeführt wird, ohne daß ein mechanischer Druck auf die zu sinternde Masse ausgeübt wird.
Der primäre Sintervorgang wird üblicherweise bei einer Temperatur von 1600 bis 18000C, vorzugsweise bei 1650 bis
17500C über einen Zeitraum von 30 bis 180 Minuten durchgeführt,
wo normales Sintern ausgewählt ist.
Wenn die relative theoretische Dichte nach dem primären
Sintervorgang unter 95 % liegt, wird keine ausreichende Verdichtung in der anschließenden HIP-Behandlung erreicht.
Wenn sie größer ist als 99 % , findet andererseits ein Kornwachstum von Al3O3 statt. In beiden Fällen fällt die
Festigkeit der gesinterten Masse ab.
Die HIP-Behandlung wird unter den normalerweise angewandten Bedingungen durchgeführt, wie beispielsweise bei einer
XO Temperatur von 1400 bis 15800C und unter einem Druck von
nicht unter 200 kPa (vorzugsweise 1000 bis 2000 kPa). Nach der HIP-Behandlung sollte die relative theoretische
Dichte zumindest 99,5 % erreichen, um eine für praktische Zwecke ausreichende Festigkeit zu erhalten.
Gemäß der Erfindung hat die resultierende gesinterte Masse eine ähnliche "x"-Zahl für TiCx wie der Ausgangsansatz,
d.h. "das resultierende χ variiert innerhalb plus/minus etwa 0,02 (absolut). Wenn organische Bindemittel verwendet
sind, zeigt sich die Tendenz für eine Zunahme von χ aufgrund des Restkohlenstoffs, der von dem organischen Bindemittel
herrührt, während eine Tendenz für eine Abnahme von χ besteht, wenn kein organisches Bindemittel verwendet
ist.
Keramikwerkzeuge, die gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, haben
eine hervorragende Haltbarkeit bzw. Verschleißfestigkeit
und Zähigkeit. Die Gründe hierfür liegen darin, daß die
go Bindefestigkeit von Al3O3 und TiCx hoch ist und daß die
Kristallkörner von Al„O, winzig sind. Aus diesem Grund
ist die durch die erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Keramik als spanabhebendes bzw. Schneidwerkzeug für Gußeisen,
Kupfer, hochlegiertes Nickel, Aluminium, Titan usw.
oder Nichtmetalle geeignet, oder als mechanisches Teil, auf welches starke Schwingungen oder große Hitze einwirkt.
Die beiliegenden Zeichnungen dienen zur Erläuterung der in den folgenden Beispielen angegebenen Spanungsversuche.
Fig. 1 zeigt schematsich die Durchführung der Spanungsversuche.
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Bereich von der Spitze des Zerspanungswerkzeugs
Fig. 3 zeigt ein typisches Beispiel für die Bestimmung der Flankenverschleißbreite V0, das jedoch keinen
ö
der untersuchten Prüflinge wiedergibt.
Im folgenden wird ein Beispiel für den ersten Aspekt der 15
vorliegenden Erfindung angegeben.
Alpha-Al „Ο., mit einer Reinheit von 9 9,9 Gew.% und einer
mittleren Teilchengröße von 0,7 μπι, TiCx, hergestellt gemäß
den Angaben von Tabelle 1, sowie Sinterhilfsmittel 20
wurden, wie in Tabelle 2 angegeben, zu verschiedenen Ansätzen zusammengegeben. Die Ansätze wurden miteinander
mittels eines Naßgemisch-Vorgangs 40 Stunden in einer Kugelmühle vermischt. Nach anschließendem Trocknen erhielt
man Mischpulver. Die Mischpulver wurden bei den in Tabel-25
Ie 2 wiedergegebenen Temperaturen gesintert, wobei ein
Druck von 2 00 kgf/cm2 über eine Zeitdauer von 15 Minuten
in einer Graphitform im Zuge eines Heißpressvorgangs ausgeübt wurde. Die erhaltenen gesinterten Massen wurden in
Stücke von 13x13x15 mm zerschnitten und mittels einer Di-30
amantschleifscheibe fertigbehandelt, so daß eine spitzen-
förmige Gestalt gemäß SNGN 432 (JIS) erhalten wurde. Eine
abgeschrägte Kante (chamfer) von 0,1 mm χ 2 5° wurde geschaffen. Mit den gebildeten Spitzen wurden Spanungsversuche
unter den im folgenden wiedergegebenen Bedingun-35
gen I und II durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der
Tabelle 2 wiedergegeben.
SPANUNGSTESTBEDINGUNGEN
Zu zerspanendes Material: Spanungsbedingungen:
Beurteilung der Lebensdauer:
FC 20 (HB190-220)
Schnittgeschwindigkeit (V) = 800 m/min.,
Schnittiefe (t) = 0,5 mm, Vorschubgeschwindigkeit (f) = 0,25 mm/U.
Schnittgeschwindigkeit (V) = 800 m/min.,
Schnittiefe (t) = 0,5 mm, Vorschubgeschwindigkeit (f) = 0,25 mm/U.
Messung der Flankenverschleißbreite V (mm) nachdem der äußere Rand eines
Werkstücks von 120 mm Durchmesser und 15 mm Länge 100 Mal einer spanabhebenden Bearbeitung unterzogen war.
II Material, das der spanabhebenden Behandlung unterzogen wird:
Bedingungen für den spanabhebenden Bearbeitungsvorgang :
SKDIl (HRC 62)
Schneidgeschwindigkeit (V) 150 m/min,
Schnittiefe (t) = 0,5 mm, Vorschubgeschwindigkeit
(f) = 0,17 mm/U.
Beurteilung der Lebensdauer: Messung der Flankenverschleißbreite Vn(ItIm) der geprüften
Spitzen nachdem ein stabförmiges Glied mit einem Durchmesser von 120 mm über eine
Zeitdauer von 15 Minuten der genannten spanabhebenden Bearbeitung unterzogen worden
war.
- 17 -
Ausgangs- materialien |
χ von TiCx |
Gesamt C (Gew.%) |
Freies C (Gew.%) |
O2 (Gew.%) |
Teilchen größe (μΐη) |
TiC 0.97 | 0.1)7 | 19.64 | 0.15 | 0.82 | 1.52 |
Tic 0.90 | 0.90 | 18.54 | 0.14 | 0.86 | 1.45 |
TiC 0.82 | 0.82 | 17.13 | 0.09 | 0.92 | 1.49 |
TiC 0.76 | 0.76 | 16.03 | 0.10 | 1.10 | 1.60 |
TiC 0.68 | 0.68 | 14.56 | 0.03 | 2.52 | 1.51 |
TiC 0...58 | 0.58 | 12.74 | 0.0.5 | .3.81 | 1.42 |
Probe | 1 | TiCx | dSW% | Al2O3 | Sinter - Hilfsmittel | Gew.% | Ausgangsma- _ terialien w" |
0.5 | Sinter- | |
5 | Nr. | 2 | \usgangs- materi alien |
25 | Gew.% | ^usgangsma- terialien |
1 | 0.5 | temp. (0C) |
|
3 | TiC 0.82 | 35 | 74 | MgO | 1 | 1 | 1800 | |||
4 | TiC 0.76 | 23 | 64 | MgO | 1 | 1 | 1800 | |||
5 | TiC 0.68 | 40 | 76 | MgO | 1 | 0.5 | 1750 | |||
6 | TiC 0.82 | 45 | 59 | MgO | 1 | 1850 | ||||
10 | 7 | TiC 0.90 | 30 | 54 | MgO | 1 | 1850 | |||
8 | TiC 0.82 | 28 | 69 | MgO | 0.5 | CaO | 1800 | |||
Q) | 9 | TiC 0.68 | 47 | 71 | MgO | 1 | ZrO2 | 1750 | ||
ω ■Η |
10 | TiC 0.90 | 35 | 51.5 | MgO | 0.5 | Y2O3 | 1850 | ||
fr ■Η |
11 | TiC 0.76 | 25 | 63.5 | MgO | 0.5 | NiO | 1800 | ||
15 | Ä | 12 | TiC 0.82 | 22 | 73.5 | CaO | 1 | SiO2 | 1800 | |
13 | TiC 0.68 | 32 | 76.5 | MgO | 0.5 | 1750 | ||||
14 | .TiC-0.76 | 28 | 67.5 | MgO . | 1 | 1800 | ||||
15 | TiC 0.90 | 37 | 71 | CaO | 1 | 1800 | ||||
16 | TiC 0.76 | 30 | 62 | Y2O3 | 0.5 | 1850 | ||||
20 | 17 | TiC 0.82 | 25 | 69.5 | Dy2O3 | 1 | 1800 | |||
18 | TiC 0.90 | 55 | 74 | Tb4O7 | 1 | 1800 | ||||
Q) r-i CL) |
19 | TiC 0.76 | 15 | 44 | MgO | 1 | 1800 | |||
•Η Qi tn |
20 | TiC 0.90 | 22 | 84 | MgO | 0.5 | 1750 | |||
25 | •Η JJ |
21 | TiC 0.97 | 20 | 77.5 | MgO | 1 | 1800 | ||
tn ■6 |
22 | TiC 0.58 | 35 | 79 | CaO | 0.05 | 1750 | |||
•Η QJ |
TiC 0.82 | 25 | 64.95 | MgO | 2.5 | 1900 | ||||
f | TiC 0.90 | Karmerziel] | 72.5 | MgO | erhältliche Keramik auf von Al2 O3-TiC |
: der Basis | 1700 | |||
30 | ||||||||||
- 19 Tabelle 2-2
Probe |
(U
(U |
1 | Härte* | Relative theoretische |
Spanungs - Test | II VB (irni) | |
Nr. |
•Η
fr |
2 | Dichte (%) | I VB (um) | 0.14 | ||
5 | ϊ | 3 | 91.3 | 99.5 | 0.17 | 0.14 | |
4 | 91.2 | 99.8 | 0.14 | 0.16 | |||
5 | 90.5 | 99.7 | 0.16 | 0.13 | |||
6 | 91.1 | 99.6 | 0.16 | 0.13 | |||
10 | 7 | 91.3 | 99.8 | 0.18 | 0.12 | ||
8 | 91.5 | 99.6 | 0.15 | 0.16 | |||
9 | 90.6 | 99.6 | 0.15 | 0.16 | |||
Q) | 10 | 90.8 | 99.7 | 0.19 | 0.15 | ||
(U
•Η |
11 | 91.0 | 99.8 | 0.15 | 0.14 | ||
15 | ϋ cn γ; |
12. | 91.0 | 99.7 | 0.17 | 0.16 | |
-S
OJ |
13 | 90.3 | 99.5 | 0.17 | 0.12 | ||
14 | 91.6 | 99.7 | ..0.16 | 0.14 | |||
15 | 91.4 | 99.8 | 0.18 | 0.15 | |||
16 | 90.9 | 99.7 | 0.16 | 0.15 ·· | |||
20 | 91.3 | 99.5 | 0.15 | 0.16 ■ | |||
17 | 90.8 | 99.6 | 0.16 | zersplittert bzw. zerstört |
|||
18
19 |
in 10 see. | ||||||
20 21 |
90.7 | 99.4 | 0.32 | in 1 min. in 1 min. |
|||
25 | 22 | 90.3 90.5 |
99.5
99.6 |
0.28 0.25 |
in 40 see. in 10 see. |
||
90.0 88.1 |
99.7
98.2 |
0.30 0.35 |
in 1 min. | ||||
89.1 | 99.6 | 0.33 | zer- splittert1" 8 min· |
||||
30 | 89.5 | 99.7 | 0.24 |
*Rockwell 45N Skala
_ 20 -
Die in Tabelle 2 wiedergegebenen Ergebnisse zeigen, daß in den folgenden als (1) - (6) bezeichneten Fällen die
Abnutzung bei den Keramikwerkzeugen zunimmt und es in einigen Fällen auch zu Brüchen kommt.
(1) Wo der Anteil an TiCx über 50 Gew.% liegt, wie dies im Falle von Beispiel 17 gegeben ist.
(2) Wo der Gehalt von TiCx unter 20 Gew.% liegt, wie dies der Fall ist im Beispiel Nr. 18.
(3) Wo der Wert von χ in TiCx über 0,93 liegt, wie dies !0 in Beispiel Nr. 19 der Fall ist.
(4) Wo der Wert von χ in TiCx kleiner ist als 0,65, wie dies in Beispiel Nr. 20 der Fall ist.
(5) Wo die Menge des Sinterhilfsmittels unter 0,1 Gew.%
liegt, wie es in Beispiel Nr. 21 der Fall ist.
^5 (6) Wo die Menge des Sinterhilfsmittels über 2 Gew.%
liegt, wie dies in Beispiel Nr. 22 der Fall ist.
Aus den vorstehenden Darlegungen ergibt sich, daß es absolut notwendig ist, daß die Werte von χ in TiCx und die Mengen
von TiCx sowie der Sinterhilfsmittel in den gegebenen Bereichen
liegen.
Im folgenden soll ein Beispiel für die Erfindung gemäß ihrem zweiten Aspekt wiedergegeben werden.
Alpha-Al„CU mit einer Reinheit von 99,9 Gew.% und einer
mittleren Teilchengröße von 0,7 μπ\, TiCx, das wie in Tabel-
OQ Ie 1 angegeben hergestellt worden war, Oxide der seltenen
Erden und wahlweise Sinterhilfsmittel wurden zusammengegeben,
wie dies in Tabelle 3 angegeben ist. Die Ansätze wurden durch einen Naßmischvorgang in einer Kugelmühle 40
Stunden lang vermischt. Nach einem anschließenden Trocknen erhielt man gemischte Pulver. Vier (4) Gew.% Paraffin wurden
den Mischpulvern zugegeben und die erhaltenen Produkte
wurden in einer Form bei einem Druck von 1,0 T/cm2 zu einer
Größe nach dem Sintervorgang von 13 χ 13 χ 5 mm gepreßt.
Die derart erhaltenen Massen wurden in einer Inertgasatmosphäre einem primären Sintervorgang unterzogen, so
daß sie eine relative theoretische Dichte von 95 - 99 % erhielten, wobei Temperaturen angewandt wurden, wie sie
in Tabelle 3 wiedergegeben sind (bei Normaltemperatur). Nach dem primären Sintervorgang wurde in einem HIP-Ofen
ein weiterer Sintervorgang bei einer Temperatur von 14500C
und bei einem Druck von 1500 kgf/cm2 über eine Stunde durchgeführt. Das verwendete Inertgas war ein Argongas.
Die erhaltenen gesinterten Produkte wurden unter Verwendung einer Diamantschleifscheibe in eine spitze Form gemäß
SNGN 432 (JIS) bearbeitet. Die Abschrägung betrug dann 0,1 mm χ 25°. Mit diesen Spitzen wurden spanbearbeitende
Untersuchungen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3. wiedergegeben.
BEDINGUNGEN DER SPANBEARBEITENDEN UNTERSUCHUNGEN
I Material, das der Spanbearbeitung unterzogen wird:
FC20 (HB200-220)
Bedingungen bei der spanabhebenden Bearbeitung:
Schneidgeschwindigkeit (V) = 9oo m/min., Schnittiefe (t) = 0,5 mm,
Vorschubgeschwindigkeit (f) = 0,25 mm/U.
Abschätzung der Lebenszeit: Messung der Flankenabnutzungsbreite V_ der getesteten
Spitzen nachdem die Außenseite eines Werkstücks von
ititi Durchmesser und 15 ntn Länge
100 χ einer spanabhebenden Bearbeitung unterzogen worden war.
II Material, das einer spanabhebenden Bearbeitung unterzogen wird:
Bedingungen bei der spanabhebenden Bearbeitung:
Abschätzung der Lebenszeit;
SKDIl (HRC 60)
Schneidgeschwindigkeit (V) = 120 m/min., Schnittiefe (t) =0,5 mm, Vorschubgeschwindigkeit
(f) = 0,1 mm/U.
Messung der Flankenabnutzungsbreite V_ nachdem ein stabförmiges Element mit einem Durchmesser von 120 mm 20 Minuten lang einer spanabhebenden Bearbeitung unterzogen worden war.
Messung der Flankenabnutzungsbreite V_ nachdem ein stabförmiges Element mit einem Durchmesser von 120 mm 20 Minuten lang einer spanabhebenden Bearbeitung unterzogen worden war.
20 Die Ergebnisse von Tabelle 3 zeigen, daß in den folgenden
als (1") - (8') bezeichneten Fällen bei den Keramiken die
Abnutzung zunimmt und daß es in einigen Fällen zu Zerstörungen bzw. Brüchen kommt.
25 (I1) Wo der Gehalt an TiCx über 50 Gew.% liegt, wie
dies bei dem Beispiel Nr. 19 gegeben ist. (21) Wo der Gehalt an TiCx unter 20 Gew.% liegt, wie
dies beim Beispiel Nr. 20 gegeben ist. (31) Wo der Wert von χ in TiCx über 0,93 liegt, wie
30 dies in Beispiel 21 gegeben ist.
(4') Wo der Wert von χ in TiCx unter 0,6 5 liegt, wie
dies in Beispiel 22 gegeben ist. (51) Wo die Menge von einem oder mehreren der Oxide der
seltenen Erden unter 0,05 Gew.% liegt, wie dies 3g der Fall ist in Beispiel Nr. 23.
(61) Wo die Menge eines oder mehrerer Oxide von seltenen
Erden über 3 Gew.% liegt, wie dies in Beispiel Nr. 24 der Fall ist.
(71) Wo die relative theoretische Dichte nach dem primären
Sintervorgang unter 95 % liegt, wie dies in Beispiel Nr. 25 der Fall ist.
(8' ) Wo die relative theoretische Dichte nach dem primären
Sintervorgang über 99 % liegt, wie dies in Beispiel Nr. 26 der Fall ist.
- 24 Tabelle 3-1
Probe | 1 | TiCx | ing au |
s- | 68 | 33V. % | Al2O3 | Oxide | der | Sinterhilfs | 0.5 | Primäre |
Ni | 2 | 0. | 82 | 90 | 29 | /~*f-vr τ Q- | seltenen | Erden | mittel | 1 | Sintertemp. | |
3 | Ausge | 0. | 76 | 82 | 37 | Gew.% | !off"35 | 0.5 | (0C) | |||
4 | Tic | 0. | 90 | 68 | 23 | 69.5 | HO2O3 | 1 | CaO | 1.5 | 1660 | |
5 | Tic | 0.76 | 82 | 40 | 61 | Er2O3 | 1 | MgO | 0.5 | 1660 | ||
6 | TiC | 0. | 76 | 44 | 75.5 | Y2O3 | 1 | ZrO2 | 1.8 | 1640 | ||
7 | TiC | 0. | 76 | 28 | 58 | Y2O3 | 0.5 | MgO | 0.7 | 1700 | ||
8 | Tic | 0. | 82 | 23 | 55 | Dy2O3 | 0.5 | CaO | 0.1 | 1700 | ||
9 | TiC | 0. | .90 | 29 | 70.1 | Tb14O7 | 0.1 | MgO | 1 | 1660 | ||
10 | TiC | 0. | .76 | 25 | 75.5 | Dy2O3 | 0.8 | MgO | 0.5 | 1640 | ||
11 | TiC | 0. | .68 | 35 | 68.2 | Er2O3 | 2.7 | SiO2 | 1 | 1640 | ||
12 | TiC | 0. | .82 | 28 | 73.5 | Y2O3 | 0.5 | MgO | 0.5 | 1660 | ||
ele | 13 | Tic | o.. | .76 | 33 | 63.5 | Dy2O3 | 1 | MgO | 0.8 | 1680 | |
τ ds' | 14 | TiC | 0 | .82 | 23 | 70.2 | Gd2O3 | 0.8 | NiO | 1 | 1660 | |
Bei | 15 | TiC | 0 | .90 | 30 | 65.3 | Y2O1 | 1.2 | CaO | 0.5 | 1680 | |
16 | Tic | 0 | .68 | 20 | 75.2 | Tb*O7 | 1 | CaO | 1640 | |||
17 | TiC | 0 | .97 | 30 | 68.5 | Dy2O3 | 0.5 | MgO | 1680 | |||
18 | Tic | 0 | .58 | 25 | 78 | Ho2O3 | 1.5 | ZrO2 | .. 1640 | |||
19 | TiC | 0 | .82 | 20 | 69 | Dy2O3 | 1 . | 2 | 1660 | |||
20 | TiC | 0 | .90 | 51 | 73.5 | Y2O3 | 1.5 | 0.5 | 1680 | |||
21 | TiC | 0 | .76 | 14 | 79 | Tb14O7 | 1 | 1.5 | 1640 | |||
ω | 22 | TiC | 0 | .68 | 23 | 45 | Gd2O3 | 2 | CaO | 1 | 1740 | |
(U ■ Η |
23 | Tic | 0 | Kctrmerziell | 33 | 85 | Tb14O7 | 0.5 | Zr2O | 1 | 1620 | |
isp | 24 | TiC | 0 | 25 | 75 | Dy2O3 | 0.5 | MgO | 2 | 1660 | ||
JS cn |
25 | Tic | 0 | 20 | 65 | Y2O3 | 1 | NiO | 1 | 1680 | ||
sz ο ■Η I]I |
26 | TiC | 0 | 35 | 73.98 | Y2O3 | 0.02 | MgO | 1.5 | 1850 | ||
φ rH pn |
Tic | 0 | 31 | 74.5 | TUO7 | 3.5 | Zr2O | auf der Basis von ι | 1620 | |||
Vei | Tic | 63 | Er2O3 | 1 | CaO | 1600 | ||||||
Tic | 66 | Y2O3 | 1.5 | MgO | 1740 | |||||||
arhältliche | Keramik | ^I2O3- TiC | ||||||||||
3-2
Probe | 1 | ω ■Η Q) |
1 | IfeLativ= theace- netisdhe Dichbe |
Härte nach |
Relative tinacretisdhe |
Spanungs - Test | Π VB (ran) | 0.23 |
Nr. |
•a
U) |
2 | Tach einem Pri- THcsintem (%) |
HIP* | Dkhbe (%) | I VB (ran) | 0.14 | ||
ϋ | 3 | 97.2 | 91.0 | 99.6 | 0.13 | 0.15 | |||
4 | 97.8 | 91.5 | 99.8 | 0.14 | 0.13 | ||||
I | 5 | 96.8 | 90.9 | 99.7 | 0.11 | 0.15 | |||
ι | 6 | 96.5 | 90.7 | 99.7 | 0.12 | 0.16 | |||
d. | 7 | 96.6 | 90.5 | 99.5 | 0.15 | 0.17 | |||
8 | 97.2 | 90.8 | 99.8 | 0.14 | 0.14 | ||||
9 10 |
97.5 | 91.2 | 99.7 | 0.12 | 0.17 | ||||
11 12 |
98.3 | 90.4 | 99.6 | 0.14 | 0.15 0.13 |
||||
iele | 13 | 97.2 97.4 |
91.3 91.4 |
99.6 99.7 |
0.12 0.11 |
0.14 0..14 |
|||
Cu cn •Η QJ CQ |
14 | 96.9 97.-G |
91.4 91.2 |
99.6 ..99.7 |
0.12 0.13 |
0.15 | |||
15 | 98.0 | 91.0 | 99.8 | 0.13 | 0.13 | ||||
16 | 97.7 | 91.5 | 99.5 | 0.11 | ■· 0.16 | ||||
17 | 98.-2 | 90.7 | 99.6 | 0.14 | 0.15 | ||||
18 | 97.1 | 90.8 | 99.6 | 0.13 | 0.14 | ||||
19 | 96.6 | 91.0 | 99.6 | 0.12 | 0.16 | ||||
20 | 97.3 | 90.7 | 99.7 | 0.14 | in 4 min. | ||||
21 | 96.5 | 89.7 | 99.6 | 0.24 | split- inl min· | ||||
22 | 96.2 | 89.5 | 99.7 | 0.20 | tert in 5 min. | ||||
23 | 97.3 | 90.2 | 99.7 | 0.24 | bzw. in 10 min. | ||||
24 | 97.1 | 90.0 | 99.5 | 0.22 | zer- in io see. | ||||
25 | 96.3 | 84.3 | 99.7 | 0.52 | O U-W-L L- xn 10 see. |
||||
26 | 96.9 | 88.7 | 99.8 | 0.32 | in 10 see. | ||||
93.3 | 89.1 | 94.2 | 0.35 | 0.28 | |||||
99.3 | 89.2 | 99.8 | 0.30 | ||||||
ffcratErzisll erhält liche Iferanik auf Basis v. AL2Oj-TlO |
89.5 | 99.7 | 0.23 |
* Rxtaell 45 N Skala
- Leerseite -
Claims (1)
- DIEHL & PARINERti-ijr ',,■'.' . ■ > 1(Ii I :,'■14. August 1985 N 4446 -DNGK SPARK PLUG CO., LTD.14-18, Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi , JapanKERAMIK MIT SEHR HOHER ZÄHIGKEIT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DERSELBEN'Patentansprüche1. Keramik mit sehr hoher Zähigkeit, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 20 - 50 Gew.% Titankarbid der allgemeinen Formel TiCx mit χ von 0,65 bis 0,93 und einer Schwankungsbreite von i 0,02, 0,1 bis 2 Gew.% zumindest eines Sinterhilfmittels bzw. dessen Reaktionsproduktes und 48 7 9,9 Gew.% Al3O3, sowie eine relative theoretische Dichte von zumindest 99 %.2. Keramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Sinterhilfsmittel aus der Gruppe MgO, CaO, SiO2, ZrO2, NiO, Th3O3, AlN, TiO, TiO3, Cr3O3 und/ oder zumindest einem Oxid der seltenen Erden besteht.3. Keramik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Oxid der seltenen Erden Y9O-., Dy 0 ,Er O3, Ho2O3, Gd3O3 und/oder Tb4O7 ist.4. Verfahren zur Herstellung einer sehr zähen Keramik, gekennzeichnet durch Erstellen eines Ansatzes, der im wesentlichen aus 20 bis 50 Gew.% Titankarbid der allgemeinen Formel TiCx mit χ von 0,65 bis 0,93, 0,1 bis 2 Gew.% eines oder mehrerer Sinterhilfsmittel und 48-79,9 Gew.% Al3O3 besteht, und Sintern des Ansatzes mittels des Press-Sinterverfahrens.105. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die relative theoretische Dichte der entstehenden gesinterten Masse mittels des Heiß-Pressverfahrens auf zumindest 99 % gebracht wird.156. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pressversintern des Ansatzes ohne einef Vorverdichtung des Ansatzes erfolgt.7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pressversintern des Ansatzes mit einer Vorverdichtung des Ansatzes erfolgt.8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Sinterhilfsmittel oder die mehreren Sinterhilfsmittel aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend aus MgO, CaO, SiO3, ZrO„, NiO, Th3O3, AlN, TiO, TiOp, Cr3O3 oder einem Oxid der seltenen Erden.9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxid der seltenen Erden zumindest eines ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Y2°3' D^2°3' Er3O3, Ho2O3, Gd3O3, und Tb4O7.10. Keramik mit sehr hoher Zähigkeit, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 20 - 50 Gew.% Titankarbid der allgemeinen Formel TiCx mit χ von 0,65 bis 0,93 mit einerSchwankungsbreit von - 0,02, 0,05 bis 3,0 Gew.% eines oder mehrerer Oxide der seltenen Erden und 47 -79,95 Gew.% Al3O3 sowie eine relative theoretische Dichte von zumindest 99,5 %.11. Keramik nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Oxid der seltenen Erden Dy2O3, Y2°3' Tb4O7, Ho3O3, Er3O3 und Gd3O3 ist.12. Keramik nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen Gehalt von unter 2 Gew.% zumindest eines Sinterhilf smittels ausgewählt aus MgO, CaO, SiO2, ZrO3, NiO, Th-O3, AlN, TiO, TiO-, und/oder Cr3O3 bzw. dessen Reaktionsprodukt.13. Verfahren zur Herstellung einer sehr zähen Keramik,gekennzeichnet durch Erstellen eines Ansatzes, der im wesentlichen aus 20 bis 50 Gew.% Titankarbid der allgemei- & nen Formel TiCx mit χ von 0,65 bis 0,93, 0,05 bis 3 Gew.% \ eines oder mehrerer Oxide der seltenen Erden und 47 bis 79,95 Gew.% Al3O3 besteht,Durchführung eines primären Sintervorgangs mit dem genannten Ansatz in einem Inertgas, bis eine relative theoretische Dichte von 95 bis 99 % erreicht ist, und Sintern der erhaltenen Masse mittels eines isostatischen Heißpressverfahrens.14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die relative theoretische Dichte des erhaltenen Produkts durch das isostatische Heißpressverfahren auf einen Wert von zumindest 9 9,5 % gebracht wird.15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das eine oder die mehreren Oxide der seltenen Erden ausgewählt ist/sind aus Dy3O3, YpO3, Tb4O7, Ho2O3, Er3O3 und Gd3O3.-Α Ι 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der primäre Sintervorgang ohne eine Vorverdichtung durchgeführt wird.17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der primäre Sintervorgang mit einer Vorverdichtung durchgeführt wird.18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz des weiteren unter 2 Gew.% eines oder mehrerer Sinterhilfsmittel enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus MgO, CaO, SiO-, ZrO-, NiO, Th3O3, AlN, TiO, TiO2 und Cr3O3.
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DE102009035501A1 (de) | 2009-07-30 | 2011-02-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | α-Al2O3-Sintermaterial und Verfahren zur Herstellung eines hochdichten und feinstkristallinen Formkörpers aus diesem Material sowie deren Verwendung |
Also Published As
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