DE3828613A1

DE3828613A1 - METHOD FOR PRODUCING ONE OR MORE INTERMETALLIC CONNECTIONS

Info

Publication number: DE3828613A1
Application number: DE19883828613
Authority: DE
Inventors: Charles Edward Eckert
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1984-09-27
Filing date: 1988-08-23
Publication date: 1989-06-08
Also published as: FR2619803B1; FR2619803A1; JPH01132726A

Abstract

A method of producing intermetallic particles with as TiAl3, NiAl3 utilizes a chamber having a discharge immersed in molten media such as molten metal and having a plasma therein extending from the molten media at the chamber discharge to a site above the discharge. One or more constituents of the desired compound are provided to said site and converted into a superheated spray. The constituents react with each other or with one or more constituents in the aforesaid media to produce the desired compound. A gas exits the chamber and enhances contact and reaction and also transfer to the media.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung einer oder mehrerer intermetallischer Verbindungen in einem geschmolzenen Medium wie bspw. einer Metallschmelze. Die Teilchen können als Legierungs- oder Verstärkungsmaterial im Medium belassen oder abgetrennt werden.The present invention relates to a method of manufacture development of one or more intermetallic compounds in a molten medium such as a molten metal. The Particles can be used as an alloy or reinforcing material in the Leave medium or be separated.

Man hat zahlreiche Methoden eingesetzt, um Legierungselemente Metallschmelzen hinzuzufügen. Typischerweise gibt man die Ele mente der Schmelze unmittelbar in Form von Stücken, Barren oder dergl. zu. In einigen Fällen werden sie der in eine Pfanne abgelassenen Schmelze direkt zugegeben; in anderen Fällen gibt man sie in die Pfanne, bevor man die Schmelze in sie abläßt.Numerous methods have been used to make alloying elements Add molten metal. Typically you give the Ele elements of the melt directly in the form of pieces, bars or the like. In some cases, they become the pan drained melt added directly; in other cases into the pan before draining the melt into it.

Ein weiteres Verfahren der Zugabe von Legierungselementen ins besondere zu einer Stahlschmelze ist in der US-PS 37 68 999 (Ohkubo u.a.) angegeben, wo man den Legierungsstoff in Draht- oder Stangenform in die Schmelze einführt. Der Stab ist mit Zuschlägen für die Schmelze und einem organischen Bindemittel beschichtet, der sich in der Schmelze zu gasförmigen Produkten zersetzt. Das entstehende Gas wälzt die Schmelze um und ver teilt so die Zusatzstoffe gleichmäßig in ihr.Another method of adding alloying elements to the special to a molten steel is in US-PS 37 68 999 (Ohkubo et al.) Stated where the alloy material can be or rod shape into the melt. The staff is with Supplements for the melt and an organic binder coated, which turns into gaseous products in the melt decomposes. The resulting gas circulates the melt and ver divides the additives evenly in it.

Die US-PS 37 29 309 (Kawawa) offenbart ein Verfahren zur Zugabe von Legierungselementen in Form eines Drahts oder Stabs zu Me tallschmelzen. Der Stab hat vorgeschriebene Abmessungen und wird in die Schmelze mit bestimmter Geschwindigkeit eingeführt, so daß man eine verfeinerte und gereinigte Legierung erhält.U.S. Patent No. 3,729,309 (Kawawa) discloses a method of addition of alloy elements in the form of a wire or rod to Me melting. The rod has prescribed dimensions and is introduced into the melt at a certain speed, so that you get a refined and cleaned alloy.

Diese Verfahren der Zugabe von Legierungselementen zu einer Metallschmelze sind gut geeignet für Legierungselemente, die sich in der Schmelze leicht lösen, schmelzen oder verteilen. Für Elemente mit begrenzter Löslichkeit in Flüssigkeiten - wie Pb, Bi und Sn - oder stark oxidierenden Elementen wie Mg und Zn sind sie jedoch weniger gut anwendbar. These methods of adding alloying elements to a molten metal are well suited for alloying elements that easily dissolve, melt or distribute in the melt. However, they are less applicable for elements with limited solubility in liquids - such as Pb, Bi and Sn - or strongly oxidizing elements such as Mg and Zn.

Die US-PS 39 47 265 (Guzkowski u.a.) schlägt eine Lösung des Problems der Zugabe schwerlegierbarer Stoffe zu Metallschmelzen vor, derzufolge man einen Lichtbogen hoher Stromstärke zwischen der Grundschmelze und dem Legierungszusatz ausbildet. Der Le gierungszusatz durchläuft den Lichtbogen, wird dort erschmolzen und zu einem Nebel feinzerteilter überhitzter Schmelzteilchen umgewandelt. In diesem Zustand können die Teilchen sich bei der Berührung der Schmelze rasch in dieser lösen. Während dieser Vorschlag sicherlich interessant ist, besteht nach wie vor Be darf an einem Verfahren mit noch besseren Ergebnissen.The US-PS 39 47 265 (Guzkowski et al.) Proposes a solution to the Problem of adding heavy alloys to molten metals before, according to which an arc of high current between of the base melt and the alloy additive. The Le Alloy additive passes through the arc and is melted there and to a mist of finely divided superheated melt particles converted. In this state, the particles can stick to the Loosen the touch of the melt quickly. During this Proposal is certainly interesting, there is still Be may participate in a procedure with even better results.

Die vorliegende Erfindung schafft hierzu ein Verfahren zur Her stellung einer oder mehrerer intermetallischer Verbindung, in dem man
(a) eine Kammer mit einer Austrittsöffnung innerhalb eines geschmolzenen Mediums vorsieht,
(b) in die Kammer ein Gas, das ein ionisierbares Gas aufweist, mit einem Druck einführt, der ausreicht, um in der Kammer im wesentlichen in deren Austrittsbereich eine innere Schmelzenoberfläche zu bilden,
(c) in der Kammer ein Plasma vorsieht, das im wesentli chen von der inneren Schmelzenoberfläche zu einem von dieser beabstandeten Ort innerhalb der Kammer reicht, und
(d) diesem Ort innerhalb der Kammer ein Material zuführt, das einen oder mehrere Bestandteile hat, die miteinander, mit einem oder mehreren Bestandteilen des Mediums oder sowohl mit einander und mit solchen Bestandteilen des Mediums zur Bildung einer oder mehrerer intermallischer Verbindungen reaktionsfähig sind, und dieses Material im wesentlichen innerhalb des Plasmas zu einem überhitzten Sprühnebel umwandelt und der inneren Schmelzenoberfläche zuführt.The present invention provides a method for the manufacture of one or more intermetallic compound, in which one
(a) provides a chamber with an outlet opening within a molten medium,
(b) introducing a gas containing an ionizable gas into the chamber at a pressure sufficient to form an inner melt surface in the chamber essentially in the outlet region thereof,
(c) provides a plasma in the chamber that extends substantially from the inner melt surface to a spaced location within the chamber, and
(d) delivering to this location within the chamber a material which has one or more components which are reactive with one another, with one or more components of the medium or both with one another and with such components of the medium to form one or more intermallial compounds, and converts this material substantially within the plasma to an overheated spray and supplies it to the inner melt surface.

Anhand der beigefügten Darstellungen wird die Erfindung näher erläutert. The invention will be further elucidated on the basis of the accompanying illustrations explained.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 shows an embodiment of the present invention;

Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 dargestellte Funkengefäß; Fig. 2 shows the spark vessel shown in Fig. 1;

Fig. 3 zeigt als Diagramm den Zusammenhang zwischen der Lö sungsrate der Legierung (in lbs./min. = 0,454 kg/min) und der Eintauchtiefe (in Inches = 25,4 mm). Fig. 3 shows a diagram of the relationship between the solution rate of the alloy (in lbs./min. = 0.454 kg / min) and the immersion depth (in inches = 25.4 mm).

Fig. 4 zeigt als Diagramm den Zusammenhang zwischen der tat sächlichen Aufnahme in Prozent und der Eintauchtiefe (in Inches = 25,4 mm). Fig. 4 shows a diagram of the relationship between the actual recording in percent and the immersion depth (in inches = 25.4 mm).

Die Fig. 1 zeigt die Zufuhr eines Drahts 10 in ein Schmelzbad 12 in einem Durchflußofen 14. Der Schmelzspiegel 12 ist hier als offenliegende oder äußere Oberfläche 16 bezeichnet. Der Draht 10 wird mit einer Vorschubeinrichtung 18 durch ein Tri plex-Zufuhrrohr ("triplex feed cable") 20 in ein Funkengefäß 22 eingeführt, das teilweise in die Schmelze 12 eingetaucht ist. Im Funkengefäß 22 wird der Legierungsdraht 10 zu einem Sprüh nebel 24 aus überhitztem Material umgewandelt, indem man ihn durch eine Plasma-Lichtbogenentladung (nicht numeriert) führt. Diese Plasma-Lichtbogenentladung wird zwischen einer unterhalb des Spiegels liegenden Fläche 26 der Metallschmelze, die im offenen Ende 28 (vergl. Fig. 2) des Funkengefäßes 22 aufrecht erhalten wird, und einem freien Ende 30 des Drahts 10 aufge baut. Ein über eine Leitung 20 aus einer Quelle 34 geliefertes Abschirmgas 32 (vorzugsweise Argon) schirmt die Lichtbogenent ladung ab. Außer der Herstellung einer Abschirmatmosphäre für den Lichtbogen im Funkengefäß beaufschlagt die Quelle 34 das Funkengefäß mit einem Druck, der ausreicht, um die Schmelze am Aufsteigen im offenen Ende 28 des Funkengefäßes zu hindern. Diese Druckbeaufschlagung erleichtert auch das Aufrechterhalten der erwähnten Fläche in einer vorbestimmten Tiefe unterhalb des Spiegels 16 (siehe auch weiter unten). Wie die Fig. 1 weiterhin zeigt, wird die Lichtbogenentladung aus einem Konstantstrom- Generator 36 gespeist (siehe ebenfalls weiter unten). Die Schmelze 12 stellt eine Anode dar; der Draht 10 wirkt als Opferelektrode. Der elektrische Stromkreis zum Stromgenerator 36 wird mit einer Leitung 38 geschlossen, die an eine in die Schmelze 12 eingetauchte Stange 40 gelegt ist. Der von der Lichtbogenentladung erzeugte überhitzte Sprühnebel wird von dem zugeführten Abschirmgas auf die tiefliegende Fläche 26 gerich tet, wo das Material sich in der Schmelze 12 rasch löst und dispergiert. Das Gas wird vorzugsweise mit einer Strömungs stärke zugeführt, bei der das Eindringen des Sprühnebels in die Schmelze maximiert wird. Ein Rührpropeller 42 oder eine andere Umwälzvorrichtung kann vorgesehen sein, um ein gleichmäßiges Verteilen des Legierungsmaterials in der Schmelze zu gewährlei sten. Der Sprühnebel 24 kann so lange aufrechterhalten werden, wie erwünscht ist, indem man den Draht stetig in das Funkenge fäß einführt. Die Vorschubvorrichtung 18 kann weiterhin auf eine konstante oder veränderliche Zufuhrrate des Drahts 10 zum Funkengefäß gesteuert werden. Fig. 1 shows the supply of wire 10 in a molten bath 12 in a flow-through oven fourteenth The melting level 12 is referred to here as an exposed or outer surface 16 . The wire 10 is inserted with a feed device 18 through a triplex feed cable ( 20 ) into a spark vessel 22 , which is partially immersed in the melt 12 . In the spark pot 22 , the alloy wire 10 is converted to a spray 24 of superheated material by passing it through a plasma arc discharge (not numbered). This plasma arc discharge is built up between a surface 26 of the molten metal lying below the mirror, which is maintained in the open end 28 (see FIG. 2) of the spark vessel 22 , and a free end 30 of the wire 10 . A shielding gas 32 (preferably argon) supplied via a line 20 from a source 34 shields the arc discharge. In addition to establishing a shielding atmosphere for the arc in the spark vessel, source 34 pressurizes the spark vessel with sufficient pressure to prevent the melt from rising in the open end 28 of the spark vessel. This pressurization also makes it easier to maintain the aforementioned surface at a predetermined depth below the mirror 16 (see also below). As FIG. 1 also shows, the arc discharge is fed from a constant current generator 36 (see also below). The melt 12 represents an anode; the wire 10 acts as a sacrificial electrode. The electrical circuit to the current generator 36 is closed with a line 38 which is connected to a rod 40 immersed in the melt 12 . The superheated spray generated by the arc discharge is directed by the shielding gas supplied to the deep surface 26 , where the material dissolves and disperses rapidly in the melt 12 . The gas is preferably supplied with a flow strength in which the penetration of the spray into the melt is maximized. A stirring propeller 42 or other circulating device can be provided in order to ensure a uniform distribution of the alloy material in the melt. The spray 24 can be maintained as long as is desired by continuously inserting the wire into the spark box. The feed device 18 can also be controlled to a constant or variable feed rate of the wire 10 to the spark vessel.

Das Material kann in Drahtform vorgesehen werden, wie oben be schrieben, oder in Stangen-, Rohr-, Band- oder Pulverform, wo bei die Pulver in ein Rohr aus einem geeigneten Metall einge schlossen sind, das gehämmert oder dergl. wurde, um den Durch messer zu verringern und so den Pulverinhalt zu verdichten. Die einzige wesentliche Einschränkung ist, daß das Material in einer Form vorliegen sollte, in der es in die Zufuhrleitung dicht abgeschlossen eingebracht werden kann, so daß die Druck atmosphäre im Funkengefäß erhalten bleibt. Anderenfalls dringt Metallschmelze durch dessen offenes Ende 28 in das Funkengefäß ein, so daß die Fläche 26 auf eine höhere als die vorbestimmte Tiefe steigt. Dieses Anheben der Fläche 26 verringert die Lösungs- und Dispersionsraten. (Die Bedeutung der Beibehaltung der Fläche 26 in ihrer vorbestimmten Tiefe ist unten ausführ licher erörtert.) Während die Fig. 1 keinerlei Mittel zum dichten Abschluß des Drahts zeigt, kennt der Fachmann zahl reiche Einrichtungen, mit denen sich eine wirksame Abdichtung erreichen läßt. Derartige Einrichtungen sind u.a. elastomere und pneumatische Dichtungen. Weiterhin handelt es sich bei der Vorschubvorrichtung vorzugsweise um eine Zugeinrichtung mit konsistenter Vorschubgeschwindigkeit. The material can be provided in wire form, as described above, or in rod, tube, tape or powder form, where the powders are enclosed in a tube made of a suitable metal that has been hammered or the like Reduce by diameter and thus compact the powder content. The only essential limitation is that the material should be in a form in which it can be introduced into the supply line in a sealed manner so that the pressure atmosphere in the spark vessel is maintained. Otherwise, molten metal penetrates through the open end 28 into the spark vessel, so that the surface 26 rises to a greater than the predetermined depth. This lifting of the surface 26 reduces the dissolution and dispersion rates. (The importance of maintaining surface 26 at its predetermined depth is discussed in greater detail below.) While Fig. 1 shows no means of sealing the wire, those skilled in the art will know of numerous devices that can be used to achieve effective sealing. Such devices include elastomeric and pneumatic seals. Furthermore, the feed device is preferably a pulling device with a consistent feed speed.

Der Konstantstromgenerator 36 ist vorzugsweise eine Ausführung, die einen verhältnismäßig konstanten Strom unabhängig von Span nungsschwankungen liefert. Der erzeugte Lichtbogen ist selbst stabilisierend und verhältnismäßig unempfindlich gegenüber Län genänderungen infolge von Schwankungen der Tiefe der Schmelze. Es kann in bestimmten Fällen auch wünschenswert sein, die Sta bilität des Lichtbogens weiter zu verbessern, indem man die Plasmaentladung mit bestimmten Zusätzen wie Alkalimetallen impft, die bekannterweise ihre Stabilität erhöhen. Die Stabi lität des Lichtbogens läßt sich auch mit verschiedenen, dem Fachmann bekannten Flußmitteln verbessern.The constant current generator 36 is preferably an embodiment that provides a relatively constant current regardless of voltage fluctuations. The arc generated is self-stabilizing and relatively insensitive to changes in length due to fluctuations in the depth of the melt. In certain cases it may also be desirable to further improve the stability of the arc by inoculating the plasma discharge with certain additives, such as alkali metals, which are known to increase their stability. The stability of the arc can also be improved with various fluxes known to the person skilled in the art.

Wie die US-PS 39 47 2165 (Guzowski) angibt, kann man dem Licht bogen eine hochfrequente Komponente hinzufügen, die insbeson dere bei Anwendung eines Wechselstroms nützlich ist. Man schwächt damit offenbar die Neigung des Lichtbogens, bei jedem Nulldurchgang zu erlöschen, stabilisiert den Lichtbogen und erleichtert dessen anfängliches Zünden.As the US-PS 39 47 2165 (Guzowski) indicates, you can see the light bow add a high frequency component, which in particular which is useful when using an alternating current. Man this obviously weakens the inclination of the arc, with everyone Going out of zero crossing stabilizes the arc and relieves its initial ignition.

Die vom Generator 36 gelieferte Stromstärke ist höher als die Tröpfchen/Nebel-Übergangsstromdichte des eingeführten Mate rials. Wie diese hier verwendet ist, definiert sie die Grenze zwischen den beiden unterschiedlichen Arten des Metallüber gangs, die in der Plasma-Lichtbogenentladung vorkommen können. (Wie in der US-PS 39 47 265 ausgeführt, kann dieser Übergangs punkt mit der Legierungsart und der Dicke und der Geschwindig keit des Drahts variieren.) Bei Stromdichten unterhalb des Übergangspunkts spaltet sich durch den Lichtbogen laufendes Material zu großen Tropfen auf, die sich in der Metallschmelze langsam auflösen und verteilen. Bei Stromdichten über dem Über gangspunkt ändert sich der Übergabemechanismus, wobei das Material sich zu einem Nebel aus überhitztem Material umwan delt. In diesem Zustand wird das Material sich beim Kontakt mit der Fläche 26 rasch lösen und in der Schmelze verteilen. The current supplied by the generator 36 is higher than the droplet / mist transition current density of the introduced material. As used here, it defines the boundary between the two different types of metal transition that can occur in the plasma arc discharge. (As stated in US Pat. No. 3,947,265, this transition point can vary with the type of alloy and the thickness and speed of the wire.) At current densities below the transition point, material running through the arc splits into large drops that separate slowly dissolve and distribute in the molten metal. At current densities above the transition point, the transfer mechanism changes, whereby the material transforms into a mist of overheated material. In this state, the material will quickly dissolve upon contact with the surface 26 and spread in the melt.

Das Abschirmgas 32, das den Nebel 24 in die Schmelze führt, tritt typischerweise ebenfalls in diese ein, sollte sie dabei aber nicht verunreinigen, da es einfach durch sie zur Außen fläche 16 hindurchperlt und so aus ihr entweicht. Wie bereits erwähnt, ist das bevorzugte Abschirmgas Argon; andere Abschirm gase wie Helium, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid lassen sich in geeigneten Fällen ebenfalls einsetzen.The shielding gas 32 , which leads the mist 24 into the melt, typically also enters this, but should not contaminate it, since it simply bubbles through it to the outer surface 16 and thus escapes from it. As previously mentioned, the preferred shielding gas is argon; other shielding gases such as helium, carbon monoxide and carbon dioxide can also be used in suitable cases.

Das Funkengefäß ist vorzugsweise zylinderförmig. Damit erhält man einen verhältnismäßig großes Verhältnis des Flächeninhalts zum Gefäßvolumen, das den Konduktionswärmeübergang vom Funken gefäß zur Schmelze verbessert. Es ist wichtig, den Wärmeüber gang zu erleichtern, damit das Funkengefäß sich nicht zu stark erhitzt. Dem Fachmann ist weiterhin klar, daß dieser Wärme übergang zur Schmelze dahingehend vorteilhaft ist, daß er eine zweckmäßige Art der Wärmezufuhr zur Schmelze darstellt und daher den Energiebedarf des Ofens verringert. In herkömmlichen Verfahren wie dem der US-PS 39 47 265 wird, wenn überhaupt, der Schmelze nur wenig Wärme zugeführt. Der größte Teil der beim Schmelzen des Legierungsmaterials in dieser US-Patentschrift erzeugten Wärme entweicht zur Atmosphäre, da der überhitzte Nebel ausschließlich oberhalb des Schmelzenspiegels gebildet wird.The spark vessel is preferably cylindrical. So that gets one has a relatively large ratio of the area to the vessel volume, which is the conduction heat transfer from the spark Improved vessel to melt. It is important the heat transfer to facilitate gear so that the spark container does not become too strong heated. It is also clear to the person skilled in the art that this heat transition to the melt is advantageous in that it is a represents appropriate type of heat supply to the melt and therefore reduces the energy consumption of the furnace. In conventional Process such as that of US Pat. No. 3,947,265, if any, is the Melt only a little heat applied. Most of the at Melt the alloy material in this U.S. patent generated heat escapes to the atmosphere because the overheated Fog only formed above the melt level becomes.

Die Zylindergestalt des Funkengefäßes erleichtert auch das Vor dringen des Abschirmgases, das den überhitzten Nebel in die Schmelze einführt. Dieses Vordringen ist wichtig, da es das Lösen des Legierungsmaterials in der Schmelze und sein Ver teilen in ihr verbessert. Während die Zylindergestalt bevorzugt ist, liegen auch andere innerhalb des Umfangs des Erfindung, die das Vordringen des Abschirmgases und den Wärmeübergang unterstützen - bspw. die Form eines umgekehrten Kegelstumpfs.The cylinder shape of the sparking vessel also facilitates the advance penetrate the shielding gas that the overheated mist into the Introduces melt. This advance is important because it is Dissolving the alloy material in the melt and its Ver sharing improved in it. While the cylinder shape is preferred others are within the scope of the invention, the penetration of the shielding gas and the heat transfer support - for example the shape of an inverted truncated cone.

Das Funkengefäß sollte vorzugsweise aus einem Werkstoff mit folgenden Eigenschaften hergestellt sein: The spark container should preferably be made of a material following properties:

1. High radiant heat transfer, so much radiant heat as possible from the arc discharge to the melt wear and thus the possibility of overheating the spark reduce vessel;
2. High resistance to thermal shock and mechanical shock charges.
3. High thermal and chemical stability in the melt.

Borsilicat, Aluminiumoxid, Mullit und Siliziumdioxid sind einige der Stoffe, die diese Eigenschaften bekanntermaßen auf weisen.Borosilicate, alumina, mullite and silica are some of the substances known to have these properties point.

Das Funkengefäß wird eingetaucht und die tiefliegende Fläche 26 in seinem offenen Ende in der vorbestimmten Tiefe unter dem Spiegel 16 gehalten. Diese Tiefe wird im folgenden als "vorbe stimmte Eintauchtiefe" bezeichnet. Es hat sich herausgestellt, daß Unterschiede der Eintauchtiefe von 2,5 bis 5 cm (1 bis 2 in.) die Schnelligkeit, mit der sich as zugeführte Material in der Schmelze löst und verteilt, erheblich beeinflussen. Die Fig. 3 und 4 zeigen den Zusammenhang zwischen der Auflösungs rate in 0,454 kg/min (lbs./min.) und der Eintauchtiefe. Das Ziel der Versuche war die Zugabe von 0,5% Blei zu einem im wesentlichen bleifreien Aluminiumschmelzbad; sie wurden mit einer der in Fig. 1 gezeigten entsprechenden Anordnung durch geführt, wobei jedoch anstelle des bevorzugten Konstantstrom generators ein Konstantspannungsgenerator eingesetzt wurde. Der in den Versuchen eingesetzte Durchflußofen enthielt etwa 454 kg (1000 lbs.) Aluminium. Das Aluminiumschmelzbad im Ofen hatten eine Tiefe von etwa 0,76 m (30 in.) bei einem Durchmesser von etwa 0,58 m (23 in.). Bleidraht von 3,125 mm (1/8 in.) Durch messer wurde durch eine Triplex-Zufuhrleitung in ein Borsili kat-Funkengefäß mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,76 m/min (30 in./min) eingeführt. Das Funkengefäß hatte Zylindergestalt und eine untere Öffnung (ähnlich der Fig. 1) mit einem Durch messer von etwa 5 cm. Das Verhältnis Länge/Durchmesser des Funkengefäßes war etwa 6:1. Argon-Abschirmgas wurde dem Fun kengefäß über die Zufuhrleitung mit etwa 78,7 cm³/s (10 stan dard cu.ft./hr.) zugeführt. Zwischen dem freien Ende des Blei drahts und der tieferliegenden Schmelzenfläche im Funkengefäß wurde eine Plasma-Lichtbogenentladung mit einer Spannung von etwa 35 V und einem Strom von etwa 125 A (entsprechend einer Stromdichte von etwa 1,55 kA/cm² (10.000 A/in.²)) aufgebaut. Beim Eintritt in den Lichtbogen schmolz das freie Ende des Drahts ab und wandelte sich zu einem axialen Nebel aus über hitztem Legierungsmaterial, den das Abschirmgas auf den abge senkten Schmelzenspiegel richtete. Nach der Zufuhr einer ge eigneten Menge des Bleidrahts zum Aluminiumschmelzbad wurde die legierte Aluminiumschmelze zu mehreren Barren mit den Abmes sungen 152,4 mm×152,4 mm×914,4 mm (6 in.×6 in.×36 in.) strangvergossen.The spark vessel is immersed and the deep surface 26 is held in its open end at the predetermined depth under the mirror 16 . This depth is hereinafter referred to as "pre-determined immersion depth". It has been found that differences in immersion depth of 2.5 to 5 cm (1 to 2 in.) Have a significant influence on the speed with which the material supplied dissolves and distributes in the melt. FIGS. 3 and 4 show the relationship between the dissolution rate in 0.454 kg / min (lbs./min.) And the depth of immersion. The aim of the experiments was to add 0.5% lead to an essentially lead-free aluminum molten bath; they were carried out with a corresponding arrangement shown in Fig. 1, but instead of the preferred constant current generator, a constant voltage generator was used. The flow furnace used in the experiments contained approximately 454 kg (1000 lbs.) Of aluminum. The molten aluminum furnace in the furnace was about 0.76 m (30 in.) Deep and about 0.58 m (23 in.) In diameter. 3.125 mm (1/8 in.) Lead wire was inserted through a triplex feed line into a borosilicate spark pot at a speed of about 0.76 m / min (30 in./min). The spark vessel had a cylinder shape and a lower opening (similar to Fig. 1) with a diameter of about 5 cm. The length / diameter ratio of the spark vessel was approximately 6: 1. Argon shielding gas was supplied to the spark pot via the supply line at about 78.7 cm ³ / s (10 standard cu.ft./hr.). A plasma arc discharge with a voltage of approximately 35 V and a current of approximately 125 A (corresponding to a current density of approximately 1.55 kA / cm ² (10,000 A / in) was established between the free end of the lead wire and the lower-lying melt surface in the spark vessel . ² )) built up. Upon entering the arc, the free end of the wire melted away and turned into an axial mist of overheated alloy material, which the shielding gas directed at the lowered melt level. After supplying a suitable amount of the lead wire to the molten aluminum bath, the alloyed molten aluminum was continuously cast into several ingots measuring 152.4 mm × 152.4 mm × 914.4 mm (6 in. × 6 in. × 36 in.) .

Aus der Fig. 3 ergibt sich eine sprunghafte starke Erhöhung der Lösungsgeschwindigkeit des Bleis (d.h. der Geschwindigkeit, mit der sich das Blei im Schmelzbad löst) bei einer Erhöhung der Eintauchtiefe des Funkengefäßes von 127 mm (5 in.) auf 152,4 mm (6 in.). Eine weitere Erhöhung der Eintauchtiefe hat ersicht lich keinen wesentlichen Effekt auf die Lösungsgeschwindigkeit mehr. Entsprechend ist der Fig. 4 zu entnehmen, daß die tat sächliche prozentuale Aufnahme (d.h. der prozentuale Anteil des zugegebenen Legierungsmaterials, der sich tatsächlich in der Schmelze löst) bei einer Erhöhung der Eintauchtiefe von 101,6 mm (4 in.) auf 152,4 mm (6 in.) ebenfalls sprunghaft anstieg; bei einer weiteren Erhöhung der Eintauchtiefe nahm auch die prozentuale Aufnahme zu, aber nicht entfernt so stark wie bei der Erhöhung von 101,6 auf 152,4 mm. Die tatsächliche Aufnahme wurde unter Anwendung der optischen Emissionsspektroskopie bestimmt.From Fig. 3 there is a sudden sharp increase in the rate of dissolution of the lead (ie the rate at which the lead dissolves in the weld pool) with an increase in the immersion depth of the spark vessel from 127 mm (5 in.) To 152.4 mm ( 6 in.). A further increase in the immersion depth obviously has no significant effect on the solution speed. According to the Fig. 4, it is seen that the tat neuter percent uptake (ie the percentage of the added alloy material which actually dissolves in the melt), with an increase in the depth of immersion of 101.6 mm (4 in.) To 152 4 mm (6 in.) Also jumped; with a further increase in the immersion depth, the percentage absorption increased, but not as far as with the increase from 101.6 to 152.4 mm. The actual uptake was determined using optical emission spectroscopy.

Bei der Erfindung geht es um die Bildung intermetallischer Teilchen wie TiAl₃, Ni₃Al und dergl. Diese Teilchen können geo metrisch dichtgepackte intermetallische Stoffe (GCP) oder topo graphisch dichtgepackte Teilchen (TCP) sein.The invention is concerned with the formation of intermetallic particles such as TiAl ₃ , Ni ₃ Al and the like. These particles can be geometrically densely packed intermetallic substances (GCP) or topographically densely packed particles (TCP).

Titanaluminid-, Nickelaluminid- und andere intermetallische Teilchen werden oft als Verstärkungsmaterial verwendet, mit denen ein Grundmetall (bspw. Aluminium) verstärkt oder sonstwie verbessert wird. Der Nutzen dieser Maßnahme ist anerkannt, aber der Kostenaufwand für die intermetallischen Teilchen gilt im allgemeinen als recht hoch; dieser Faktor kann in kostensensi tiven Fällen die Verwendung derart verstärkter Metallmatrix- Verbundstoffe verhindern. Die vorliegende Erfindung erleichtert das Erstellen derartiger intermetallischer Verbindungen mit einem Kostenaufwand, der geringer ist als bei anderen Verfah ren, die man herkömmlicherweise zu ihrer Herstellung anwendet, wie das Aufdampfen oder das Umsetzen in einem Hochtemperaturbad erheblichen Volumens und nachfolgendes Verfestigen. Bspw. wird bei der Herstellung von Nickelaluminid typischerweise mit spe ziellen induktionsbeheizten Öfen bei einer Temperatur von 1538 °C (2800°F) gearbeitet - ein bestenfalls teures Unterfangen; mit der vorliegenden Erfindung läßt sich Ni₃Al weit kosten günstiger herstellen.Titanium aluminide, nickel aluminide and other intermetallic particles are often used as a reinforcing material with which a base metal (e.g. aluminum) is reinforced or otherwise improved. The benefits of this measure are recognized, but the cost of the intermetallic particles is generally considered to be quite high; this factor can prevent the use of such reinforced metal matrix composites in cost sensitive cases. The present invention facilitates the creation of such intermetallic compounds at a cost that is less than other processes commonly used in their manufacture, such as vapor deposition or reacting in a high temperature bath of substantial volume and subsequent solidification. E.g. the production of nickel aluminide typically uses special induction-heated furnaces at a temperature of 1538 ° C (2800 ° F) - an expensive undertaking at best; With the present invention, Ni ₃ Al can be produced far more cost-effectively.

Bei der Durchführung der Erfindung (vergl. die Fig. 1) kann die Schmelze 12 einen oder mehrere, das der Kammer 22 zugeführte Material 10 einen weiteren Bestandteil der intermetallischen Verbindung enthalten. Bspw. läßt sich Titanaluminid (TiAl₃) herstellen, indem man einen Titanstab 10 in die Kammer 22 der Fig. 1 einführt, die in ein Aluminiumschmelzbad 12 eingetaucht ist. Der metallische Titanstab 10 wird zu einem überhitzten Nebel verwandelt, der zum Teil aus Titandampf besteht, und das in die Aluminiumschmelze eingeführte Titan regiert unter Bildung von Titanaluminid (TiAl₃) in situ in der Aluminiumschmelze. Vermutlich läßt die extrem hohe Plasmaenergie in der Kammer 22 einen wesentlichen Teil des Titans (wenn nicht das Titan ins gesamt) verdampfen unter Bildung eines Dampf- oder anderen feinteiligen Nebels, den das Gas, das aus der Kammer 22 in die Schmelze eindringt, in diese mitnimmt. Es läßt sich also der Gastransport als Mechanismus nutzen, um die Verteilung des feinstteiligen Titannebels in der Aluminiumschmelze und damit die Bildung von Titanaluminid in situ in der Aluminiumschmelze zu unterstützen. Man erhält auf diese Weise eine äußerst fein teilige und gleichmäßige Verteilung des Titans in der Alumi niumschmelze, die eine rasche Reaktion mit ihr unterstützt, so daß sich eine gleichmäßige Dispersion des feinteiligen Titan aluminids in der Aluminiumschmelze ergibt. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß Plasmas typischerweise Kerntemperaturen von etwa 27760°C (50 000°F) erreichen, während Titan bei etwa 3277°C (5930°F) verdampft. Es sollte bekannt sein, daß zahlreiche, üblicherweise zu Legierungszwecken eingesetzte Metalle unter 5556°C (10 000°F) verdampfen (Cu 2582°C (4680°F); Ti 3277°C (5930°F); Zr 4327°C (7820°F); Nb 4930°C (8906°F); W 5530°C (9986°F); Ni 2835°C (5135°F); Mn 2040°C (3704°F); Al 2449°C (4440°F); Cd 1491°C (2715°F); Cr 2643°C (4790°F); Co 2879°C (5215°F); Pb 1749°C (3180°F); Li 1330°C (2426°F); Mg 1116°C (2040°F); Mo 4827°C (8720°F); Ta 5427°C (9800°F); Zn 907°C (1665°F); Zr 4377°C (7910°F); Fe 2885°C (5225°F); jeweils Näherungswerte). Daher reichen die typischen Plasma-Kerntemperaturen um 27 760°C (50 000°F) aus, um diese Metalle zu verdampfen bzw. fein zu verteilen, wenn man wie in der vorliegenden Er findung diese Energie auf geeignete Weise nutzt. Zum Teil ge schieht dies durch Anwendung einer verhältnismäßig kleinen Kammer, wie sie in der Fig. 1 gezeigt ist, und eines Träger gases, bei dem es sich um das zur Herstellung des Plasmas verwendete ionisierbare Gas handeln kann und vorzugsweise handelt, um die ausgeprägten Vorteile des Gastransportmecha nismus dahingehend zu nutzen, daß man eine erheblich größere Kontaktfläche bzw. zahlreiche Kondensationsorte bereitstellt, die - im Fall von Nickel in Aluminium - zu einer Vielzahl von Reaktionsorten und so einer Vielzahl von Nickelaluminid- Teilchen führen. In carrying out the invention (cf. FIG. 1), the melt 12 can contain one or more materials 10 supplied to the chamber 22 as a further component of the intermetallic compound. E.g. titanium aluminide (TiAl ₃ ) can be produced by inserting a titanium rod 10 into the chamber 22 of FIG. 1, which is immersed in an aluminum molten bath 12 . The metallic titanium rod 10 is converted into an overheated mist, which consists partly of titanium vapor, and the titanium introduced into the aluminum melt reigns in situ in the aluminum melt with the formation of titanium aluminide (TiAl ₃ ). Presumably, the extremely high plasma energy in chamber 22 causes a substantial portion of the titanium (if not all of titanium) to evaporate to form a vapor or other finely divided mist, which the gas entering the melt 22 from into the melt enters it takes along. Gas transport can thus be used as a mechanism to support the distribution of the finely divided titanium mist in the aluminum melt and thus the formation of titanium aluminide in situ in the aluminum melt. This gives an extremely finely divided and uniform distribution of the titanium in the aluminum melt, which supports a rapid reaction with it, so that there is a uniform dispersion of the finely divided titanium aluminide in the aluminum melt. It should be noted in this connection that plasma typically reaches core temperatures of about 27760 ° C (50,000 ° F) while titanium evaporates at about 3277 ° C (5930 ° F). It should be known that numerous metals commonly used for alloying purposes evaporate below 5556 ° C (10,000 ° F) (Cu 2582 ° C (4680 ° F); Ti 3277 ° C (5930 ° F); Zr 4327 ° C ( 7820 ° F); Nb 4930 ° C (8906 ° F); W 5530 ° C (9986 ° F); Ni 2835 ° C (5135 ° F); Mn 2040 ° C (3704 ° F); Al 2449 ° C ( 4440 ° F); Cd 1491 ° C (2715 ° F); Cr 2643 ° C (4790 ° F); Co 2879 ° C (5215 ° F); Pb 1749 ° C (3180 ° F); Li 1330 ° C ( 2426 ° F); Mg 1116 ° C (2040 ° F); Mo 4827 ° C (8720 ° F); Ta 5427 ° C (9800 ° F); Zn 907 ° C (1665 ° F); Zr 4377 ° C ( 7910 ° F); Fe 2885 ° C (5225 ° F); approximate values). Therefore, the typical plasma core temperatures around 27 760 ° C (50 000 ° F) are sufficient to evaporate or finely distribute these metals if one uses this energy in a suitable manner as in the present invention. In part, this is done by using a relatively small chamber, as shown in FIG. 1, and a carrier gas, which may and may preferably be the ionizable gas used to produce the plasma, to the pronounced advantages to use the Gastransportmecha mechanism to provide a significantly larger contact area or numerous condensation locations, which - in the case of nickel in aluminum - lead to a large number of reaction sites and thus a large number of nickel aluminide particles.

Der hier verwendete Ausdruck "Bestandteil" soll jedes Element und Metall und jeden Bestandteil, d.h. jedwede Substanz ein schließen, die zur Bildung der intermetallischen Verbindung beiträgt. Der Bestandteil ist typischerweise ein Metall wie Nickel oder Titan, kann aber auch eine Verbindung wie ein Fluid oder eine Gasverbindung sein. Bspw. kann man eine Aluminium stange in die Kammer 22 einführen, deren Austrittsöffnung in die Aluminiumschmelze eintaucht. Als ionisierbares Gas dient Helium, und ein Plasma wird auf die oben beschriebene Weise hergestellt. Methan, Acetylen oder eine andere gasförmige oder auch feste Kohlenstoffquelle wird dem Plasma ebenfalls zuge führt, um Aluminiumcarbid (Al₄C₃) herzustellen. Mit der Erwäh nung eines Bestandteils einer intermetallischen Verbindung oder eines Bestandteils, der bei der Bildung einer solchen Verbin dung mitreagiert, sei hier ausgedrückt, daß der Bestandteil für diese Reaktion und damit zur Durchführung der vorliegenden Er findung geeignet sein soll. Bspw. ist bekannt, daß Titan nor malerweise in Aluminium nicht besonders reaktionsfähig ist. Man weiß jedoch, daß Titan mit Aluminium unter bestimmten Bedingun gen reagieren kann, wie sie normalerweise bei der Herstellung von Titanaluminid angewandt werden. Wie bereits erwähnt, läßt sich durch einfaches Eintauchen einer Titanstange in eine Alu miniumschmelze bei den normalen Verarbeitungstemperaturen des Aluminiums (unter 816°C (1500°F)) dies nicht auf effektive Weise erreichen; auf jeden Fall erhält man keine brauchbaren Titanaluminid-Teilchen. Bringt man jedoch das Titan erfin dungsgemäß in einen Plasma-Lichtbogen ein und verwandelt es zu einem Dampf oder feinstteiligen Nebel, ist es in der Alumini umschmelze umsetzbar.The term "component" as used herein is intended to include any element and metal and component, ie any substance that contributes to the formation of the intermetallic compound. The component is typically a metal such as nickel or titanium, but can also be a compound such as a fluid or a gas compound. E.g. you can insert an aluminum rod into the chamber 22 , the outlet opening is immersed in the aluminum melt. Helium serves as the ionizable gas and a plasma is produced in the manner described above. Methane, acetylene or another gaseous or solid carbon source is also supplied to the plasma to produce aluminum carbide (Al ₄ C ₃ ). With the mention of a constituent of an intermetallic compound or a constituent which also reacts in the formation of such a compound, it should be expressed here that the constituent should be suitable for this reaction and thus for carrying out the present invention. E.g. it is known that titanium is normally not particularly reactive in aluminum. However, it is known that titanium can react with aluminum under certain conditions normally used in the manufacture of titanium aluminide. As already mentioned, simply immersing a titanium rod in a molten aluminum at the normal processing temperatures of aluminum (below 816 ° C (1500 ° F)) cannot achieve this effectively; in any case, no usable titanium aluminide particles are obtained. However, if the titanium is inventively introduced into a plasma arc and converted into a vapor or very fine mist, it can be converted into the aluminum.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nützlich zur Herstellung von intermetallischen Verbindungen, indem man einen Bestandteil in fester Form als Metallstange als Material 10 in die Kammer 22 (Fig. 1) einführt, während der andere als Metallschmelze vor liegt, in die die Kammer 22 eingetaucht ist. Die folgende Ta belle gibt eine Anzahl von Fällen an, in denen die vorliegende Erfindung anwendbar ist.The method of the present invention is useful for making intermetallic compounds by introducing one component in solid form as a metal rod as material 10 into chamber 22 ( FIG. 1) while the other is molten metal into which chamber 22 is immersed. The following table indicates a number of cases in which the present invention is applicable.

Tabelle I Table I

Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung steigt die Aus beute an Teilchen der intermetallischen Verbindung mit der Zu fuhrrate des Materials 10 zur Kammer 22 und zum Plasma. Der Vo lumenanteil der intermetallischen Teilchen kann sehr hoch sein wie bspw. 10%, 15%, 20% oder auch 25%, 30% und mehr. Ein weite rer Gesichtspunkt hinsichtlich einer Erhöhung der Ausbeute ist, das Medium am Austrittsbereich der Kammer vorbeizubewegen, um diesem Bereich frisches umsetzfähiges Medium zu- und dort gebildete intermetallische Verbindung abzuführen. Falls er wünscht, kann man die Teilchen vergrößern, indem man sie unter Sättigungsbedingungen auf der Reaktionstemperatur vorhält, um die Verweil- und Reaktionszeit zu verlängern. Die Bildung in termetallischer Verbindungen erfordert im Normallfall erhöhte Temperaturen. Für TiAl₃ liegt die Reaktionstemperatur bei 665°C (1230°F). Die enorme thermische Energie des Plasmas unterstützt das Aufheizen des Mediums und das Halten desselben auf einer Temperatur, die hoch genug ist, um die Bildung und das Wachstum der Teilchen der intermetallischen Verbindung zu fördern. In the practice of the present invention, the yield of particles of the intermetallic compound increases with the feed rate of the material 10 to the chamber 22 and to the plasma. The volume proportion of the intermetallic particles can be very high, for example 10%, 15%, 20% or also 25%, 30% and more. Another aspect with regard to an increase in the yield is to move the medium past the outlet region of the chamber in order to supply fresh, implementable medium to this region and to remove the intermetallic compound formed there. If desired, the particles can be enlarged by maintaining them at the reaction temperature under saturation conditions to increase the residence and reaction time. The formation in metallic compounds normally requires elevated temperatures. The reaction temperature for TiAl ₃ is 665 ° C (1230 ° F). The enormous thermal energy of the plasma aids in heating the medium and maintaining it at a temperature high enough to promote the formation and growth of the particles of the intermetallic compound.

Nach der Ausbildung der intermetallischen Teilchen lassen sie sich abtrennen - bspw. durch Abfiltern, Zentrifugieren, mög licherweise Lösen in einem geeigneten Lösungsmittel oder mit einer Kombination solcher Methoden. Beim Filtrieren oder Zen trifugieren erhält man die Teilchen als Masse mit Einschlüssen. Bei der Herstellung von Nickelaluminid in einer Aluminiummatrix erhält man bspw. die Teilchen mit Aluminiumeinschlüssen. Die so erhaltene Masse kann bereits in diesem Zustand brauchbar sein; alternativ können weitere Verarbeitungs- oder Abtrennschritte wie ein Auslösen des eingeschlossenen Aluminiums erwünscht sein. Bei der Herstellung von Titan- oder Nickelaluminid ist bspw. Natriumhydoxid ein brauchbares Mittel, um überschüssiges Aluminium zu lösen und die Teilchen freizusetzen, da es Alu minium, nicht aber die intermetallische Verbindung löst. In einigen Fällen werden die Teilchen nicht abgetrennt, sondern in einem metallischen Medium belassen, um eine mit ihnen verstärk te Metallmatrix zu schaffen.After the formation of the intermetallic particles they leave separate - for example by filtering, centrifuging, possible Licher solution in a suitable solvent or with a combination of such methods. When filtering or Zen by centrifugation the particles are obtained as a mass with inclusions. In the production of nickel aluminide in an aluminum matrix the particles with aluminum inclusions are obtained, for example. The so obtained mass can already be used in this state; alternatively, further processing or separation steps like triggering the trapped aluminum is desired be. In the manufacture of titanium or nickel aluminide For example, sodium hydroxide is a useful means to remove excess Dissolve aluminum and release the particles as it is aluminum minium, but not the intermetallic compound. In In some cases the particles are not separated, but in leave a metallic medium to reinforce one with them to create the metal matrix.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zwei oder mehr Bestandteile der erwünschten intermetallischen Ver bindung in die Kammer 22 eingeführt, wo sie miteinander oder im Medium oder in beiden reagieren. Bspw. kann man eine Ti-Al- Verbundstange in eine Kammer 22 in einer Magnesiumschmelze ein führen.According to a further embodiment of the invention, two or more components of the desired intermetallic compound are introduced into chamber 22 , where they react with one another or in the medium or in both. E.g. you can insert a Ti-Al composite rod into a chamber 22 in a magnesium melt.

In einem erfindungsgemäßen Beispiel wurde ein Aluminiumbad bei 716°C (1320°F) mit 436 kg/h (960 lbs./hr.) gespeist. Einer kleinen Kammer 22 wurden ein Nickeldraht mit 3,125 mm (1/8 in.) Durchmesser in einer Menge von 64,5 kg/h (142 lbs./hr.) sowie Heliumgas zugeführt und der Nickeldraht mit 2300 A (etwa 190 kW) gespeist. In der Kammer 22 bildeten sich infolgedessen ein Plasma sowie 74,9 kg/h (165 lbs./hr.) Ni₃Al in dem Aluminium, das von dem Prozeß auf über 1316°C (2400°F) erhitzt wurde. Die Erhitzung des Schmelzbads bzw. Mediums durch den erfin dungsgemäßen Prozeß ist für die Bildung der intermetallischen Verbindungen wesentlich und stellt einen wichtigen Nutzen der Erfindung dar, da die hohen Temperaturen die Bildung und das Wachstum der Teilchen der intermetallischen Verbindungen för dern. Die Ni₃Al-Teilchen machten etwa 17% der verfestigten Masse aus.In an example of the invention, an aluminum bath at 716 ° C (1320 ° F) was fed at 436 kg / h (960 lbs./hr.). A small chamber 22 was supplied with 3.125 mm (1/8 in.) Diameter in a quantity of 64.5 kg / h (142 lbs./hr.) And helium gas and the nickel wire with 2300 A (about 190 kW). fed. As a result, a plasma formed in chamber 22 and 74.9 kg / h (165 lbs./hr.) Ni ₃ Al in the aluminum, which the process heated to above 1316 ° C (2400 ° F). The heating of the molten bath or medium by the process according to the invention is essential for the formation of the intermetallic compounds and represents an important benefit of the invention, since the high temperatures promote the formation and growth of the particles of the intermetallic compounds. The Ni ₃ Al particles made up about 17% of the solidified mass.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird im Ofen 14 Alumi nium bzw. ein anderes Material im festen Zustand verwendet. Die Kammer 22 wird zunächst über oder im wesentlichen an der Ober fläche 16 des Materials angeordnet, der Lichtbogen gezündet und ein Plasma zwischen dem Draht 10 und der Oberfläche 16 ausge bildet. Dabei entsteht ein See aus geschmolzenem Aluminium (bzw. aus dem anderen Material), in den die Kammer 22 einge taucht wird; sie wirkt dann in ihm im wesentlichen auf die oben beschriebene Weise. Im wesentlichen das gleiche gilt für eine teilchen- oder klumpenförmige Beschickung des Ofens 14, wobei in diesem Fall jedoch die Kammer 22 mit ihrer Austrittsöffnung bereits unter der Oberfläche 16 des Ofeninhalts angeordnet werden kann. Diese Anordnungen sind potentiell nützlich, da sie die Plasmaenergie zusätzlich zum Legieren auch zum Aufschmelzen der Ofencharge zu nutzen gestatten.In one embodiment of the invention 14 Alumi nium is in the oven or other material used in the solid state. The chamber 22 is first arranged above or essentially on the upper surface 16 of the material, the arc is ignited and a plasma forms between the wire 10 and the surface 16 . This creates a lake of molten aluminum (or other material) into which the chamber 22 is immersed; it then essentially acts in it in the manner described above. Essentially the same applies to a particulate or lump-shaped loading of the furnace 14 , in which case, however, the chamber 22 with its outlet opening can already be arranged below the surface 16 of the furnace contents. These arrangements are potentially useful because they allow the plasma energy to be used in addition to alloying to melt the furnace batch.

Claims

1. A method for producing one or more inter metallic compounds, characterized in that
(a) maintains a chamber, the outlet opening of which is arranged in a molten medium,
(b) introducing into the chamber a gas having an ionizable gas at a pressure sufficient to form a surface of the molten medium in the interior of the chamber substantially in the exit region thereof,
(c) forming a plasma in the chamber that extends substantially from at least the inner surface of the molten media to a spaced location in the chamber, and
(d) delivering to this location in the chamber a material having one or more components that are reactive with one another or with one or more of the components in the medium or both with one another and with the components to form one or more intermetallic compounds, converts the material within the plasma into an essentially superheated spray and supplies it to the inner surface of the molten medium in the chamber.

2. Process for the production of one or more inter metallic compounds, characterized in that
(a) creates a molten medium containing one or more components of the compound,
(b) introduces a chamber with an open outlet opening into a molten medium,
(c) introducing into the chamber a gas having an ionizable gas with sufficient pressure to form a surface of the molten medium in the interior of the chamber substantially in the outlet region thereof,
(d) produces a plasma in the chamber that substantially extends from at least the inner surface of the molten medium to a location in the chamber spaced therefrom,
(e) supplying the location in the chamber with one or more constituent materials that can be reacted with the one or more constituents in the molten medium to form one or more intermetallic compounds, and the material substantially in plasma to an overheated mist converts and supplies this to the inner surface of the molten medium where one or more components of the compound in the medium react with one or more components of the material to form the compound or compounds, and
(f) leading a gas from the chamber into the medium to aid in the entry of substances from the chamber into the medium.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized that heat in a significant amount is transferred from the chamber to the molten medium.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the gas is essentially with a flow rate at which the entry of Substances from the chamber are supported in the medium.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized that you have at least part the material of the chamber in the form of an elongated festival body feeds.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, because characterized by that the dimension the chamber in the direction of penetration into the melted Medium is larger than its transverse dimension in the medium.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ge melted medium past the outlet opening of the chamber running.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Medium circulates to improve the distribution in it.

9. The method according to claim 1, characterized ge indicates that you step in the place mentioned (d) two or more components of the intermetallic compound feed.

10. The method according to claim 1, characterized ge indicates that at least part of the components supplied to said location in step (d) as supplies one or more fluids.

12. The method according to claim 2, characterized ge indicates that components in the the place in the Step (e) feed material with other components in the Material react.

13. The method according to claim 1, characterized ge indicates that at least part of the mate rials is supplied as a fluid.

14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that one of min at least part of the medium particles of the intermetallic Disconnects.

15. The method according to claim 14, characterized ge indicates that the separated particles treated to remove other substances from them.

16. The method according to any one of claims 1 to 13, there characterized in that the particles left in the medium to reinforce the same in a product to act that at least partially from the particles and min at least partly consists of the medium.