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Aluminiumlegierung Gegenstand der Erfindung ist eine Aluminiumlegierung
mit Nickel bzw. Nickel und Kupfer und einem weiteren Zusatz von Thorium.
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Vorteilhaft weist die Legierung noch einen weiteren Zusatz Cermischmetall
auf, das in Form einer Vorlegierung aus gooi'o Kupfer und i o ofo Cermischmetall
einlegiert wird.
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Ein Verfahren zum Veredeln dieser Legierung besteht darin, daß die
Legierung von einer Temperatur von 535 bis 420° C im Salzbad auf Raumtemperatur
abgeschreckt und dann einer Glühbehandlung bei Temperaturen zwischen 8o° C und aoo°
C unterworfen wird.
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Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, Legierungen aus Aluminium
und Nickel und einem weiteren Zusatz von seltenen Erden, nämlich von Titan, herzustellen.
Gegenüber solchen Legierungen besitzt jedoch die unter Zusatz von Nickel und Thorium
zustande gekommene neue Legierung wesentlich bessere Eigenschaften. Besonders ist
die Eigenschaft der Beständigkeit bei der neuen Legierung infolge der Gehalte an
Nickel und Thorium in viel höherem Maße vorhanden als bei den bekannten Aluminiumlegierungen.
Da ferner Vorlegierungen von Titan und Nickel erheblich höhere Schmelzpunkte aufweisen
als die bei der Herstellung der neuen Legierung zur Verwendung kommende Vorlegierung
aus Cermischmetall und Kupfer, so wird durch die Verwendung der letztgenannten Vorlegierung
eine Materialverbesserungerzielt, weil höhere Überhitzungen und dadurch in höherem,
schädigenden Maße bedingte Oxydationen vermieden werden.
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Wenn nun auch schon der Einfluß von Cer bzw. Cernmischmetall auf Aluminium
und Aluminiumlegierungen bekannt geworden ist, so beschränkte sich diese Kenntnis
doch auf die Wirkung von Zusätzen von Cer oder Cer-Eisen zu Aluminium oder Legierungen
desselben, während der Einfluß der bei der neuen Legierung als Zusatz benutzten
Vorlegierung von Kupfer und Cermischmetall, insbesondere die durch diesen Zusatz
erzielte vorerwähnte Verbesserung der Eigenschaften von Aluminiumlegierungen bisher
unbekannt waren. Eine durch diese Mittel erreichte erhebliche Verbesserung ist ,auch
in der sehr bedeutenden Dünnflüssigkeit der neuen Legierung und ferner darin zu
erblicken, daß Überreste von Guß- und Walzmaterial beliebig oft eingeschmolzen werden
können, ohne daß die Qualität des Materials leidet. Das Material wird dadurch vielmehr
von Fall zu Fall immer homogener. Infolge ihrer hohen Dünnflüssigkeit übertrifft
die neue Legierung die bekannten Aluminiumlegierungen in ihren Verwendungsmöglichkeiten
erheblich, da sie sich bis zu einer Wandstärke von Papierdicke im Sandguß ausgießen
läßt und bei den kompliziertesten Gußstücken eine vollkommen einwandfreie Form ohne
Blasen und Lunker ermöglicht. Die Festigkeit der aus
dieser Legierung
hergestellten Gußstücke schwankt. je nach der Wandstärke der letzteren zwischen
18 und 22 kg pro mm2. Zugversuche mit der neuen Legierung in gewalztem und veredeltem
Zustande haben bei einem Gehalt der Legierung von 0,3 % Nickel, 0,o5% Thorium, 3,6%
Kupfer und o,4% Cermischmetall eine Festigkeit von 30 kg pro mm2, bei einem
Gehalt von o,8% Nickel, 0,20;o Thorium, 4,8% Kupfer und o,5% Cermischmetall eine
Festigkeit von 36 kg pro mm2 und bei einem Gehalt von 1,5% Nickel, o, 5 % Thorium,
5, i % Kupfer und 0,70/0 Cermischmetall eine Festigkeit von 42 kg pro mm2
ergeben. Neben ihrem homogenen, feinkristallinischen Gefüge zeichnet sich die neue
Legierung noch dadurch aus, daß sie gegen Säuren, Salzlösungen und Seewasser äußerst
beständig ist.
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Durch die Behandlung der Legierung gemäß dem angegebenen Veredelungsverfahren
wird die Festigkeit der Legierung noch erhöht. Die für dieses Veredelungsverfahren
erforderlichen Temperaturschwankungen hängen weniger von der jeweiligen Zusammensetzung
der Legierung als von der verlangten Festigkeit und Dehnung ab. Die Anlaßtemperatur
ist verschieden zu wählen, da Festigkeit, Dehnung und Anlaßtemperatur in Abhängigkeit
zueinander stehen, und da es durch geeignete Wahl der Anlaßtemperatur möglich ist,
der Festigkeit und Dehnung die für den jeweiligen Konstruktionszweck nötige Größe
zu geben. Bei einem Gehalt der Legierung an Nickel > i % und an Thorium _> 0,2%
ist z. B. eine Behandlungstemperatur von r 80° C zu wählen. Die Gehalte der Legierung
an Nickel und Thorium in den angegebenen Grenzen sind nötig bei der Verwendung der
Legierung als gegen Seewasser und Atmospherilien beständige Legierung.
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Aus den angegebenen Eigenschaften der Legierung ergibt sich die Möglichkeit
einer weitgehenden Verarbeitung der Legierung in Guß- und Walzform. Das aus der
Legierung hergestellte Material oxydiert praktisch nicht, es ist sauber und hinterläßt
beim Walzen keine Spuren. Es läßt sich kalt walzen und erreicht als Walzfabrikat
eine Festigkeit von 4o bis 45 kg pro mm2 bei Dehnungen von i i bis i5%. Durch besondere
Nachverdichtung läßt sich die Festigkeit der Legierung auf 5o bis 55 kg pro mm2
steigern. Bleche lassen sich aus der Legierung in jeder Länge -und Breite auswalzen,
ohne daß Kantenrißbildungen entstehen, und ohne Verunreinigung der Walzen. Von besonderer
Bedeutung ist die schon erwähnte Tatsache, daß Überreste der Legierung beliebig
oft eingeschmolzen werden können und das Material hierbei an Qualität bedeutend
gewinnt, indem es von Fall zu Fall homogener wird. Die Legierung kann mit großem
Erfolg bei Spritz- und Kokillenguß verwendet werden, da ihre Dünnflüssigkeit die
kompliziertesten Gußstücke mit einer Genauigkeit von 1/1.0o mm mühelos herstellen
läßt. Wird der neuen Legierung i, 5 % Nickel zugesetzt, so wird das Schwindmaß so
weh erniedrigt, daß die Legierung als Material für Kolben von Explosionsmotoren
hervorragend geeignet ist. Bei .entsprechenden Prozentgehalten an Nickel und Thorium
hat sich die Legierung als Kolben für Dampfmaschinen, Luft- und Flüssigkeitspumpen
zweifelsfrei bewährt. Da, wie :erwähnt, durch den Zusatz des Thoriums die kritische
Rekristallisationstemperatur erheblich erhöht wird, so können aus der neuen Legierung
hergestellte, warm beanspruchte Walzstücke im Betriebe höheren Temperaturen ausgesetzt
werden, ohne daß die Gefahr der Warmbrüchigkeit durch Verminderung der Festigkeitseigenschaften
eintritt.
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Vorteilhaft erhält die Legierung die folgende Zusammensetzung: Nickel
o, 3 bis i, 5 %, Thorium 0,o5 bis o,9%, Vorlegierung Cermischmetall-Kupfer 4 bis
6,8%, wobei Kupfer zu etwa 9o% 'und Cermischmetall zu etwa i o % in der Vorlegierung
enthalten sind, Rest Aluminium mit den handelsüblichen Eisengehaltsgrenzen.