DE68925015T2 - Formkörper aus einem schwerschmelzbarem Metall mit bestimmter Form und Verfahren zu seiner Herstellung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft das Gebiet von Bauteilen aus hochschmelzenden Metallmaterialien mit ausgewählter Gestalt und Verfahren zur Herstellung solcher Bauteile.
• In vielen Metallmaterialien sind unterschiedliche Metalle miteinander oder mit anderen Materialien kombiniert, um gewünschte Eigenschaften wie niedrige Dichte bei hoher Festigkeit, gute Korrosions-/(Oxidations-)Beständigkeit oder eine gute Beibehaltung von ausgewählten Eigenschaften wie hoher Festigkeit bei hohen Temperaturen zu erreichen, wobei diese Materialien nicht zur Herstellung durch herkömmliche Schmiedemittel und ähnliches wie Walzen, Ziehen oder Kaltschlagen geeignet waren, da sie beispielsweise keine intrinsische Duktilität besaßen. Beispielhaft für solche Metallmaterialien von großem Interesse für die Luft- und Raumfahrtindustrie sind hochschmelzende Metallmaterialien wie Beryllide und Aluminide, insbesondere intermetallische Titan- und Aluminiumverbindungen mit geordneten kristallinen Strukturen definierter Zusammensetzung, die aufgrund der Abwesenheit von Gleitrichtungen in den Gitterstrukturen dieser Materialien mit der herkömmlichen Formgebungstechnologie nicht vereinbar waren.
• Es wurde auch häufig vorgeschlagen, Verstärkungselemente wie Metallfasern oder ähnliches in verschiedenen Materialien einzubetten, um aus den Materialien geformte Bauteile mit höherer Festigkeit vorzusehen. Allerdings waren solche Bauteile häufig durch die relativ niedrige Festigkeit der Bindung zwischen den Bauteilen und den verstärkten Materialien gekennzeichnet, so daß die Bauteile typischerweise nicht zur Formgebung geeignet sind, nachdem die Verstärkungselemente in die Materialien eingebracht wurden. In dieser Hinsicht erkannte man, daß es wünschenswert wäre, Verstärkungselemente in die oben erwähnten hochschmelzenden Metallmaterialien einzubringen, aber bis jetzt konnten Bauteile, die solche hochschmelzenden Materialien mit geeigneten Verstärkungsmitteln umfassen, noch nicht durch Verwendung der oben erwähnten Schmiedeschritte und ähnlichem geformt werden, die herkömmlicherweise zur Formung von Bauteilen aus Metallmaterialien verwendet werden.
• Die GB-A-2 179 369 offenbart das Sintern eines Aluminium- oder Aluminiumlegierungspulvers, mit dem höchstens 12% Eisen-, Nikkel- und/oder Chrompulver gemischt wurden, zur Herstellung einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungsmatrix, die Zonen aus wenigstens einer intermetallischen Verbindung umfaßt.
• Die FR-A-2 314 257 offenbart ein Bauteil, das aus einer Nickel- Kobalt- oder Eisenlegierung mit eingebetteten Verstärkungsfilamenten hergestellt ist, wobei die Verstärkungsfilamente beschichtet sind, um die Bildung einer intermetallischen Verbindung zwischen dem Filamentmaterial und der umgebenden Legierung zu verhindern.
• Die EP-A-0 230 123 offenbart, daß Metallpulver, die aus Aluminium und Titan bestehen können, gemischt werden und man sie reagieren läßt, um ein Pulver aus einer intermetallischen Verbindung zu bilden.
• Die FR-A-1 294 843 offenbart ein Verfahren, bei dem ein Gemenge aus Metallpulvern gesintert wird, um einen bröckligen Preßling aus einer intermetallischen Zusammensetzung herzustellen, der pulverisiert wird; und das Pulver wird gestaltet und gesintert, um ein Produkt zu bilden.
• Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Bauteils ausgewählter Gestalt mit einer Matrix aus einer hochschmelzenden intermetallischen Aluminiumverbindung vor, das die Schritte umfaßt, daß die Bestandteile für die intermetallische Verbindung in Pulverform kombiniert werden, daß das Pulver zu der ausgewählten Gestalt verfestigt und geformt wird, und daß die Bestandteile in dieser Gestalt zur Reaktion gebracht werden, um die intermetallische Verbindung zu dieser Gestalt zu formen.
• Das durch das Verfahren nach Anspruch 1 vorgesehene Bauteil kann Verstärkungsmittel aufweisen. Die hochschmelzende intermetallische Verbindung kann durch die Bildung von intermetallischen Verbindungen zwischen den Bestandteilen der hochschmelzenden Verbindung und den Verstärkungsmitteln sicher an die Verstärkungsmittel gebunden werden. Anspruch 10 betrifft auch ein Bauteil.
• Die hochschmelzende intermetallische Verbindung kann ein Titanaluminidmaterial sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die hochschmelzende Verbindung eine Titan-Aluminium-Legierung aus der Gruppe von Alpha-Titan-Aluminid und Gamma-Titan-Aluminid auf.
• Das Bauteil umfaßt bevorzugt Verstärkungsmittel wie eine Vielzahl von Drahtelementen mit oder ohne Metallplattierung, die über die gesamte ausgewählte Gestalt in der hochschmelzenden intermetallischen Verbindung verteilt sind. Nach Wunsch ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Drahtgitter in der hochschmelzenden intermetallischen Verbindung angeordnet und erstreckt sich über die gesamte ausgewählte Form. Das Metallverstärkungsmittel wird bevorzugt durch eine intermetallische Verbindung in Position innerhalb der ausgewählten Gestalt gehalten, die zwischen dem Verstärkungsmittel und den Bestandteilen des hochschmelzenden Metallmaterials gebildet ist.
• Bei dem durch diese Erfindung vorgesehenen Verfahren zur Herstellung des verbesserten Bauteils mit ausgewählter Gestalt werden die Bestandteile der hochschmelzenden intermetallischen Verbindung in Metallpulverform bevorzugt um ein Metallverstärkungsmittel kombiniert. Dann werden die Pulver und das Verstärkungsmittel verfestigt und durch Schmiedemittel wie Walzen, Stanzen oder Ziehen u.ä. zu der ausgewählten Gestalt geformt. Dann läßt man die Materialien der Pulver chemisch reagieren oder, falls dies vorher durchgeführt wurde, durch Sintern am Ort innerhalb der ausgewählten Gestalt miteinander verschmelzen, um das hochschmelzende Metallmaterial herzustellen. Ebenso läßt man das Verstärkungsmittel, das in der gesamten ausgewählten Gestalt verteilt ist oder sich durch diese erstreckt, bevorzugt mit den Pulvermaterialien reagieren, um eine intermetallische Verbindung zwischen den Pulvermaterialien und dem Verstärkungsmittel zu bilden, so daß das Verstärkungsmittel innerhalb der ausgewählten Gestalt in Position gehalten wird, wobei diese intermetallische Verbindung nach Wunsch von einer an dem Verstärkungsmaterial reichen Verbindung zu einer an dem Pulvermaterial reichen Verbindung variiert.
• Weitere Aufgaben, Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der neuen und verbesserten Bauteile und Verfahren dieser Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, wobei sich die detaillierte Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht; darin zeigen:
• Fig. 1 im Diagramm eine Seitenaufrißansicht der Vorrichtung, die zur Durchführung des neuen und verbesserten Verfahrens der Erfindung angeordnet ist;
• Fig. 2A, 2B und 2C Schnittansichten entlang der Längsachsen von bei Ausführungsformen des Verfahrens dieser Erfindung hergestellten Stufenprodukten in vergrößertem Maßstab;
• Fig. 3A, 3B und 3C Schnittansichten ähnlich Fig. 2A, 2B und 2C, die jeweils eine bevorzugte Ausführungsform des neuen Bauteils aus hochschmelzendem Metallmaterial mit ausgewählter Gestalt zeigen, das durch diese Erfindung vorgesehen ist; und
• Fig. 4A und 4B Schnittansichten ähnlich Fig. 2A und 3A, die die Verwendung des Stufenprodukts veranschaulicht, das dort bei der Bildung einer alternativen bevorzugten Ausführungsform des Bauteils dieser Erfindung gezeigt ist.
• Unter Bezug auf die Zeichnungen gibt beispielweise 10 in Fig. 3A eine bevorzugte Ausführungsform des neuen Bauteils dieser Erfindung an, das mit ausgewählter Gestalt, in diesem Fall in Gestalt eines dünnen Metallblechs, gezeigt ist und ein hochschmelzendes Metallmaterial 12 mit wenigstens zwei Bestandteilen umfaßt, das ein Verstärkungsmittel 14 umgibt, das sich durch die gesamte ausgewählte Gestalt des Bauteils erstreckt. D.h., das Bauteil umfaßt ein Metallmaterial 12, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es im Vergleich zu anderen durch solche Techniken geformte Materialien selbst bei relativ hohen Temperaturen relativ schwer mit anderen Metallen zu verschmelzen oder zu verbinden ist bzw. relativ schwer durch Schmiedeverfahren wie Walzen, Stanzen oder Zieh- oder andere herkömmliche Formgebungstechniken gewalzt, gezogen, gebogen oder anders geformt werden kann. Das hochschmelzende Metallmaterial 12 weist typischerweise ein Aluminid auf, das durch niedrige Dichte und hohe Festigkeit gekennzeichnet ist und sich zur Verwendung in der Luft- und Raumfahrtindustrie eignet, und das hochschmelzende Metallmaterial 12 weist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Titanaluminid auf, das eine intermetallische Verbindung mit geordneter kristalliner Struktur bei bestimmter Zusammensetzung aus der Gruppe von Alpha-Titanaluminid (TiAl) und Gamma-Titanaluminid (TiAl) aufweist. Das Verstärkungsmittel 14 weist bevorzugt ein Metallverstärkungsmittel wie das in Fig. 3A dargestellte, gewebte Drahtgitter auf, das einen Abschnitt besitzt, der sich derart über die gesamte ausgewählte Gestalt des Bauteils 10 erstreckt, daß Abschnitte des Verstärkungsgitters über die gesamte Gestalt verteilt sind. Das Metallmaterial des Verstärkungsmittels 14 weist bevorzugt ein Metallmaterial auf, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Molybdän, Wolfram, Titan, Aluminium, Stählen einschließlich rostfreier Stähle, Nickel und anderen Nickellegierungen oder ähnlichem besteht. Es versteht sich, daß das Verstärkungsmittel 14 innerhalb des Rahmens der Erfindung bei alternativen Ausführungsformen auch aus dem Bauteil 10 weggelassen sein kann.
• Nach dieser Erfindung wird das hochschmelzende Metallmaterial 12 am Ort innerhalb der für das Bauteil 10 vorgesehenen ausgewählten Gestalt geformt. Das Bauteil 10 wird beispielsweise bevorzugt unter Verwendung des neuen und vorteilhaften Verfahrens hergestellt, das in Fig. 1 im Diagramm veranschaulicht ist. D.h., mehrere Bestandteile 12a und 12b des hochschmelzenden Metallmaterials werden in Pulverform aus Vorräten abgegeben, die bei 16 angedeutet sind, und in im wesentlichen stöchiometrischer Menge oder ähnlichem in einem Trichter 18 kombiniert und gründlich gemischt, wie dies im Diagramm bei 20 angedeutet ist, um ein homogenes Gemenge aus den mehreren Bestandteilen in fein verteilter Form zur Abgabe aus dem Trichter vorzusehen, wie dies in Fig. 1 bei 12c angedeutet ist. Falls dies gewünscht ist, wird ein Bindemittel und/oder ein Schlamm bildendes Material 12d aus einem Vorrat abgegeben, der bei 22 angedeutet ist, das nach Wunsch in das Gemenge 12c aufgenommen und gründlich darin verteilt wird, um, wie im folgenden beschrieben, die weitere Verarbeitung des Gemenges zu vereinfachen. Allerdings können dieses Bindemittel oder die Schlamm bildenden Materialien im Rahmen dieser Erfindung in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Bestandteile 12a und 12b weggelassen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden beispielsweise typischerweise fein verteilte Titanpulver 12a mit entsprechenden Aluminiumpulvern 12b kombiniert, um ein im wesentlichen stöchiometrisches Gemenge 12c oder ähnliches zu bilden, das zur Bildung eines Titanaluminids zur Reaktion miteinander geeignet ist.
• Dann wird das Gemenge 12c mit dem Vertärkungsmittel 14 so kombiniert, daß es das Verstärkungsmittel umgibt, und die Metallpulver der Gemenge werden miteinander und mit dem Verstärkungsmittel verfestigt, um die ausgewählte Gestalt des Bauteils 10 zu formen. Beispielsweise wird ein Streifen aus dem Verstärkungsmittel 14 bevorzugt in Form eines gewebten Metalldrahtgitters von einem (nicht gezeigten) Vorrat so zugeführt, daß er zwischen einem Paar von Verdichtungswalzen 24 läuft, während das Gemenge 12 zwischen den Walzen über die Führungen 26 ebenfalls so zugeführt wird, daß es das Drahtgitter umgibt und um das Gitter verdichtet wird, um dadurch die Metallpulver und das Metallverstärkungsmittel zu verfestigen und die ausgewählte Blechgestalt des Bauteils 10 zu formen. Werden die Metallpulver und die Metallmaterialien des Verstärkungsmittels ohne Bindemittel verdichtet und weisen sie eine geeignete Formbarkeit auf, dann reicht die Verdichtung zwischen den Walzen 24 bevorzugt aus, um beginnende metallurgische Festphasenbindungen zwischen den Metallpulvern und/oder zwischen den Pulvern und dem Verstärkungsmittel zu erzeugen. Falls dies gewünscht wird, werden das Drahtgitter und das Pulvergemenge erhitzt, wie dies im Diagramm bei 28 veranschaulicht ist, um diese Verfestigung zu vereinfachen. Falls die Pulver und das Verstärkungsmittel unter Verwendung eines Bindemittels verfestigt werden, dann werden die durch die Verdichtungswalzen verfestigten Metallpulver und das Drahtgitter durch Stanz- oder Prägemittel oder ähnliches weiter verdichtet oder verfestigt, was im Diagramm in Fig. 1 bei 32 veranschaulicht ist. Falls dies gewünscht wird, werden die verfestigten Materialien wie bei 34 durch herkömmliche Schneid- oder Schlitzmittel abgeschnitten, um das Bauteil mit seiner im wesentlichen endgültigen ausgewählten Gestalt zu versehen, was in Fig. 2A bei 10a angedeutet ist.
• Nach dieser Erfindung läßt man dann die Metallpulver in dem Gemenge 12c miteinander reagieren, um das hochschmelzende Metallmaterial 12 am Ort in der ausgewählten Gestalt des Metallbauteils 10 zu formen. Die verfestigten Pulver und das Gitter werden beispielsweise bevorzugt erhitzt, um die Metallpulver thermisch zu der geformten Gestalt 10a reagieren zu lassen und das gewünschte hochschmelzende Material des Bauteils 10 zu bilden, wie dies in Fig. 1 bei 36 angedeutet ist, und in diesem Fall werden die Erhitzung und bevorzugt auch die anderen Verfahrensschritte in einer Schutzatmosphäre durchgeführt, die für die Materialien des Bauteils 12 geeignet ist, wie dies im Diagramm durch das Gehäuse 38 und die Einrichtung 39 zum Einbringen einer solchen Atmosphäre in das Gehäuse angedeutet ist. Allerdings versteht sich, daß die Energie, die zum Formen des hochschmelzenden Metallmaterials 12 in die verfestigten und geformten Pulver- und Gittermaterialien zur Reaktion der Materialien eingebracht wird, durch thermische, mechanische oder elektrische Mittel oder ähnliches oder aber durch eine beliebige Kombination geliefert werden kann. D.h., die Energie zur Reaktion kann im Rahmen der Erfindung von den Schmiedemitteln geliefert werden, die bei der Walzbindung, beim Stanzen, bei der Explosionsformung oder ähnlichem verwendet werden, oder aber vom isostatischen Heißpressen Stammen- vom Erhitzen mit elektrischen Mitteln, Laserheiz- oder Schweißmitteln oder durch Ultraschallbindung oder ähnliches, um dadurch das Bauteil 10 nach der Veranschaulichung von Fig. 3A zu formen.
Beispiel A
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das hochschmelzende Metallmaterial 12 Alpha-Titanaluminid (TiAl) auf, und das Metallverstärkungsmittel 14 weist ein gewebtes Gitter aus einem Titanlegierungsdraht wie einen Draht mit der Nennzusammensetzung TiAlV auf, wobei in Fig. 3A veranschaulicht ist, daß das Bauteil 10 in Gestalt eines Dünnblechs oder einer Folie vorgesehen ist, um es mit einer sehr niedrigen Dichte und einer hohen Festigkeit zu versehen, wie es zur Verwendung bei Anwendungen für eine Flugzeughaut oder ähnliches geeignet ist. Bei der Herstellung eines solchen Blechbauteils nach der Erfindung würde ein Draht aus einer solchen Titanlegierung mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm (0,020 Inch) zum Formen eines Drahtgitters von 24 mal 24 gewebt, und ein Streifen aus dem Gitter mit ausgewählter Länge würde mit einem Gemenge aus Titan- und Aluminiumpulvern in einem geeigneten Bindemittel zwischen Verdichtungswalzen derart vorgeschoben, daß das Pulver zur Bildung eines blechförmigen Bauteils um das Drahtgitter verdichtet würde. Würde beispielsweise ein stöchiometrisches Gemenge aus solchen Pulvern zur Bildung eines Alpha-Titanaluminides bevorzugt ein Verhältnis von 80 zu 20 Gewichtsprozent von Titan- und Aluminiumpulver aufweisen, dann weist das Gemenge bevorzugt ein aluminiumreiches Gemenge aus etwa 79% zu 21% Titan- und Aluminiumpulver auf. Die Pulvermaterialien sind bevorzugt in breiter Verteilung von Teilchengrößen im Bereich von etwa 45 bis 150 um (100 bis 325 Mesh) vorgesehen, damit sie mit bevorzugt hoher Dichte verdichtet werden können. Die Pulver werden bevorzugt mit einem herkömmlichen Methacrylat-Bindemittel mit hohem Molekulargewicht wie dem von Dupont unter dem Handelsnamen Elvacite verkauften gemischt, das mit einem Lösungsmittel wie Methylethylketon auf eine erwünschte Beschaffenheit verdünnt sein kann, um eine Paste aus dem Pulvergemenge zur Verdichtung um das Drahtgitter zu bilden (oder einen Schlamm zum Auftragen auf das Gitter mit einer Rakel, falls dies bevorzugt wird). Dann würde das pulverbeschichtete und verdichtete Drahtgitter auf eine Temperatur von etwa 250 - 400 Grad Celsius erhitzt, um das Bindemittel auszutreiben. Dann würde es bei hoher Temperatur geprägt, um die erwünschte Dichte zu erhalten, und bei etwa 1000 Grad Celsius gesintert, um die Materialien weiter in eine im wesentlichen feste Form zu verfestigen, die Pulvermaterialien miteinander reagieren zu lassen, um am Ort ein Alpha-Titanaluminidmaterial in dieser Form um das Drahtgitter zu bilden und die Pulvermaterialien mit Oberflächenbereichen des Drahtgitters reagieren zu lassen, damit intermetallische Titan-Aluminium-Verbindungen gebildet werden, um die Alpha-Titanaluminid-Materialien sicher mit dem Drahtgitter zu verbinden. Falls dies gewünscht wird, werden die erwähnten Verfahrensschritte in einem Vakuum oder in einer Inertreduktionsgasatmosphäre durchgeführt. Würde das Drahtgitter kontinuierlich vorgeschoben, um die verdichteten Pulver aufzunehmen, und dann in Längen geschnitten und/oder anders zu dem Bauteil 10 in Form eines Blechs oder anderer Form geformt, dann würden diese Formschritte vor dem endgültigen Sinterschritt durchgeführt werden, bei dem man die Pulvermaterialien miteinander und mit dem Drahtgitter reagieren läßt, um die hochschmelzenden Materialien des Bauteils 10 zu formen.
• Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform dieser Erfindung, die in Fig. 3B bei 40 veranschaulicht ist, umfaßt das Bauteil 40 ein hochschmelzendes Metallmaterial 42, das dem oben beschriebenen Material 12 ähnlich ist, und wird mit Verstärkungsmitteln verfestigt, die eine Vielzahl kurzer Längen 44 aus Metalldrahtfaser oder metallbeschichteter Keramikfaser umfassen, die jeweils ein hohes Verhältnis von Länge zu Durchmesser aufweisen, wobei das Bauteil beispielsweise zu der ausgewählten verjüngten Gestalt oder ähnlichem geformt wird, wie sie in Fig. 3B veranschaulicht ist. Beim Formen dieser Gestalt wird ein Pulvergemenge 42c, das dem oben beschriebenen Pulvergemenge 12c entspricht, mit den Verstärkungsfasern 44 kombiniert, wie dies in Fig. 2B bei 40a veranschaulicht ist, so daß die Fasern darin verteilt sind, und durch geeignete Stanzmittel verfestigt und zu der gewünschten Gestalt geformt, wie sie im Diagramm in Fig. 1 bei 32 angedeutet sind. Die verfestigten Pulvermaterialien des Gemenges 42c, die wie oben beschrieben mit anfänglich grünen Bindungen miteinander und mit den Metallfasern verbunden werden können, und die verfestigten Materialien werden dann wie oben beschrieben erhitzt, um die Materialien der Metallpulver miteinander reagieren zu lassen, damit wie beim Formen des Bauteils 10 das hochschmelzende Metallmaterial 42 am Ort in der ausgewählten Gestalt des Bauteils 40 geformt wird.
Beispiel B
• Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verdichtet man Pulvermaterialien, wie sie oben unter Bezug auf Beispiel A beschrieben wurden, um einen Nickeldraht und läßt sie am Ort damit reagieren, um ein entsprechendes hochschmelzendes Material aus Alpha-Titanaluminid zu formen, das durch intermetallische Verbindungen, die Nickelaluminide aufweisen, mit dem Nickeldrahtgitter verbunden ist.
• Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung, die in Fig. 3C bei 46 veranschaulicht ist, umfaßt ein Bauteil 46 ein hochschmelzendes Metallmaterial 48 und ein Metallverstärkungsmittel 50 und ist zu einer ausgewählten Gestalt wie derjenigen eines Abschnitts einer Motorverkleidung oder ähnlichem mit einem einspringenden Flächenbereich 51 geformt, wobei sich das Verstärkungsmittel 50 durch die gesamte ausgewählte Gestalt erstreckt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Bauteil bevorzugt eine intermetallische Verbindung 52, die auch ein hochschmelzendes Metallmaterial sein kann und zwischen dem Verstärkungsmittel 50 und dem hochschmelzenden Metallmaterial 48 geformt ist, um das Verstärkungsmittel 50 in einer gewünschten Position innerhalb der ausgewählten Gestalt des Bauteils 46 zu halten, wie dies in Fig. 3C gezeigt ist. Beim Formen eines solchen Bauteils 46 mit einem neuen und vorteilhaften Verfahren der Erfindung wird ein Gemenge 48c aus Metallpulvern, das dem oben beschriebenen Pulvergemenge 12c entspricht, um ein Metallverstärkungsmittel 50 verfestigt, das auch ein Metallmaterial aufweist, das mit wenigstens einem der Pulvermaterialien reagieren kann, um die gewünschte intermetallische Verbindung 52 zu bilden, wie dies in Fig. 2C bei 46a angegeben ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verstärkungsmittel 50 ein gewebtes Drahtgitter auf, das einen überzogenen Metalldraht mit einem Kern 50.1 aus einem ersten Metall umfaßt, der mit einem zweiten, unterschiedlichen Metall 50.2 beschichtet oder überzogen ist. Weist das Gemenge 48c beispielsweise ein Gemenge aus Titan- und Aluminiumpulvern auf, die zur Bildung eines Alpha-Titanaluminids (TiAl) geeignet sind, dann weist das Drahtverstärkungsmittel ein hochfestes Titandrahtkernmaterial 50.1 mit einem Überzug 50.2 aus Aluminium auf, das metallurgisch mit dem Kern verbunden ist. Das Metallpulvergemenge 48c wird durch Schmieden oder ähnliches mit dem gewebten Drahtgitter 50 verfestigt, wie dies in Fig. 1 bei 24 und 32 angegeben ist, um die verfestigten Materialien mit der in Fig. 2C veranschaulichten Gestalt zu versehen, wobei der Prägeschritt 32 bevorzugt mit einem geeigneten Werkzeug verwendet wird, um, wie zu verstehen ist, die endgültige Gestalt des Bauteils 46 zu formen. Die verfestigten und geformten Materialien werden dann erhitzt, wie dies oben unter Bezug auf Fig. 2A und 3A beschrieben wurde, um die Pulver des Gemenges 48c miteinander und mit den Materialien des Verstärkungsmittels 50 reagieren zu lassen, um das das Verstärkungsmittel 50 umgebende hochschmelzende Material 48 am Ort zu der ausgewählten Gestalt 46 zu formen sowie bevorzugt gleichzeitig die intermetallische Verbindung 52 zwischen dem Verstärkungsmittel und dem hochschmelzenden Metallmaterial zu formen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dicke des Drahtüberzugs 50.2 beispielsweise relativ zu dem thermischen Reaktionsprozeß geregelt, um eine intermetallische Verbindung 52 zu formen, die das hochschmelzende Metallmaterial Gamma-Titanaluminid (TiAl) enthält, während das stöchiometrische Gemenge des Metallpulvers 48c selbst gleichzeitig das hochschmelzende Metallmaterial 48 formt, das Alpha- Titanaluminid aufweist, um das Verstärkungsmittel 50 sicher innerhalb der ausgewählten Gestalt des Bauteils 46 zu positionieren. Falls dies gewünscht wird, ist das Verstärkungsmittel alternativ nur aus Titandraht geformt, um zur Bildung einer entsprechenden intermetallischen Verbindung 52 mit dem Pulvermaterial 48c zu reagieren. Es versteht sich, daß auch verschiedene andere Metallmaterialien in dem Verstärkungsmittel 50 eingebettet sein können, um andere intermetallische Verbindungen 52 oder ähnliches zu bilden und eine sichere Bindung zwischen dem Verstärkungsmittel 50 und dem dieses umgebenden hochschmelzenden Metall 48 vorzusehen.
Beispiel C
• Bei einer weiteren Ausführungsform werden durch die herkömmliche RSP- oder PREP-Technik aus einer Titanmetallegierung mit einer Nenngewichtszusammensetzung von 91,5% Titan, 5% Niobium und 1% Tantal Teilchen aus Metallpulvern bevorzugt mit Teilchengrößen in der Größenordnung eines Durchmessers von 20 Mikron geformt. Dann werden die Teilchen auf jede herkömmliche Weise mit reinem Aluminium beschichtet. Zur Bildung eines Gamma-Titanaluminids ist die Beschichtungsdicke bevorzugt anteilmäßig derart vorgesehen, daß das beschichtete Pulvermaterial 62% Titan, 32% Aluminium, 5% Niobium und 1% Tantal aufweist. Falls dies gewünscht wird, werden die beschichteten Pulver um ein Verstärkungsdrahtgitter aus einer Titanmetallegierung oder ähnlichem verdichtet. Die beschichteten Pulver werden beispielsweise bevorzugt um das Drahtgitter verdichtet, wie dies in Fig. 1 veranschaulicht ist, und nach dem Verfestigen durch die Walzen 24 über etwa 2 Stunden bei 250 Grad Celsius gesintert. Falls gewünscht, kann das verdichtete und gesinterte Material zu jeder gewünschten Gestalt geformt, mit einer weiteren Metallschicht walzverbunden werden, auf herkömmliche Weise mit einer solchen gebundenen Metallschicht verarbeitet werden, um ein aufgeblasenes Metallverbundmaterial oder ähnliches zu bilden, oder auf jede andere gewünschte Art geformt werden. Bei solchen Formgebungsvorgängen würde das verdichtete und ges interte Material die Formbarkeit eines beliebigen Aluminiums mit einer Verstärkung aus Teilchen und/oder Teilchen und einem Drahtgitter besitzen. Dann, wenn das verdichtete gesinterte Material die gewünschte Gestalt besitzt, wird es in den Ofen gebracht und über einen Zeitraum von einigen Stunden bis einigen Tagen auf eine Temperatur im Bereich von etwa 450 - 800 Grad Celsius erhitzt, um die Kerne der Teilchen mit ihren Beschichtungen und, bei Verwendung, die Beschichtungen mit dem Drahtgitter reagieren zu lassen, damit das oben beschriebene hochschmelzende Titanaluminid am Ort geformt wird und intermetallische Titanaluminidverbindungen gebildet werden, um, bei Verwendung, die hochschmelzenden Materialien mit dem Drahtgitter zu verbinden. Bei dieser Anordnung wird die geformte Gestalt leicht hergestellt, indem herkömmliche Formgebungsmittel verwendet werden, und dann läßt man sie reagieren, um ein hochschmelzendes Material mit der gewünschten Gestalt vorzusehen.
• Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform dieser Erfindung, die in Fig. 48 bei 54 veranschaulicht ist, weist ein Bauteil dieser Erfindung ein hochschmelzendes Metallmaterial 56, das ein Verstärkungsmittel 58 umgibt, sowie eine Metallschicht 60 auf, die metallurgisch mit dem hochschmelzenden Metallmaterial 56 verbunden ist. Die weitere Schicht 60 ist bevorzugt durch eine Schicht 62 aus einer intermetallischen Verbindung mit dem hochschmelzenden Metallmaterial 56 verbunden, um die Materialien sicher miteinander zu verbinden. Weist das hochschmelzende Metallmaterial 56 beispielsweise ein Titanaluminid auf, dann weist die Metallschicht 60 bevorzugt eine dünne Titanmetallfolie oder ähnliches auf. Aus der obigen Erläuterung ist zu verstehen, daß ein Gemenge 60c aus Metallpulvern, das dem oben beschriebenen Gemenge 12c entspricht, mit einem Verstärkungsmittel, das dem Verstärkungsmittel 14 entspricht, und wie bei 60a in Fig. 1 mit der Metallfolie 16 auf ähnliche Weise verfestigt wird, wie dies oben beschrieben wurde, um eine ausgewählte Gestalt vorzusehen, wie dies in Fig. 4A bei 54a gezeigt ist. Dann läßt man die verfestigten Materialien auf eine Weise thermisch miteinander reagieren, die der oben beschriebenen entspricht, um das hochschmelzende Metallmaterial 56 am Ort in der ausgewählten Gestalt zu formen und die intermetallische Verbindung 62 zu formen, damit das hochschmelzende Metallmaterial an der Titanfolie befestigt ist.
• Es versteht sich, daß zwar zur Veranschaulichung der Erfindung spezielle Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben wurden, die Erfindung aber alle Modifizierungen und Äquivalente der offenbarten Ausführungsformen umfaßt, die in den Bereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Bauteils ausgewählter Gestalt mit einer Matrix aus einer hochschmelzenden intermetallischen Aluminiumverbindung, das die Schritte umfaßt, daß die Bestandteile für die intermetallische Verbindung in Pulverform kombiniert werden, daß das Pulver zu der ausgewählten Gestalt verfestigt und geformt wird und daß die Bestandteile in dieser Gestalt zur Reaktion gebracht werden, um die intermetallische Verbindung zu dieser Gestalt zu formen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Kombinationsschritt den Schritt der Kombination mehrerer Pulver umfaßt, die jeweils im wesentlichen aus einem einzigen Element bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Kombinationsschritt den Schritt der Kombination mehrerer Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung umfaßt, und bei welchem die Materialien ausreichend fein verteilt sind, damit wenigstens ein wesentlicher Anteil der Materialien bei dem Reaktionsschritt in die hochschmelzende intermetallische Verbindung umgewandelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Herstellung eines Bauteils, in dem ein Verstärkungsmittel angeordnet ist, wobei die hochschmelzende intermetallische Verbindung derart geformt ist, daß sie das Verstärkungsmittel umgibt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem das Verstärkungsmittel Teile von Metallmitteln umfaßt, die in der Matrix aus der hochschmelzenden intermetallischen Verbindung dispergiert sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem zwischen der die Natrix bildenden, hochschmelzenden intermetallischen Verbindung und dem Metallverstärkungsmittel eine intermetallische Verbindung gebildet wird, die das Verstärkungsmittel innerhalb des Bauteils in Position hält.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die Metallmittel Drahtmaterialien sind, die aus den Metallmaterialien ausgewählt sind, die Molybdän, Wolfram, Titan, Aluminium, Stähle, rostfreie Stähle und andere Nickellegierungen umfassen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem das Verstärkungsmittel mehrere Drahtelemente umfaßt, die innerhalb der hochschmelzenden intermetallischen Verbindung verteilt sind.

9. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem das Verstärkungsmittel ein Drahtgitter umfaßt, das sich über die gesamte ausgewählte Gestalt erstreckt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei welchem das Drahtmaterial ein Kernmaterial mit einer Metallbeschichtung umfaßt.