DE925276C - Verschleissfeste Werkstoffe - Google Patents

Description

• Verschleißfeste Werkstoffe Für,clie Herstellung kalt-und warmharter sowie zunderfes.ter L£gierungen, insbesondere mit guter Kriechfestigkeit, sind bereits Legierungen vo@rgesch1,ag.en worden, :die entweder auf der Grundlage der Karbide, Nitrid@e, Snlizide oder Boridie-, wie beiispielsweise Chiromkarbi,d oder Zirkonbo@rwd, oder auf der Grundlage oxydisoher Werkstoffe, heisp!ie1isweiiise Aluminiumoxyd (A1202),aufgebaut waren. Es hat sich nun 'herausgestellt, daß Legierungen auf der Grundlage der erstgenannten Stoffe wohl in bezug auf Temperaturwechselbeständigkeit und Festigkeitsverhalten, nicht aber in allen Fällen in b:ezug auf Zunderbeständigkeit befriedigt h laben, während die auf reinen Oxyden, AIuminiumoxyd, mfgebauten Werkstoffe wohl vollkommene Zunderbeständigkelt, jedoch ungenügende Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturwechsel .aufwiesen. Hinzu kam noch"daß Werkstoffe auf reiner Oxydb)asi)s nur schlecht von Metallen benetzt werden, so d!aß auch ihre Bindung ,durch m@etailldisiche Zusätze nicht allen Ansprüchen genecht werden konnte.
• Erfindungsgemäß hat stich nun gezeigt, daß man zu Werkstoffen, die Kalt- ,und Warmhärte, gute Kriechfestigkeit und befriedigende Zun@derbeständigkeit aufwesen,gelangt, wenn man als Grundlaige niedere Oxyde ödes Titans, Zirkons, Tautals, Niiiöbs und Clhromis verwendet. Die niederen Oxyde sollen dabeii ,so aufgebautsein, @d@aß ihr Sauerstoffgehalt zwischen ao und 8o/0 dies Sauer-stoffgehaltes dies an ,der Luft glühbeständ.iigen höchsten Oxydieis der betreffenden Metalle beträgt. Bedispielsweitsie soll also d!er Sauerstoffgehalt im Falle des Chromoxyd,s (Cr2 03) zwischen Cr. 00,s und Cr2 02,4 betragen. Vorzugsweise soll der-- Sauerstoffgehalt i Atom Sauerstoff auf i Atom Metä11 ausmachen, wie er in Verbindungen, wie Ti O, Zr O und Cr O, vorliegt. Durch den geminderten Sauerstoffgehalt wird das Gitter per Oxyde so weit aufgeilockert, -daß -leichter sowohl untereinander zu mechanisch festen Körpern durch Sintern verschweißt oder auch auf dem Schlnielzwege. miteinander verbunden werden können. Schließlich äst auch dieBearnetzungsfähi!gkeit der s ,auersfioffärmeren Verb!in:dlungen gegenüber Metallen od per Metallmiischungen wesentlich verbessert, :so .daß Legierungen, die aus Oxyden der genannten Metalle miifieinem Sauerstoffgehalt innerhalb, ,deir genannten Grenzen bestehen, mit anderen Metallen Legierungen wesentlich höherer Festigkeit ergeben, als wenn die gesättigten Oxyde mit den gleichen Metallen gebunden werden.-Die sauerstoffärmeren Verbindungen dier genannten Metalle können entweder durch Um@sietzung der Oxyde mit den Metallen erhalten werden oder durch Reduktion mit gasförmigen Rediukbiom;smitteln. Beispielsweise können s-auerstoffärmere Tntanoxyde durch Reduktion von T02 mit Titannmltall hergestellt worden. Die Reduktion kann aber auch mit Wasiserstoff b li höheren Temperaturen, vorzugsweise unter Druck oberhalb-- ioo kg/cM2; durch stufenweisen vorgenommen werdien, wobei das entstehende Wasser jeweils aus dem Reaktionsverlauf in bestimmt= Umfang aus-,geschieden werden kann. Bei den Reaktionen zur HeTstellung d ier Verbindungen niedrigen Sauerstoffgeihütes kann fauch von Gemischen der Oxyde der genannten Mietallee anisgegangen wenden.
• Es hat sich weiterhin in manchen . Fällen als zweckmäßig erwiesen, im dies Gitter der oxydärrmeren Metadlvembindungen noch andere Atome, beispielsweise Kohlem@stoff, Stickstoff, Bor, Silizium oder Phosphor, einzubauen. Der Einbau dieser Frem@d@stoffie kann entweder durch nachträgliche Erhitzunig d ler sau@ers-toffämmeren. Metallverbindungen mit Kohlenstoff, Bor, Silizium oder Phosphor oder Erhitzung mit erfolgen. Der -Einbann kann aber auch schon während der Hexs ,tellunig der s:nuerstoffärmeren Metallverbindungen vror euch gehen, wobei beispielsweise -an Stelle von Bor, Silizium oder Phosphor auch deren Oxyde verwendet werden können, die gleichzeitig mit reduziert werden. _ Auf diese Weise können Oxykarbide,- beispielsweise Cr O C, oder Oxyboride, beispielswenee T:i O B, oder Oxysiliz,i-de, beispielsweiise Ta0 Sie, erhalten werden.
• Die Ven#arbeitung,dieser Stoffe zu Arbeitsgeräten verschiedenerArt, beispielsweiseTurb@inensähaufeln, Strahldüsen, Lagerschalen oder Warmpreßmabrizen, kann entweder 2n bekannter Weise- 'durch Pulvern, Pressen und Sintern vor sich gehen oder auch. durch Schmelzen und Gießen erfolgen. Dies trifft finsbesonder6 für Chromoxykarbidlegiierungen zu, die bereits bei r8oo@°' flüssig werden und sich z. B. mach dem Schleudergußverfahren zu Formkörpern verschiedener Art verarbeiten lassen.
• Den Grundstoffen der eingangs genannten Art können zur Anpassung ihrer Eigenschaften. -noch Hilfsis-toftle in Mengen bis zu q.o Gewichtsprozent zugesetzt werden. - Alls Hilfsstoffe kommen dabei die Metalledler Wolframgruppe, der Eiseingruppe, der Kupfergruppe und Leichtmetalle, wie Aluminium, B@eryldiiurn oder Titan oder Siliedum oder Msehungen der genannten Metalle in Betracht.
• Stoffe bzw. der erfindungsgemäß beschriebenen Art können aber auch in Form von Aufschweißliegierungen in Form von Elektroden oder d urrh Hochfrequenzheizung auf TrägerkörpeT anderer Zusammensetzung aufgesdhmolzen werden.
• Werden Mtisichungen der genannten sZuerstoffarmenGrundstoffe mit Zusatzmetallen oder Z.uis@atzmeta>Ilmsichunlgen verarbeitet, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, mindestens einen Teil -der Zusatzmetalle in d!as Gitter der sauerstoffarmen Grundstoffe vor Bier endgi'vltigen Formgebung durch Gießen oder Sintern. eindnffundieren zu lalssen. So kann man beispdielsweise in einen Zr O-Zr C-Mnschlaris;tal4 metall.iisches Wolfram oder Chrom oder andere der genannten Zusatzmetalle, beispielsweise Aliuminium, oberflächlich eindiffiundieren lasisen, woibei diese Diffusion bereits bei. dien Herstellung der sauerstoffarmen Grundstoffle erfolgen kann. Gegebenenfalls können den Mischungen zurr Beeinflussung ihrer elektrischen und thermischen Eigenschaften auch Zusätze sauerstoffarmer Verbindungen des Aluminiums, Boirs und S @lnzium@s, beispielsweise Al O, B O oder Si O, zuggesetzt wer-.den. Ferner kann in die Grundstoffe Vanuddn zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion zulegiert werden, wobei beispielsweise einem Grundstoff der Formel Cr2 O0,8 C0,2 5'/o Vamadin alls Mietall oder als Vanadinoxydlul der Fonmel V O zugesetzt werden können.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE. i. Verschleißfeste, insbesondere hochwarmfeste und zunderfeste Werkstoffe aus sauerstoffärmeren Oxyden des Titans, Zirkons, Tantals,. Niobs oder Chroms oder deren Gemischen, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Sauerstoffgehalt mindestens 2o % und höchstens 8o 0/ö des SauerstoffgehaJtes beträgt, der den an, der Luft glühbeständigen Oxyden der genannten Metalle ,entspricht. _ a. Werkstoffe nach Anspruch s, dadurch gekennzeichnet, daß' der S äuer.s toffg ehalt den Verbindungen Ti O, Zr O, Nb O, Ta O und Cr O entspricht. . . 3: Verfahren zur Herstellung' sauerstöffärmerer Oxyde nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Sau,erstoffabbaif aus den an der Luft glühbeständigem Oxyden durch Wasserstoff :unter Druck, vorzugsweise über ioo kg/cm2, und bei höheren Temperaturen erfolgt: ` q.. Werkstoffe nach Anspruch i, dadurch gekennzeicQznet, daß in-die Gitter der sad,erstoffarmen Oxyde zusätzlich andere Elemente, wie Kohlenstoff, ' Silizium, Bor, Stickstoff oder Phosphor, @eingebauf sind. 5. Werkstoffe nach Anspruch i und 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Grundstoff noch bis zu 4o Gewichtsprozent Metalle der Wodframgruppe, der E,isiengruppe oder Leichtmetalle oder deren Mischungen zugesetzt sind. 6. Werkstoffe nach Anspruch i, dadurch ge- kennzeichnet, daß sie aus 75 Gewichtsprozent eines Grundstoffes der annähernden Formel Cr O C, 2o Gewichtsprozent Nickel, 3 % Chrom und 2% Silizium bestehen. 7. Werkstoffe nach Anspruch i, dadiuirch gekennzeichnet, daß sie zu 40°/o aus dem Grundstoff der annähernden Formel Ti O B0,4, 5o Gewichtsprozent eines Grundstoffes der Formel Cr 0o,3 B0,5, 61/o Kobalt, 2 % Beryllium und 2 % Titan bestehen. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentsehnift Nr. 736 81o.