DE967458C

DE967458C - Pyrophore Legierungen

Info

Publication number: DE967458C
Application number: DET9019A
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Komarek; Dr Hans Nowotny; Dr Otto Smetana
Original assignee: Treibacher Chemische Werke AG
Current assignee: Treibacher Chemische Werke AG
Priority date: 1953-02-27
Filing date: 1954-02-10
Publication date: 1957-11-14

Description

Pyrophore Legierungen Es wurde schon in Betracht gezogen, Titan-Wismut-Legierungen im Bereich von 3o bis 8o Gewichtsprozent Titan als Pyrophore zu verwenden, jedoch sind derartige Legierungen bis jetzt noch nicht praktisch verwertet worden. Solche Legierungen haben zwar tatsächlich die Eigenschaft der Pyrophorität, aber sie sind bei höheren Titangehalten viel zu hart, um technisch verwendbar zu sein. Wie gefunden wurde, liegt der Höchstgehalt an Ti für technisch brauchbare Legierungen. bei 55 %.
Die Erfindung befaßt sich ebenfalls mit pyrophoren Legierungen, welche Ti und Bi enthalten, und schlägt pyrophore Legierungen vor, welche gekennzeichnet sind durch einen Titangehalt von 15 bis 55 Gewichtsprozent, Rest im wesentlichen Bi, das bis- zu einer Gesamtmenge von 6o Gewichtsprozent durch Sb und/oder Sn und/oder Pb derart ersetzt sein kann, daß die Legierungen innerhalb des Feldes ABCDEA des Diagramms liegen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäßen Legierungen außer Ti und Bi noch Pb als wesentlichen Bestandteil enthalten und innerhalb des Feldes AFGEA des Diagramms liegen. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, die erfindungsgemäße Legierung außer Ti und Bi noch Sb als wesentlichen Bestandteil enthalten zu lassen, wobei sie innerhalb des Feldes A D C HFA des Diagramms liegt.
Es darf auf Grund von Untersuchungen angenommen werden, daß Träger der Zündeigenschaften eine Phase ist, die zu etwa gleichen Gewichtsteilen aus Ti und Bi besteht. Bei höheren Titangehalten treten titanreichere Kristallarten auf, die wegen ihrer Härte die Legierungen unbrauchbar machen. Bei kleinen Titangehalten wird die pyrophore Phase gewissermaßen verdünnt, und die Pyrophorität nimmt ab, jedoch überraschenderweise nur sehr langsam. Im System Ti-Bi sind selbst Legierungen mit weniger als 15 % Ti noch merklich, wenn auch für eine praktische Verwertung nicht mehr hinreichend pyrophor.
Was die innerhalb der vorliegenden Erfindung bereits als wichtig hervorgehobenen Ti-Bi-Sb- und Ti-Bi-Pb-Systeme anbelangt, so ist hierzu folgendes zu sagen: Das Zulegieren der billigen Metalle Antimon und Blei ist wirtschaftlich vorteilhaft, und man kann durch solche Zusätze die Gebrauchseigenschaften der Legierungen verbessern; man kann so z. B. eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit oder günstigere Zerspanbarkeit erreichen.
Sb und Pb können teilweise oder ganz durch andere Elemente der Gruppen IVb und Vb des Periodischen Systems ersetzt sein, jedoch ist die pyrophore Wirkung solcher Ersatzlegierungen' merklich geringer. Außer den bisher genannten- Elementen können die Legierungen eines oder mehrere der folgenden Elemente enthalten a) In einer 2o Gewichtsprozent nicht übersteigenden Gesamtmenge: Zr, Th, U, Ce und andere Seltene Erden; b) in einer io Gewichtsprozent nicht übersteigenden Gesamtmenge: Fe, Co, Ni, Mn, Al, Si, Cu, Ag, V, Cr, Mo, W. Diese Elemente sind als Legierungskomponenten für pyrophore Massen an sich bekannt.
Weiter können in den Legierungen Elemente anwesend sein, die als Verunreinigungen in den Legierungskomponenten (beispielsweise dem Titanmetall) vorhanden sind oder die bei der Herstellung oder Verarbeitung der Legierungen hinzukommen können. Es sind dies die Elemente O, H, C, S, P, N.

Man kann die Legierungen auf verschiedene Weise herstellen. Das folgende Ausführungsbeispiel erläutert einen derartigen Herstellungsweg: 400 g Titanpulver mit 99 % Ti werden mit 80o g Bleipulver (9995 °/o) und 80o g grob gepulvertem Wismut in einer hydraulischen Presse ohne Zugabe eines Bindemittels zu Pastillen von 30 mm Durchmesser und 3o mm Höhe verpreßt. 500 g dieser Pastillen werden in einem zylindrischen Tiegel aus dichtem Graphit mit den Abmessungen 48 mm Innendurchmesser, 6o mm Außendurchmesser, 300 mm Länge, in einen kippbaren, allseits geschlossenen Kohlerohrkurzschlußofen eingesetzt. Der Ofenraum wird auf 0,o5 mm Hg evakuiert, reines Argon bis zu einem Druck von 70o mm Hg eingelassen und der Strom eingeschaltet. Die Stromstärke beträgt anfänglich Zoo A und wird im Laufe von io Minuten allmählich auf den Endwert von 50o A erhöht. Die Endspannung beträgt 27 V. Nach 12 Minuten ist die Masse geschmolzen. Der Druck im Ofen steigt auf 1400 mm Hg an. Zum Einschmelzen der restlichen Pastillen, die mittels einer geeigneten Vorrichtung allmählich der Schmelze zugesetzt werden, sind weitere 25 Minuten erforderlich. Nach völligem Durchschmelzen wird der Ofen gekippt, worauf das Metall in die auf 500° vorgewärmte Kokille fließt.

Ausführungsbeispiele
Gewichtsprozent
Ti Bi 1 Sb Pb Zr Ce Fe ( Mn Al
x. 29 71 - - - - - - -
2. 20 40 - 40 - - - - -
3. 30 50 20 - - - - - _-
4- 45 52 - 3 - - - - -
5. 40 30 30 - - - - - -
6. 15 40 - 45 - - - - -
7. 18 22 - 6o - - - - -
8. 47 10 - 43 - - - - -
9. 40 40 - 8 - io 2 - -
10. 30 50 8 - io - - - 2
11. 35 35 28 - - - - 2 -
12. 20 70 - - 10 - - - --
13. 47 53 - - - - -- - -

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Pyrophore Legierungen, gekennzeichnet durch einen Titangehalt von 15 bis 55 Gewichtsprozent, Rest im wesentlichen Bi, das bis zu einer Gesamtmenge von 6o Gewichtsprozent durch Sb und/oder Sn und/oder Pb derart ersetzt sein kann, daß die Legierungen innerhalb des Feldes A B C D EA des Diagramms der Zeichnung liegen.
2. Legierungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie außer Ti und Bi noch Pb als wesentlichen Bestandteil enthalten und innerhalb des Feldes AFGEA des Diagramms liegen.
3. Legierungen nach Anspruch -i, dadurch gekennzeichnet, daß sie außer Ti und Bi noch Sb als wesentlichen Bestandteil enthalten und innerhalb des Feldes ADCHFA des Diagramms liegen.
4. Legierungen nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eines oder mehrere der Elemente Zr, Th, U, Ce und andere Seltene Erden in einer 2o % nicht übersteigenden Gesamtmenge enthalten.
5. Legierungen nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie weitere, als Legierungskomponenten für pyrophore Massen bekannte Elemente in einer io °/a nicht übersteigenden Gesamtmenge enthalten. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 27 341 vom Jahre igo8, ig 829 vom Jahre igog; USA.-Patentschrift Nr. 1023 2o8; kanadische Patentschriften Nr. 475 172, 475173-