Verwendung einer Sinterlegierung für Maschinenteile mit hohen Arbeitstemperaturen
in Brennkrafttriebwerken Für Maschinenteile, die z. B. in Brennkrafttriebwerken
hohen Arbeitstemperaturen im Bereich von 80o bis 120o° C unterworfen sind und gleichzeitig
eine große mechanische Festigkeit aufweisen sollen, ist der Kreis der in Betracht
kommenden Werkstoffe sehr stark eingeengt. Bei Temperaturen von 700 bis 80o°
C können noch hochlegierte Stähle Anwendung finden. Steigt jedoch die Arbeitstemperatur
weiter, so ist die Lebensdauer von Formstücken aus metallischen Werkstoffen infolge
Korrosion und Festigkeitsverminderung nur sehr kurz, während keramische Werkstoffe
noch beständig bleiben. Da jedoch Maschinenteile in manchen Fällen häufig plötzlichen
Temperaturänderungen ausgesetzt sind, zeigt sich dann, daß diese infolge geringer
Temperaturwechselbeständigkeit den Ansprüchen nicht gewachsen sind. Große Sprödigkeit
und geringe Wärmeleitfähigkeit der gebräuchlichen keramischen Stoffe sind die Ursache
dafür. Auch beginnt die mechanische Festigkeit oberhalb 100o° C - z. B. bei. Beanspruchung
auf Zug -selbst bei hochfeuerfesten Oxyden, wie Aluminiumoxyd oder Zirkonoxyd, erheblich
nachzulassen. Bei höheren Temperaturen könnten Siliziumkarbid und Wolframkarbid
in Betracht gezogen werden. Das
erstere ist ein spröder Stoff von
ausgesprochenem Metalloidcharakter, aus dem Formstücke mit dichter Struktur nicht
gut hergestellt werden können. Das Wolframkarbid wiederum ist schon wegen seines
hohen spezifischen Gewichtes für die Herstellung von größeren Maschinenteilen ungeeignet.Use of a sintered alloy for machine parts with high working temperatures in internal combustion engines. B. are subjected to high working temperatures in the range of 80o to 120o ° C in internal combustion engines and at the same time should have a high mechanical strength, the range of materials under consideration is very narrow. At temperatures from 700 to 80o ° C, high-alloy steels can still be used. However, if the working temperature continues to rise, the service life of fittings made of metallic materials is only very short due to corrosion and a reduction in strength, while ceramic materials still remain stable. However, since machine parts are often exposed to sudden temperature changes in some cases, it then becomes apparent that they are not up to the requirements due to the low resistance to temperature changes. The cause of this is the high degree of brittleness and low thermal conductivity of the common ceramic materials. The mechanical strength also begins above 100o ° C - e.g. B. at. Tensile stress - even with highly refractory oxides such as aluminum oxide or zirconium oxide, to decrease considerably. At higher temperatures, silicon carbide and tungsten carbide could be considered. The former is a brittle material of pronounced metalloid character, from which molded parts with a dense structure cannot be made well. The tungsten carbide, on the other hand, is unsuitable for the manufacture of larger machine parts due to its high specific weight.
In der Hartmetalltechnik war es seit langem bekannt, außer Wolframkarbid
auch Legierungen aus Titankarbid und Titannitrid in Mischung mit Kobalt und Nickel
zur Herstellung von Werkzeugen zu verwenden.It has long been known in hard metal technology, except for tungsten carbide
also alloys of titanium carbide and titanium nitride mixed with cobalt and nickel
to use for the production of tools.
Auch waren Sinterlegierungen aus Titannitrid und Titankarbid in wechselndem
Mischungsverhältnis ohne Hilfsmetall bekannt, für die auf Grund ihres hohen Schmelzpunktes
und ihrer elektrischen Leitfähigkeit eine Verwendung als Stromträger in Kurzschlußöfen
oder als Material für Bogenlampenelektroden in Lampen mit eingeschlossenem Lichtbogen
vorgeschlagen worden, ist.Sintered alloys made of titanium nitride and titanium carbide were also alternating
Mixing ratio without auxiliary metal known for due to their high melting point
and their electrical conductivity can be used as current carriers in short-circuit ovens
or as a material for arc lamp electrodes in enclosed arc lamps
has been proposed.
Erfindungsgemäß wurde solchen Legierungen ein neues Anwendungsgebiet
in der Technik durch die Feststellung erschlossen., daß Legierungen aus Titannitrid
und Titankarbid, wobei der Titannitridanteil überwiegt, und Kobalt oder Nickel als
Hilfsmetall in üblicher Menge für die Herstellung von hochhitzebeanspruchten Maschinenteilen
in Brennkrafttriebwerken sehr geeignet sind. Ihre Dichte beträgt etwa 5 im Gegensatz
zu Wolframkarbid, das mit 15,5 erheblich schwerer ist. Bei rasch laufenden Maschinen
fällt diese Eigenschaft besonders ins Gewicht, z. B. bei Laufrädern von Brennkrafttriebwerken.According to the invention, such alloys became a new field of application
tapped in technology by the finding that alloys made of titanium nitride
and titanium carbide, with the titanium nitride component predominating, and cobalt or nickel as
Auxiliary metal in the usual amount for the production of machine parts subject to high temperatures
are very suitable in internal combustion engines. Their density is about 5 in contrast
to tungsten carbide, which is considerably heavier at 15.5. With fast running machines
this property is particularly important, e.g. B. in the impellers of internal combustion engines.
Da bei hohen Temperaturen sämtliche Werkstoffe sehr, viel leichter
mit der umgebenden Atmosphäre reagieren als bei Zimmertemperatur, so muß auch bei
der Beurteilung der Brauchbarkeit eines Baustoffes für den vorliegenden Zweck seine
chemische Widerstandsfähigkeit gegen heiße Gase in Betracht gezogen werden. Auch
unter diesem Gesichtspunkt zeigen Legierungen aus Titannitrid und Titankarbid besondere
Vorteile. In Brennkrafttriebwerken entsteht eine kohlenstoff-, stickstoff- und wasserdampfhaltige
Atmosphäre, die z. B. bei Siliziumkarbid Korrosion verursacht. Im Gegensatz dazu
wurde gefunden, daß Titankarbonnitride bei hohen Temperaturen gegen solche Gase
unempfindlich sind. Titannitrid und Titankarbid bilden eine lückenlose Reihe von
Mischkristallen, die sich im technischen Sinterungsprozeß herstellen lassen. Entsprechend
der chemischen Natur der glühenden kohlenstoff- und stickstoffhaltigen Gase wird
eine hohe Korrosionsfestigkeit erreicht. Insbesondere hat sich die Verwendung der
Legierung eines Mischkristalls aus 4 Teilen Titannitrid und I Teil Titankarbid als
günstig erwiesen. Der Hilfsmetallzusatz bewirkt eine besonders dichte Struktur und
erfolgt in der Menge und in ähnlicher Weise wie bei der Herstellung von Hartmetallen
für Schneidwerkzeuge.Because all materials are very, much lighter at high temperatures
react with the surrounding atmosphere than at room temperature, so must also at
assessing the suitability of a building material for the present purpose
chemical resistance to hot gases should be considered. Even
from this point of view, alloys of titanium nitride and titanium carbide show particular ones
Advantages. In internal combustion engines, a carbon, nitrogen and water vapor-containing one is produced
Atmosphere that z. B. causes corrosion in silicon carbide. In contrast to
Titanium carbon nitrides have been found to resist such gases at high temperatures
are insensitive. Titanium nitride and titanium carbide form a complete series of
Mixed crystals that can be produced in the technical sintering process. Corresponding
the chemical nature of the glowing carbon and nitrogenous gases
a high level of corrosion resistance is achieved. In particular, the use of the
Alloy of a mixed crystal of 4 parts of titanium nitride and 1 part of titanium carbide as
proven favorable. The auxiliary metal addition causes a particularly dense structure and
takes place in the amount and in a similar manner as in the production of hard metals
for cutting tools.