EP0162143B1 - Verfahren zur Herstellung eines metallischen Körpers unter Verwendung einer amorphen Legierung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines metallischen Körpers unter Verwendung einer amorphen Legierung Download PDF

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EP0162143B1
EP0162143B1 EP84115569A EP84115569A EP0162143B1 EP 0162143 B1 EP0162143 B1 EP 0162143B1 EP 84115569 A EP84115569 A EP 84115569A EP 84115569 A EP84115569 A EP 84115569A EP 0162143 B1 EP0162143 B1 EP 0162143B1
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EP
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EP84115569A
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EP0162143A3 (en
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Ludwig Dr. Schultz
Franz Gaube
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/006—Amorphous articles
    • B22F3/007—Amorphous articles by diffusion starting from non-amorphous articles prepared by powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a metallic body using an amorphous alloy, in particular a metallic glass, formed from at least two predetermined starting elements or compounds, in which method a preliminary product with respectively adjacent layers of the starting elements or compounds with the respective layer thickness of at most 0.001 mm is created, then an intermediate with the non-crystalline structure is formed in a rapid diffusion reaction at a predetermined, relatively low temperature from the intermediate and finally the intermediate is further processed into the metallic body.
  • metallic glasses Materials referred to as “metallic glasses” are generally known (cf., for example, "Zeitschrift für Metallischen”, volume 69, 1978, number 4, pages 212 to 220 or “Elektrotechnik und Maschinenbau", 97th year, September 1980, number 9, Pages 378 to 385). These materials are generally special alloys which are produced from at least two predetermined starting elements or compounds, also referred to as alloy partners, by means of special processes. These special alloys have a glass-like, amorphous structure instead of a crystalline one and therefore have properties or combinations of properties that are superior to those of crystalline metallic materials.
  • Metallic glasses can be characterized in particular by high wear and corrosion resistance, great hardness and tensile strength with good ductility as well as special magnetic properties.
  • metallic glasses have generally been produced by rapid quenching from the melt.
  • this method requires that at least one dimension of the material be less than about 0.1 mm.
  • Such a diffusion reaction is generally also referred to as anomalous, rapid diffusion.
  • Certain energetic requirements must be met for such a reaction (see, for example, Physical Review Letters ", vol. 51, no. 5, August 1983, pages 415 to 418 or" Journal of Non-Crystalline Solids ", vol. 61 and 62, 1984, pages 817 to 822), in particular an exothermic reaction between the two alloy partners.
  • the object of the present invention is to design the method mentioned at the outset in such a way that metallic bodies with a relatively extensive shape and dimension can be produced on an industrial scale using amorphous alloys, in particular metallic glasses.
  • This object is achieved according to the invention by first combining an initial product using a bundling or layering technique from a predetermined number of mutually adjacent individual parts from the respective initial elements or connections, and then using at least one cross-sectional deformation treatment to transform the initial product with the initial product from this initial product predetermined layer thicknesses is created from the starting elements or connections.
  • the metallic glass to be produced should have an average composition A x By, where A and B denote, for example, metallic starting elements and x and y atomic percentages.
  • a and B denote, for example, metallic starting elements and x and y atomic percentages.
  • the later average composition of alloy AB is determined by the ratio of the thickness of foils A and B.
  • a foil of metal A or B it is also possible to use a plurality of foils of a metal which are stacked on top of one another in order to set the correct layer thicknesses of the respective metal.
  • these foils are now deformed to thicknesses between 0.00005 and 0.001 mm, preferably between 0.0001 and 0.0005 mm, since the diffusion lengths at the available temperatures are known to be below the crystallization temperature of the respective metallic glass AB are very small.
  • the degree of deformation required during the deformation corresponds to the ratio of the starting foil thickness to the layer thickness desired for the diffusion annealing.
  • the bundling technique then depends on the required degree of deformation and the desired deformation of the starting product. Multiple bundling may be appropriate.
  • the first bundling can be carried out either by alternately stacking appropriately cut foils of metals A and B or by coiling the foils superimposed on one another. In the latter case, the winding can be either oval or circular.
  • These film bundles can thus consist of any number of double film layers, taking into account the initial thickness of the films and the desired final thickness of the bundle after the deformation. Typical values are between 50 and 500 layers.
  • the film bundles are then advantageously deformed into a suitable envelope, e.g. made of steel or copper.
  • Bundling by alternating stacking or oval winding of the foils is particularly suitable for producing a sheet of metallic glass.
  • the deformation here is advantageously carried out by rolling.
  • the shell of the preliminary product thus produced can be removed either mechanically or chemically after the shaping.
  • Bundling by circular winding is suitable for producing a wire or rod-shaped intermediate body from the metallic glass.
  • the film bundle with the casing forming the starting product is deformed by hammering, wire drawing or profile rolling to the desired diameter of the preliminary product to be produced.
  • Non-circular profiles can also be produced in this way.
  • a second bundling step may follow, with which the desired shape of the intermediate product can then also be produced leaves.
  • Wires or rods can be produced in a second bundling step either according to the technique mentioned above by circular winding or else by bundling the wires produced in the first bundling step in a sheath and suitable deformation.
  • the film bundle produced in a first bundling step is placed on a thin pipe, e.g. made of steel, wound up and then inserted into a second tube as a sleeve.
  • the deformation to the preliminary product is then carried out by tube drawing or tube hammers.
  • the cladding tubes can be removed mechanically or chemically after completion of the deformation.
  • the conversion of this preliminary product to the intermediate product is carried out in a known manner by means of a suitable temperature treatment using the anomalous, rapid diffusion (cf. the cited references "Phys. Rev. Lett. "Or” J. Non-Cryst. Sol. "). It should be noted that the finer the structure, the lower temperatures or the shorter glow times are sufficient for the complete conversion.
  • the annealing temperature must in any case be below the crystallization temperature of the metallic glass in a known manner.
  • one or both partners can also consist of a connection, in particular an alloy of several elements.
  • B is listed in FeNi.
  • the above method can be modified so that the non-deformable partner is added in powder form.
  • the powder is applied to the film of the deformable partner, for example sprinkled on or sprayed on, inserted or rolled between two corresponding films.
  • a corresponding example is FeNi-B, where the boron is not deformable.
  • Ni and Zr foils are placed on top of one another and rolled up into an oval bundle, which is then deformed in a steel jacket by rolling.
  • the overall thickness is reduced from 10 mm to 0.5 mm.
  • the thickness of the individual foils is reduced to approx. 0.0012 mm.
  • the steel jacket is removed by chemical etching, for example with HCI.
  • the Ni-Zr composite sheets are then bundled in a steel jacket 19-fold in a second bundling step and are also deformed in this by rolling.
  • the overall thickness is again reduced from 10 mm to 0.5 mm.
  • the resulting film package which serves as a preliminary product, is then 0.25 mm thick, 10 mm wide and approx.
  • the individual foils are between 0.0001 and 0.0005 mm thick. Annealing this intermediate to form the intermediate at temperatures between 180 ° C and 400 ° C, preferably between 250 ° C and 350 ° C for times between 2 to 100 hours then leads to the formation of the amorphous Ni-Zr. The formation of this amorphous state can be followed by X-ray examinations.
  • the double layer of Ni and Zr is rolled up according to the exemplary embodiment to form a spiral with about 200 turns, which is then deformed in a round steel jacket by hammering and wire drawing.
  • the overall diameter is reduced from 15 mm to 0.6 mm.
  • the steel jacket is then removed by etching with HCI.
  • the thickness of the individual foils has been reduced to approx. 0.001 mm.
  • 91 of these resulting composite film wires are bundled in a steel jacket with an outer diameter of 8 mm and deformed again to 1.2 mm by hammering and wire drawing. After the steel sheath has been removed, 0.8 mm thick Ni-Zr wires from preliminary products remain. These wires can then react to the metallic glass in an annealing treatment corresponding to exemplary embodiment I.
  • the metallic body to be produced in the end product was an amorphous, i.e. non-crystalline structure, in particular that of a metallic glass.
  • the method according to the invention can, however, also be provided particularly advantageously for the production of microcrystalline materials via the detour of the amorphous state. Accordingly, intermediates from e.g. Nd-Fe-B alloys are first produced in amorphous form according to the invention. This alloy is then crystallized in a subsequent annealing treatment. The resulting microcrystalline structure has excellent hard magnetic properties (see, for example, "Applied Physics Letters", vol. 44, no. 1, Jan. 1984, pages 148 and 149).
  • the starting elements or one of the compounds in film form it is not absolutely necessary in the process according to the invention to provide at least one of the starting elements or one of the compounds in film form.
  • the other starting element or the other starting alloy can be in solid form as a wire or rod or in powder form.
  • a wire-shaped or rod-shaped output element or a corresponding connection can also be assumed, which is provided with a jacket-shaped layer made of the at least one further element or the at least one further connection.
  • Corresponding bundling techniques suitable for these methods are generally known, for example, from superconductor technology.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Körpers unter verwendung einer aus mindestens zwei vorbestimmten Ausgangselementen oder -verbindungen gebildeten amorphen Legierung, insbesondere eines metallischen Glases, bei welchem Verfahren ein Vorprodukt mit jeweils benachbarten Schichten aus den Ausgangselementen oder -verbindungen mit jeweiliger Schichtdicke von höchstens 0,001 mm erstellt wird, anschließend in einer schnellen Diffusionsreaktion bei einer vorbestimmten, verhältnismäßig niedrigen Temperatur aus dem Vorprodukt ein Zwischenprodukt mit dem nicht-kristallinen Gefüge ausgebildet wird und schließlich das Zwischenprodukt zu dem metallischen Körper weiterverarbeitet wird. Ein derartiges Verfahren ist z.B. in "Frankfurter Zeitung: Blick durch die Wirtschaft"-Herausgeber: "Frankfurter Allgemeine Zeitung"-, 27, Jahrgang, Nr. 23, 1.2.1984, Seite 5 angedeutet.
  • Als "metallische Gläser" bezeichnete Materialien sind allgemein bekannt (vgl. z.B. "Zeitschrift für Metallkunde", Bande 69, 1978, Heft 4, Seiten 212 bis 220 oder "Elektrotechnik und Maschinenbau", 97. Jahrgang, Sept. 1980, Heft 9, Seiten 378 bis 385). Bei diesen Materialien handelt es sich im allgemeinen um spezielle Legierungen, die aus mindestens zwei vorbestimmten, auch als Legierungspartner bezeichneten Ausgangselementen oder -verbindungen mittels besonderer Verfahren hergestellt sind. Diese speziellen Legierungen weisen anstelle eines kristallinen ein glasartiges, amorphes Gefüge auf un besitzen deshalb Eigenschaften bzw. Eigenschaftskombinationen, die denen kristalliner metallischer Werkstoffe überlegen sind. So können sich metallische Gläser insbesondere durch hohe Verschleiß- und Korrosions festigkeit, große Härte und Zugfestigkeit bei gleichzeitiger guter Duktilität sowie durch besondere magnetische Eigenschaften auszeichnen.
  • Die Herstellung metallischer Gläser erfolgt bisher im allgemeinen durch schnelles Abschrecken aus der Schmelze. Dieses Verfahren erfordert jedoch, daß mindestens eine Dimension des Materials kleiner als etwa 0,1 mm ist. Ferner wurde vorgeschlagen, metallische Gläser durch eine Festkörperreaktion herzustellen, wenn einer der Legierungspartner im anderen schnell diffundiert, während der andere Partner bei einer vorbestimmten, verhältnismäßig niedrigen Temperatur praktisch unbeweglich ist. Eine derartige Diffusionsreaktion wird im allgemeinen auch als anomale, schnelle Diffusion bezeichnet. Für eine solche Reaktion müssen bestimmte energetische Voraussetzungen gegeben sein (vgl. z.B. Physical Review Letters", vol. 51, no. 5, August 1983, Seiten 415 bis 418 oder "Journal of Non-Crystalline Solids", vol. 61 und 62, 1984, Seiten 817 bis 822). So ist insbesondere eine exotherme Reaktion der beiden Legierungspartner vorauszusetzen.
  • Bei diesem Verfahren der schnellen Diffusion wurden weniger als 0,001 mm dicke Schichten der Legierungspartner abwechselnd aufeinandergelegt und das so ausgebildete sandwichartige Vorprodukt bei für das Verfahren typischen Temperaturen zwischen 100 und 300°C erhitzt, wobei ein Zwischenprodukt als Halbzeug mit einer dünnen Schicht des nichtkritallinen Gefüges des metallischen Glases ausgebildet wird. Anschließend kann dann dieses Halbzeug aus dem sehr dünnen metallischen Glas zu einem metallischen Körper als Endprodukt in bekannter Weise weiterverarbeitet werden.
  • Für verschiedene Anwendungen wäre es jedoch wünschenswert, wenn metallische Gläser in beliebiger Form und Abmessung, insbesondere mit größeren Dicken zur Verfügung stünden. Um zu derartigen dickeren metallischen Gläsern zu gelangen, wurde für das Verfahren der schnellen Diffusion vorgeschlagen, Metallpulver in der gewünschten Zusammensetzung zu mischen, durch Verformung zu kompaktieren und das so ausgebildete Vorprodukt durch anomale schnelle Diffusion in das gewünschte Zwischenprodukt zu überführen (vgl. z.B. die genannte Veröffentlichung "Blick durch die Wirtschaft"). Bei diesem Verfahren treten jedoch einige Schwierigkeiten auf. So müssen die sich an der Oberfläche der Metallpulver befindlichen Oxidschichten durch die Verformung entfernt werden. Außerdem ist das sich bei der Kompaktierung und Verformung ergebende Gefüge sehr unregelmäßig.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren so auszugestalten, daß mit ihm metallische Körper mit verhältnismäßig ausgedehnter Form und Abmessung unter Verwendung von amorphen Legierungen, insbesondere metallischen Gläsern großtechnisch zu erstellen sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst ein Ausgangsprodukt mittels einer Bündelungs- oder Schichtungstechnik aus einer vorbestimmten Anzahl von untereinander benachbarten Einzelteilen aus den jeweiligen Ausgangselementen bzw. -verbindungen zusammengefügt wird und daß dann aus diesem Ausgangsprodukt durch mindestens eine querschnittsvermindernde Verformungsbehandlung das Vorprodukt mit den vorbestimmten Schichtdicken aus den Ausgangselementen bzw. -verbindungen erstellt wird.
  • Die mit dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens verbundenen Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß es aufgrund der an sich bekannte Bündelungs- oder Schichtungstechnik auf verhältnismäßig einfache Weise ermöglicht ist, die erwünschten amorphen Legierungen auch mit größeren Dicken zu erhalten. Entsprechende Bündelungs- oder Schichtungstechniken sind beiselsweise zur Herstellung von Supraleitern allgemein üblich (vgl. z.B. die US-P-Sen 3 218 693, 3 296 684, 3 273 092 oder 3 465 430).
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Die Erfindung wird nachfolgend noch weiter anhand der Herstellung eines metallischen Glases erläutert, deren vorbestimmte Ausgangselemente oder -verbindungen nicht alle unbedingt metallisch sein müssen, sondern zum Teil auch Metalloide sein können.
  • Das herzustellende metallische Glas soll eine mittlere Zusammensetzung AxBy aufweisen, wobei A und B die beispielsweise metallischen Ausgangselemente sowie x und y Atomprozente bedeuten. Zum Aufbau des Ausgangsproduktes werden handelsübliche Folien der Metalle A und B mit Dicken zwischen 0,001 mm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,1 mm verwendet. Über das Verhältnis der Dicke der Folien A und B wird die spätere mittlere Zusammensetzung der Legierung AB festgelegt. Statt einer Folie des Metalls A oder B können auch mehrere übereinandergeschichtete Folien eines Metalls verwendet werden, um die richtigen Schichtdicken des jeweiligen Metalls einzustellen. Diese Folien werden nun, nachdem sie in geeigneter Weise geschichtet wurden, auf Dikken zwischen 0,00005 und 0,001 mm, vorzugsweise zwischen 0,0001 und 0,0005 mm verformt, da die Diffusionslängen bei den zur Verfügung stehenden Temperaturen, die bekanntlich unterhalb der Kristallisationstemperatur des jeweiligen metallischen Glases AB liegen, sehr gering sind. Der bei der Verformung benötigte Verformungsgrad entspricht dem Verhältnis der Ausgangsfoliendicke zu der für die Diffusionsglühung gewünschten Schichtdicke.
  • Die jeweilige Bündelungstechnik richtet sich dann nach dem benötigten Verformungsgrad sowie der gewünschten Verformung des Ausgangsproduktes. Unter Umständen ist eine mehrfache Bündelung angebracht. Die erste Bündelung läßt sich entweder durch alternierendes Aufeinanderlegen entsprechend geschnittener Folien der Metalle A und B oder durch gemeinsames Aufwickeln der übereinandergelegten Folien vornehmen. Im letzteren Fall kann das Aufwickeln entweder oval oder kreisförmig erfolgen. Diese Folienbündel können somit aus beliebig vielen Doppel-Folienlagen bestehen unter Berücksichtigung der Ausgangsdicke der Folien und gewünschten Enddicke des Bündels nach der Verformung. Typische Werte liegen zwischen 50 und 500 Lagen. Die Folienbündel werden dann zur Verformung vorteilhaft in eine geeignete Hülle, z.B. aus Stahl oder Kupfer, gesteckt.
  • Zur Herstellung eines Bleches aus metallischem Glas eignet sich besonders eine Bündelung durch alternierendes Aufeinanderlegen oder ovales Aufwickeln der Folien. Die Verformung erfolgt hier zweckmäßig durch Walzen. Die Hülle des so hergestellten Vorproduktes läßt sich nach der Verformung entweder mechanisch oder chemisch entfernen.
  • Eine Bündelung durch kreisförmiges Aufwikkeln eignet sich zur Herstellung eines draht-oder stabförmigen Zwischenkörpers aus dem metallischen Glas. Hierzu wird das das Ausgangsprodukt bildende Folienbündel mit Hülle durch Hämmern, Drahtziehen oder Profilwalzen auf den gewünschten Durchmesser des zu erstellenden Vorproduktes verformt. Auch nichtkreisförmige Profile können auf diese Weise hergestellt werden.
  • Sind nach Anschluß dieser Verformungsschritte entweder die Einzelfolien noch zu dick, um eine vollständige Diffusionsreaktion in angemessener Zeit zu ermöglichen oder werden größere Endabmessungen für das Zwischenprodukt gewünscht, so kann sich gegebenenfalls ein zweiter Bündelungsschritt anschließen, mit dem sich dann auch die gewünschte Form des Zwischenprodukts herstellen läßt.
  • Für die Herstellung von Blechen können ferner die vorerwähnten Techniken entsprechend angewandt werden, indem statt der Doppellagen der Metallfolien A und B in dem Ausgangsprodukt bereits verformte Folienbündel verwendet werden. Dabei können wieder beliebig viele Lagen in einer Hülle gebündelt werden. Allerdings ist darauf zu achten, daß die folgende Verformung zur Herstellung des Vorproduktes durch Walzen für eine gute Kompaktierung ausreicht. Drähte oder Stäbe können in einem zweiten Bündelungsschritt entweder entsprechend der obenerwähnten Technik durch kreisförmiges Aufwickeln oder aber durch Bündeln der im ersten Bündelungsschritt erzeugten Drähte in einer Hülle und geeigneter Verformung hergestellt werden.
  • Zur Herstellung von Rohren wird das in einem ersten Bündelungsschritt erzeugte Folienbündel auf ein dünnes Rohr, z.B. aus Stahl, aufgewickelt und dann in ein zweites Rohr als Hülle hineingesteckt. Die Verformung zu dem Vorprodukt erfolgt dann durch Rohrziehen oder Rohrhämmern. Die Hüllrohre können nach Abschluß der Verformung mechanisch oder chemisch wieder entfernt werden.
  • Unter besonderen Umständen kann auch auf eine Hülle bei der ersten oder zweiten Bündelung verzichtet werden.
  • Ist nach Abschluß der Verformung des gewünschte Vorprodukt mit den vorbestimmten Schichtdicken aus den Ausgangselementen oder Verbindungen erstellt, erfolgt die Umwandlung dieses Vorproduktes zu dem Zwischenprodukt durch eine geeignete Temperaturbehandlung unter Ausnutzung der anomalen, schnellen Diffusion in bekannter Weise (vgl. die genannten Literaturstellen "Phys. Rev. Lett." oder "J. Non-Cryst. Sol."). Hierbei ist zu beachten, daß je feiner das Gefüge ist, desto niedrigere Temperaturen oder desto kürzere Glühzeiten für die vollständige Umwandlung ausreichen. Die Glühtemperatur muß dabei auf jeden Fall in bekannter Weise unterhalb der Kristallisationstemperatur des metallischen Glases liegen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei allen Systemen angewandt werden, bei denen sich die amorphe Phase in einer schnellen Diffusionsreaktion erzeugen läßt. Entsprechende Elementkombinationen, bei denen anomale, schnelle Diffusion auftritt, sind allgemein bekannt (vgl. z.B. "Journal of Nuclear Materials", vol. 69 und 70, 1978, Seiten 70 bis 96). Insbesondere sind zu nennen:
    • -Ni, Co, Fe, Cu, Ag oder Au in Ti, Zr, Hf, Nb, Y, La, Pb, Sn oder Ge sowie in Lanthaniden oder Actiniden;
    • -B, C in Fe, Ni oder Co.
  • Neben diesen Elementkombinationen können auch einer oder beide Partner aus einer Verbindung, insbesondere aus einer Legierung mehrerer Elemente bestehen. Als Beispiel hierfür ist B in FeNi aufzuführen.
  • Ist nur einer der beiden Partner verformbar, so kann das obige Verfahren so abgewandeltwerden, daß der nichtverformbare Partner in Pulverform hinzugegeben wird. Hierzu wird das Pulver auf die Folie des verformbaren Partners aufgebracht, beispielsweise aufgestreut oder aufgespritzt, zwischen zwei entsprechende Folien eingelegt oder eingewalzt. Ein entsprechendes Beispiel ist FeNi-B, wo das Bor nicht verformbar ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend noch anhand von zwei Ausführungsbeispielen weiter erläutert.
    • Ausführungsbeispiel 1
  • Zur Herstellung eines amorphen Ni-Zr-Bleches werden 0,025 mm dicke Ni- und Zr-Folien übereinandergelegt und zu einem ovalen Bündel aufgerollt, das dann in einem Stahlmantel durch Walzen verformt wird. Die Gesamtdicke wird dabei von 10 mm auf 0,5 mm reduziert. Dabei verringert sich die Dicke der einzelnen Folien auf ca. 0,0012 mm. Nun wird der Stahlmantel durch chemisches Ätzen beispielsweise mit HCI entfernt. Die Ni-Zr-Verbundbleche werden darauf in einem zweiten Bündelungsschritt in einem Stahlmantel 19fach gebündel und in diesem ebenfalls durch Walzen verformt. Die Gesamtdicke wird dabei wiederum von 10 mm auf 0,5 mm reduziert. Das so entstandene, als Vorprodukt dienende Folienpaket ist dann 0,25 mm dick, 10 mm breit und ca. 300 mm lang. Dabei sind die Einzelfolien zwischen 0,0001 und 0,0005 mm dick. Eine Glühung dieses Vorproduktes zur Ausbildung des Zwischenproduktes bei Temperaturen zwischen 180°C und 400°C, vorzugsweise zwischen 250°C und 350°C für Zeiten zwischen 2 bis 100 Stunden führe dann zur Bildung des amorphen Ni-Zr. Die Bildung diese amorphen Zustandes kann durch Röntgenuntersuchungen verfolgt werden.
    • Ausführungsbeispiel II
  • Zur Herstellung eines amorphen Ni-Zr-Drahtes wird entsprechend dem Ausführungsbeispiel die Doppellage aus Ni- und Zr zu einer Spirale mit etwa 200 Windungen aufgerollt, die dann in einem runden Stahlmantel durch Hämmern und Drahtziehen verformt wird. Dabei wird der Gesamtdurchmesser von 15 mm auf 0,6 mm reduziert. Der Stahlmantel wird dann durch Ätzen mit HCI entfernt. Die Dicke der einzelnen Folien ist hierbei auf ca. 0,001 mm verringert worden. In einem zweiten Bündelungsschritt werden 91 dieser so entstandenen Folienverbunddrähte in einem Stahlmantel mit 8 mm Außendurchmesser gebündelt und erneut durch Hämmern und Drahtziehen auf 1,2 mm verformt. Nach Ablösen des Stahlmantels verbleiben 0,8 mm dicke Ni-Zr-Drähte aus Vorprodukte. Diese Drähte können dann in einer dem Ausführungsbeispiel I entsprechenden Glühbehandlung zu dem metallischen Glas reagieren.
  • Gemäß den Ausführungsbeispielen, wurde davon ausgegangen, daß derzu erstellende metallische Körper in dem Endprodukt ein amorphes, d.h. nicht-kristallines Gefüge, insbesondere das eines metallischen Glases aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch besonders vorteilhaft auch zur Herstellung von mikrokristallinen Materialien über den Umweg des amorphen Zustands vorgesehen werden. Dementsprechend können Zwischenprodukte aus z.B. Nd-Fe-B-Legierungen zunächst in amorpher Form gemäß der Erfinding hergestellt werden. Bei einer folgenden Glühbehandlung wird dann diese Legierung kristallisiert. Das hierbei entstehende mikrokristalline Gefüge weist ausgezeichnete hartmagnetische Eigenschaften auf (vgl. z.B. "Applied Physics Letters", vol. 44, no. 1, Jan. 1984, Seiten 148 und 149).
  • Ferner ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht unbedingt erforderlich, daß man mindestens eines der Ausgangselemente bzw. eine der -verbindungen in Folienform vorsieht. Statt durch Aufeinanderlegen oder Bündeln von Folien kann man nämlich das Ausgagnsprodukt auch durch Bündeln von Stäben oder Drähten der beiden Ausgangselemente bzw. -verbindungen ausbilden. Darüber hinaus ist es auch möglich, von Rohren aus einem der Ausgangselemente bzw. aus einer der-verbindungen auszugehen, die mit dem anderen Element bzw. der anderen Legierung gefüllt sind. Diese Rohre werden dann in bekannter Weise zu dem Ausgangsprodukt gebündelt. Das andere Ausgangselement bzw. die andere Ausgangslegierung kann dabei in fester Form als Draht oder Stab oder auch in Pulverform vorliegen. Auch kann von einem draht- oder stabförmigen Ausgangselement bzw. einer entsprechenden -verbindung ausgegangen werden, die mit einer mantelförmigen Schicht aus dem mindestens einen weiteren Element bzw. der mindestens einen weiteren Verbindung versehen wird. Entsprechende, für diese Verfahren geeignete Bündelungstechniken sind beispielsweise aus der Supraleitertechnik allgemein bekannt.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Körpers unter Verwendung einer aus mindestens zwei vorbestimmten Ausgangselementen oder -verbindungen gebildeten amorphen Legierung, insbesondere eines metallischen Glases, bei welchem Verfahren
a) ein Vorprodukt mit jeweils benachbarten Schichten aus den Ausgangselementen oder -verbindungen mit jeweiliger Schichtdicke von höchstens 0,001 mm erstellt wird,
b) anschließend in einer schnellen Diffusionsreaktion bei einer vorbestimmten, verhältnismäßig niedrigen Temperatur aus dem Vorprodukt ein Zwischenprodukt mit dem nicht-kristallinen Gefüge ausgebildet wird, und
c) schließlich das Zwischenprodukt zu dem metallischen Körper weiterverarbeitet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Ausgangsprodukt mittels einer Bünderlungs- oder Schichtungstechnik aus einer vorbestimmten Anzahl von untereinander benachbarten Einzelteilen aus den jeweiligen Ausgangselementen bzw. -verbindungen zusammengefügt wird und daß dann aus diesem Ausgangsprodukt durch mindestens eine querschnittsvermindernde Verformungsbehandlung das Vorprodukt mit den vorbestimmten Schichtdicken aus den Ausgangselementen bzw. -verbindungen erstellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrfache Bündelung oder Schichtung der Ausgangselemente bzw. -verbindungen vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Ausgangselemente bzw. eine der -verbindungen in Folienform vorgesehen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ausgangselemente bzw. -verbindungen als Folien zu dem Ausgangsprodukt zusammengefügt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Ausgangselemente bzw. eine der -verbindung in Draht- oder Stabform vorgesehen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ausgangselemente bzw. -verbindungen als Drähte oder Stäbe zu dem Ausgangsprodukt zusammengefügt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Ausgangselemente bzw. einer der -verbindungen in Rohrform vorgesehen wird und mit dem mindestens einen weiteren Ausgangselement bzw. der mindestens einen weiteren -verbindung als Kern ausgefüllt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine weitere Ausgangselement bzw. die mindestens eine weitere -verbindung in das rohrförmige Ausgangselement bzw. die rohrförmige -verbindung in Draht-oder Stabform oder pulverförmig eingebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine draht- oder stabförmige Ausgangselement bzw. die eine draht- oder stabförmige -verbindung mit dem weiteren Ausgangselement bzw. der weiteren -verbindung unmantelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Ausgangselemente bzw. eine der-verbindungen in Pulverform zu dem mindestens einen weiteren folienförmigen Ausgangselement bzw. der weiteren folienförmigen -verbindung hinzugefügt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige Ausgangselement bzw. die pulverförmige -verbindung auf das weitere Ausgangselement bzw. die weitere -verbindung aufgestreut oder aufgespritzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige Ausgangselement bzw. die pulverförmige -verbindung zwischen zwei Folien aus dem weiteren Ausgangselement bzw. der weiteren -verbindung eingelegt und/oder eingewalzt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-kristalline Gefüge des Zwischenproduktes durch eine vorbestimmte Glühbehandlung in ein mikrokristallines Gefüge umgewandelt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß neben mindestens einem metallischen Ausgangselement oder einer metallischen Ausgangsverbindung als mindestens ein weiteres Ausgangselement bzw. weitere -verbindung ein Metalloid verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als die mindestens eine Ausgangsverbindung eine Legierung vorgesehen wird.
EP84115569A 1984-05-16 1984-12-17 Verfahren zur Herstellung eines metallischen Körpers unter Verwendung einer amorphen Legierung Expired - Lifetime EP0162143B1 (de)

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