EP0196984B1 - Amorphe Legierungen auf Aluminiumbasis mit Nickel und Silizium als Zusatzelemente und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Amorphe Legierungen auf Aluminiumbasis mit Nickel und Silizium als Zusatzelemente und Verfahren zu ihrer Herstellung Download PDF

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EP0196984B1
EP0196984B1 EP86420062A EP86420062A EP0196984B1 EP 0196984 B1 EP0196984 B1 EP 0196984B1 EP 86420062 A EP86420062 A EP 86420062A EP 86420062 A EP86420062 A EP 86420062A EP 0196984 B1 EP0196984 B1 EP 0196984B1
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nickel
silicon
amorphous
atomic
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Pechiney SA
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Pechiney SA
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/08—Amorphous alloys with aluminium as the major constituent

Definitions

  • the invention relates to alloys based on AI, essentially containing Ni and / or Fe, Si as main alloying elements obtained in the essentially amorphous state, by relatively rapid solidification.
  • essentially amorphous is meant an alloy in which the crystallized volume fraction is at most equal to 25%.
  • alloys according to the invention contain (in atom%): (Ni) can be partially substituted by Fe up to 10% by V or B (up to 5 at.%) or completely by Mn (up to 22% at.%), the rest being consisting of AI and the usual processing impurities.
  • the alloys preferably contain: manganese being limited to 5 at. %.
  • alloys exhibit a set of remarkable properties in the amorphous or essentially amorphous state as well as in the microcrystallized state obtained by annealing of the amorphous or essentially amorphous state. These properties result from the introduction of a large quantity of alloying elements without rhedibitory effects of segregation or of the formation of fragile intermetallic phases of dimensions greater than 10 ⁇ m.
  • the unique combination of compositions and structures thus obtained gives these alloys high hardnesses, excellent heat stability for long-term annealing as well as special tribological properties.
  • a consolidation process consists of grinding the ribbons obtained by casting on a wheel, sieving below 100 ⁇ m, hot compression between 350 and 400 ° C and hot spinning around 400-450 ° C. It is thus possible to obtain massive products.
  • FIG. 5 shows the evolution of the Vickers microhardness under 10 g of the ribbons measured at 20 ° C. after isothermal annealing for one hour at different temperatures.
  • crystallization is accompanied by a significant increase in hardness.
  • the high levels of microhardness obtained (300 HV to 560 HV).
  • the alloy consists of micrograins of AI, of Si and of phase AI 3 Ni orthorhombic equilibrium.
  • the optical and transmission electron microscopy examinations show that after maintaining one hour at 400 ° C, the average grain size is between 0.05 ⁇ m and 0.5 ⁇ m. This very fine microcrystalline structure can only be obtained for such compositions by annealing an amorphous alloy and gives the alloy both mechanical strengths and high ductilities.
  • the essentially amorphous alloy according to the invention therefore exhibits very good friction and abrasion behavior.

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Claims (10)

1. Legierungen auf Aluminiumbasis, erhältlich im wesentlichen in amorphem Zustand durch schnelle Verfestigung (in der Größenordnung von 104 K/s) ab einem Gießtemperaturintervall von etwa 1000C oberhalb des Liquidus der entsprechenden Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthalten (in Mol-%) :
Figure imgb0018
Figure imgb0019
Figure imgb0020
wobei Ni teilweise mit bis zu 10 % Fe, bis zu 5 Mol-% V oder B und jedes Element oder alle mit bis zu 22 Mol-% Mn ersetzt werden können und der Rest aus AI und den üblichen Herstellungsverunreinigungen besteht.
2. Amorphe Legierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthalten (in Mol-%) :
Figure imgb0021
Figure imgb0022
Figure imgb0023
und Mangan auf 5 % begrenzt ist.
3. Legierungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie im kristallisierten Zustand, in der Nähe des ersten Kristallisationsgipfels, eine metastabile hexagonale Phase enthalten, deren Kristallparameter um a = 0,661 nm und c = 0,378 nm betragen.
4. Legierungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße im geglühten Zustand von 0,05 bis 0,5 µm beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung einer amorphen oder im wesentlichen amorphen Legierung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
- Überziehen eines AI-Si-Stücks mit einem Gehalt von vorzugsweise 10 bis 25 Mol-% Si mit Nickel,
- lokales Schmelzen mit einer punktförmigen Wärmequelle des Überzugs sowie des benachbarten Substrats,
- natürliches Abkühlenlassen des so überzogenen Stücks.
6. Verfahren zur Herstellung einer amorphen oder im wesentlichen amorphen Legierung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Aufspritzen unter Plasma eines vorlegierten Pulvers auf ein Metallsubstrat (oder Substrat mit guter Wärmeleitfähigkeit).
7. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung auf eine Teilchengröße unter 100 µm gemahlen, zwischen 350 und 400 °C heißverdichtet und bei 400 bis 450 °C heißgezogen wird.
8. Verwendung der Legierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder erhalten im Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 auf dem Gebiet der Reibungs- und Abriebfestigkeit.
9. Verwendung der Legierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder erhalten im Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 als bis zu etwa 400 °C hitzefeste Legierungen.
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