EP1036050A1 - Method for producing a sacrificial body for producing aluminal titanium aluminide composite bodies - Google Patents

Method for producing a sacrificial body for producing aluminal titanium aluminide composite bodies

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EP1036050A1
EP1036050A1 EP98964400A EP98964400A EP1036050A1 EP 1036050 A1 EP1036050 A1 EP 1036050A1 EP 98964400 A EP98964400 A EP 98964400A EP 98964400 A EP98964400 A EP 98964400A EP 1036050 A1 EP1036050 A1 EP 1036050A1
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EP
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sacrificial body
starting
filling
binder
sacrificial
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98964400A
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German (de)
French (fr)
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Tilmann Haug
Christoph Hesselmann
Steffen Rauscher
Michael Scheydecker
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Daimler AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
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Filing date
Publication date
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    • C04B2111/00913—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as preforms as ceramic preforms for the fabrication of metal matrix comp, e.g. cermets
    • C04B2111/00922—Preforms as such

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a sacrificial body from an initial batch for the later production of a component from an Al2 ⁇ 3 / titanium aluminide composite material according to the preamble of claim 1, a starting batch for the sacrificial body according to the preamble of claim 16 and a sacrificial body according to the preamble of Claim 27, as everything emerges from the generic DE 196 05 858 AI as known.
  • AI discloses a method for producing a component from an Al 2 O 3 / italuminide composite material.
  • the ceramic / metal composite combines the properties of the ceramic and the metallic phase and has high strength and high fracture toughness.
  • a starting mixture is formed which, inter alia, has an oxidic compound, which compound can be reduced by means of aluminum while simultaneously forming aluminide and Al2O3.
  • Ti ⁇ 2 is mentioned as part of the initial batch.
  • a near-net shape sacrificial body is produced from the initial batch, which is then infiltrated with AI. The sacrificial body is sintered for stabilization and in particular for filling with aluminum under pressure before the pressure infiltration.
  • the sacrificial body After sintering, the sacrificial body is tempered to a filling temperature which is arranged above the melting temperature of the aluminum and / or an aluminum alloy - hereinafter simply called aluminum. Furthermore, the filling temperature is arranged below a reaction temperature at which a so-called SHS Reaction takes place between the aluminum and at least one of the starting materials.
  • An SHS reaction self propagating high temperature synthesis
  • the sacrificial body is filled with aluminum under pressure and heated again, an exchange reaction now taking place between the aluminum and the constituents of the sacrificial body to form an Al 2 O 3 / titanium aluminide composite material.
  • the sacrificial body is usually only partially converted into the Al2 ⁇ 3 / titanium aluminide composite.
  • a sacrificial body comprising TiO 2 can only be completely filled with aluminum in some cases.
  • such a sacrificial body can also be completely provided with a continuous titanium aluminide hash only in exceptional cases.
  • a method for producing a component from a metal / ceramic composite material in which a sacrificial body made of ceramic materials is filled with thermally softened metal - in particular aluminum - and / or with a metallic alloy.
  • the filling temperature is arranged below a reaction temperature at which reaction temperature an exchange reaction takes place between a metal of the ceramic primary material and a metal of the filling metal.
  • the filled victim's body is heated to or above the reaction temperature, as a result of which the exchange reaction just mentioned then takes place.
  • a component is produced from the metal / ceramic composite material, which has a ceramic and a metallic phase with an intermetallic compound of the metal of the ceramic and the metal of the filling metal.
  • the ceramic matrix is obtained during the filling and also during the subsequent exchange reaction between the introduced metal and the material of the sacrificial body.
  • the pores of the sacrificial body are filled completely, so that when the substances in question are stoichiometrically dimensioned, the component has reacted completely and without cracks or channels.
  • the filling metal is preferably aluminum and the metal of the ceramic titanium, so that after the preferred exchange reaction the ceramic phase has TiB x and / or TiC y and / or TiCN and Al2O3, the intermetallic compound of the metallic phase being a high-temperature resistant titanium aluminide , in particular TiAl.
  • the material properties of this metal / ceramic composite material are good.
  • a metal / ceramic composite that is produced with aluminum as the filling metal and Ti as the metal of the ceramic sacrificial body has a density of 3.4 g / cm 3 , this density being slightly higher than that of the so-called MMCs (metal matrix composites), but is only 42% of the density of comparable cast iron.
  • the area of application of the component extends to at least 800 ° C., the values for gray cast iron being clearly exceeded.
  • the metal / ceramic composite material produced is used in particular to produce friction rings for the friction surfaces of disc brakes. These friction rings are then attached to the brake disk cup using mechanical connection techniques such as screw connections, etc.
  • the starting materials of the sacrificial body must be heated, with a first exchange reaction taking place between the primary materials form high-quality and expensive raw materials for the exchange materials.
  • the ceramic phase and the metallic phase are formed from these expensive primary materials and the metal, an exchange reaction being carried out again for this purpose, this time with the primary material and the filling metal.
  • SHS reaction Seif propagating high temperature synthesis, means the ignition of a reactive mixture, the reaction maintaining itself and providing the desired ceramic matrix as reaction products).
  • a component produced in this way sometimes has an unacceptable porosity, so that the rejection rate is high.
  • the filling of sacrificial bodies with TiO 2 as the primary material of the sacrificial body is very poor.
  • WO 84/02927 discloses a process for the production of fiber-reinforced die-cast parts with aluminum in the so-called sgueeze-casting process.
  • a porous green body is first pressed from an initial mixture containing fibers, which is then filled with aluminum.
  • a starting agent is added to the starting mixture, which is thermally removed when the green body is filled. Due to the presence of the pores and the strength of the binder, there is no or at most a negligible deformation of the green body.
  • the object of the invention is to further develop the previously known method in such a way that the production of components from a metal / ceramic composite material is simpler, faster and, in particular, cheaper and more economical in terms of energy technology, and that the volume of the composite body is reliable and as far as possible with titanium aluminum. can not be provided.
  • the two previously known exchange reactions for converting the aluminum and the materials of the sacrificial body into an Al2 ⁇ 3 / titanium aluminide composite of the starting materials can be carried out in a single heating process.
  • This reaction temperature is preferably below the filling temperature, preferably below the melting temperature of the aluminum and particularly preferably below 400 ° C. This reduces the energy requirement and also the production time required.
  • the sacrificial body is heated to fill the sacrificial body with aluminum or with an aluminum alloy. Therefore, it makes sense to use for the production of, among other things Kochkorpers TiO 2 and C, as can be formed, inter alia, the reduced titanium oxide TiO x (TiO, i2 ⁇ 3 and / or Ti3Ü5) of TiO 2 and possibly C at heating then.
  • a powdery ceramic starting mixture with carbon and TiO 2 as well as with a binder and with a filler is mixed and then pressed.
  • a low-temperature treatment under vacuum or protective gas in particular nitrogen or CO 2 , between 350 ° C. and 700 ° C., in particular at 400 ° C., in particular burns out the filler and possibly also the binder under vacuum or protective gas, with a porous and non-sintered pressure-stable as well as ceramic sacrificial body.
  • thermogravimetric analysis (TG) is expediently carried out here, which serves to demonstrate that the binder and possibly also the filler have been completely removed.
  • One of the advantages of the invention is that in the entire production of a component from such a metal / ceramic composite material, that is to say starting from the production of the sacrificial body through the filling of the sacrificial body with aluminum up to the formation of the composite material by the exchange reaction, no temperature steps over 800 ° C, especially above 700 ° C are required. On the other hand, this happens in a short time, especially the filling by die casting.
  • the aluminum is converted to a high-temperature-resistant titanium aluminide. Very cheap raw materials are also used; the material price is currently around 4 DM per kg.
  • titanium dioxide and graphite in particular are first mixed with one another in a defined stoichiometric ratio.
  • binder preferably polyvinyl alcohol PVA and / or polyethylene glycol PEG
  • a water-soluble powder and / or fibrous organic filler preferably a celulose derivative, in particular celulose acetate
  • the filler which is preferably added in powder form, has in particular an average grain size between 10 ⁇ m and 100 ⁇ m, preferably 20 ⁇ m.
  • the mixture is either dried or moist (residual moisture approx. 10-20% H20) uniaxially pressed at in particular 300 bar.
  • the uniaxial pressing process is optionally followed by a further cold isostatic pressing process.
  • the sacrificial body which is preferably pressed close to the final shape, is mechanically machined to the final dimension and is used for a Position of the component in the subsequent filling of the sacrificial body with liquid aluminum placed in a die-casting mold.
  • the strength, the modulus of elasticity, the porosity and the pore structure of the sacrificial body are important for filling with aluminum using the die casting process.
  • These properties can be influenced by the choice of the binder, the fillers, the amount of filler and the pressing pressure.
  • the particle sizes of the ceramic powder (TiO 2 etc.) and the fillers are also included.
  • the sacrificial body is heated at 700 ° C under nitrogen for 1 hour (holding time at 350 ° C, heating rate 1 K / min), whereby all organic additives burn out without residue.
  • the sacrificial body has a compressive strength of 7 MPa and a porosity of 49%.
  • the pore diameters have a bimodal distribution in which a maximum is 0.1 ⁇ m and a maximum is 20 ⁇ m.
  • Example 2 As in Example 1, except that the amount of celulose acetate is 20% by weight.
  • Example 2 As in Example 1, except that 10% by weight of water are added to the mixture of TiO 2 / C / PEG / CA before uniaxial pressing.
  • the sacrificial bodies are intended for subsequent pressure filling with aluminum. After filling, they are subjected to a temperature treatment below the melting point of the aluminum, as a result of which a component is made of composite material, which has, in particular, homogeneously distributed TiC, Al2O3 and G A ⁇ Ti.
  • tribological systems are particularly suitable for producing friction surfaces, tribological systems or engine components and / or vehicle components and / or brake discs and / or friction surfaces for brake discs.
  • tribological systems are preferably to be understood as meaning structural components in jet engines and engines, in particular plain bearings, cutting materials.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a sacrificial body from an initial mixture which is then used to produce a component consisting of an Al2O3/titanium aluminide composite substance. The invention also relates to an initial mixture and to a sacrificial body. In addition to titanium, preferably in oxide form, carbon and/or its intermediate products, fillers and binders are added to the initial mixture. A shaped body is then pressed from the initial mixture and subjected to heat treatment at a transition temperature in order to obtain a pressure-resistant sacrificial body. The filler and optionally, the binder are thermally removed during this process. The sacrificial body is provided under pressure for subsequent filling with aluminium and/or an aluminium alloy. The filling process takes place at a filling temperature which is higher than the transition temperature. The materials in the filled sacrificial body and the aluminium are reacted in a solids reaction below the filling temperature to form an Al2O3/titanium aluminide composite body.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPFERKÖRPERS ZUR HERSTELLUNG VON ALU- MINA/TITAN-ALUMINID-VERBUNDKÖRPERNMETHOD FOR THE PRODUCTION OF A SACRED BODY FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM / TITANIUM-ALUMINID COMPOSITE BODIES
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Opferkörpers aus einem Ausgangsgemenge zur späteren Herstellung eines Bauteils aus einem Al2θ3/Titanaluminid- Verbundwerkstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Ausgangsgemenge für den Opferkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16 sowie einen Opferkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 27, wie alles aus der gattungsbildend zugrundegelegten DE 196 05 858 AI als bekannt hervorgeht.The invention relates to a method for producing a sacrificial body from an initial batch for the later production of a component from an Al2θ 3 / titanium aluminide composite material according to the preamble of claim 1, a starting batch for the sacrificial body according to the preamble of claim 16 and a sacrificial body according to the preamble of Claim 27, as everything emerges from the generic DE 196 05 858 AI as known.
Aus der DE 196 05 858 AI ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem Al2θ3/ itanaluminid-Verbundwerkstoff bekannt. Der Keramik/Metall-Verbundwerkstoff verbindet die Eigenschaft der keramischen und der metallischen Phase und weist eine hohe Festigkeit und eine hohe Bruchzähigkeit auf . Bei dem zugrundegelegten Verfahren wird eine Ausgangsgemenge gebildet, das u.a. eine oxidische Verbindung aufweist, welche Verbindung unter gleichzeitiger Bildung von Aluminid und AI2O3 mittels Aluminium reduzierbar ist. Unter anderem wird als Bestandteil des Ausgangsgemenges Tiθ2 genannt . Aus dem Ausgangsgemenge wird ein endformnaher Opferkörper hergestellt, der anschließend mit AI infiltriert wird. Der Opferkörper wird zur Stabilisierung und hierbei insbesondere zur Befüllung mit Aluminium unter Druck vor der Druckinfiltration gesintert. Nach dem Sintern wird der Opferkörper auf eine Befüllungstemperatur temperiert, die oberhalb der Schmelztemperatur des Aluminiums und/oder einer Aluminiumlegierung - im folgenden vereinfachend Aluminium genannt - angeordnet ist. Ferner ist die Befüllungstemperatur unterhalb einer Reaktionstemperatur angeordnet, bei welcher eine sogenannte SHS- Reaktion zwischen dem Aluminium und zumindest einem der Ausgangmaterialien stattfindet. Eine SHS-Reaktion (seif propaga- ting high temperature synthesis) ist eine Reaktion, die oberhalb ihrer Reaktionstemperatur sehr schnell abläuft, stark exotherm ist und zumeist zumindest nahezu unkontrollierbar ist . Bei Befüllungstemperatur wird der Opferkörper unter Druck mit Aluminium befüllt und erneut erhitzt, wobei nun eine Austauschreaktion zwischen dem Aluminium und den Bestandteilen des Opferkörper unter Bildung eines Al2θ3/Titanaluminid-Verbundwerkstoffes stattfindet .DE 196 05 858 AI discloses a method for producing a component from an Al 2 O 3 / italuminide composite material. The ceramic / metal composite combines the properties of the ceramic and the metallic phase and has high strength and high fracture toughness. In the process on which this is based, a starting mixture is formed which, inter alia, has an oxidic compound, which compound can be reduced by means of aluminum while simultaneously forming aluminide and Al2O3. Among other things, Tiθ2 is mentioned as part of the initial batch. A near-net shape sacrificial body is produced from the initial batch, which is then infiltrated with AI. The sacrificial body is sintered for stabilization and in particular for filling with aluminum under pressure before the pressure infiltration. After sintering, the sacrificial body is tempered to a filling temperature which is arranged above the melting temperature of the aluminum and / or an aluminum alloy - hereinafter simply called aluminum. Furthermore, the filling temperature is arranged below a reaction temperature at which a so-called SHS Reaction takes place between the aluminum and at least one of the starting materials. An SHS reaction (self propagating high temperature synthesis) is a reaction that takes place very quickly above its reaction temperature, is highly exothermic and is mostly at least almost uncontrollable. At the filling temperature, the sacrificial body is filled with aluminum under pressure and heated again, an exchange reaction now taking place between the aluminum and the constituents of the sacrificial body to form an Al 2 O 3 / titanium aluminide composite material.
Allerdings wird der Opferkörper meistens nur bereichsweise in den Al2θ3/Titanaluminid-Verbundwerkstoff umgewandelt. Wie aus der DE 196 05 858 AI ferner ersichtlich ist, kann ein Tiθ2 aufweisender Opferkörper nur in manchen Fällen vollständig mit Aluminium befüllt werden. Des weiteren kann ein derartiger Opferkörper auch nur in Ausnahmefällen vollständig mit einer durchgehenden Titanaluminid- hase versehen werden.However, the sacrificial body is usually only partially converted into the Al2θ 3 / titanium aluminide composite. As can also be seen from DE 196 05 858 AI, a sacrificial body comprising TiO 2 can only be completely filled with aluminum in some cases. Furthermore, such a sacrificial body can also be completely provided with a continuous titanium aluminide hash only in exceptional cases.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE-P 19710671.4 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem Metall/Keramik-Verbundwerkstoff bekannt, bei dem ein Opferkörper aus keramischen Vormaterialien mit thermisch erweichtem Metall - insbesondere Aluminium - und/oder mit einer metallischen Legierungen befüllt wird. Die Befüllungstemperatur ist unterhalb einer Reaktionstemperatur angeordnet, bei welcher Reaktionstemperatur eine Austauschreaktion zwischen einem Metall des keramischen Vormaterials und einem Metall des befüllenden Metalls stattfindet. Nach dem möglichst vollständigen Befüllen des Opferkörpers wird der befüllte Opferkörper auf die Reaktionstemperatur oder darüber erhitzt, wodurch dann die eben angesprochene Austauschreaktion stattfindet. Bei dieser Austauschreaktion wird ein Bauteil aus dem Metall/Keramik-Verbundwerkstoff hergestellt, das eine keramische und eine metallische Phase mit einer intermetallischen Verbindung des Metalls der Keramik und des Metalls des Befüllenden Metalls aufweist . Durch die Befüllung des Opferkörpers mit einem durch Erhitzen erweichten Metall unterhalb einer Reaktionstemperatur, bei zwischen dem befüllenden Metall und dem Material des Opferkörpers eine Austauschreaktion stattfindet, wird die keramische Matrix während der Befüllung und auch bei der sich anschließenden Austauschreaktion zwischen dem eingebrachten Metall und dem Material des Opferkörpers erhalten. Idealerweise erfolgt die Befüllung der Poren des Opferkörpers vollständig, so daß bei stöchiometrische Bemessung der Infrage kommenden Substanzen das Bauteil vollständig sowie riß- und kanalfrei durchreagiert ist . In bevorzugter Weise ist hierbei das befüllende Metall Aluminium und das Metall der Keramik Titan, so daß nach der bevorzugten Austauschreaktion die keramische Phase TiBx und/oder TiCy und/oder TiCN und AI2O3 aufweist, wobei die intermetallische Verbindung der metallischen Phase ein hochtemperaturbeständiges Titanaluminid, insbesondere TiAl ist. Die Materialeigenschaften dieses Metall/Keramik-Verbundwerkstoffε sind gut. So weist bspw. ein Metall/Keramik-Verbundwerkstoff, der mit Aluminium als befüllendes Metall und Ti als Metall des keramischen Opferkörpers hergestellt wird, eine Dichte von 3,4 g/cm3 auf, wobei diese Dichte geringfügig höher liegt als die der sogenannten MMCs (metal-matrix-πomposits) , jedoch nur 42 % der Dichte von vergleichbaren Gußeisen beträgt. Insbesondere in der bevorzugten Ausbildung, bei der die hochtemperatur- beständigen Verbindung in Form der intermetallischen Verbindung TiAl reicht das Anwendungsgebiet des Bauteils bis mindestens 800 °C, wobei die Werte für Grauguß deutlich überboten werden. Aus dem hergestellten Metall/Keramik-Verbundwerkstoff werden insbesondere Reibringe für die Reibflächen von Scheibenbremsen gefertigt. Diese Reibringe werden anschließen über mechanische Verbindungstechniken wie Verschraubungen usw. am Topf der Bremsscheibe befestigt.From the unpublished DE-P 19710671.4 a method for producing a component from a metal / ceramic composite material is known, in which a sacrificial body made of ceramic materials is filled with thermally softened metal - in particular aluminum - and / or with a metallic alloy. The filling temperature is arranged below a reaction temperature at which reaction temperature an exchange reaction takes place between a metal of the ceramic primary material and a metal of the filling metal. After the victim's body has been filled as completely as possible, the filled victim's body is heated to or above the reaction temperature, as a result of which the exchange reaction just mentioned then takes place. In this exchange reaction, a component is produced from the metal / ceramic composite material, which has a ceramic and a metallic phase with an intermetallic compound of the metal of the ceramic and the metal of the filling metal. By filling the victim's body with a metal softened by heating below a reaction temperature, during which an exchange reaction takes place between the filling metal and the material of the sacrificial body, the ceramic matrix is obtained during the filling and also during the subsequent exchange reaction between the introduced metal and the material of the sacrificial body. Ideally, the pores of the sacrificial body are filled completely, so that when the substances in question are stoichiometrically dimensioned, the component has reacted completely and without cracks or channels. The filling metal is preferably aluminum and the metal of the ceramic titanium, so that after the preferred exchange reaction the ceramic phase has TiB x and / or TiC y and / or TiCN and Al2O3, the intermetallic compound of the metallic phase being a high-temperature resistant titanium aluminide , in particular TiAl. The material properties of this metal / ceramic composite material are good. For example, a metal / ceramic composite that is produced with aluminum as the filling metal and Ti as the metal of the ceramic sacrificial body has a density of 3.4 g / cm 3 , this density being slightly higher than that of the so-called MMCs (metal matrix composites), but is only 42% of the density of comparable cast iron. Particularly in the preferred embodiment, in which the high-temperature-resistant connection in the form of the intermetallic compound TiAl, the area of application of the component extends to at least 800 ° C., the values for gray cast iron being clearly exceeded. The metal / ceramic composite material produced is used in particular to produce friction rings for the friction surfaces of disc brakes. These friction rings are then attached to the brake disk cup using mechanical connection techniques such as screw connections, etc.
Bevor allerdings der Opferkörper mit dem Metall bzw. mit der Legierung befüllt wird, müssen die Ausgangsmaterialien des Opferkörpers erhitzt werden, wobei zwischen den Vormaterialien eine erste Austauschreaktion stattfindet, bei der sich aus den Austauschmaterialien hochwertige und teure Vormaterialien bilden. Nach dem Befüllen mit dem Metall wird aus diesen teuren Vormaterialien und dem Metall die keramische Phase und die metallische Phase gebildet, wobei zu deren Bildung wiederum eine Austauschreaktion und zwar diesmal mit dem Vormaterial und dem befüllenden Metall vorgenommen wird.However, before the sacrificial body is filled with the metal or the alloy, the starting materials of the sacrificial body must be heated, with a first exchange reaction taking place between the primary materials form high-quality and expensive raw materials for the exchange materials. After filling with the metal, the ceramic phase and the metallic phase are formed from these expensive primary materials and the metal, an exchange reaction being carried out again for this purpose, this time with the primary material and the filling metal.
In einem weiteren Verfahren wird ebenfalls die Infiltration eines keramischen Opferkörpers mit Aluminium beschrieben (US- A-4,988,645) . Hierbei wird der Keramikkörper über eine SHS- Reaktion hergestellt (SHS-Reaktion: Seif propagating high temperature synthesis, bedeutet die Zündung eines reaktiven Gemisches, wobei sich die Reaktion selbst aufrechterhält und als Reaktionsprodukte die gewünschte Keramikmatrix liefert) .In a further process, the infiltration of a ceramic sacrificial body with aluminum is also described (US Pat. No. 4,988,645). Here, the ceramic body is produced via an SHS reaction (SHS reaction: Seif propagating high temperature synthesis, means the ignition of a reactive mixture, the reaction maintaining itself and providing the desired ceramic matrix as reaction products).
Allerdings weist ein derartig hergestelltes Bauteil teilweise eine nicht akzeptable Porositäten auf, so daß die Ausschußra- te hoch ist . Insbesondere ist die Befüllung bei Opferkörpern mit Tiθ2 als Vormaterial des Opferkörpers sehr schlecht.However, a component produced in this way sometimes has an unacceptable porosity, so that the rejection rate is high. In particular, the filling of sacrificial bodies with TiO 2 as the primary material of the sacrificial body is very poor.
Aus der WO 84/02927 ist ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Druckgußteilen mit Aluminium im sogenannten sgueeze-casting Verfahren bekannt. Bei dem Verfahren zuerst aus einem u.a. Fasern aufweisenden Ausgangsgemenge ein poröser Grünkörper gepreßt, der anschließend mit Aluminium be- füllt wird. Zur Stabilisierung des porösen Grünkörpers und zur Erhaltung der Orientierung der im Grünkörper angeordneten Fasern, ist de, Ausgangsgemenge ein Bindemittel beigegeben, das bei der Befüllung des Grünkörpers thermisch entfernt wird. Durch das Vorliegen der Poren und die Stärke des Bindemittels findet keine bzw. allenfalls eine vernachlässigbare Deformation des Grünkörpers statt . Eine chemische Reaktion zwischen dem befüllenden Aluminium und den Ausgangsmateriali- en des Grünkörpers findet hierbei nicht statt, so daß der Einfluß einer derartigen Reaktion auf die Struktur und die Formgebung des späteren Druckgußteils hieraus nicht bekannt ist . Insgesamt weisen alle genannten Verfahren einen hohen Energiebedarf auf, der u.a. auf die unterschiedlichen thermischen Prozesse, wie Sintern, erste Austauschreaktion, Befüllen und anschließende zweite Austauschreaktion bei gegenüber der Befüllungstemperatur höheren Temperaturen zurückzuführen sind. Durch diesen Energiebedarf sind die Verfahren teuer.WO 84/02927 discloses a process for the production of fiber-reinforced die-cast parts with aluminum in the so-called sgueeze-casting process. In the process, a porous green body is first pressed from an initial mixture containing fibers, which is then filled with aluminum. In order to stabilize the porous green body and to maintain the orientation of the fibers arranged in the green body, a starting agent is added to the starting mixture, which is thermally removed when the green body is filled. Due to the presence of the pores and the strength of the binder, there is no or at most a negligible deformation of the green body. A chemical reaction between the filling aluminum and the starting materials of the green body does not take place here, so that the influence of such a reaction on the structure and shape of the later die-cast part is not known. Overall, all of the methods mentioned have a high energy requirement, which can be attributed, among other things, to the different thermal processes, such as sintering, first exchange reaction, filling and subsequent second exchange reaction at temperatures which are higher than the filling temperature. Because of this energy requirement, the processes are expensive.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, das vorbekannte Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Herstellung von Bauteilen aus einem Metall/Keramik-Verbundwerkstoff, einfacher, schneller und insbesondere billiger sowie Energietechnisch sparsamer ist und daß der Verbundkörper hinsichtlich seines Volumens zuverlässig und möglichst weitgehend mit Titanalumi- nid versehen werden kann.The object of the invention is to further develop the previously known method in such a way that the production of components from a metal / ceramic composite material is simpler, faster and, in particular, cheaper and more economical in terms of energy technology, and that the volume of the composite body is reliable and as far as possible with titanium aluminum. can not be provided.
Diese Aufgabe wird bei dem zugrundegelegten Opferkörper mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst . Durch Verwendung eines druckstabilen und vorzugsweise reduziertes Titanoxid TiOx mit x = l, 1,5, 1,67, oder insbesondere mit Kohlenstoff reduzierbares iθ2 aufweisenden Opferkörpers, der vorzugsweise endformnah geformt und/oder bearbeitet ist, kann die AI-Schmelze sogar spontan infiltriert und damit insbesondere sehr gut druckinfiltriert werden.This object is achieved with the underlying victim body with the characterizing features of claim 1. By using a pressure-stable and preferably reduced titanium oxide TiO x with x = l, 1.5, 1.67, or in particular carbon-reducible sacrificial body having iO 2, which is preferably shaped and / or processed close to the final shape, the Al melt can even infiltrate spontaneously and thus particularly well be pressure infiltrated.
Die beiden vorbekannten Austauschreaktionen zur Umsetzung des Aluminiums und den Materialien des Opferkörpers zu einem Al2θ3/Titanaluminid-Verbundwerkstoff der Ausgangsmaterialien können in einem einzigen AufheizVorgang vorgenommen werden.The two previously known exchange reactions for converting the aluminum and the materials of the sacrificial body into an Al2θ3 / titanium aluminide composite of the starting materials can be carried out in a single heating process.
Diese Umsetzungstemperatur ist vorzugsweise unterhalb der Befüllungstemperatur, bevorzugt unterhalb der Schmelztemperatur des Aluminiums und besonders bevorzugt unterhalb 400 °C angeordnet. Hierdurch wird der benötigte Energiebedarf und auch die benötigte Produktionszeit verringert. Zur Befüllung des Opferkörpers mit Aluminium bzw. mit einer Aluminiumlegierung wird der Opferkörper aufgeheizt. Daher ist es sinnvoll, zur Herstellung des Opferkorpers u.a. Tiθ2 und C zu verwenden, da sich aus u.U. TiÜ2 und C bei Aufheizen dann u.a. das reduzierte Titanoxid TiOx (TiO, i2θ3 und/oder Ti3Ü5) bilden kann.This reaction temperature is preferably below the filling temperature, preferably below the melting temperature of the aluminum and particularly preferably below 400 ° C. This reduces the energy requirement and also the production time required. The sacrificial body is heated to fill the sacrificial body with aluminum or with an aluminum alloy. Therefore, it makes sense to use for the production of, among other things Opferkorpers TiO 2 and C, as can be formed, inter alia, the reduced titanium oxide TiO x (TiO, i2θ 3 and / or Ti3Ü5) of TiO 2 and possibly C at heating then.
Überraschender Weise findet bei der Druckinfiltration des Opferkörpers mit Aluminium allerdings noch keinerlei Austauschreaktion unter Bildung Al2θ3/ itanaluminid-Verbundwerkstoffes statt. Die Bildung des Al2θ3/Titanaluminid-Verbundwerkstoffes erfolgt erst durch eine Festkörperreaktion, deren Prozeßtemperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Aluminiums liegt .Surprisingly, however, no exchange reaction takes place during the pressure infiltration of the sacrificial body with aluminum, with the formation of Al 2 O 3 / italuminide composite material. The formation of the Al2θ 3 / titanium aluminide composite material takes place only through a solid-state reaction, the process temperature of which is below the melting temperature of the aluminum.
Weitere sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung sind den entsprechenden weiteren Ansprüchen entnehmbar. Im übrigen wird die Erfindung anhand einiger im folgenden aufgeführten Beispielen näher erläutert .Further useful embodiments of the invention can be found in the corresponding further claims. Otherwise, the invention is explained in more detail with the aid of some examples listed below.
Ein pulvriges keramisches Ausgangsgemenge mit Kohlenstoff und Tiθ2 sowie mit einem Bindemittel und mit einem Füllstoff wird vermischt und anschließend verpreßt.A powdery ceramic starting mixture with carbon and TiO 2 as well as with a binder and with a filler is mixed and then pressed.
Durch eine Niedertemperaturbehandlung unter Vakuum oder Schutzgas, insbesondere Stickstoff oder CO2 , zwischen 350°C und 700°C, insbesondere bei 400 °C wird insbesondere der Füllstoff und ggf. auch das Bindemittel unter Vakuum oder Schutzgas ausgebrannt, wobei ein poröser und ungesintert druckstabiler sowie keramischer Opferkörper entsteht.A low-temperature treatment under vacuum or protective gas, in particular nitrogen or CO 2 , between 350 ° C. and 700 ° C., in particular at 400 ° C., in particular burns out the filler and possibly also the binder under vacuum or protective gas, with a porous and non-sintered pressure-stable as well as ceramic sacrificial body.
Zweckmäßigerweise findet hierbei eine Thermogravimetrie- Analyse (TG) statt, die zum Nachweis dient, daß das Bindemittel und ggf. auch der Füllstoff vollständig entfernt ist.A thermogravimetric analysis (TG) is expediently carried out here, which serves to demonstrate that the binder and possibly also the filler have been completely removed.
Durch die gezielte Zugabe der Füllstoffe und des Bindemittels kann eine genau definierte Porosität, Porenstruktur und Fe- stigkeit eingestellt werden, wodurch eine Druckinfiltration des Opferkörpers mit Aluminium möglich ist .Through the targeted addition of the fillers and the binder, a precisely defined porosity, pore structure and Fe- Stability can be set, whereby a pressure infiltration of the sacrificial body with aluminum is possible.
Einer der Vorteile der Erfindung ist es, daß bei der gesamten Herstellung eines Bauteils aus einem derartigen Metall/Keramik-Verbundwerkstoff, also beginnend von der Herstellung des Opferkörpers über die Befüllung des Opferkörpers mit Aluminium bis hin zur Bildung des Verbundwerkstoffes durch die Austauschreaktion keine Temperaturschritte über 800°C, insbesondere über 700°C benötigt werden. Zum anderen geschieht dies in kurzer Zeit, insbesondere die Befüllung durch Druckguß.One of the advantages of the invention is that in the entire production of a component from such a metal / ceramic composite material, that is to say starting from the production of the sacrificial body through the filling of the sacrificial body with aluminum up to the formation of the composite material by the exchange reaction, no temperature steps over 800 ° C, especially above 700 ° C are required. On the other hand, this happens in a short time, especially the filling by die casting.
Des weiteren erfolgt eine Umwandlung des Aluminiums zu einem hochtemperaturbeständigen Titanaluminid. Weiterhin werden sehr günstige Rohstoffe verwendet; der Materialpreis liegt derzeit bei ca. 4 DM pro kg.In addition, the aluminum is converted to a high-temperature-resistant titanium aluminide. Very cheap raw materials are also used; the material price is currently around 4 DM per kg.
Zur Herstellung des Ausgangsgemenges wird zuerst insbesondere Titandioxid und Graphit in einem definierten stöchiometri- schen Verhältnis zueinander gemischt . Anschließend wird dem homogenen Gemenge 1 - 3 Gew.-% Bindemittel, vorzugsweise Po- lyvenylalkohol PVA und/oder Polyethylenglykol PEG, in wäßriger Lösung zugegeben und verknetet . Nach dem Bindemittel wird der Mischung ein wasserlöslicher pulver- und/oder faserförmi- ger organische Füllstoff, bevorzugt ein Celulosederivat , insbesondere Celuloseacetat beigegeben und ebenfalls verknetet .To produce the starting batch, titanium dioxide and graphite in particular are first mixed with one another in a defined stoichiometric ratio. Subsequently, 1-3% by weight of binder, preferably polyvinyl alcohol PVA and / or polyethylene glycol PEG, is added to the homogeneous mixture in aqueous solution and kneaded. After the binder, a water-soluble powder and / or fibrous organic filler, preferably a celulose derivative, in particular celulose acetate, is added to the mixture and likewise kneaded.
Der bevorzugt pulverförmig beigegebene Füllstoff weist insbesondere eine mittlere Korngröße zwischen 10 μm und 100 μm, bevorzugt 20 μm auf. Die Mischung wird entweder getrocknet oder feucht (Restfeuchte ca. 10-20% H20) uniaxial mit insbesondere 300 bar verpreßt. Optional folgt dem uniaxialen Preßvorgang ein weiterer kaltisostatischer Preßvorgang.The filler, which is preferably added in powder form, has in particular an average grain size between 10 μm and 100 μm, preferably 20 μm. The mixture is either dried or moist (residual moisture approx. 10-20% H20) uniaxially pressed at in particular 300 bar. The uniaxial pressing process is optionally followed by a further cold isostatic pressing process.
Der vorzugsweise endformnah gepreßte Opferkörper wird mechanisch auf Endmaß bearbeitet und für eine sich bei der Her- Stellung des Bauteils im weiteren anschließende Befüllung des Opferkörpers mit flüssigem Aluminium in eine Druckgußform eingelegt .The sacrificial body, which is preferably pressed close to the final shape, is mechanically machined to the final dimension and is used for a Position of the component in the subsequent filling of the sacrificial body with liquid aluminum placed in a die-casting mold.
Für das Befüllen mit Aluminium im Druckgußverfahren sind die Festigkeit, der E-Modul, die Porosität und die Porenstruktur des Opferkörpers von Bedeutung.The strength, the modulus of elasticity, the porosity and the pore structure of the sacrificial body are important for filling with aluminum using the die casting process.
Diese Eigenschaften können durch die Wahl des Bindemittels, der Füllstoffe, der Füllstoffmenge und den Preßdruck beeinflußt werden. Ferner fließen noch die Partikelgrößen der keramischen Pulver (Tiθ2 usw.) und der Füllstoffe ein.These properties can be influenced by the choice of the binder, the fillers, the amount of filler and the pressing pressure. In addition, the particle sizes of the ceramic powder (TiO 2 etc.) and the fillers are also included.
Die Zusammenhänge zwischen Einflußgrößen und Zielgrößen sind in der nachfolgenden Tabelle 1 qualitativ aufgetragen.The relationships between influencing variables and target variables are plotted qualitatively in Table 1 below.
Tabelle 1: Einfluß der Prozeßparameter auf die Eigenschaften des OpferkörpersTable 1: Influence of the process parameters on the properties of the sacrificial body
Einflußgrößen-»Influencing variables- »
ZielFüllstoffart FS- -Menge PreßPartikelgrößen -i druck größeTarget type of filler FS- -Quantity PressParticle sizes -i print size
GK-Festigkeit + + +++ +GK strength + + +++ +
E-Modul + + +++ +E-module + + +++ +
Porosität + ++ ++ ++Porosity + ++ ++ ++
Porenstruktur ++ ++ + +++Pore structure ++ ++ + +++
+= geringer Einfluß; ++= mittlerer Einfluß; +++ = großer Einfluß+ = little influence; ++ = medium influence; +++ = great influence
BeispieleExamples
Nachfolgend werden einige Beispiele für Ausgangsgemenge für Opferkörper angegeben.Below are some examples of starting batches for sacrificial bodies.
Bf.1 πpi ei 1 • 3 mol Tiθ2 (mittlerer Korndurchmesser d50 = 0,3 μm) werden mit einem mol C (d50 = 0,05 μm) im Kneter (z.B. Fa. Eirich) ca. 10 min vorvermischt. Dieser Mischung wird 3 Gew.-% Polye- thylenglykol (in 20% wäßriger Lösung) zugesetzt und verknetet. Dem feuchten Gemenge wird wiederum 10 Gew.-% Cellulose- acetat (CA) (dso = 20 μm) zugefügt und im Kneter gemischt. Das Pulver wird uniaxial mit 30 MPa gepreßt. Anschließend erfolgt ein kaltisostatisches Pressen mit einem Druck von 200 MPa. Der Opferkörper wird bei 700°C unter Stickstoff für 1 Stunde geheizt (Haltezeit bei 350°C, Heizrate 1 K/min) , wobei alle organischen Zusatzstoffe rückstandslos ausbrennen. Der Opferkörper besitzt eine Druckfestigkeit von 7 MPa und eine Porosität von 49 %. Die Porendurchmesser weisen eine bimodale Verteilung auf, bei der ein Maximum bei 0,1 μm und ein Maximum bei 20 μm liegt.Bf.1 πpi ei 1 • 3 mol TiO 2 (average grain diameter d 50 = 0.3 μm) are premixed with a mol C (d50 = 0.05 μm) in a kneader (eg from Eirich) for approx. 10 min. 3% by weight of polyethylene glycol (in 20% aqueous solution) is added to this mixture and kneaded. The damp mixture is again 10 wt .-% cellulose acetate (CA) (d so = 20 microns) was added and mixed in a kneader. The powder is pressed uniaxially at 30 MPa. This is followed by cold isostatic pressing at a pressure of 200 MPa. The sacrificial body is heated at 700 ° C under nitrogen for 1 hour (holding time at 350 ° C, heating rate 1 K / min), whereby all organic additives burn out without residue. The sacrificial body has a compressive strength of 7 MPa and a porosity of 49%. The pore diameters have a bimodal distribution in which a maximum is 0.1 μm and a maximum is 20 μm.
Beispiel 7. ■ Example 7. ■
Wie Beispiel 1, nur daß das Molverhältnis zwischen Tiθ2 und C 3/2 beträgt. Hierbei ist ein isostatisches Nachpressen bei 300 MPa erforderlich.As example 1, except that the molar ratio between TiO 2 and C 3/2 is. Isostatic repressing at 300 MPa is required.
Beis iel ^ -Example ^ -
Wie Beispiel 1, nur daß die Menge an Celuloseacetat 20 Gew.-% beträgt .As in Example 1, except that the amount of celulose acetate is 20% by weight.
Reis ipl 4-Rice ipl 4-
Wie Beispiel 1, nur daß dem Gemenge aus Tiθ2/C/PEG/CA vor dem uniaxialen Pressen 10 Gew.-% Wasser zugegeben werden.As in Example 1, except that 10% by weight of water are added to the mixture of TiO 2 / C / PEG / CA before uniaxial pressing.
Bei spi P! •At spi P! •
Wie Beispiel 1, nur daß dem Gemenge aus Ti02/C/PEG/CA vor dem uniaxialen Pressen 1 Gew.-% Methylcellulose zugegeben werden. BeiπpieJ &_--As in Example 1, except that 1% by weight of methyl cellulose is added to the mixture of Ti0 2 / C / PEG / CA before uniaxial pressing. BeiπpieJ & _--
Wie Beispiel 1, nur daß dem Gemenge aus Tiθ2/C/PEG/CA Kurzfasern aus Konstantandraht oder aus C-Fasern zugefügt werden. Hierdurch wird die Bruchdehnung erhöht .Like example 1, except that short fibers of constantan wire or of C fibers are added to the mixture of TiO 2 / C / PEG / CA. This increases the elongation at break.
Rei πpi ei 7_--Rei πpi ei 7 _--
Wie Beispiel 1, nur daß die Korngröße des Tiθ2 einen mittleren Durchmesser von 15 μm aufweist . hierdurch fällt die Porosität auf 47 % ab. Die Druckfestigkeit erhöht sich auf 7,5 MPa.As example 1, except that the grain size of TiO 2 has an average diameter of 15 μm. this causes the porosity to drop to 47%. The compressive strength increases to 7.5 MPa.
Die Opferkörper sind zum anschließenden Druckbefüllen mit Aluminium vorgesehen. Nach dem Befullen werden sie einer Temperaturbehandlung unterhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums unterzogen, wodurch ein Bauteil aus Verbundwerkstoff wird, der aus insbesondere homogen verteilt TiC, AI2O3 unG A^Ti aufweist .The sacrificial bodies are intended for subsequent pressure filling with aluminum. After filling, they are subjected to a temperature treatment below the melting point of the aluminum, as a result of which a component is made of composite material, which has, in particular, homogeneously distributed TiC, Al2O3 and G A ^ Ti.
Hier muß insbesondere darauf hingewiesen werden, daß bei der nachträglichen Temperaturbehandlung zur Herstellung des Verbundwerkstoffes eine Festkörperreaktion stattfindet. Daher kann diese Reaktion unterhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums stattfinden. Der vorzugsweise homogene Verbundwerkstoff ist hochtemperaturbeständig und verschleißfest.It must be pointed out here in particular that a solid-state reaction takes place during the subsequent temperature treatment to produce the composite material. Therefore, this reaction can take place below the melting point of the aluminum. The preferably homogeneous composite material is resistant to high temperatures and wear.
Das erfindungsgemäße Verfahren und damit ebenso das erfindungsgemäße Ausgangsgemenge bzw. der erfindungsgemäße Opferkörper sind insbesondere zur Herstellung von Reibflächen, von tribologischen Systemen oder von Motorkomponenten und/oder von Fahrzeugkomponeneten und/oder von Bremsscheiben und/oder von Reibflächen für Bremsscheiben geeignet. Unter tribologischen Systemen sind neben Bremsscheiben bevorzugt Strukturkomponenten in Strahltriebwerken und Motoren, insbesondere Gleitlager, Schneidwerkstoffe zu verstehen. The method according to the invention and thus also the starting mixture according to the invention or the sacrificial body according to the invention are particularly suitable for producing friction surfaces, tribological systems or engine components and / or vehicle components and / or brake discs and / or friction surfaces for brake discs. In addition to brake disks, tribological systems are preferably to be understood as meaning structural components in jet engines and engines, in particular plain bearings, cutting materials.

Claims

Pa entanπpr-nehe Pa entanπpr-nehe
1. Verfahren zur Herstellung eines Opferkorpers aus einem Ausgangsgemenge zur späteren Herstellung eines Al2θ3/Titanaluminid-Verbundkörpers, bei welchem Verfahren dem Ausgangsgemenge Titan, insbesondere als Oxid beigegeben und ein Formkörper aus dem Ausgangsgemenge gepreßt wird, der Formkörper bei einer Überführungstemperatur einer Temperaturbehandlung zur Bildung des Opferkörpers unterzogen wird, wobei der Opferkörper zur Befüllung mit Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung - im folgenden vereinfachend Aluminium genannt - unter Druck vorgesehen ist, und wobei die Materialien des Opferkorpers und das Aluminium zu einem Al2θ3/Titanaluminid-Verbundkörper reagiert werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Ausgangsgemenge Kohlenstoff und/oder dessen Vorprodukte, Füllstoffe und Bindemittel beigegeben werden, daß aus diesem Ausgangsgemenge der Formkörper gepreßt wird, daß mit dem Bindemittel die einzelnen Bestandteile des Ausgangsgemen- ges zumindest bereichsweise miteinander druckstabilisierend verbunden werden, daß die Zersetzungstemperatur des Füllstoffes und vorzugsweise auch des Binders gleich oder kleiner als die Befüllungstemperatur gewählt wird, so daß der Füllstoff bzw. das Bindemittel beim bzw. vor dem späteren Befullen des aus den Ausgangsmaterialien formgepreßte Opferkorpers mit dem Aluminium entfernt wird, und daß die Überführungstemperatur unterhalb der Befüllungstemperatur angeordnet ist, so daß der Formkörpers während des Erwärmens auf Befüllungstemperatur zum späteren Druckbefüllen in den Opferkörper umgewandelt wird. 1. A process for producing a sacrificial body from a starting batch for the later production of an Al 2 O 3 / titanium aluminide composite body, in which process the titanium, in particular as an oxide, is added to the starting batch and a molded body is pressed from the starting batch, the molded body at a transfer temperature of a temperature treatment for formation is subjected to the sacrificial body, the sacrificial body for filling with aluminum and / or an aluminum alloy - hereinafter referred to simply as aluminum - is provided under pressure, and the materials of the sacrificial body and the aluminum are reacted to form an Al 2 O 3 / titanium aluminide composite body, characterized that carbon and / or its precursors, fillers and binders are added to the starting mixture, that the molded body is pressed from this starting mixture, that the individual constituents of the starting mixture are mixed with the binder at least in regions It is pressure-stabilized that the decomposition temperature of the filler and preferably also of the binder is selected to be equal to or less than the filling temperature, so that the filler or the binder is removed during or before the subsequent filling of the molded body from the starting materials with the aluminum , and that the transfer temperature is arranged below the filling temperature, so that the molded body is converted into the sacrificial body during the heating to the filling temperature for later pressure filling.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Befullen mit dem Aluminium der formgepreßte und ungesinterte Opferkörper vorgesehen ist.2. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the molded and unsintered sacrificial body is provided for filling with the aluminum.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Opferkörper endformnah hergestellt wird.3. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the sacrificial body is produced close to the final shape.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Opferkörper gepreßt und anschließend spanabhebend endformnah bearbeitet wird.4. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the sacrificial body is pressed and then machined close to the final shape.
5. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Oxid des Titans TiO und/oder Ti2θ3 und/oder Ti305 und/oder vorzugsweise Tiθ2 eingesetzt wird.5. The method according to claim 1, characterized in that TiO and / or Ti 2 θ3 and / or Ti 3 0 5 and / or preferably Tiθ2 is used as the oxide of titanium.
6. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Oxid des Titans TiÜ2 eingesetzt wird, daß TiÜ2 durch den Kohlenstoff reduziert wird und daß bei der vorzugsweise thermischen Entfernung der Füllstoffe und/oder des Bindemittels der reduzierend wirksame Kohlenstoff als Endprodukt gebildet wird und im Opferkörper verbleibt .6. The method according to claim 1, characterized in that the oxide of titanium TiÜ 2 is used, that TiÜ2 is reduced by the carbon and that the preferably effective thermal removal of the fillers and / or the binder, the reducing carbon is formed as the end product and in The victim's body remains.
7. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Füllstoffe unterhalb der Befüllungstemperatur verdampft und/oder in Kohlenstoff umgewandelt werden.7. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the fillers are evaporated below the filling temperature and / or converted into carbon.
8. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Bindemittel unterhalb der Befüllungstemperatur verdampft und/oder in Kohlenstoff umgewandelt werden. 8. The method according to claim 1, characterized in that the binder evaporates below the filling temperature and / or are converted into carbon.
9. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Füllstoff organisches Material bevorzugt thermoplastisches oder duroplastisches Material, und besonders bevorzugt Stärke und/oder Mehl und/oder ein Cellulosederivat , insbesondere Celluloseacetat und/oder gewählt wird.9. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that as the filler organic material preferably thermoplastic or thermosetting material, and particularly preferably starch and / or flour and / or a cellulose derivative, in particular cellulose acetate and / or is selected.
10. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgangsmaterialien des Ausgangsgemenges homogen verteilt werden.10. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the starting materials of the starting batch are distributed homogeneously.
11. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Ausgangsgemenge 1 - 3 Gewichtsprozent (Gew.-%) Bindemittel beigegeben werden.11. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that 1 - 3 wt .-% (wt .-%) binder are added to the starting batch.
12. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Bindemittel Polyvenylalkohol (PVA) und/oder Polyethy- lenglykol (PEG) bevorzugt in wässeriger Lösung gewählt wird.12. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that polyvenyl alcohol (PVA) and / or polyethylene glycol (PEG) is preferably chosen as a binder in aqueous solution.
13. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Füllstoff ein Pulver mit einer bevorzugten Korngröße zwischen 10 μm und 100 μm, besonders bevorzugt etwa 20 μm gewählt wird.13. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a powder with a preferred grain size between 10 microns and 100 microns, particularly preferably about 20 microns is selected as the filler.
14. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Ausgangsgemenge bei Befüllungstemperatur nichtflüchtige Zusatzstoffe insbesondere TiC und/oder SiC und/oder BaC und/oder TiB2 beigegeben werden. 14. The method according to claim 1, characterized in that non-volatile additives, in particular TiC and / or SiC and / or BaC and / or TiB 2, are added to the starting mixture at the filling temperature.
15. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Ausgangsgemenge Fasern, insbesondere aus mineralischen und/oder keramischen Materialien beigegeben werden.15. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that fibers, in particular from mineral and / or ceramic materials, are added to the starting mixture.
16. Ausgangsgemenge zur Herstellen eines Opferkörpers, wobei der Opferkörper durch eine Temperaturbehandlung bei einer Überführungstemperatur aus einem Formkörper hergestellt ist, welcher Formkörper selbst aus dem Titan vorzugsweise als Oxid aufweisenden Ausgangsgemenge formgepreßt ist, wobei der Opferkörper bei einer Befüllungstemperatur zum Befullen mit Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung - im folgenden vereinfachend Aluminium genannt - und zu einer Reaktion mit den Materialien des Opferkörpers mit Aluminium vorgesehen ist, und wobei bei der Reaktion ein Bauteil aus einem Al2θ3/Titanaluminid-Verbundwerkstoff gebildet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ausgangsgemenge Kohlenstoff und/oder dessen Vorprodukte, Füllstoffe und Bindemittel aufweist, daß mit dem Bindemittel die einzelnen Bestandteile des Ausgangsgemenges zumindest bereichsweise miteinander druckstabilisierend verbunden sind, daß die Zersetzungstemperatur des Füllstoffs und vorzugsweise auch die des Binders gleich oder kleiner als die Befüllungstemperatur ist, so daß sie beim bzw. vor dem Befullen des aus den Ausgangsmaterialien formgepreßten und ungesinterten Opferkörpers mit dem Aluminium entfernbar sind, und daß die Überführungstemperatur unterhalb oder gleich der Befüllungstemperatur ist, so daß die Umwandlung des Formkörpers in den Opferkörper während des Erwärmens auf Befüllungstemperatur erfolgt .16. Starting batch for producing a sacrificial body, the sacrificial body being produced by a temperature treatment at a transfer temperature from a shaped body, which shaped body itself is molded from titanium, preferably as an starting batch comprising oxide, the sacrificial body being filled at a filling temperature with aluminum and / or an aluminum alloy - hereinafter referred to simply as aluminum - and is provided for a reaction with the materials of the sacrificial body with aluminum, and wherein in the reaction a component is formed from an Al2θ3 / titanium aluminide composite material, characterized in that the starting mixture of carbon and / or its Intermediate products, fillers and binders have that the individual constituents of the starting batch are at least partially connected to one another in a pressure-stabilizing manner with the binder, that the decomposition temperature of the filler and especially The binder may also be equal to or less than the filling temperature, so that they can be removed with or before the filling of the molded and unsintered sacrificial body with the aluminum from the starting materials, and that the transfer temperature is below or equal to the filling temperature, so that the Conversion of the molded body into the sacrificial body takes place during the heating to the filling temperature.
17. Ausgangsgemenge nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Oxid des Titans TiO und/oder Ti203 und/oder Ti305 und/oder Tiθ2 mit reduzierend wirksamen Kohlenstoff ist. 17. Starting mixture according to claim 16, characterized in that the oxide of titanium is TiO and / or Ti 2 0 3 and / or Ti 3 0 5 and / or TiO 2 with reducing carbon.
18. Ausgangsgemenge nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Oxid des Titans iθ2 ist, daß der Kohlenstoff hinsichtlich des iθ2 reduzierend wirksam ist und daß der Kohlenstoff ein bei der Entfernung des Bindemittels und/oder der Füllstoffe entstehendes Endprodukt ist.18. Starting mixture according to claim 16, characterized in that the oxide of titanium is iO 2 , that the carbon has a reducing action with respect to iO 2 and that the carbon is an end product formed in the removal of the binder and / or the fillers.
19. Ausgangsgemenge nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Füllstoffe und ggf. das Bindemittel bei oder unterhalb der Befüllungstemperatur verdampf- und/oder in Kohlenstoff umwandelbar ist.19. Starting mixture according to claim 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the fillers and possibly the binder at or below the filling temperature is evaporable and / or convertible into carbon.
20. Ausgangsgemenge nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Füllstoff organisch bevorzugt thermoplastisch oder duroplastisch, und besonders bevorzugt Stärke und/oder Mehl und/oder ein Cellulosederivat, insbesondere ein Celluloseace- tat ist.20. Starting mixture according to claim 16, so that the filler is organically preferably thermoplastic or thermoset, and particularly preferably starch and / or flour and / or a cellulose derivative, in particular a cellulose derivative.
21. Ausgangsgemenge nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgangsmaterialien des Ausgangsgemenges vor dem Pressen zu dem Opferkörper homogen verteilt sind.21. Starting batch according to claim 16, so that the starting materials of the starting batch are homogeneously distributed before being pressed into the sacrificial body.
22. Ausgangsgemenge nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ausgangsgemenge 1 - 3 Gewichtsprozent (Gew.-%) Bindemittel aufweist.22. Starting batch according to claim 16, so that the starting batch has 1 - 3 percent by weight (% by weight) of binder.
23. Ausgangsgemenge nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Bindemittel Polyvenylalkohol (PVA) und/oder Polyethy- lenglykol (PEG) bevorzugt in wäßriger Lösung ist. 23. Starting batch according to claim 16, characterized in that the binder polyvinyl alcohol (PVA) and / or polyethylene glycol (PEG) is preferably in aqueous solution.
24. Ausgangsgemenge nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Füllstoff ein Pulver mit einer bevorzugten Korngröße zwischen 10 μm und 100 μm, besonders bevorzugt etwa 20 μm ist.24. Starting mixture according to claim 16, so that the filler is a powder with a preferred particle size between 10 μm and 100 μm, particularly preferably about 20 μm.
25. Ausgangsgemenge nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ausgangsgemenge bei Befüllungstemperatur des Opferkorpers nichtflüchtige Zusatzstoffe, insbesondere TiC und/oder SiC und/oder BaC und/oder TiB2 aufweist.25. starting batch according to claim 16, characterized in that the starting batch at the filling temperature of the sacrificial body has non-volatile additives, in particular TiC and / or SiC and / or BaC and / or TiB 2 .
26. Ausgangsgemenge nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ausgangsgemenge Fasern, insbesondere aus mineralischen und/oder keramischen Materialien aufweist .26. Starting batch according to claim 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the starting batch has fibers, in particular from mineral and / or ceramic materials.
27. Opferkörper zur Herstellen eines Bauteils aus einem Al2θ3/Titanaluminid-Verbundwerkstoff, welcher Opferkörper Titan insbesondere als Oxid aufweist und welcher Opferkörper zum Befullen mit Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung - im folgenden vereinfachend Aluminium genannt - und zur Reaktion der Materialien des Opferkörpers mit dem Aluminium vorgesehen ist, wobei bei der Reaktion das Bauteils aus dem Al2θ3/Titanaluminid-Verbundwerkstoff gebildet wird, wobei der Opferkörper selbst durch eine Temperaturbehandlung bei einer Überführungstemperatur aus einem Formkörper hergestellt ist, der aus einem Ausgangsgemenge gepreßt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der ungesinterte Opferkörper gegenüber Überdruck druckstabil ist, daß der Opferkörper Kohlenstoff und/oder dessen Vorprodukte, Füllstoffe und Bindemittel aufweist, daß das Bindemittel die einzelnen Bestandteile des Opferkörpers zumindest bereichsweise miteinander druckstabilisierend verbindet, daß die Zersetzungstemperatur des Füllstoffs und vorzugsweise auch des Binders gleich oder kleiner als die Befüllungstemperatur ist, so daß sie beim bzw. vor dem Befullen des formgepreßten und ungesinterten Opferkörpers mit dem Aluminium entfernbar sind und daß die Überführungstemperatur kleiner oder gleich der Befüllungstemperatur ist.27. sacrificial body for producing a component from an Al2θ 3 / titanium aluminide composite material, which sacrificial body has titanium in particular as an oxide and which sacrificial body for filling with aluminum and / or an aluminum alloy - hereinafter simply called aluminum - and for reacting with the materials of the sacrificial body the aluminum is provided, the component being formed from the Al2θ 3 / titanium aluminide composite material during the reaction, the sacrificial body itself being produced by heat treatment at a transfer temperature from a molded body which is pressed from an initial batch, characterized in that the unsintered one Victim body is pressure stable against overpressure, that the sacrificial body has carbon and / or its precursors, fillers and binders, that the binder connects the individual components of the sacrificial body to one another at least in areas to stabilize the pressure, that the decay Resetting temperature of the filler and preferably also of the binder is equal to or less than the filling temperature, so that it during or before filling of the molded and unsintered sacrificial body with the aluminum are removable and that the transfer temperature is less than or equal to the filling temperature.
28. Opferkörper nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Oxid des Titans TiO und/oder Ti2θ3 und/oder Ti305 und/oder Tiθ2 ist .28. sacrificial body according to claim 27, characterized in that the oxide of titanium is TiO and / or Ti 2 θ3 and / or Ti 3 0 5 and / or Tiθ2.
29. Opferkörper nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Oxid des Titans Ti02 ist, daß der Kohlenstoff hinsichtlich des Tiθ2 reduzierend wirksam Kohlenstoff ist und daß der Kohlenstoff ein bei der Entfernung des Bindemittels und/oder der Füllstoffe entstehendes Endprodukt ist .29. sacrificial body according to claim 27, characterized in that the oxide of titanium is Ti0 2 , that the carbon with respect to the Tiθ2 has a reducing effect carbon and that the carbon is an end product formed in the removal of the binder and / or the fillers.
30. Opferkörper nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Füllstoff und ggf. das Bindemittel bei oder unterhalb der Befüllungstemperatur verdampf- und/oder in Kohlenstoff umwandelbar ist.30. Victim body according to claim 27, that the filler and optionally the binder can be vaporized and / or converted to carbon at or below the filling temperature.
31. Opferkörper nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Füllstoff organisch bevorzugt thermoplastisch oder duroplastisch, und besonders bevorzugt Stärke und/oder Mehl und/oder ein Cellulosederivat, insbesondere ein Celluloseace- tat ist.31. Victim body according to claim 27, that the filler is organically preferably thermoplastic or thermosetting, and particularly preferably starch and / or flour and / or a cellulose derivative, in particular a cellulose derivative.
32. Opferkörper nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgangsmaterialien im Opferkörper homogen verteilt sind. 32. sacrificial body according to claim 27, characterized in that the starting materials are homogeneously distributed in the sacrificial body.
33. Opferkörper nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Opferkörper 1 - 3 % Gewichtsprozent (Gew.-%) Bindemittel aufweist.33. Victim body according to claim 27, so that the sacrificial body has 1-3% by weight (wt.%) Binder.
34. Opferkörper nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Bindemittel Polyvenylalkohol (PVA) und/oder Polyethy- lenglykol (PEG) bevorzugt in wäßriger Lösung ist.34. Victim body according to claim 27, that the binder polyvenyl alcohol (PVA) and / or polyethylene glycol (PEG) is preferably in aqueous solution.
35. Opferkörper nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Füllstoff ein Pulver mit einer bevorzugten Korngröße zwischen 10 μm und 100 μm, besonders bevorzugt etwa 20 μm ist.35. Victim body according to claim 27, so that the filler is a powder with a preferred grain size between 10 μm and 100 μm, particularly preferably about 20 μm.
36. Opferkörper nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Opferkörper bei Befüllungstemperatur nichtflüchtige Zusatzstoffe, insbesondere TiC und/oder SiC und/oder BaC und/oder TiB2 aufweist .36. sacrificial body according to claim 27, characterized in that the sacrificial body has non-volatile additives at the filling temperature, in particular TiC and / or SiC and / or BaC and / or TiB 2 .
37. Opferkörper nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Opferkörper Fasern, insbesondere aus mineralischen und/oder keramischen Materialien aufweist .37. Victim body according to claim 27, so that the sacrificial body has fibers, in particular from mineral and / or ceramic materials.
38. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung von Reibflächen von tribologischen Systemen oder von Motorkomponenten und/oder von Fahrzeugkomponenten und/oder von Bremsscheiben und/oder von Reibflächen für Bremsscheiben.38. Use of a method according to claim 1 for the production of friction surfaces of tribological systems or of engine components and / or of vehicle components and / or of brake discs and / or of friction surfaces for brake discs.
39. Verwendung eines Ausgangsgemenges 16 zur Herstellung von Reibflächen von tribologischen Systemen oder von Motorkomponenten und/oder von Fahrzeugkomponenten und/oder von Bremsscheiben und/oder von Reibflächen für Bremsscheiben. 39. Use of an initial batch 16 for the production of friction surfaces of tribological systems or of engine components and / or of vehicle components and / or of brake discs and / or of friction surfaces for brake discs.
40. Verwendung eines Opferkorpers 27 zur Herstellung von Reibflächen von tribologischen Systemen oder von Motorkomponenten und/oder von Fahrzeugkomponenten und/oder von Bremsscheiben und/oder von Reibflächen für Bremsscheiben. 40. Use of a sacrificial body 27 for the production of friction surfaces of tribological systems or of engine components and / or of vehicle components and / or of brake discs and / or of friction surfaces for brake discs.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9048005B2 (en) * 2011-01-15 2015-06-02 Lumiant Corporation Electric power transmission cable comprising continuously synthesized titanium aluminide intermetallic composite wire
CN103831421A (en) * 2014-03-26 2014-06-04 铜仁学院 Method for preparing local enhancement aluminum matrix composite
CN110893460B (en) * 2019-06-05 2020-10-02 南京工业大学 Additive manufacturing metallurgical structure regulation and control method based on mismatching degree of titanium alloy and boron carbide particles

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3929476A (en) * 1972-05-05 1975-12-30 Minnesota Mining & Mfg Precision molded refractory articles and method of making
GB8301320D0 (en) * 1983-01-18 1983-02-16 Ae Plc Reinforcement of articles of cast metal
US4988645A (en) * 1988-12-12 1991-01-29 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Cermet materials prepared by combustion synthesis and metal infiltration
US5536686A (en) * 1992-10-20 1996-07-16 The Research Foundation Of State University Of New York At Buffalo Phosphate binders for metal-matrix composites
JP3618106B2 (en) * 1992-12-21 2005-02-09 独立行政法人科学技術振興機構 Composite material and method for producing the same
DE19605858A1 (en) * 1996-02-16 1997-08-21 Claussen Nils Process for the production of Al¶2¶O¶3¶ aluminide composites, their execution and use
DE19619500A1 (en) * 1996-05-14 1997-11-20 Claussen Nils Metal-ceramic moldings and process for their production
DE19710671C2 (en) * 1997-03-14 1999-08-05 Daimler Chrysler Ag Method for producing a component and use of a component produced in this way

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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