EP3661677A1 - Verfahren zum schäumen von metall im flüssigkeitsbad - Google Patents

Verfahren zum schäumen von metall im flüssigkeitsbad

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Publication number
EP3661677A1
EP3661677A1 EP18773122.9A EP18773122A EP3661677A1 EP 3661677 A1 EP3661677 A1 EP 3661677A1 EP 18773122 A EP18773122 A EP 18773122A EP 3661677 A1 EP3661677 A1 EP 3661677A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal
temperature
foamable
foaming
semifinished product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18773122.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Seeliger
Stefan Sattler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pohltec Metalfoam GmbH
Original Assignee
Pohltec Metalfoam GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pohltec Metalfoam GmbH filed Critical Pohltec Metalfoam GmbH
Publication of EP3661677A1 publication Critical patent/EP3661677A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/002—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature
    • B22F7/004—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature comprising at least one non-porous part
    • B22F7/006—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature comprising at least one non-porous part the porous part being obtained by foaming
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    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
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    • C22C1/08—Alloys with open or closed pores
    • C22C1/083—Foaming process in molten metal other than by powder metallurgy

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a metal foam of at least a first metal comprising the main constituent Mg, Al, Pb, Au, Zn, Ti or Fe in an amount of at least about 80% by weight, based on the Amount of the at least one first metal, comprising the steps of (I) providing a semifinished product comprising a foamable mixture comprising the at least one first metal and at least one propellant, (II) immersing the semifinished product in a heatable bath comprising a liquid, and (III) heating the semifinished product in the bath for frothing the foamable mixture by gas elimination from the at least one propellant to form the metal foam.
  • the invention relates to a metal foam and a composite material obtainable by the method and a component comprising the metal foam and / or the composite material.
  • Metal foams and composites comprising metal foams such as metal foam sandwiches have been known for years. The latter are of particular interest when the composite is a single-material system, i. when using a certain metal and its alloys, such as in particular of aluminum and its alloys, and the connection between the core and cover layer is produced by means of a metallurgical bond.
  • DE 44 26 627 C2 describes a method in which one or more metal powders are mixed with one or more propellant powders, and the powder mixture thus obtained by axial hot pressing, hot hydrostatic pressing or rolling compacted and in a subsequent operation with previously surface-treated metal sheets by roll-plating is assembled into a composite material. After the forming of the resulting semi-finished product by, for example, pressing, deep drawing or bending, this is heated in a final step to a temperature which is in the solidus-liquidus region of the metal powder, but below the melting temperature of the outer layers. Since the propellant powder is selected such that in this temperature range at the same time Gas splitting takes place, thereby forming bubbles within the viscous core layer, accompanied by a corresponding increase in volume.
  • EP 1 000 690 A2 describes the production of such a composite material on the basis of a powder compact initially produced with open pores, which does not react with the subsequent roll cladding the outer layers is closed pores.
  • the remaining process steps are identical.
  • the original open porosity is to prevent that lead during storage of the powder compact possible gas splits of the propellant to geometry changes of the compact and thus to problems in the subsequent production of the composite with the outer layers.
  • it is intended to facilitate the opening of the oxide layers forming during the storage of the compact in the production of the composite by the open porosity.
  • EP 0 997 215 A2 discloses a method for producing a metallic composite material consisting of solid metallic cover layers and a closed-pore, metallic core, which combines the production of the core layer and the connection with the cover layers in one step, such that the powder mixture in the roll gap between the two outer layers is introduced and thus compressed between them. Furthermore, it is proposed to supply the powder in a protective gas atmosphere, so as to prevent the formation of oxide layers, which could adversely affect the required connection between the outer layers and powder mixture.
  • US 5,972,521 A discloses a method for producing a composite blank in which air and moisture are removed by evacuation from the powder. Subsequently, the evacuated air is replaced by a gas which is inert to the core material under elevated pressure, before the powder is compacted and connected to the cover layers.
  • EP 1 423 222 a process for producing a composite of cover layers and metal powder is known, in which the entire production process takes place under vacuum. Especially the compaction of the powder bed and the subsequent rolling should be done under vacuum. All of these known from the prior art method except that of EP 1 423 222 has in common that by the production of the foaming core layer air or
  • Shielding gas is included in the compaction between the metal powder particles and compacted depending on the Kompat istsgrad.
  • the resulting gas pressures which increase even further during the temperature increase during the foaming process, lead during the heating even before reaching the solidus-liquidus region of the
  • Metal powder material corresponding temperature to form pores.
  • these are open, crack-shaped interconnected and irregular pores.
  • shaped pores While, for example, from US 5,564,064 AI a method is known, which specifically seeks such an open porosity by expansion of trapped gases below the melting temperature of the powder material, such a pore formation is not desirable in the methods described above, since only the desired ge - Closed, spherical pores allow optimal load transfer on the intact as possible, surrounding the pores cell walls, and thus contribute significantly to the strength of the core foams and thus the composite material.
  • DE 102 15 086 A1 discloses a method for producing foamable metal bodies by compacting and pre-compacting a semifinished product.
  • the gas-splitting propellant is formed only after the compaction and pre-compression of the semi-finished product by hydrogenation of the mixture of metal-containing propellant pre-material and the at least one metal.
  • the porous metal body is formed by heating the foamable metal body thus obtained to a temperature above the decomposition temperature of the blowing agent, and it is preferable that this takes place immediately after the production of the foamable metal body without intermediate cooling thereof.
  • BR 10 201 2 023361 A2 discloses the production of a closed-cell metal foam, in which a semifinished product, which is a metal selected from the group consisting of Al, Zn, Mg, Ti, Fe, Cu and Ni, and a blowing agent, selected from the Group consisting of TiH 2 , CaC0 3 , K 2 C0 3 , MgH 2 , ZrH 2 , CaH 2 , SrH 2 and HfH 2 and others, is foamed in a pre-heated to 780 ° C resistance furnace.
  • a semifinished product which is a metal selected from the group consisting of Al, Zn, Mg, Ti, Fe, Cu and Ni
  • a blowing agent selected from the Group consisting of TiH 2 , CaC0 3 , K 2 C0 3 , MgH 2 , ZrH 2 , CaH 2 , SrH 2 and HfH 2 and others
  • a method for the powder metallurgical production of metal foam in which a pressed semi-finished product is used, which is heated in a pressure-tight sealable chamber to the melting or solidus temperature of the powdered metallic material, wherein after its Reaching the pressure in the chamber is reduced from an initial pressure to a final pressure, so that the semifinished product foams.
  • DE 199 33 870 C1 discloses a process for producing a metal composite body using a foamable compact, wherein the compact or semifinished product is produced by compacting a mixture of at least one metal powder and at least one gas-releasing propellant powder. The compact is then thermally treated together with a reinforcement in a foaming mold and thereby foamed.
  • US 2004/0081571 A1 relates to a process for producing foamable metal shavings which contain a mixture of a metal alloy powder with a foaming agent powder and which are foamed by heating to a temperature greater than the decomposition temperature of the foaming agent.
  • EP 0 945 1 97 A1 discloses a method in which composite sheets or strips produced from slab rolled ingots are shaped from a blowing agent-containing aluminum alloy and then foamed to the ignition temperature of the blowing agent under pressure and temperature increase.
  • a method for producing a composite body in which a metal foam is foamed pulschmmelzmetallurgisch under such heat supply to a first body part, that the outer fabric layers melt on the bonding surfaces of a substrate body and thereby with the adjacent fabric layers of the first Part of the body are metallurgically bonded.
  • the foaming processes known from the prior art suggest the heating of the respective precursor material (semifinished product) for foaming.
  • foamable mixtures of metal and blowing agent in particular in the form of semi-finished products, can be foamed in a suitably heated liquid bath in order to form a metal foam.
  • a complete wetting of the outer surface of the area to be foamed but usually, also to simplify the process, complete wetting of the outer surface of the entire semi-finished by the heated liquid take place without the wetting by liquid negative effects on the structure and quality of the semifinished product and the forming metal foam.
  • the semi-finished products therefore do not have to be held in a mold and / or press individually and subjected to a certain contact pressure in order to ensure a uniform heat transfer, several semifinished products can be foamed simultaneously in a liquid bath.
  • no inert gas is required when carrying out the metal foaming process according to the invention; It can be worked according to the invention at ambient atmosphere or air atmosphere and ambient air pressure.
  • the present invention therefore provides:
  • the semifinished product comprises at least a first region formed from the foamable mixture and at least a second region formed from the at least one second metal in the form of non-foamable solid material for producing a composite material, wherein the composite material comprises at least a first A region formed of the metal foam of the at least one first metal and at least a second region formed of at least one second metal in the form of non-foamable solid material comprises;
  • the term “about” or “substantially” is used with reference to values or ranges of values, or certain values result from the use of these terms (eg, the formulation "the outgassing temperature of A is approximately equal to the solidus temperature B "is to be understood as a certain temperature which results from the material B used by the person skilled in the art), this is to be understood as meaning that the person skilled in the art will regard as expertly usual in the given context.
  • deviations of the specified values from +/- 10%, preferably from +/- 5%, more preferably from +/- 2%, most preferably from +/- 1% of the terms "about” and “substantially”.
  • the invention thus relates to a method for producing a metal foam or a metallic composite material containing a metal foam.
  • the metal foam and the metal foam in the composite material according to the invention comprise or consist of at least one first metal which forms voids in the form of pores, preferably in the form of closed pores containing a gas (gas inclusions) consisting of air, the at least one propellant released gas or mixtures thereof.
  • Preference is exactly a first metal.
  • the at least one first metal is foamed (foamed) with the aid of a blowing agent. In this case, the volume of the first metal increases due to pore formation or gas inclusions.
  • a mixture of the at least one first metal and the at least one blowing agent in the form of a foamable mixture is produced.
  • This foamable mixture is preferably in the form or as part of a semifinished product.
  • the foamable mixture or the semi-finished product is immersed in a heatable bath (heating bath) for foaming (foaming) the at least one first metal or the foamable mixture. Heating the heating bath leads to the release of a gas (gas separation) from the at least one blowing agent.
  • the gas released here foams the at least one first metal by producing pores in the at least one first metal and thus the metal foam.
  • the steps (II) of immersion and (III) of heating can be carried out simultaneously in the sense that the immersion of the semifinished product takes place in a heated or heated bath.
  • metal herein means both a metal in its commercially pure form ("pure metal” such as pure magnesium, pure aluminum, pure iron, pure gold, etc.) and its alloys. In principle, all foamable (foamable) metals in pure form or as an alloy are suitable as the first metal according to the invention. Metals in pure form (pure metals) contain the respective metal in an amount or with a content of at least 99 wt .-%, based on the respective metal.
  • Suitable foamable metals are, in particular, magnesium (Mg), aluminum (Al), lead (Pb), gold (Au), zinc (Zn), titanium (Ti) or iron (Fe).
  • the first metal may thus be magnesium (Mg), aluminum (Al), lead (Pb), gold (Au), zinc (Zn), titanium (Ti) or iron (Fe) in pure form, ie pure magnesium, pure aluminum, pure lead, Pure gold, pure zinc, pure titanium or pure iron, wherein a content of the respective metal of at least 99 wt .-%, based on the respective metal, is preferred.
  • a metal in which magnesium (Mg), aluminum (Al), lead (Pb), gold (Au), zinc (Zn), titanium (Ti) or iron (Fe) in an amount is also suitable as the first metal of at least about 80% by weight (percent by weight,% by weight), based on the amount of the first metal, forms the main component. Therefore, alloys of the aforementioned metals are also used. Therefore, the term "metal" according to the invention in addition to the pure metal also includes metal alloys or alloys shortly.
  • a suitable alloy of magnesium for example, AZ 31 (Mg96AI3Zn).
  • Suitable alloys of aluminum are, for example, selected from the group consisting of
  • higher-strength aluminum alloys selected from the group consisting of aluminum-magnesium-silicon alloys (6000 series) and aluminum-zinc alloys (7000 series), of which aluminum-zinc alloys (series 7000)
  • AIZn4.5Mg (Alloy 7020) is preferred, and
  • the aluminum, magnesium and silicon include, more preferably AISi6Cu7,5, AIMg6Si6 and AIMg4 ( ⁇ 1) Si8 ( ⁇ 1), even more preferably AIMg6Si6 and AIMg4 ( ⁇ 1) Si8 ( ⁇ 1), more preferably AIMg4 ( ⁇ 1) Si8 ( ⁇ 1).
  • the at least one first metal may be aluminum or pure aluminum (at least
  • the at least one first metal may be a higher-strength aluminum alloy.
  • the higher strength aluminum alloy may be selected from the group consisting of aluminum-magnesium silicon alloys (6000 series) and aluminum-zinc alloys (7000 series), of which AlZn4.5Mg (7020 alloy) is preferred among the aluminum-zinc alloys (series 7000) ,
  • the at least one first metal can therefore be in particular AIZn4.5Mg (alloy 7020).
  • the at least one first metal may be a higher strength aluminum alloy having a melting point of about 500 ° C to about 580 ° C; preferred higher strength aluminum alloys are AISi6Cu7.5, AIMg6Si6 and AIMg4 ( ⁇ 1) Si8 ( ⁇ 1).
  • the at least one first metal may also be a higher strength aluminum alloy having a melting point of about 500 ° C to about 580 ° C comprising aluminum, magnesium and silicon or composed solely of these chemical elements.
  • Preferred higher strength aluminum alloys having a melting point of about 500 ° C to about 580 ° C comprising aluminum, magnesium and silicon are AIMg6Si6 and AIMg4 ( ⁇ 1) Si8 ( ⁇ 1), of which
  • AIMg4 ( ⁇ 1) Si8 ( ⁇ 1) is particularly preferred.
  • the indication ( ⁇ 1) in the alloying formulas used herein means that the respective chemical element concerned may also have a mass percentage more or less than stated. In general, however, a correlation between two elements provided with such information in a formula applies, that is, if, for example, of the first element in the formula which is provided with ( ⁇ 1) one more mass percent is present, then the second element in the formula also provided with ( ⁇ 1), one percent by mass less present.
  • the formula AIMg4 ( ⁇ 1) Si8 ( ⁇ 1) thus includes, among others, the formulas AIMg5Si7 and AIMg3Si9.
  • a suitable alloy of the lead is, for example, the lead-copper alloy with about 1% copper, ie PbCul or PbCu.
  • Suitable alloys of the gold are, for example, gold-titanium alloys with about 1% titanium, ie AuTil or AuTi.
  • Suitable alloys of zinc are, for example, zinc-titanium alloys containing about 1% to 3% titanium, ie, for example, ZnTil, ZnTi 2 or ZnTi 3.
  • a suitable alloy of titanium is, for example, ⁇ -6 ⁇ -2Sn-4Zr-6Mo.
  • Suitable alloys of iron are mainly steel. According to the invention and according to DIN EN 10020: 2000-07, “steel” refers to a material whose mass fraction of iron is greater than that of any other element whose carbon content is generally less than 2% and which contains other elements. A limited number of chromium steels can contain more than 2% carbon, but 2% is the usual limit between steel and cast iron.
  • Semi-finished product according to the present invention is a foamable starting material, which after foaming a metal foam or a composite material comprising such a metal foam results.
  • the semifinished product as a precursor for the metal foam comprises a foamable (foamable) mixture or has this exclusively.
  • the foamable mixture comprises the metal to be foamed, i. the at least one first metal, at least one propellant and optionally at least one excipient.
  • the foamable mixture or the entire semifinished product can be produced by powder metallurgy. Powder metallurgically produced semi-finished products have the foamable mixture as compacted powder in the form of a compact (powder compact) or in such a compacted form that the mixture is rollable, such as rollable ingot
  • the foamable mixture may also be present as a solid metal that has absorbed a gaseous propellant, such as hydrogen gas.
  • a gaseous propellant such as hydrogen gas.
  • Composite material according to the present invention is a metallic material in which two structurally different materials, namely foamed metal (metal foam) and metal in the form of solid, non-foamable solid material combined with each other and are positively and / or materially interconnected.
  • the (final) material metallurgical connection between metal foam and solid metal takes place at their adjoining connecting surfaces by melting the same when foaming the foamable mixture with heat.
  • the majority of the metallurgical connection between the foamable mixture and the solid material is already present in the semi-finished product.
  • oxide-free surfaces can be produced which result in the powder particles of the foamable mixture and the Solid solid material (the top layer (s)) connect, ie there is a kind of welding instead.
  • the composite material according to the invention comprises a metal foam and metal in the form of non-foamable, solid solid material.
  • the composite material comprises or has at least one first region, which is formed from the metal foam of the at least one first metal or comprises this metal foam, and at least one second region, which is formed from at least one second metal in the form of non-foamable solid material or this includes.
  • the at least one second region comprises or has exactly one second metal in the form of non-foamable solid material.
  • the at least one second region may in particular be formed as a solid, non-foamable metallic layer, in particular as cover layer or cover layer, on at least part of the surface of the at least one first region.
  • two second regions are preferably each as a layer, in particular cover layer or top layer, in the form of non-foamable solid material, so applied two massive layers.
  • the two massive (deck) layers are preferably separated from one another by a zone of the first region in such a way that the first region could expand in foaming due to the associated increase in volume due to the formation of the metal foam in this zone.
  • the composite material preferably has exactly one first area and exactly one second area.
  • the composite preferably has exactly one first region and exactly two second regions.
  • the composite material has exactly one first region and exactly two second regions, wherein each of the two second regions forms a layer on the first region.
  • the two second regions or layers are separated by a zone in which the first region or the semifinished product could expand during foaming.
  • the semifinished product as a precursor for the composite material or for the production of the composite material in the context of the present invention is a foamable starting material which, after foaming, gives rise to the composite material.
  • the semifinished product comprises or has at least one first region which is formed from or comprises the foamable mixture, and at least one second region which is formed from or comprises the at least one second metal in the form of non-foamable solid material.
  • the at least one second region may in particular be formed as a solid, non-foamable metallic layer, in particular as cover layer or cover layer, on at least part of the surface of the at least one first region.
  • two second regions are preferably each applied as a layer, in particular cover layer or cover layer, in the form of non-foamable solid material, ie two solid layers.
  • two second regions are each preferably applied as a layer in the form of non-foamable solid material, ie two solid layers which are separated from one another by a zone of the first region such that the first region during foaming due to the resulting associated volume increase by the formation of the metal foam in this zone can expand.
  • the semifinished product for the composite material preferably has exactly one first area and exactly one second area.
  • the semifinished product for the composite material preferably has exactly one first region and exactly two second regions.
  • the semifinished product for the composite material has exactly one first region and exactly two second regions, wherein each of the two second regions forms a layer on the first region.
  • the two second regions or layers are separated by a zone in which the first region or the semifinished product can expand during foaming.
  • the composite comprises at least a first region formed of the metal foam of the at least one first metal and at least a second region formed of at least one second metal in the form of non-foamable bulk material;
  • the semi-finished product comprises at least a first region formed from the foamable mixture and at least one second region formed from the at least one second metal in the form of non-foamable solid material.
  • the at least one first region is formed as a foamed core and in the semi-finished product for the production of this composite material, the at least one first region is designed as a foamable core. This core is covered in layers by the second region, ie in the form of at least one cover layer. In this case, sandwich-like structures, ie layered plate-shaped structures, layer structures or layered structures with planes of straight (non-curved) propagation direction are possible.
  • Core and cover layer (s) then describe levels straight (non-curved) propagation direction or are plate-shaped.
  • spherical layer structures with curved layers or levels possible such as in a layered solid rod or rod, a hose, a tube or a sausage.
  • the spherical layer structure may be solid throughout with a solid rod-shaped core or with an innermost hollow core such that the foamable or foamed core has a tubular configuration.
  • the metal foams, composite materials and semi-finished products may have any shape as long as an increase in volume or volume expansion of the at least one first region with the foamable mixture is ensured in the semi-finished products.
  • the semi-finished products can be plate-shaped, round or square bars and other, regularly or irregularly shaped body.
  • the semi-finished products may have a layered structure, but the at least one first and at least one second
  • the at least one second region consists of at least one solid, non-foamable second metal and therefore does not expand when the at least one first region is foamed, the at least one second region must not completely cover the at least one first region, i. an "open" zone must remain in the at least one first region, which allows expansion of the at least one first region or the foamable mixture during foaming.
  • "open" ends and / or at least one open inner channel are to be provided on or in which the first region can expand during foaming.
  • the foamable mixture is present at least at the beginning of the production process in the form of powder comprising powder particles.
  • the finished semifinished product can mixture also contained in powder form, preferably the foamable mixture is present in the finished semi-finished but in a compacted form, for example as a compact.
  • the compaction of the powder leads to its solidification and can extend as far as a metallurgical connection of the powder particles with each other, ie the individual grains or particles of the powder (powder particles) become partially or completely diffusion and formation of (first) intermetallic phases within the mixture completely interconnected instead of forming a loose powder.
  • This (first) metallurgical bonding has the advantage of a more stable and more compact foamable first region or core, which forms almost no defects in the foam during foaming.
  • the first metallurgical joining furthermore produces a stable rolling ingot, ie the deformability of the semifinished product, in particular by rolling, bending, deep-drawing and / or hydroforming, is improved.
  • the powder particles are partially connected to the at least one second region, in particular if present in the form of at least one layer, for example in the form of at least one cover layer or cover layer.
  • the powder of the at least one first metal consists of powder particles, which may have a particle size of about 2 ⁇ to about 250 ⁇ , preferably from about 10 ⁇ to about 150 ⁇ . These particle sizes have the advantage that a particularly homogeneous mixture, i. forms a particularly homogeneous foamable mixture, so that later occurring defects during foaming are avoided.
  • the foamable (foamable) mixture comprises at least a first metal and at least one blowing agent.
  • the foamable mixture comprises exactly one first metal and at least one blowing agent.
  • the foamable mixture preferably comprises exactly one first metal and exactly two blowing agents.
  • the foamable mixture comprises exactly one first metal and exactly one blowing agent.
  • the foamable mixture may further comprise adjuvants.
  • the foamable mixture advantageously comprises no excipient, since is usually disturbed with one or more auxiliaries, the structure of the foamable mixture and the foamable core that the later obtained therefrom foamed (voids) core defects such as inhomogeneities in the foam structure, too large pores or bubbles and / or open pores instead of closed Having pores.
  • the foamable mixture contains only exactly one first metal, exactly one blowing agent, optionally one or more derivatives of the blowing agent and no further substances or auxiliaries.
  • the foamable mixture may exclusively contain or consist of the aforementioned substances or constituents instead of just comprising them.
  • the blowing agent as derivative (s) additionally comprise at least one oxide and / or oxihydride of the metal or metals of the metal hydride (s) used in each case.
  • oxides and / or Oxihydride arise in a pretreatment of the propellant and its durability as well as its response during foaming, so improve the timing of the release of the propellant gas, so that the propellant used or the propellant not too early, but not too late release; too early or too late release of the propellant gas can produce oversized cavities and thus defects in the metal foam.
  • the inventive at least one propellant releases from a certain temperature, the Ausgastemperatur of the blowing agent, by means of degassing or gas separation, a propellant, which serves to foam the at least one first metal.
  • a propellant which serves to foam the at least one first metal.
  • a metal hydride as blowing agent is released as propellant hydrogen (H 2 ).
  • carbon dioxide (C0 2 ) is released as a propellant gas.
  • the at least one blowing agent according to the invention is selected from the blowing agents known to the person skilled in the art for the respective first metal.
  • Preferably exactly one driving medium Tel used but it can also be mixtures of blowing agents, in particular mixtures of two different blowing agents are used.
  • blowing agents which are selected from the group consisting of metal hydrides and metal carbonates are suitable for the metals explicitly mentioned herein.
  • the outgassing temperature of the at least one blowing agent should advantageously be equal to the solidus temperature of the at least one first metal or should be below the solidus temperature of the at least one first metal to later become a closed-cell foam free of defects and a good result in foaming the core.
  • the outgassing temperature of the propellant should preferably be no more than about 90 ° C, more preferably no more than about 50 ° C below the solidus temperature of the at least one first metal.
  • the outgassing temperature of the at least one propellant should also be less than the solidus temperature of the at least one second metal, since the at least one second metal may not enter its solidus area during foaming of the at least one first metal, thus, it may not begin to melt to prevent mixing with the at least one first metal, as explained elsewhere herein.
  • the outflow temperature of the at least one propellant is therefore preferably below, more preferably at least about 5 ° C below the solidus temperature of the at least one second metal.
  • the blowing agent according to the invention is preferably selected as follows:
  • the at least one blowing agent is preferably selected from the group consisting of metal hydrides and metal carbonates, more preferably selected from Metal hydrides of the group consisting of TiH 2 , ZrH 2 , HfH 2 , MgH 2 , CaH 2 , SrH 2 , LiBH 4 and LiAlH 4 ; and
  • Carbonates of the second main group of the Periodic Table of the Elements ie in particular the group consisting of BeC0 3 , MgC0 3 , CaC0 3 , Sr-C0 3 and BaC0 3 .
  • the at least one blowing agent is more preferably selected from the group consisting of TiH 2 , ZrH 2 , MgC0 3 and CaC0 3 .
  • the propellant is in particular a metal hydride.
  • the metal hydride is preferably selected from the group consisting of TiH 2 , ZrH 2 , HfH 2 ,
  • the at least one metal hydride is more preferably selected from the group consisting of TiH 2 , ZrH 2 , HfH 2 , LiBH 4 and LiAlH 4 , more preferably selected from the group consisting of TiH 2 , ZrH 2 , LiBH 4 and LiAlH 4 more preferably selected from the group consisting of TiH 2 , LiBH 4 and LiAlH 4 .
  • the metal hydride is preferably also selected from the group consisting of TiH 2 , ZrH 2 and HfH 2 , more preferably consisting of TiH 2 and ZrH 2 .
  • the metal hydride TiH 2 is particularly preferred.
  • a combination of two metal hydrides selected from the group consisting of TiH 2 , ZrH 2 and HfH 2 , preferably the combination of TiH 2 and ZrH 2 is suitable.
  • a combination of two metal hydrides is suitable as a blowing agent, wherein from each of the two groups
  • each one blowing agent is selected; preferred of these is the combination of TiH 2 with a propellant selected from the group consisting of MgH 2 , CaH 2 , SrH 2 , LiBH 4 and LiAlH 4 ; particularly preferred is the combination of TiH 2 with LiBH 4 or LiAlH 4 .
  • a propellant selected from the group consisting of MgH 2 , CaH 2 , SrH 2 , LiBH 4 and LiAlH 4 ; particularly preferred is the combination of TiH 2 with LiBH 4 or LiAlH 4 .
  • exactly one propellant is used according to the invention.
  • the propellant is in particular an alkaline earth metal carbonate nat, ie in particular selected from the group consisting of MgC0 3 , CaC0 3 , SrC0 3 and BaC0 3 , preferably selected from the group consisting of MgC0 3 , CaC0 3 , SrC0 3 and BaC0 3 , more preferably selected from the group consisting of MgC0 3 , CaC0 3 and SrC0 3 , more preferably selected from the group consisting of MgC0 3 and CaC0 3 .
  • the at least one propellant is preferably selected from the group consisting of metal carbonates, more preferably selected from carbonates of the second main group of the Periodic Table of the Elements (alkaline earth metals), ie in particular the group consisting of MgC0 3 , CaC0 3 , SrC0 3 and BaC0 3 , even more preferably selected from the group consisting of MgC0 3 , CaC0 3 and SrC0 3 , more preferably selected from the group consisting of MgC0 3 and SrC0 3 .
  • the outgassing temperature is in each case as follows (specification of the outgassing temperature in parentheses): TiH 2 (about 480 ° C.), ZrH 2 (about 640 ° C. to about 750 ° C.), HfH 2 (approx 500 ° C to about 750 ° C), MgH 2 (about 41 5 ° C), CaH 2 (about 475 ° C), SrH 2 (about 510 ° C), LiBH 4 (about 100 ° C) and LiAlH 4 ( about 250 ° C).
  • the outgassing temperature is in each case as follows (specification of the outgassing temperature in parentheses): MgC0 3 (about 600 ° C. to about 1300 ° C.), CaC0 3 (about 650 ° C. to about 700 ° C.) ° C), SrC0 3 (about 1290 ° C) and BaC0 3 (about 1 360 ° C to about 1450 ° C).
  • the metal hydride may additionally comprise as blowing agent at least one oxide and / or oxihydride of the metal or of the metals of one or more of the metal hydrides used in each case.
  • the oxides and / or oxihydrides are formed in the pretreatment of the metal hydride-containing propellant and improve its durability as well as its response during foaming, ie the timing of the release of the propellant gas.
  • the improvement of the foaming response with respect to the timing of the release of the propellant gas is mainly a shift in the release of the propellant gas or the outgassing in the late direction to a too-fast outgassing and thus the formation of defects such as bubbles and holes instead ( closed) pores to avoid;
  • This is achieved, on the one hand, by the abovementioned oxides and / or oxihydrides, and on the other hand achieved by the at least one propellant, especially in the case of using one or more metal hydrides, in the matrix of the semifinished product, after the metallic joining within the first region and optionally after the metallic joining of the first region to the second region is under high pressure.
  • the oxide is in particular an oxide of the formula Ti v O w , where v is from about 1 to about 2 and w is from about 1 to about 2.
  • the oxihydride is especially an oxihydride of the formula TiH x O y , where x is from about 1.82 to about 1.99 and y is from about 0.1 to about 0.3.
  • the oxide and / or oxihydride of the propellant may form a layer on the grains of the powder of the propellant; the thickness of this layer may be from about 10 nm to about 100 nm.
  • the amount of the blowing agent or the total amount of all blowing agents using at least two different blowing agents can be from about 0.1% by weight (wt .-%) to about 1, 9 wt .-%, preferably from about 0.3 wt. % to about 1, 9 wt .-%, each based on the total amount of the foamable mixture.
  • the amount of oxide and / or Oxihydride may be from about 0.01% to about 30% by weight, based on the total amount of the at least one blowing agent.
  • the at least one second metal may be arbitrarily selected, as long as it is suitable for the solid and permanent connection with the other material component, here the metal foam, which is typical in a composite material.
  • the at least one first metal and the at least one second metal are not identical, i. Both metals differ at least in one alloy constituent, the mass or weight fraction of at least one alloying constituent and / or in the nature (powder versus solid solid material), so that the solidus temperature of the at least one second metal is higher than the liquidus temperature of the at least one first metal. In particular, however, the solidus temperature of the at least one second metal is higher than the liquidus temperature of the foamable mixture.
  • the at least one second metal as (solid, non-foamable) solid material compared to the at least one first metal as (compacted) powder, this usually has a different melting behavior than that, i.
  • the same metal or metal alloy as solid material begins to melt later in time at the same temperature due to a higher enthalpy of fusion than in the form of powder.
  • solid material can only begin to melt at a somewhat higher temperature than when it is present as a (compacted) powder, especially if the latter is also mixed with a blowing agent, because this lowers the melting point of the mixture of metal powder and blowing agent, ie the foamable Total mixture.
  • the solidus temperature of the at least one second metal is higher than the liquidus temperature of the at least one first metal, in particular higher than the liquidus temperature of the foamable mixture. It is also advantageous if the at least one second metal begins to melt in time so much later (ie, sufficiently late) than the at least one first metal, so that the at least one second region made of the at least one second metal in solid, non-foamable form, which can be formed, for example, as a solid metallic cover layer, does not melt or start to melt during foaming of the foamable mixture. It has been found that otherwise, during the melting of the at least one layer during the foaming process, the latter is unintentionally deformed, in particular under the pressure of the gas released from the blowing agent.
  • the at least one second metal begins to melt on foaming of the at least one first metal, it mixes with the at least one first metal beyond the boundary layers and destroys the foam or does not allow its formation at all or is itself foamed, so that the Foaming process is completely uncontrollable.
  • the difference required between the solidus temperature of the at least one second metal and the liquidus temperature of the at least one first metal depends on the one hand on the (chemical) nature of the metals or metal alloys selected for the at least one first metal and the at least one second metal, on the other hand conditioned by their melting behavior.
  • the at least one second metal has a solidus temperature which is at least about 5 ° C. higher than the liquor temperature of the foamable mixture. This higher solidus temperature and / or the temporally sufficiently early onset of melting of the at least one second metal can be realized according to the invention
  • the at least one second metal (as a solid solid material compared to a powder form of the at least one first metal), ie a shape or texture that causes a higher solidus temperature and / or higher enthalpy of fusion (since metal melts earlier in powder form and a lower one Solidus temperature as solid metal in the form of solid material); and or in that the at least one second metal has less alloying constituents than the at least one first metal and / or has (compared with) the at least one first metal at least one identical lower mass fraction alloying component in the alloy (ie the mass fraction of at least one first and at least one second metal identical alloy component is in the at least one second metal lower or smaller than in at least a first metal).
  • the different molten, solidus and / or or liquidus temperatures are adjusted by different alloying additives in powder and solid material accordingly.
  • the solidus temperature of the at least one second metal is at least about 5 ° C higher than the liquidus temperature of the at least one first metal.
  • the solidus temperature of the at least one second metal is more preferably at least about 6 ° C, more preferably at least about 7 ° C, even more preferably at least about 8 ° C, even more preferably at least about 9 ° C, even more preferably at least about 10 ° C, even more preferably at least about 1 1 ° C, even more preferably at least about 1 2 ° C, even more preferably at least about 1 3 ° C, still further preferably at least about 14 ° C, more preferably at least about 15 ° C, even more preferably at least about 1 6 ° C, even more preferably at least about 1 7 ° C, even more preferably at least about 18 ° C, even more preferably at least about 1 9 ° C and even more preferably at least about 20 ° C higher than the liquidus temperature of the at least one first metal.
  • the at least one second metal does not soften or melt so much melts or melts that by the propellant gas formation and / or expansion unwanted bulges, bumps, cracks, holes and similar defects in at least a second Area arise and / or the at least one second area with the at least one first area partially or completely merges or mixed.
  • the solidus temperature of the at least one second metal should be at least about 5 ° C higher, preferably about 10 ° C higher and most preferably about 1 5 ° C higher than the liquidus temperature of the at least one first metal; in special cases, the solidus temperature of the at least one second metal is at least about 20 ° C higher than the liquidus temperature of the at least one first metal.
  • a solidus temperature of the at least one second metal which is about 15 ° C higher than the liquidus temperature of the at least one first metal usually a good compromise between the strength of the metal foam structure and the solid material on the one hand and the quality of Composite structure, so clear phase boundary between metal foam and solid material and no fusion of metal foam and solid material on the other hand, provides.
  • the solidus temperature of the at least one second metal is higher than the liquidus temperature of the foamable mixture by the temperature stated above.
  • the at least one first and second metal are not identical.
  • the at least one second metal has less alloy components than the at least one first metal; the at least one second metal, alternatively or additionally to the at least one first metal, comprises at least one identical lower mass fraction alloying component in the alloy;
  • the higher solidus temperature of the at least one second metal specified here relative to the liquidus temperature of the at least one first metal can be achieved.
  • the composite material and the semi-finished product for its production preferably contain exactly one second metal as solid (non-foamable) solid material. Under solid material here massive metal that is not foamed, so has no pores, and is not present in powder form, understood.
  • the metal can also be a metal alloy.
  • the at least one second metal has the main component Mg (magnesium), Al (aluminum), Pb (lead), Au (gold), Zn (zinc), Ti (titanium), Fe (iron), or Pt (platinum) in one Amount of at least about 80 wt .-%, based on the amount of the at least one second metal on.
  • the at least one second metal can be selected from those pure metals and alloys, as defined herein for the at least one first metal.
  • the at least one first metal and the at least one second metal preferably have the same main constituent Mg, Al, Pb, Au, Zn, Ti or Fe. If the at least one second metal has aluminum as the main constituent, it is in particular selected from the group consisting of
  • higher strength aluminum alloys selected from the group consisting of aluminum-magnesium alloys (5000 series), aluminum-magnesium-silicon alloys (6000 series) and aluminum-zinc alloys (7000 series).
  • the at least one second metal may be aluminum or pure aluminum (at least 99 weight percent aluminum), with aluminum being preferred in which the aluminum content is from about 85 weight percent to about 99 weight percent, more preferably about 98 Wt .-%, based on the at least one second metal is.
  • the at least one second metal may be a higher strength aluminum alloy.
  • the higher-strength aluminum alloy may be selected from the group consisting of aluminum-magnesium alloys (series 5000), aluminum-magnesium-silicon alloys (series 6000) and aluminum-zinc alloys (series 7000).
  • the at least one second metal may in particular be an aluminum-magnesium alloy (series 5000).
  • the at least one second metal can in particular an aluminum-magnesium-silicon alloy (series 6000), preferably Al 6082 (Al Si 1 MgMn).
  • the at least one second metal may in particular be an aluminum-zinc alloy (series 7000).
  • Suitable combinations of first and second metal include, but are not limited to, alloys having the following metals as a major constituent, ie, in an amount of at least about 80% by weight based on the respective first and second metals, respectively Restriction to this - suitable propellants are given:
  • steel may be used as the alloy.
  • step (I) preferably step (I)
  • step (III) the chronological sequence or sequence of the method steps according to the invention preferably corresponds to the numbering with Roman numerals as indicated in embodiment (1), ie preferably step (I), then step (II) and finally step (III).
  • the heat input into the semifinished product during heating in step (III) and optionally preheating in a step (IV) described below takes place according to the invention from the outside into the semifinished product, ie via the outer surface of the semifinished product or a part of the outer surface of the semifinished product.
  • step (III) the heat is introduced into the semifinished product when heated in a heatable bath comprising a liquid (heatable liquid bath) with the liquid from the outside into the semifinished product, ie from the liquid to the outside Surface of the semifinished product or a part of the outer surface of the semifinished product.
  • a heatable bath comprising a liquid (heatable liquid bath) with the liquid from the outside into the semifinished product, ie from the liquid to the outside Surface of the semifinished product or a part of the outer surface of the semifinished product.
  • at least complete wetting or even complete contact of those parts of the outer surface of the semifinished product which are also part of the (at least a first) region of the semifinished product or behind which the (at least a first) region to be foamed is preferably carried out of semifinished product (directly), with the liquid of the heated bath.
  • the semifinished product is preferably so immersed in the heatable, preferably already heated bath that at least complete wetting of the above-mentioned parts of the outer
  • the heating in step (III) of the process is preferably carried out to a foaming temperature which is within the foamable mixture (a) at least as high as the outgassing temperature of the at least one blowing agent, and / or (b) at least as high as the solidus temperature of the foamable mixture ,
  • the foaming temperature is a temperature at which the at least one first metal is in a foamable state and the blowing agent decomposes, thereby releasing a blowing gas which foams the at least one first metal.
  • the at least one first metal is in a foamable state when it begins to melt (at its solidus temperature) or is partially or completely melted.
  • the heating in step (III) is preferably carried out to a foaming temperature which is lower than the solidus temperature of the at least one second metal within the foamable mixture.
  • the foaming temperature in step (III) of the process according to the invention is that temperature at which the foamable mixture foams (foams up) and the metal foam forms.
  • the foaming temperature should be equal to or higher than the outgassing temperature of the at least one propellant, at least as high as the solidus temperature of the at least one first metal (more precisely, taking into account a, albeit usually small, melting point depression by mixing with the at least one propellant and optionally one Auxiliaries: at least as high as the solidus temperature of the foamable mixture), and less than the solidus temperature of the at least one second metal in order to achieve the most homogeneous metal foam and preserve the character of the composite material, ie one for a superficial connection between Metal foam and metallic solid material to prevent merging of the two materials.
  • the process of the invention may additionally comprise the step (IV) of preheating by heating the semifinished product of step (I) to a temperature which is from about 50 ° C to about 180 ° C, preferably to about 100 ° C, below the foaming temperature the step (IV) is performed prior to the step (II) and / or step (III).
  • Step (IV) preferably takes place before step (II), which in turn takes place before step (III).
  • step (II) is preferably carried out in a heated or heated bath, so that the heating takes place directly in step (III).
  • the preheating / preheating may, for one or more times, also several parts simultaneously and over longer periods of several hours suc- preferably over periods of about 5 minutes to about 8 hours, more preferably over periods of about 10 minutes to about 6 hours.
  • the heating in step (III) of the method according to the invention can be carried out at a controlled heating rate to the time of sufficient for foaming the at least one first metal propellant gas development on the time of reaching a frothable state of the at least one first metal, such as its solidus temperature to vote.
  • the heat should be supplied in such a way that a sufficiently strong propellant gas development for foaming the at least one first metal and any maximum propellant gas development is present when the at least one first metal has reached its foamable state, such as its solidus temperature.
  • the immersion of the semifinished product in the heatable liquid bath is preferably carried out so that a heat input into the regions to be foamed or the at least one first region takes place as short a path as possible.
  • a heat input into the regions to be foamed or the at least one first region takes place as short a path as possible.
  • the semifinished product is completely immersed in the heatable liquid bath.
  • the formation of imperfections in the foam and, in the case of the composite material, also at the interfaces between the at least one first and at least one second region, ie between foam and non-foamable, solid solid material is reduced;
  • the at least one second region in the composite material is formed as a layer or cover layer on the at least one first region, in particular if the composite material comprises exactly one first region and exactly two second regions, and each of the two second regions is formed as a layer or cover layer on the exactly one first region, and is particularly true when in these cases, the first region is formed as a core or core layer in the composite material.
  • molten salt selected from salts, in particular inorganic salts, or solid particles, in particular sand or aluminum oxide granules, can fulfill these requirements.
  • the salt is not present in solution in a chemical compound present at room temperature as a liquid, in particular not in aqueous solution. It is possible to use a mixture of two or more salts.
  • the liquid of the heatable bath preferably comprises at least one molten salt, more preferably exactly one molten salt.
  • the liquid of the heatable bath preferably comprises at least one molten inorganic salt, more preferably exactly one molten inorganic salt, preferably sodium chloride or potassium chloride.
  • the (entire) liquid of the heated bath can be the aforementioned substances or components exclusively contain or consist of these instead of these only include.
  • the term "liquid" in the sense of the present invention thus also encompasses, in particular, molten salts and solid particle baths.
  • Solid particle baths comprise solid particles mixed with at least one gas and / or air, in particular as gas nitrogen or helium, even in further mixture with air, and are preferably produced in the sense of the present invention by a fluidized bed furnace. Solid particles are flowed through by the at least one gas and / or air, so that they set in motion and behave like a liquid or for the present invention have properties that resemble a liquid. This is also the case with molten salt in the context of the present invention.
  • the grain size of the usable solid particles in the heated bath is preferably in a range of about 10 ⁇ to about 200 ⁇ more preferably in a range of about 80 ⁇ to about 1 50 ⁇ .
  • the semi-finished product can be immersed in a solid-particle bath, for example of sand, and preheated, in particular to temperatures in a range of about 430 ° C. to about 520 ° C., preferably to temperatures in a range of about 450 ° C. to about 500 ° ° C.
  • a solid-particle bath for example of sand
  • preheated in particular to temperatures in a range of about 430 ° C. to about 520 ° C., preferably to temperatures in a range of about 450 ° C. to about 500 ° ° C.
  • One or more readily several parts may be preheated simultaneously and over extended periods of several hours, preferably over periods of from about 5 minutes to about 8 hours, more preferably over periods of about 10 minutes to about 6 hours.
  • the semifinished product in step (II) is preferably immersed in a solid-particle bath, in particular in a fluidized-bed furnace, in particular of aluminum oxide in the form of granules, the bath preferably having a temperature in a range from about 570 ° C. to about 630 ° C. , more preferably, has a temperature in a range of about 580 ° C to about 610 ° C.
  • the heating according to step (III) thus takes place directly.
  • the residence time in this solid particle bath is preferably about 1 minute to about 10 minutes, more preferably about 1.5 minutes to about 6 minute
  • the foamed semifinished product is preferably removed and fed to a quench, for example in the form of a solid-particle bath, in particular of sand, preferably at a temperature in a range from about 10 ° C. to about 40 ° C.
  • the residence time in the quenching is preferably in a range of about 30 seconds to about 10 minutes, preferably in a range of about 1 minute to about 3 minutes.
  • the foamed semifinished product for example in the form of a composite material as described above, can be stored out warm.
  • the steps (I) to (IV) can also be carried out in a continuous operation to increase the production rate. Also in the same bath preheating / preheating and foaming can take place.
  • a correspondingly high (specific) heat capacity and / or thermal conductivity of the liquid of the heated bath is desirable.
  • a high (specific) heat capacity and / or heat conductivity of the liquid of the heated bath thus surprisingly enables the formation of a particularly homogeneous metal foam, i. with a narrow size distribution of pore sizes.
  • the foaming process can be done faster in this way.
  • the liquid or the molten salt of the heatable bath is preferred
  • Achieving the end point of step (III) may, with a suitable choice of the density of the liquid, in particular the molten salt or the solid particle bath, in comparison to the density
  • the metal foam also as a part or region of the composite material, is designed to be closed-pored.
  • closed, spherical pores allow optimal load transfer over the intact as possible, surrounding the pores cell walls, and thus contribute significantly to the strength of the metal foam and thus a composite material comprising a metal foam.
  • a metal foam is closed-pore, if the individual gas volumes therein, in particular two adjoining gas volumes, by a separating solid phase (wall) are separated or at most by small production-related openings (cracks, holes) whose respective cross-section relative to the cross section of the two Gas volume separating solid phase (wall) is small, interconnected.
  • the formation of a substantially closed-cell metal foam is preferably carried out, in particular in method step (III).
  • the essentially closed-cell metal foam is distinguished by the fact that the individual gas volumes are interconnected at most by small production-related openings (cracks, holes) whose cross-section is small in relation to the cross-section of the solids phase separating the volumes.
  • the porosity of the metal foam thus formed is from about 60% to about 92%, preferably from about 80% to about 92%, more preferably about 89.3%.
  • the density of the unfoamed bulk material can be from about 90% to about 100% of the density of the raw material.
  • the density of the metal foam formed in step (III) can be from about 0.2 g / cm 3 to about 0.5 g / cm 3 for aluminum foam or, corresponding to the density of the non-foamed solid material, a porosity of about 60%. to reach about 92%.
  • the method according to the invention may additionally comprise the step (V) forming of the semifinished product provided in step (I) into a molded part, wherein in step (III) and / or (IV) the heating of the resulting molded part takes place instead of the semifinished product.
  • the forming of the semifinished product can be carried out by methods known to the person skilled in the art. According to the invention, however, the forming is preferably carried out by a method selected from the group consisting of bending, deep drawing, hydroforming and hot pressing.
  • a component comprising a composite material.
  • component designates a component or production part that is used alone or together with other components, for example for a device, a machine, a (water, air) vehicle, a building, for a special purpose or special purpose. Furniture or any other end product can be used.
  • the component may have a certain, for example, for the interaction with other components necessary, approximately custom-fit, shaping.
  • Such shaping can advantageously already be carried out by the additional process step of reshaping described here (step (V)) on the non-foamed (ie foamable) semifinished product, which can be deformed more easily than the metal foam or composite material.
  • Fig. 1 shows a composite material according to the invention as a metal foam sandwich in cross-section, which was prepared according to Example 1 in a salt bath.
  • the foamable core began to expand evenly after exceeding the solidus temperature and formed a good pore distribution (see FIG. 1).
  • the heating rates of the foaming were, depending on the material thickness, between 0.5 K / s and 50 K / s.
  • the density of the semifinished product dropped below the density of the salt bath, causing the metal foam sandwich to swell up and the end of the foaming process being easily recognizable.
  • the process was also carried out accordingly with a semi-finished product consisting only of a compressed foamable mixture without cover layers.
  • the amount of the blowing agent in% by weight (wt .-%) is based on the total amount of the foamable mixture.
  • the same process was carried out in the amounts indicated above instead of TiH 2 with the following blowing agents: ZrH 2 , HfH 2 , MgH 2 , CaH 2 , SrH 2 , LiBH 4 and LiAlH 4 and the combinations of TiH 2 with LiBH 4 and TiH 2 with LiAlH 4 .
  • Example 2 The procedure was carried out according to Example 1, wherein the salt bath had a temperature of 400 ° C to 500 ° C and the foaming temperature of 380 ° C to 420 ° C.
  • the amount of the blowing agent in% by weight (wt .-%) is based on the total amount of the foamable mixture.
  • the same procedure was carried out instead of MgH 2 with TiH 2 as blowing agent in the amounts indicated above.
  • Example 2 The procedure was carried out according to Example 1, wherein the salt bath had a temperature of 300 ° C to 400 ° C and the foaming temperature of 310 ° C to 380 ° C was.
  • blowing agent in% by weight (wt .-%) is based on the total amount of the foamable mixture.
  • the same procedure was carried out instead of ZrH 2 with TiH 2 as blowing agent in the amounts indicated above.
  • Example 4
  • Example 2 The process was carried out according to Example 1, wherein the salt bath had a temperature of 550 ° C to 650 ° C and the foaming temperature of 580 ° C to 630 ° C was.
  • the amount of the blowing agent in% by weight (% by weight) is based on the total amount of the foamable mixture.
  • Example 5 The procedure was carried out according to Example 1, wherein the salt bath had a temperature of 1200 ° C to 1450 ° C and the foaming temperature of 1 380 ° C to 1420 ° C was.
  • the amount of the blowing agent in% by weight (% by weight) is based on the total amount of the foamable mixture.
  • Example 2 The process was carried out according to Example 1, wherein the salt bath had a temperature of 1 300 ° C to 1650 ° C and the foaming temperature of 1500 ° C to 1 680 ° C.
  • Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo SrC0 3 (0.8 wt%) Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr or Ti 6.4
  • Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo SrCO 3 (1, 0 wt%) Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr or Ti
  • Example 2 The process was carried out according to Example 1, wherein the salt bath had a temperature of 900 ° C to 1 150 ° C and the foaming temperature of 980 ° C to 1 100 ° C was.
  • the amount of the blowing agent in% by weight (wt .-%) is based on the total amount of the foamable mixture.
  • Example 2 The process was carried out in accordance with Example 1, in which, instead of a salt bath, a fluidized-bed furnace with alumina granules as solid-state particle bath with a granular large was used in a range of about 80 ⁇ to about ⁇ ⁇ .
  • the temperature for heating after step (III) was 600 ° C, the residence time in the fluidized bed oven at 3 min.
  • AISi8Mg4 was used as the alloy and 0.8% by weight of TiH 2 , based on the total amount of the foamable mixture, as blowing agent.
  • the semi-finished product was preheated / heated in a sand bath at 500 ° C. for 15 minutes.
  • the foaming was carried out by immersion in the heated solid particle bath.
  • the bath for preheating / preheating and for foaming may also be identical.
  • the resulting composite material was closed-pored and had a highly homogeneous metal foam between the two cover layers.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metall schäum es wenigstens eines ersten Metalls, das den Hauptbestandteil Mg, AI, Pb, Au, Zn, Ti oder Fe in einer Menge von wenigstens etwa 80 Gew.-%, bezogen auf die Menge des wenigstens einen ersten Metalls, aufweist, umfassend die Schritte (I) Bereitstellen eines Halbzeuges umfassend eine aufschäumbare Mischung, die das wenigstens eine erste Metall und wenigstens ein Treibmittel umfasst, (II) Eintauchen des Halbzeuges in ein beheizbares Bad umfassend eine Flüssigkeit, und (III) Erhitzen des Halbzeuges in dem Bad zum Aufschäumen der aufschäumbaren Mischung durch Gasabspaltung aus dem wenigstens einen Treibmittel zur Bildung des Metallschaumes. Ferner betrifft die Erfindung einen Metallschaum und einen Verbundwerkstoff erhältlich durch das Verfahren sowie ein Bauelement umfassend den Metallschaum und/oder den Verbundwerkstoff.

Description

Verfahren zum Schäumen von Metall im Flüssigkeitsbad
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metall schäum es wenigstens eines ersten Metalls, das den Hauptbestandteil Mg, AI, Pb, Au, Zn, Ti oder Fe in ei- ner Menge von wenigstens etwa 80 Gew.-%, bezogen auf die Menge des wenigstens einen ersten Metalls, aufweist, umfassend die Schritte (I) Bereitstellen eines Halbzeuges umfassend eine aufschäumbare Mischung, die das wenigstens eine erste Metall und wenigstens ein Treibmittel umfasst, (II) Eintauchen des Halbzeuges in ein beheizbares Bad umfassend eine Flüssigkeit, und (III) Erhitzen des Halbzeuges in dem Bad zum Aufschäumen der aufschäum- baren Mischung durch Gasabspaltung aus dem wenigstens einen Treibmittel zur Bildung des Metallschaumes. Ferner betrifft die Erfindung einen Metallschaum und einen Verbundwerkstoff erhältlich durch das Verfahren sowie ein Bauelement umfassend den Metallschaum und/oder den Verbundwerkstoff. Metallschäume und Verbundwerkstoffe umfassend Metallschäume wie Metallschaumsandwiches sind seit Jahren bekannt. Letztere sind speziell dann von Interesse, wenn der Verbund ein Einstoffsystem ist, d.h. bei Einsatz eines bestimmten Metalls und dessen Legierungen, wie insbesondere von Aluminium und dessen Legierungen, und die Verbindung zwischen Kern und Decklage mittels einer metallurgischen Verbindung erzeugt wird.
Entsprechende Verfahren zur Herstellung derartiger Metallschäume und Verbundwerkstoffe und daraus gefertigter Bauteile sind aus verschiedenen Veröffentlichungen bekannt.
Die DE 44 26 627 C2 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein oder mehrere Metallpulver mit einem oder mehreren Treibmittelpulvern gemischt werden, und die so erhaltene Pulvermischung mittels axialen Heißpressens, heiß hydrostatisches Pressens oder Walzens verdichtet und in einem anschließenden Arbeitsgang mit zuvor oberflächenbehandelten Metallblechen durch Walzplattieren zu einem Verbundwerkstoff zusammengefügt wird. Nach dem Umformen des so entstandenen Halbzeuges durch z.B. Pressen, Tiefziehen oder Biegen, wird dieses in einem letzten Schritt auf eine Temperatur erhitzt, die im Solidus-Liquidus-Bereich des Metallpulvers, jedoch unterhalb der Schmelztemperatur der Deckschichten liegt. Da das Treibmittelpulver derart gewählt ist, dass in diesem Temperaturbereich gleichzeitig dessen Gasabspaltung stattfindet, bilden sich hierbei Blasen innerhalb der zähflüssigen Kernschicht, einhergehend mit einer entsprechenden Volumenvergrößerung. Durch das anschließende Abkühlen des Verbundes wird die aufgeschäumte Kernschicht stabilisiert. In Abwandlung des aus der DE 44 26 627 C2 bekannten Verfahrens, bei der der Pulverpress- ling bereits geschlossenporig ausgebildet ist, beschreibt die EP 1 000 690 A2 die Herstellung eines derartigen Verbundwerkstoffes auf Basis eines zuerst offenporig hergestellten Pulverpresslings, der erst beim späteren Walzplattieren mit den Deckschichten geschlossenporig wird. Die übrigen Verfahrensschritte sind identisch. Durch die ursprüngliche Offen porigkeit soll verhindert werden, dass bei der Lagerung des Pulverpresslings eventuelle Gasabspaltungen des Treibmittels zu Geometrieveränderungen des Presslings und damit zu Problemen bei der späteren Herstellung des Verbundes mit den Deckschichten führen. Des Weiteren soll durch die Offenporigkeit der Aufbruch der sich bei der Lagerung des Presslings bildenden Oxidschichten bei der Herstellung des Verbundes erleichtert werden.
Durch die DE 41 24 591 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung aufgeschäumter Verbundwerkstoffe bekannt, wobei die Pulvermischung in ein Metallhohlprofil eingefüllt und anschließend zusammen mit diesem gewalzt wird. Die Umformung des so entstandenen Halbzeuges und der anschließende Aufschäumvorgang erfolgen dabei in gleicher Weise wie in der DE 44 26 627 C2 beschrieben.
Der EP 0 997 215 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Verbundwerkstoffes, bestehend aus massiven metallischen Deckschichten und einem geschlossenporigen, metallischen Kern zu entnehmen, das die Herstellung der Kernschicht und die Verbindung mit den Deckschichten dadurch in einem Schritt vereint, dass die Pulvermischung in den Walzspalt zwischen die beiden Deckschichten eingebracht und somit zwischen diesen verdichtet wird. Des Weiteren wird vorgeschlagen, das Pulver in Schutzgasatmosphäre zuzuführen, um so die Bildung von Oxidschichten zu unterbinden, die die erforderliche Verbindung zwischen Deckschichten und Pulvermischung negativ beeinflussen könnten. In einem weiteren, durch die DE 197 53 658 AI bekannten Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundwerkstoffes werden die Prozessschritte der Verbundherstellung zwischen Kern und Decklagen einerseits und des Aufschäumens andererseits dadurch vereint, dass der Kern in Form eines Pulverpresslings zwischen die in einer Form befindlichen Decklagen eingebracht wird und sich erst durch den Aufschäumvorgang mit diesen verbindet. Aufgrund der während des Aufschäumens vom Kern aufgebrachten Druckkraft werden die Decklagen dabei gleichzeitig einer der sie einschließenden Form entsprechenden Umformung unterworfen.
Aus der US 5 972 521 A ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffrohlings bekannt, bei dem Luft und Feuchtigkeit durch Evakuieren aus dem Pulver entfernt werden. Anschließend wird die evakuierte Luft durch ein gegenüber dem Kernmaterial inertes, unter erhöhtem Druck stehendes Gas ersetzt, und zwar bevor das Pulver verdichtet und mit den Deckschichten verbunden wird. Aus der EP 1 423 222 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundes aus Decklagen und Metallpulver bekannt, bei dem der gesamte Herstellungspro- zess unter Vakuum erfolgt. Speziell das Verdichten der Pulverschüttung und das anschließende Walzen soll unter Vakuum erfolgen. All diesen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren außer dem der EP 1 423 222 ist gemeinsam, dass durch die Herstellung der aufzuschäumenden Kernschicht Luft bzw.
Schutzgas bei der Kompaktierung zwischen den Metall pulverpartikeln eingeschlossen und abhängig vom Kompaktierungsgrad verdichtet wird. Die dabei entstehenden Gasdrücke, die bei der Temperaturerhöhung während des Aufschäumvorganges noch weiter ansteigen, führen während des Aufheizens noch vor Erreichen der dem Solidus-Liquidus-Bereich des
Metallpulvermaterials entsprechenden Temperatur zur Bildung von Poren. Im Gegensatz zu den mittels dieser Verfahren angestrebten, durch das Ausgasen des Treibmittelpulvers im Solidus-Liquidus-Bereich des Metallpulvers stattfindenden, geschlossenen, kugelförmigen Poren, handelt es sich hier um offene, rissförmig miteinander verbundene und unregelmä- ßig geformte Poren. Während zum Beispiel aus der US 5 564 064 AI ein Verfahren bekannt ist, das gezielt eine derartige, offene Porosität durch Expansion eingeschlossener Gase unterhalb der Schmelztemperatur des Pulvermaterials anstrebt, ist bei den zuvor beschriebenen Verfahren eine derartige Porenbildung nicht wünschenswert, da nur die angestrebten ge- schlossenen, kugelförmigen Poren eine optimale Lastübertragung über die möglichst intakten, die Poren umgebenden Zellwände ermöglichen, und damit wesentlich zur Festigkeit der Kernschäume und damit des Verbundwerkstoffes beitragen.
Der DE 102 15 086 AI ist ein Verfahren zur Herstellung aufschäumbarer Metallkörper durch Kompaktieren und Vorverdichten eines Halbzeuges entnehmbar. Das gasabspaltende Treibmittel wird erst nach dem Kompaktieren und Vorverdichten des Halbzeuges durch Hydrierung der Mischung aus metallhaltigem Treibmittelvormaterial und dem mindestens einen Metall gebildet. Der poröse Metallkörper wird durch Erwärmen des so erhaltenen aufschäumbaren Metallkörpers auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels gebildet, wobei es bevorzugt ist, dass dies unmittelbar nach der Herstellung des aufschäumbaren Metallkörpers ohne zwischenzeitliche Abkühlung desselben erfolgt.
Die BR 10 201 2 023361 A2 offenbart die Herstellung eines geschlossenporigen Metallschaumes, bei der ein Halbzeug, das ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AI, Zn, Mg, Ti, Fe, Cu und Ni, und ein Treibmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus TiH2, CaC03, K2C03, MgH2, ZrH2, CaH2, SrH2 und HfH2 und anderen, enthält, in einem auf 780°C vorgeheizten Widerstandsofen geschäumt wird. Aus der WO 2007/014559 AI ist ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Metallschaumstoff bekannt, bei dem ein ge- presstes Halbzeug zum Einsatz kommt, das in einer druckdicht verschließbaren Kammer auf die Schmelz- oder Solidustemperatur des pulverförmigen metallischen Materials aufgeheizt wird, wobei nach dessen Erreichen der Druck in der Kammer von einem Anfangsdruck auf einen Enddruck reduziert wird, so dass das Halbzeug aufschäumt. In der DE 199 33 870 C1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Verbundwerkstoffkörpers unter Verwendung eines aufschäumbaren Presslings vorgestellt, wobei der Pressling oder das Halbzeug durch Verdichten einer Mischung aus mindestens einem Metallpulver und mindestens einem gasabspaltenden Treibmittelpulver hergestellt wird. Der Pressling wird dann zusammen mit einer Armierung in einer Aufschäumform thermisch behandelt und dabei aufgeschäumt.
In der US 6 391 250 wird ein schäumbares Halbzeug, das durch pulvermetallurgische Produktionsverfahren erhalten wird und wenigstens ein funktionelles Strukturelement enthält, in einer hohlen Form unter Erwärmung geschäumt. Die US 2004/0081571 AI betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schäumbaren Metallspänen, die ein Gemisch aus einem Metalllegierungspulver mit einem Schaummittel- bzw. Treibmittelpulver enthalten, und die durch Erhitzen auf eine Temperatur größer als die Zersetzungstemperatur des Schaummittels aufgeschäumt werden. Die EP 0 945 1 97 AI offenbart ein Verfahren, bei dem aus plat- tierten Walzbarrenformaten hergestellte Verbundbleche oder -bänder aus einer treibmittel- haltigen Aluminiumlegierung umgeformt und danach unter Druck und Temperaturerhöhung auf die Zündtemperatur des Treibmittels aufgeschäumt werden.
Aus der DE 199 08 867 AI ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers bekannt, bei dem ein Metallschaumwerkstoff pulverschmelzmetallurgisch unter solcher Wärmezufuhr zu einem ersten Körperteil aufgeschäumt wird, dass die äußeren Stoff schichten an den Verbindungsflächen eines Substratkörpers aufschmelzen und dabei mit den angrenzenden Stoffschichten des ersten Körperteiles stoffmetallurgisch verbunden werden. Die aus dem Stand der Technik bekannten Schäumverfahren schlagen zum Schäumen das Erwärmen des jeweiligen Vorläufermaterials (Halbzeug) vor. Hierzu werden zwar teilweise bestimmte Heizquellen wie etwa ein Widerstandsofen vorgeschlagen, jedoch wird entweder keine Aussage über die genaue Art der Wärmeübertragung von der Heizquelle auf das Halbzeug getroffen oder die Wärmeübertragung geschieht zu einem wesentlichen Teil oder aus- schließlich indirekt über einen luftgefüllten Zwischenraum zwischen Heizquelle und Halbzeug, d.h. ohne direkten Kontakt von Wärmequelle und Halbzeug, sondern über Strahlung mit daraus folgenden Wärmeverlusten. Dies hat den Nachteil einer nicht über die gesamte Oberfläche gleichmäßig stattfindenden, homogenen Übertragung der zum Schäumen not- wendigen Wärme auf das zu schäumende Vorläufermaterial oder Halbzeug. Verschiedene Bereiche des Halbzeuges werden also unterschiedlich aufgeheizt, was zum Erreichen der Schäumtemperatur und daher zur Gasentwicklung aus dem Treibmittel an verschiedenen Stellen des Halbzeuges zu jeweils verschiedenen Zeitpunkten führt. Hierbei kommt es zur normalen Schaumbildung an den Stellen, an welchen die Schäumtemperatur erreicht ist, während an anderen Stellen noch gar keine Schaumbildung stattfindet. In den Bereichen zwischen den Stellen mit normaler und denen ohne Schaumbildung kommt es somit unweigerlich zur Bildung von Fehlstellen wie beispielsweise Verwerfungen, Beulen, Blasen, Ausbuchtungen und Hohlräumen, die nicht den (beabsichtigten) Poren in den normal geschäumten Bereichen entsprechen. Insbesondere haben diese Fehlstellen in den Zwischen- bereichen ein unbeabsichtigtes und unerwünschtes Verziehen und Verformen des Halbzeuges insgesamt zur Folge, was es schwer oder unmöglich macht, die geschäumten Produkte in präzise zu fertigenden Bauteilen etwa im Kraftfahrzeug- oder Flugzeugbau einzusetzen. Schließlich umfassen viele bekannte Schäumverfahren zusätzliche Schritte, wie beispielsweise das Anfertigen und Verwenden von (hohlen) Formen oder die Anwendung von Druck oder Unterdruck auf das Halbzeug, und sind damit zu aufwendig in der Durchführung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit ein verbessertes Verfahren zum Schäumen von Metall bereitzustellen, das dazu geeignet ist, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und dabei mit möglichst wenigen Prozessschritten einen nahezu fehlerfreien Metall- schäum oder Verbundwerkstoff umfassend einen solchen Metallschaum zu erzeugen.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass sich schäumbare Mischungen von Metall und Treibmittel, insbesondere in Form von Halbzeugen, in einem entsprechend erwärmten Flüssigkeitsbad aufschäumen lassen, um dabei einen Metallschaum zu bilden. Hierbei kann überraschenderweise eine vollständige Benetzung der äußeren Oberfläche des zu schäumenden Bereiches, in der Regel aber, auch um das Verfahren weiter zu vereinfachen, eine vollständige Benetzung der äußeren Oberfläche des gesamten Halbzeuges durch die erwärmte Flüssigkeit stattfinden, ohne dass die Benetzung durch Flüssigkeit negative Auswir- kungen auf die Struktur und Qualität des Halbzeuges und den sich bildenden Metallschaum hätte. Obwohl kein zusätzlicher Druck oder Unterdruck von außen auf die Oberfläche des Halbzeuges ausgeübt wird, wie dies etwa in anderen Verfahren und den darin verwendeten Formen und/oder Pressen der Fall ist, treten bei dem Schäumverfahren unter Verwendung eines Flüssigkeitsbades Fehlstellen, also beispielsweise Verwerfungen, Beulen, Blasen, Aus- buchtungen und Hohlräume, die nicht den (beabsichtigten) Poren in den normal geschäumten Bereichen entsprechen, überraschenderweise nicht auf. Insbesondere sind keine (Zwischen)Bereiche mit Verwerfungen und Blasen zu beobachten, so dass ein Verziehen und Verformen des Halbzeuges insgesamt unterbleibt. Da die Halbzeuge also nicht einzeln in einer Form und/oder Presse festgehalten und mit einem bestimmten Anpressdruck beauf- schlagt werden müssen, um einen einheitlichen Wärmeübergang sicherzustellen, lassen sich mehrere Halbzeuge gleichzeitig in einem Flüssigkeitsbad aufschäumen. Insbesondere ist beim Ausführen des erfindungsgemäßen Metallschäumverfahrens kein Schutzgas erforderlich; es kann erfindungsgemäß bei Umgebungsatmosphäre oder Luftatmosphäre und Umgebungsluftdruck gearbeitet werden.
Auf diese Weise lässt sich überraschenderweise eine viel größere Anzahl Halbzeuge pro Zeiteinheit aufschäumen als mit den beschriebenen herkömmlichen Verfahrensweisen, bei denen beispielsweise zusätzlicher Zeitaufwand für das Öffnen und Schließen einer Form oder Presse und den Druckaufbau darin erforderlich ist. Somit ist erfindungsgemäß ein höherer Durchsatz bei einer gleichzeitigen Verbesserung der Qualität der Metallschäume erzielbar.
Die vorliegende Erfindung stellt daher bereit:
(1 ) ein Verfahren zur Herstellung eines Metallschaumes wenigstens eines ersten Metalls, das den Hauptbestandteil Mg, AI, Pb, Au, Zn, Ti oder Fe in einer Menge von wenigs- tens etwa 80 Gew.-%, bezogen auf die Menge des wenigstens einen ersten Metalls, aufweist, umfassend die Schritte
(I) Bereitstellen eines Halbzeuges umfassend eine aufschäumbare Mischung, die das wenigstens eine erste Metall und wenigstens ein Treibmittel umfasst, (II) Eintauchen des Halbzeuges in ein beheizbares Bad umfassend eine Flüssigkeit, und
(III) Erhitzen des Halbzeuges in dem Bad zum Aufschäumen der aufschäumbaren Mischung durch Gasabspaltung aus dem wenigstens einen Treibmittel zur Bildung des Metallschaumes;
(2) ein Verfahren wie vorstehend unter (1 ) definiert, wobei
das Halbzeug wenigstens einen ersten Bereich, der aus der aufschäumbaren Mischung gebildet ist, und wenigstens einen zweiten Bereich, der aus dem wenigstens einen zweiten Metall in Form nicht-schäumbaren Vollmaterials gebildet ist, umfasst, zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes, wobei der Verbundwerkstoff wenigstens einen ersten Bereich, der aus dem Metallschaum des wenigstens einen ersten Metalls gebildet ist, und wenigstens einen zweiten Bereich, der aus wenigstens einem zweiten Metall in Form nicht-schäumbaren Vollmaterials gebildet ist, umfasst;
(3) einen Verbundwerkstoff mit einem Metallschaum erhältlich durch ein Verfahren wie vorstehend unter (2) definiert; und
(4) ein Bauelement mit einem Verbundwerkstoff erhältlich d wie vorstehend unter (3) definiert.
Wird im Rahmen der Erfindung der Begriff "etwa" oder "im Wesentlichen" im Bezug auf Werte oder Wertebereiche verwendet oder ergeben sich bei der Verwendung dieser Begriffe aus dem Zusammenhang bestimmte Werte (z.B. kann die Formulierung "die Ausgastemperatur von A ist etwa gleich der Solidustemperatur von B" als eine bestimmte Temperatur verstanden werden, die sich aus dem verwendeten Material B für den Fachmann ergibt), ist hierunter dasjenige zu verstehen, was der Fachmann in dem gegebenen Zusammenhang als fachmännisch üblich ansehen wird. Insbesondere sind Abweichungen der angegebenen Werte von +/- 10 %, bevorzugt von +/- 5 %, weiter bevorzugt von +/- 2 %, besonders bevorzugt von +/- 1 % von den Begriffen "etwa" und "im Wesentlichen" umfasst.
Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Herstellung eines Metallschaumes oder eines metallischen Verbundwerkstoffes enthaltend einen Metallschaum. Der Metallschaum sowie der Metallschaum im Verbundwerkstoff umfassen oder bestehen erfindungsgemäß aus wenigstens einem ersten Metall, welches Hohlräume in Form von Poren, bevorzugt in Form von geschlossenen Poren bildet, die ein Gas enthalten (Gaseinschlüsse), das aus Luft, dem aus dem wenigstens einen Treibmittel freigesetzten Gas oder Mischungen daraus bestehen kann. Bevorzugt ist genau ein erstes Metall. Das wenigstens eine erste Metall wird mit Hilfe eines Treibmittels geschäumt (aufgeschäumt). Hierbei nimmt das Volumen des ersten Metalls infolge der Porenbildung oder Gaseinschlüsse zu. Für den Vorgang des Schäumens bzw. Aufschäumens wird eine Mischung aus dem wenigstens einen ersten Metall und dem wenigstens einen Treibmittel in Form einer aufschäumbare Mischung erzeugt. Diese auf- schäumbare Mischung liegt bevorzugt in Form oder als Teil eines Halbzeuges vor. Die aufschäumbare Mischung oder das Halbzeug wird zum Schäumen (Aufschäumen) des wenigstens einen ersten Metalls bzw. der aufschäumbaren Mischung in ein beheizbares Bad (Heizbad) eingetaucht. Erhitzen des Heizbades führt zum Freisetzen eines Gases (Gasabspaltung) aus dem wenigstens einen Treibmittel. Das hierbei freigesetzte Gas schäumt das wenigstens eine erste Metall auf, indem es Poren im wenigstens einen ersten Metall und damit den Metallschaum erzeugt. Die Schritte (II) des Eintauchens und (III) des Erhitzens können gleichzeitig erfolgen in dem Sinne, dass das Eintauchen des Halbzeuges in ein erwärmtes bzw. erhitztes Bad erfolgt. Unter dem Begriff "Metall" werden hierin sowohl ein Metall in seiner handelsüblichen Reinform ("Reinmetall" wie beispielsweise Reinmagnesium, Reinaluminium, Reineisen, reines Gold etc.) als auch dessen Legierungen verstanden. Als erstes Metall eignen sich erfindungsgemäß grundsätzlich alle schäumbaren (aufschäumbaren) Metalle in Reinform oder als Legierung. Metalle in Reinform (Reinmetalle) enthalten das jeweilige Metall in einer Menge oder mit einem Gehalt von wenigstens 99 Gew.-%, bezogen auf das jeweilige Metall. Geeignete schäumbare Metalle sind insbesondere Magnesi- um (Mg), Aluminium (AI), Blei (Pb), Gold (Au), Zink (Zn), Titan (Ti) oder Eisen (Fe). Das erste Metall kann somit Magnesium (Mg), Aluminium (AI), Blei (Pb), Gold (Au), Zink (Zn), Titan (Ti) oder Eisen (Fe) in Reinform sein, also Reinmagnesium, Reinaluminium, Reinblei, Reingold, Reinzink, Reintitan oder Reineisen, wobei ein Gehalt des jeweiligen Metalls von wenigstens 99 Gew.-%, bezogen auf das jeweilige Metall, bevorzugt ist. Als erstes Metall eignet sich erfindungsgemäß aber auch ein Metall, in dem Magnesium (Mg), Aluminium (AI), Blei (Pb), Gold (Au), Zink (Zn), Titan (Ti) oder Eisen (Fe) in einer Menge von wenigstens etwa 80 Gew.-% (Gewichtsprozent, Gewichts-%), bezogen auf die Menge des ersten Metalls, den Hauptbestandteil bildet. Es kommen daher auch Legierungen der vorgenannten Metalle zum Einsatz. Daher schließt der Begriff "Metall" erfindungsgemäß neben dem Reinmetall auch Metalllegierungen oder kurz Legierungen ein. Eine geeignete Legierung des Magnesiums ist beispielsweise AZ 31 (Mg96AI3Zn). Geeignete Legierungen des Aluminiums sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
höherfesten Aluminiumlegierungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium-Magnesium-Siliziumlegierungen (Serie 6000) und Aluminium-Zinklegierun- gen (Serie 7000), wobei unter den Aluminium-Zinklegierungen (Serie 7000)
AIZn4,5Mg (Legierung 7020) bevorzugt ist, und
höherfesten Aluminiumlegierungen mit einem Schmelzpunkt von etwa 500°C bis etwa 580°C, bevorzugt höherfesten Aluminiumlegierungen mit einem Schmelzpunkt von etwa 500°C bis etwa 580°C, die Aluminium, Magnesium und Silizium umfas- sen, weiter bevorzugt AISi6Cu7,5, AIMg6Si6 und AIMg4(±1 )Si8(±1 ), noch weiter bevorzugt AIMg6Si6 und AIMg4(±1 )Si8(±1 ), besonders bevorzugt AIMg4(±1 )Si8(±1 ).
Das wenigstens eine erste Metall kann Aluminium oder Reinaluminium (mindestens
99 Gew.-% Aluminium) sein, wobei Aluminium bevorzugt ist, bei dem der Gehalt an Alumi- nium von etwa 80 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-%, besonders bevorzugt etwa 83 Gew.-%, bezogen auf das wenigstens eine erste Metall, beträgt. Außerdem kann das wenigstens eine erste Metall eine höherfeste Aluminiumlegierung sein. Die höherfeste Aluminiumlegierung kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Aluminium-Magnesium-Siliziumlegie- rungen (Serie 6000) und Aluminium-Zinklegierungen (Serie 7000), wobei unter den Aluminium-Zinklegierungen (Serie 7000) AIZn4,5Mg (Legierung 7020) bevorzugt ist. Das wenigstens eine erste Metall kann somit insbesondere AIZn4,5Mg (Legierung 7020) sein. Das wenigstens eine erste Metall kann eine höherfeste Aluminiumlegierung mit einem Schmelzpunkt von etwa 500°C bis etwa 580°C sein; bevorzugte höherfeste Aluminiumlegierungen sind AISi6Cu7,5, AIMg6Si6 und AIMg4(±1 )Si8(±1 ). Das wenigstens eine erste Metall kann auch eine höherfeste Aluminiumlegierung mit einem Schmelzpunkt von etwa 500°C bis etwa 580°C sein, die Aluminium, Magnesium und Silizium umfasst oder ausschließlich aus diesen chemischen Elementen zusammengesetzt ist. Bevorzugte höherfeste Aluminiumlegierungen mit einem Schmelzpunkt von etwa 500°C bis etwa 580°C, die Aluminium, Magne- sium und Silizium umfassen, sind AIMg6Si6 und AIMg4(±1 )Si8(±1 ), wovon
AIMg4(±1 )Si8(±1 ) besonders bevorzugt ist.
Die Bezeichnungen "Serie" und "Legierung" gefolgt von einer vierstelligen Zahl sind dem Fachmann geläufige Bezeichnungen für bestimmte Klassen oder Serien von Aluminiumlegie- rungen oder eine ganz bestimmte Aluminiumlegierung, wie hierin angegeben.
Die Angabe (±1 ) in den hierin verwendeten Legierungsformeln bedeutet, dass von dem betreffenden jeweiligen chemischen Element auch ein Massenprozent mehr oder weniger als angegeben vorhanden sein kann. In der Regel gilt jedoch eine Wechselbeziehung zwischen zwei mit solchen Angaben in einer Formel versehenen Elementen, d.h. wenn beispielsweise von dem ersten Element in der Formel, das mit (±1 ) versehen ist, ein Massenprozent mehr vorhanden ist, dann ist von dem zweiten Element in der Formel, das ebenfalls mit (±1 ) versehen ist, ein Massenprozent weniger vorhanden. Die Formel AIMg4(±1 )Si8(±1 ) umfasst somit unter anderem auch die Formeln AIMg5Si7 und AIMg3Si9. Eine geeignete Legierung des Bleis ist beispielsweise die Blei-Kupfer-Legierung mit etwa 1 % Kupfer, d.h. PbCul oder PbCu. Geeignete Legierungen des Goldes sind beispielsweise Gold- Titan-Legierungen mit etwa 1 % Titan, d.h. AuTil oder AuTi. Geeignete Legierungen des Zinks sind beispielsweise Zink-Titan-Legierungen mit etwa 1 % bis 3 % Titan, d.h. beispielsweise ZnTil , ZnTi2 oder ZnTi3. Eine geeignete Legierung des Titans ist beispielsweise ΤΪ-6ΑΙ- 2Sn-4Zr-6Mo.
Geeignete Legierungen des Eisens sind vor allem Stahl. Als "Stahl" wird erfindungsgemäß und in Anlehnung nach DIN EN 10020:2000-07 ein Werkstoff bezeichnet, dessen Massenanteil an Eisen größer ist als der jedes anderen Elementes, dessen Kohlenstoffgehalt im Allgemeinen kleiner als 2 % ist und der andere Elemente enthält. Eine begrenzte Anzahl von Chromstählen kann mehr als 2 % Kohlenstoff enthalten, aber 2 % ist die übliche Grenze zwischen Stahl und Gusseisen.
Halbzeug im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein schäumbares Vormaterial, das nach dem Aufschäumen einen Metallschaum oder einen Verbundwerkstoff, umfassend einen solchen Metallschaum, ergibt. Das Halbzeug als Vorläufer für den Metallschaum umfasst hierzu eine schäumbare (aufschäumbare) Mischung oder weist diese ausschließlich auf. Die auf- schäumbare Mischung umfasst das zu schäumende Metall, d.h. das wenigstens eine erste Metall, wenigstens ein Treibmittel und gegebenenfalls wenigstens einen Hilfsstoff. Die aufschäumbare Mischung oder das gesamte Halbzeug kann auf pulvermetallurgischem Wege hergestellt werden. Pulvermetallurgisch hergestellte Halbzeuge weisen die aufschäumbare Mischung als zusammengepresstes Pulver in Form eines Presslings (Pulverpressling) oder in derart verdichteter Form auf, dass die Mischung walzbar ist, etwa als walzbarer Barren
(Walzbarren). Die aufschäumbare Mischung kann auch als massives Metall, das ein gasförmiges Treibmittel wie etwa Wasserstoffgas absorbiert hat, vorliegen. Erfindungsgemäß lassen sich jedoch alle dem Fachmann bekannte, zu einem Metallschaum aufschäumbare Halbzeuge verwenden. Diese aufschäumbaren Halbzeuge müssen sich beim Aufschäumen für die Bildung des Metallschaumes, die naturgemäß mit einer Volumenzunahme des Halbzeuges oder des Metallgefüges des wenigstens einen ersten Metalls darin verbunden ist, entsprechend ausdehnen können. Verbundwerkstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein metallischer Werkstoff, bei dem zwei strukturell verschiedenartige Werkstoffe, nämlich geschäumtes Metall (Metallschaum) und Metall in Form massiven, nicht-schäumbaren Vollmaterials miteinander kombiniert sowie form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die (endgültige) stoffmetallurgische Verbindung zwischen Metallschaum und Metallvollmaterial erfolgt an deren aneinandergrenzenden Verbindungsflächen durch Aufschmelzen derselben beim Aufschäumen der aufschäumbaren Mischung unter Wärmezufuhr. Allerdings ist bereits im Halbzeug der Großteil der metallurgischen Verbindung zwischen der aufschäumbaren Mischung und dem Vollmaterial vorhanden: Beispielsweise können durch Umformen der aufschäumbaren Mischung bzw. des Kernes und der Decklagen oxidfreie Oberflächen erzeugt werden, die dazu führen, dass die Pulverpartikel der aufschäumbaren Mischung und das massive Vollmaterial (der Decklage(n)) sich verbinden, d.h. es findet eine Art Verschweißung statt.
Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff umfasst einen Metallschaum und Metall in Form nicht-schäumbaren, massiven Vollmaterials. Hierzu umfasst oder weist der Verbundwerkstoff wenigstens einen ersten Bereich auf, der aus dem Metallschaum des wenigstens einen ersten Metalls gebildet ist oder diesen Metallschaum umfasst, und wenigstens einen zweiten Bereich, der aus wenigstens einem zweiten Metall in Form nicht-schäumbaren Vollmaterials gebildet ist oder dieses umfasst. Bevorzugt umfasst oder weist der wenigstens eine zweite Bereich genau ein zweites Metall in Form nicht-schäumbaren Vollmaterials auf. Der wenigstens eine zweite Bereich kann insbesondere als massive, nicht-schäumbare metallische Schicht, besonders als Deckschicht oder Decklage, auf wenigstens einem Teil der Oberfläche des wenigstens einen ersten Bereiches ausgebildet sein. Bevorzugt sind auf der Oberfläche des ersten Bereiches zwei zweite Bereiche jeweils als eine Schicht, insbesondere Deckschicht oder Decklage, in Form nicht-schäumbaren Vollmaterials, also zwei massive Schichten aufgebracht. Die zwei massiven (Deck)Schichten sind bevorzugt durch eine Zone des ersten Bereiches derart voneinander getrennt sind, dass sich der erste Bereich beim Schäumen aufgrund der damit verbundenen Volumenzunahme durch die Bildung des Metallschaumes in dieser Zone ausdehnen konnte. Bevorzugt weist der Verbundwerkstoff genau einen ersten Bereich und genau einen zweiten Bereich auf. Für bestimmte Anwendungen weist der Verbundwerkstoff bevorzugt genau einen ersten Bereich und genau zwei zweite Bereiche auf. Besonders bevorzugt weist der Verbundwerkstoff genau einen ersten Bereich und genau zwei zweite Bereiche auf, wobei jeder der beiden zweiten Bereiche eine Schicht auf dem ers- ten Bereich bildet. Ganz besonders bevorzugt sind die beiden zweiten Bereiche bzw. Schichten durch eine Zone getrennt, in der sich der erste Bereich bzw. das Halbzeug beim Schäumen ausdehnen konnte.
Das Halbzeug als Vorläufer für den Verbundwerkstoff oder zur Herstellung des Verbund- Werkstoffes im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein schäumbares Vormaterial, das nach dem Aufschäumen den Verbundwerkstoff ergibt. Hierzu umfasst oder weist das Halbzeug wenigstens einen ersten Bereich auf, der aus der aufschäumbaren Mischung gebildet ist oder diese umfasst, und wenigstens einen zweiten Bereich, der aus dem wenigstens einen zweiten Metall in Form nicht-schäumbaren Vollmaterials gebildet ist oder dieses umfasst. Der wenigstens eine zweite Bereich kann insbesondere als massive, nicht-schäumbare metallische Schicht, besonders als Deckschicht oder Decklage, auf wenigstens einem Teil der Oberfläche des wenigstens einen ersten Bereiches ausgebildet sein. Bevorzugt sind auf der Oberfläche des ersten Bereiches zwei zweite Bereiche jeweils als eine Schicht, insbesondere Deckschicht oder Decklage, in Form nicht-schäumbaren Vollmaterials, also zwei massive Schichten aufgebracht. Bevorzugt sind auf der Oberfläche des ersten Bereiches zwei zweite Bereiche jeweils als eine Schicht in Form nicht-schäumbaren Vollmaterials, also zwei massive Schichten aufgebracht, die durch eine Zone des ersten Bereiches derart voneinander getrennt sind, dass sich der erste Bereich beim Schäumen aufgrund der damit verbundenen Volumenzunahme durch die Bildung des Metallschaumes in dieser Zone ausdehnen kann. Bevorzugt weist das Halbzeug für den Verbundwerkstoff genau einen ersten Bereich und genau einen zweiten Bereich auf. Für bestimmte Anwendungen weist das Halbzeug für den Verbundwerkstoff bevorzugt genau einen ersten Bereich und genau zwei zweite Bereiche auf. Besonders bevorzugt weist das Halbzeug für den Verbundwerkstoff genau einen ersten Bereich und genau zwei zweite Bereiche auf, wobei jeder der beiden zweiten Bereiche eine Schicht auf dem ersten Bereich bildet. Ganz besonders bevorzugt sind die beiden zweiten Bereiche bzw. Schichten durch eine Zone getrennt, in der sich der erste Bereich bzw. das Halbzeug beim Schäumen ausdehnen kann. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes umfasst
(a) der Verbundwerkstoff wenigstens einen ersten Bereich, der aus dem Metallschaum des wenigstens einen ersten Metalls gebildet ist, und wenigstens einen zweiten Bereich, der aus wenigstens einem zweiten Metall in Form nicht-schäumbaren Vollmaterials gebildet ist, umfasst; und
(b) das Halbzeug wenigstens einen ersten Bereich, der aus der aufschäumbaren Mischung gebildet ist, und wenigstens einen zweiten Bereich, der aus dem wenigstens einen zweiten Metall in Form nicht-schäumbaren Vollmaterials gebildet ist. In einer weiteren Ausführungsform ist im Verbundwerkstoff der wenigstens eine erste Bereich als geschäumter Kern und im Halbzeug zur Herstellung dieses Verbundwerkstoffes der wenigstens eine erste Bereich als aufschäumbarer Kern ausgebildet. Dieser Kern wird von dem zweiten Bereich schichtartig, also in Form wenigstens einer Deckschicht abgedeckt. Hierbei sind sandwichartige Strukturen, also geschichtete plattenförmige Strukturen, Lagen- strukturen oder geschichtete Strukturen mit Ebenen gerader (nicht-gekrümmter) Ausbreitungsrichtung möglich. Besonders bevorzugt sind sandwichartige Strukturen aus einem ersten Bereich als geschäumter Kern und zwei zweiten Bereichen aus nicht-schäumbarem Vollmaterial, die als Deckschichten ausgebildet sind und auf zwei sich gegenüberliegenden Außenflächen des Kerns angeordnet sind. Kern und Deckschicht(en) beschreiben dann Ebenen gerader (nicht-gekrümmter) Ausbreitungsrichtung oder sind plattenförmig ausgebildet. Es sind aber auch sphärische Schichtstrukturen mit gekrümmten Schichten oder Ebenen möglich, wie etwa bei einer schichtenartig aufgebauten massiven Stange oder einem Stab, einem Schlauch, einer Röhre oder einer Wurst. Die sphärische Schichtstruktur kann durchge- hend massiv mit einem massiven, stangenförmigen Kern oder mit einem innersten hohlen Kern ausgestaltet sein, so dass der aufschäumbare oder aufgeschäumte Kern eine röhrenförmige Gestaltung aufweist.
Dementsprechend können die Metallschäume, Verbundwerkstoffe und Halbzeuge dafür er- findungsgemäß jede beliebige Form aufweisen, solange in den Halbzeugen eine Volumenvergrößerung oder Volumenausdehnung des wenigstens einen ersten Bereiches mit der aufschäumbaren Mischung gewährleistet ist. Somit können die Halbzeuge plattenförmig, als runde oder eckige Stangen sowie sonstige, regelmäßig oder unregelmäßig geformte Körper ausgebildet sein. Im Falle des Verbundwerkstoffes können die Halbzeuge einen schichtarti- gen Aufbau haben, jedoch können der wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite
Bereich auch in anderer Weise nebeneinander und miteinander verbunden vorliegen. Da der wenigstens eine zweite Bereich aus wenigstens einem massiven, nicht-schäumbaren zweiten Metall besteht und sich daher beim Aufschäumen des wenigstens einen ersten Bereiches nicht ausdehnt, darf der wenigstens eine zweite Bereich den wenigstens einen ersten Be- reich nicht vollständig abdecken, d.h. es muss eine "offene" Zone im wenigstens einen ersten Bereich bestehen bleiben, die eine Ausdehnung des wenigstens einen ersten Bereiches bzw. der aufschäumbaren Mischung beim Aufschäumen ermöglicht. Im Falle einer schlauch-, wurst- oder röhrenartigen Struktur sind dementsprechend "offene" Enden und/oder wenigstens ein offener innerer Kanal vorzusehen, an oder in denen sich der erste Bereich beim Schäumen ausdehnen kann.
Im Fall einer pulvermetallurgischen Herstellung der aufschäumbaren Mischung oder des Halbzeuges liegt die aufschäumbare Mischung zumindest zu Beginn des Herstell prozesses in Form von Pulver umfassend Pulverteilchen vor. Das fertige Halbzeug kann die aufschäumba- re Mischung ebenfalls in Pulverform enthalten, bevorzugt liegt die aufschäumbare Mischung im fertigen Halbzeug aber in verdichteter Form vor, beispielsweise als Pressling. Die Verdichtung des Pulvers führt zu dessen Verfestigung und kann dabei bis hin zu einer metallurgischen Verbindung der Pulverteilchen untereinander reichen, d.h. die einzelnen Kör- ner oder Teilchen des Pulvers (Pulverteilchen) werden mittels Diffusion und Bildung (erster) intermetallischer Phasen innerhalb der Mischung teilweise oder vollständig miteinander verbunden, statt ein loses Pulver zu bilden. Dieses (erste) metallurgische Verbinden hat den Vorteil eines stabileren und kompakteren aufschäumbaren ersten Bereiches oder Kernes, der beim Aufschäumen nahezu keine Fehlstellen im Schaum bildet. Durch das erste metallurgi- sehe Verbinden wird außerdem ein stabiler Walzbarren erzeugt, d.h. die Verformbarkeit des Halbzeuges, insbesondere durch Walzen, Biegen, Tiefziehen und/oder Hydroforming, wird verbessert. Weiterhin werden, im Falle der Herstellung eines Verbundwerkstoffes, durch das erste metallurgische Verbinden die Pulverpartikel teilweise mit dem wenigstens einen zweiten Bereich, insbesondere wenn dieser in Form wenigstens einer Schicht, beispielweise in Form wenigstens einer Deckschicht oder Decklage vorliegt, mit dieser verbunden.
Das Pulver des wenigstens einen ersten Metalls besteht aus Pulverteilchen, die eine Korngröße von etwa 2 μηι bis etwa 250 μηι, bevorzugt von etwa 10 μηι bis etwa 150 μηι besitzen können. Diese Korngrößen haben den Vorteil, dass sich damit ein besonders homogenes Gemisch, d.h. eine besonders homogene aufschäumbare Mischung bildet, so dass später beim Schäumen sonst auftretende Fehlstellen vermieden werden.
Die aufschäumbare (schäumbare) Mischung umfasst wenigstens ein erstes Metall und wenigstens ein Treibmittel. Bevorzugt umfasst die aufschäumbare Mischung genau ein erstes Metall und wenigstens ein Treibmittel. Für bestimmte Anwendungen umfasst die aufschäumbare Mischung bevorzugt genau ein erstes Metall und genau zwei Treibmittel. Besonders bevorzugt umfasst die aufschäumbare Mischung genau ein erstes Metall und genau ein Treibmittel. Die aufschäumbare Mischung kann darüber hinaus Hilfsstoffe umfassen. Bevorzugt umfasst die aufschäumbare Mischung jedoch vorteilhafterweise keinen Hilfsstoff, da mit einem oder mehreren Hilfsstoffen in der Regel das Gefüge der aufschäumbaren Mischung und des aufschäumbaren Kernes derart gestört wird, dass der später daraus erhaltene aufgeschäumte (geschäumte) Kern Fehlstellen wie Inhomogenitäten in der Schaumstruktur, zu große Poren oder Blasen und/oder offene Poren statt geschlossener Poren aufweist. Besonders bevorzugt enthält die aufschäumbare Mischung lediglich genau ein erstes Metall, genau ein Treibmittel, ggf. ein oder mehrere Derivate des Treibmittels und keine weiteren Substanzen oder Hilfsstoffe. Die aufschäumbare Mischung kann die vorstehend genannten Stoffe oder Bestandteile ausschließlich enthalten bzw. aus diesen bestehen statt diese nur zu umfassen.
Ein oder mehrere Derivate des Treibmittels kommen insbesondere in Frage, wenn das Treibmittel ausgewählt ist aus der Gruppe der Metallhydride; in diesem Fall kann das Treibmittel als Derivat(e) zusätzlich wenigstens ein Oxid und/oder Oxihydrid des Metalls oder der Metalle des oder der jeweils eingesetzten Metallhydride umfassen. Derartige Oxide und/oder Oxihydride entstehen bei einer Vorbehandlung des Treibmittels und können dessen Haltbarkeit wie auch dessen Ansprechen beim Schäumen, also den Zeitpunkt der Freisetzung des Treibgases verbessern, so dass das oder die verwendeten Treibmittel das Treibgas nicht zu früh, aber auch nicht zu spät freisetzen; ein zu frühes oder zu spätes Freisetzen des Treibgases kann dabei übergroße Hohlräume und somit Fehlstellen im Metallschaum erzeugen.
Das erfindungsgemäße wenigstens eine Treibmittel setzt ab einer bestimmten Temperatur, der Ausgastemperatur des Treibmittels, im Wege der Ausgasung oder Gasabspaltung ein Treibgas frei, welches zum Aufschäumen des wenigstens einen ersten Metalls dient. Bei Verwendung eines Metallhydrids als Treibmittel wird als Treibgas Wasserstoff (H2) freigesetzt. Bei Verwendung eines Metallcarbonates als Treibmittel wird als Treibgas Kohlendioxid (C02) freigesetzt.
Das erfindungsgemäße wenigstens eine Treibmittel ist ausgewählt aus den dem Fachmann für das jeweilige erste Metall bekannten Treibmitteln. Bevorzugt kommt genau ein Treibmit- tel zum Einsatz, es können aber auch Mischungen von Treibmitteln, insbesondere Mischungen zweier verschiedener Treibmittel zum Einsatz kommen. Insbesondere eignen sich für die hierin explizit genannten Metalle Treibmittel, die aus der Gruppe bestehend aus Metallhydriden und Metallcarbonaten ausgewählt sind.
Im Hinblick auf die Wahl des Treibmittels wurde überraschenderweise gefunden, dass die Ausgastemperatur des wenigstens einen Treibmittels vorteilhafterweise gleich der Solidu- stemperatur des wenigstens einen ersten Metalls sein sollte oder unter der Solidustempera- tur des wenigstens einen ersten Metalls liegen sollte, um später einen geschlossenporigen Schaum frei von Fehlstellen und ein gutes Ergebnis beim Schäumen des Kernes zu erzielen. Die Ausgastemperatur des Treibmittels sollte bevorzugt aber nicht mehr als etwa 90°C, besonders bevorzugt nicht mehr als etwa 50°C unter der Solidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls liegen. Bei der Herstellung eines Verbundwerkstoffes und Verwendung wenigstens eines zweiten Metalls sollte die Ausgastemperatur des wenigstens einen Treibmittels auch kleiner als die Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls sein, da das wenigstens eine zweite Metall nicht in seinen Solidusbereich beim Schäumen des wenigstens einen ersten Metalls gelangen darf, also nicht beginnen darf, zu schmelzen, um ein Vermischen mit dem wenigs- tens einen ersten Metall zu verhindern, wie hierin an anderer Stelle erläutert. Die Ausgastemperatur des wenigstens einen Treibmittels liegt daher bevorzugt unter, besonders bevorzugt wenigstens etwa 5 °C unter der Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls. Das erfindungsgemäße Treibmittel ist bevorzugt wie folgt ausgewählt: Für Mg, AI, Pb, Au, Zn oder Ti als Hauptbestandteil des ersten Metalls ist das wenigstens eine Treibmittel bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallhydriden und Metallcarbonaten, weiter bevorzugt ausgewählt aus Metallhydriden der Gruppe bestehend aus TiH2, ZrH2, HfH2, MgH2, CaH2, SrH2, LiBH4 und LiAIH4; und
Carbonaten der zweiten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente (Erdalkalimetalle), d.h. insbesondere der Gruppe bestehend aus BeC03, MgC03, CaC03, Sr- C03 und BaC03.
Zum Schäumen von Mg, AI, Pb, Au, Zn oder Ti als Hauptbestandteil des ersten Metalls ist das wenigstens eine Treibmittel weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus TiH2, ZrH2, MgC03 und CaC03. Das Treibmittel ist insbesondere ein Metallhydrid. Das Metallhydrid ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus TiH2, ZrH2, HfH2,
MgH2, CaH2, SrH2, LiBH4 und LiAIH4. Das wenigstens eine Metallhydrid ist weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus TiH2, ZrH2, HfH2, LiBH4 und LiAIH4, noch weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus TiH2, ZrH2, LiBH4 und LiAIH4, noch weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus TiH2, LiBH4 und LiAIH4. Bevor- zugt ist das Metallhydrid auch ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus TiH2, ZrH2 und HfH2, weiter bevorzugt bestehend aus TiH2 und ZrH2. Besonders bevorzugt ist das Metallhydrid TiH2. Für bestimmte Anwendungen eignet sich eine Kombination zweier Metallhydride ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus TiH2, ZrH2 und HfH2, bevorzugt die Kombination aus TiH2 und ZrH2. Für bestimmte Anwendungen eignet sich insbesondere eine Kombinati- on zweier Metallhydride als Treibmittel, wobei aus jeder der beiden Gruppen
(a) TiH2, ZrH2 und HfH2; und
(b) MgH2, CaH2, SrH2, LiBH4 und LiAIH4
je ein Treibmittel ausgewählt ist; hiervon bevorzugt ist die Kombination aus TiH2 mit einem Treibmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus MgH2, CaH2, SrH2, LiBH4 und LiAIH4; besonders bevorzugt ist die Kombination aus TiH2 mit LiBH4 oder LiAIH4. Bevorzugt wird erfindungsgemäß genau ein Treibmittel eingesetzt. Wenn ein Metallhydrid zum Einsatz kommt, wird insbesondere bevorzugt genau ein Metallhydrid als Treibmittel, weiter bevorzugt TiH2, ZrH2, HfH2, LiBH4 oder LiAIH4, noch weiter bevorzugt TiH2, LiBH4 oder LiAIH4, besonders bevorzugt TiH2 eingesetzt. Das Treibmittel ist insbesondere ein Erdalkalimetallcarbo- nat, d.h. insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus MgC03, CaC03, SrC03 und BaC03, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus MgC03, CaC03, SrC03 und BaC03, weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus MgC03, CaC03 und SrC03, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus MgC03 und CaC03. Für bestimmte Anwendungen beim Schäumen von Mg, AI, Pb, Au, Zn oder Ti als Hauptbestandteil des ersten Metalls eignet sich insbesondere eine Kombination eines Metallhydrids mit einem Metallcarbonat als Treibmittel, wobei aus jeder der beiden Gruppen
- TiH2, ZrH2, MgH2, CaH2, SrH2, LiBH4 und LiAIH4; und
- MgC03, CaC03, SrC03 und BaC03.
je ein Treibmittel ausgewählt ist.
Für Eisen als Hauptbestandteil des wenigstens einen ersten Metalls sowie Stahl als wenigstens eines erstes Metall ist das wenigstens eine Treibmittel bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallcarbonaten, weiter bevorzugt ausgewählt aus Carbonaten der zweiten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente (Erdalkalimetalle), d.h. insbesondere der Gruppe bestehend aus MgC03, CaC03, SrC03 und BaC03, noch weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus MgC03, CaC03 und SrC03, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus MgC03 und SrC03. Für die erfindungsgemäß insbesondere als Treibmittel vorgesehenen Metallhydride ist die Ausgastemperatur jeweils wie folgt (Angabe der Ausgastemperatur in runden Klammern): TiH2 (etwa 480°C), ZrH2 (etwa 640°C bis etwa 750°C), HfH2 (etwa 500°C bis etwa 750°C), MgH2 (etwa 41 5°C), CaH2 (etwa 475°C), SrH2 (etwa 510°C), LiBH4 (etwa 100°C) und LiAIH4 (etwa 250°C). Für die erfindungsgemäß insbesondere als Treibmittel vorgesehenen Metall- carbonate ist die Ausgastemperatur jeweils wie folgt (Angabe der Ausgastemperatur in runden Klammern): MgC03 (etwa 600° C bis etwa 1 300° C), CaC03 (etwa 650° C bis etwa 700°C), SrC03 (etwa 1290°C) und BaC03 (etwa 1 360°C bis etwa 1450°C). Erfindungsgemäß kann das Metallhydrid als Treibmittel zusätzlich wenigstens ein Oxid und/oder Oxihydrid des Metalls oder der Metalle eines oder mehrerer der jeweils verwendeten Metallhydride umfassen. Die Oxide und/oder Oxihydride entstehen bei der Vorbehandlung des Metallhydrid-haltigen Treibmittels und verbessern dessen Haltbarkeit wie auch des- sen Ansprechen beim Schäumen, also den Zeitpunkt der Freisetzung des Treibgases. Die Verbesserung des Ansprechens beim Schäumen im Hinblick auf den Zeitpunkt der Freisetzung des Treibgases besteht vor allem in einer Verschiebung der Freisetzung des Treibgases bzw. des Ausgasens in Richtung spät, um ein zu frühes Ausgasen und damit die Bildung von Fehlstellen wie Blasen und Löcher statt (geschlossener) Poren zu vermeiden; dies wird zum einen durch die genannten Oxide und/oder Oxihydride erreicht, zum anderen dadurch erreicht, dass das wenigstens eine Treibmittel, vor allem im Falle der Verwendung eines oder mehrerer Metallhydride, in der Matrix des Halbzeuges, nach dem metallischen Verbinden innerhalb des ersten Bereiches und gegebenenfalls nach dem metallischen Verbinden des ersten Bereiches mit dem zweiten Bereich unter hohem Druck steht. Als Methode zur Vorbe- handlung des Treibmittels eignet sich die Wärmebehandlung in einem Ofen bei einer Temperatur von 500°C über einen Zeitraum von etwa 5 h.
Das Oxid ist insbesondere ein Oxid der Formel TivOw, wobei v von etwa 1 bis etwa 2 und w von etwa 1 bis etwa 2 ist. Das Oxihydrid ist insbesondere ein Oxihydrid der Formel TiHxOy, wobei x von etwa 1 ,82 bis etwa 1 ,99 und y von etwa 0,1 bis etwa 0,3 ist. Bei pulvermetallurgischer Herstellung des Halbzeuges kann das Oxid und/oder Oxihydrid des Treibmittels eine Schicht auf den Körnern des Pulvers des Treibmittels bilden; die Dicke dieser Schicht kann von etwa 10 nm bis etwa 100 nm betragen. Die Menge des Treibmittels bzw. die Gesamtmenge aller Treibmittel bei Verwendung wenigstens zweier verschiedener Treibmittel kann von etwa 0,1 Gewichts-% (Gew.-%) bis etwa 1 ,9 Gew.-%, bevorzugt von etwa 0,3 Gew.-% bis etwa 1 ,9 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der aufschäumbaren Mischung, betragen. Die Menge des Oxids und/oder Oxihydrids kann von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des wenigstens einen Treibmittels, betragen.
Bei der Herstellung eines Verbundwerkstoffes und Verwendung wenigstens eines zweiten Metalls kann das wenigstens eine zweite Metall beliebig ausgewählt sein, solange es sich für die in einem Verbundwerkstoff typische, feste und dauerhafte Verbindung mit der anderen Werkstoffkomponente, hier dem Metallschaum eignet.
Vorteilhafterweise sind das wenigstens eine erste Metall und das wenigstens eine zweite Me- tall nicht identisch, d.h. beide Metalle unterscheiden sich wenigstens in einem Legierungsbestandteil, dem Massen- oder Gewichtsanteil wenigstens eines Legierungsbestandteiles und/oder in der Beschaffenheit (Pulver versus massives Vollmaterial), so dass die Solidustem- peratur des wenigstens einen zweiten Metalls höher ist als die Liquidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls. Insbesondere jedoch ist die Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls höher als die Liquidustemperatur der aufschäumbaren Mischung.
Durch die Beschaffenheit des wenigstens einen zweiten Metalls als (massives, nicht-schäumbares) Vollmaterial gegenüber dem wenigstens einen ersten Metall als (verdichtetes) Pulver weist dieses meist ein anderes Schmelzverhalten als jenes auf, d.h. dasselbe Metall oder die- selbe Metalllegierung als Vollmaterial beginnt bei derselben Temperatur aufgrund einer höheren Schmelzenthalpie als in Form von Pulver zeitlich später zu schmelzen. Vollmaterial kann aber auch erst bei einer etwas höheren Temperatur zu schmelzen beginnen als wenn es als (verdichtetes) Pulver vorliegt, zumal wenn letzteres dabei auch noch mit einem Treibmittel vermischt ist, denn dies erniedrigt den Schmelzpunkt der Mischung aus Metallpulver und Treibmittel, also der aufschäumbaren Mischung insgesamt.
Es ist im Falle des Verbundwerkstoffes vorteilhaft, dass die Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls höher ist als die Liquidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls, insbesondere höher ist als die Liquidustemperatur der aufschäumbaren Mischung. Vorteilhaft ist auch, wenn das wenigstens eine zweite Metall zeitlich so viel später (d.h. ausreichend spät) als das wenigstens eine erste Metall zu schmelzen beginnt, damit der aus dem wenigstens einen zweiten Metall in massiver, nicht-schäumbarer Form gefertigte wenigstens eine zweite Bereich, der beispielsweise als massive metallische Deckschicht ausge- bildet sein kann, beim Schäumen der aufschäumbaren Mischung nicht schmilzt oder beginnt, zu schmelzen. Es wurde gefunden, dass sich sonst beim Schmelzen der wenigstens einen Schicht während des Schäumvorganges diese ungewollt verformt, insbesondere unter dem Druck des aus dem Treibmittel freigesetzten Gases. Beginnt das wenigstens eine zweite Metall beim Schäumen des wenigstens einen ersten Metalls zu schmelzen, so vermischt es sich dabei mit dem wenigstens einen ersten Metall über die Grenzschichten hinaus und zerstört den Schaum oder ermöglicht dessen Bildung erst gar nicht oder wird selber geschäumt, so dass der Schäumprozess völlig unkontrollierbar wird.
Der hierzu erforderliche Unterschied zwischen Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls und Liquidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls ist einerseits abhängig von der (chemischen) Natur der Metalle bzw. Metalllegierungen, die für das wenigstens eine erste Metall und das wenigstens eine zweite Metall ausgewählt werden, andererseits durch deren Schmelzverhalten bedingt. Vorteilhafterweise weist das wenigstens eine zweite Metall eine Solidustemperatur auf, die um wenigstens etwa 5 °C höher als die Liqui- dustemperatur der aufschäumbaren Mischung liegt. Diese höhere Solidustemperatur und/oder der zeitlich ausreichend späte Schmelzbeginn des wenigstens einen zweiten Metalls kann erfindungsgemäß realisiert werden
mit der Art oder chemischen Natur der als Hauptbestandteil verwendeten Metalle;
mit der Form oder Beschaffenheit des wenigstens einen zweiten Metalls (als massives Vollmaterial gegenüber einer Pulverform des wenigstens einen ersten Metalls), also einer Form oder Beschaffenheit, die eine höhere Solidustemperatur und/oder höhere Schmelzenthalpie bedingt (da Metall in Pulverform früher schmilzt und eine niedrigere Solidustemperatur aufweist als massives Metall in Form von Vollmaterial); und/oder dadurch, dass das wenigstens eine zweite Metall gegenüber dem wenigstens einen ersten Metall weniger Legierungsbestandteile aufweist und/oder gegenüber (im Vergleich mit) dem wenigstens einen ersten Metall wenigstens einen identischen Legierungsbestandteil mit niedrigerem Massenanteil in der Legierung aufweist (d.h. der Massenanteil des im wenigstens einen ersten und wenigstens einen zweiten Metall identischen Legierungsbestandteils ist im wenigstens einen zweiten Metall niedriger oder kleiner als im wenigstens einen ersten Metall).
Im Falle, dass sowohl für den wenigstens einen ersten Bereich als auch den wenigstens einen zweiten Bereich dasselbe Metall als Hauptbestandteil mit einem Gehalt oder in einer Menge von wenigstens etwa 80 Gew.-% verwendet wird, können die unterschiedlichen Schmelz-, Solidus- und/oder Liquidustemperaturen durch unterschiedliche Legierungszusätze in Pulver und Vollmaterial entsprechend eingestellt werden. Bevorzugt ist die Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls um wenigstens etwa 5 °C höher als die Liquidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls. Je nach Metall bzw. Metalllegierung ist die Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls weiter bevorzugt um wenigstens etwa 6°C, noch weiter bevorzugt um wenigstens etwa 7°C, noch weiter bevorzugt um wenigstens etwa 8°C, noch weiter bevorzugt um wenigs- tens etwa 9°C, noch weiter bevorzugt um wenigstens etwa 10°C, noch weiter bevorzugt um wenigstens etwa 1 1 °C, noch weiter bevorzugt um wenigstens etwa 1 2°C, noch weiter bevorzugt um wenigstens etwa 1 3 °C, noch weiter bevorzugt um wenigstens etwa 14°C, noch weiter bevorzugt um wenigstens etwa 15°C, noch weiter bevorzugt um wenigstens etwa 1 6°C, noch weiter bevorzugt um wenigstens etwa 1 7°C, noch weiter bevorzugt um wenigstens etwa 18°C, noch weiter bevorzugt um wenigstens etwa 1 9°C und noch weiter bevorzugt um wenigstens etwa 20°C höher als die Liquidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls. In jedem Fall ist mit dem Unterschied zwischen Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls und Liquidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls sicherzustellen, dass beim Schäumvorgang der wenigstens eine zweite Bereich, bei- spielweise als auf dem Kern aufgebrachte Deckschicht, bestehend aus dem wenigstens einen zweiten Metall nicht so stark aufweicht oder zu schmelzen beginnt oder schmilzt, dass durch die Treibgasbildung und/oder -expansion unerwünschte Ausbuchtungen, Beulen, Risse, Löcher und ähnliche Fehlstellen im wenigstens einen zweiten Bereich entstehen und/oder der wenigstens eine zweite Bereich mit dem wenigstens einen ersten Bereich teilweise oder ganz verschmilzt bzw. sich vermischt. Typischerweise sollte die Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls um wenigstens etwa 5 °C höher, bevorzugt etwa 10°C höher und besonders bevorzugt um etwa 1 5°C höher als die Liquidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls sein; in besonderen Fällen ist die Solidustemperatur des we- nigstens einen zweiten Metalls um wenigstens etwa 20°C höher als die Liquidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls. Insbesondere ist überraschenderweise gefunden worden, dass eine Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls, die etwa 15 °C höher ist als die Liquidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls in der Regel einen guten Kompromiss zwischen der Festigkeit der Metallschaumstruktur und der des Vollmaterials einerseits und der Qualität der Verbundstruktur, also klare Phasengrenze zwischen Metallschaum und Vollmaterial und kein Verschmelzen von Metallschaum und Vollmaterial andererseits, liefert. Ganz besonders bevorzugt ist die Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls um die vorstehend jeweils angegebene Temperatur höher als die Liquidustemperatur der aufschäumbaren Mischung.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind das wenigstens eine erste und zweite Metall nicht identisch. Dazu weist das wenigstens eine zweite Metall gegenüber dem wenigstens einen ersten Metall weniger Legierungsbestandteile auf; das wenigstens eine zweite Metall weist alternativ oder zusätzlich gegenüber dem wenigstens einen ersten Metall wenigstens einen identischen Legierungsbestandteil mit niedrigerem Massenanteil in der Legierung auf; hierdurch kann die gegenüber der Liquidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls hierin angegebene höhere Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls erreicht werden. Bevorzugt enthält der Verbundwerkstoff und das Halbzeug zu seiner Herstellung erfindungsgemäß genau ein zweites Metall als (massives, nicht-schäumbares) Vollmaterial. Unter Vollmaterial wird hierbei massives Metall, das nicht geschäumt ist, also keine Poren aufweist, und auch nicht in Pulverform vorliegt, verstanden. Das Metall kann hierbei auch eine Metall- legierung sein. Das Vollmaterial im Sinne dieser Erfindung ist nicht schäumbar (aufschäumbar), im Gegensatz zu der erfindungsgemäßen aufschäumbaren Mischung. Bevorzugt weist das wenigstens eine zweite Metall den Hauptbestandteil Mg (Magnesium), AI (Aluminium), Pb (Blei), Au (Gold), Zn (Zink), Ti (Titan), Fe (Eisen) oder Pt (Platin) in einer Menge von wenigstens etwa 80 Gew.-%, bezogen auf die Menge des wenigstens einen zweiten Metalls, auf. Hierzu kann im Übrigen das wenigstens eine zweite Metall ausgewählt sein aus denjenigen Reinmetallen und Legierungen, wie hierin für das wenigstens eine erste Metall definiert. Bevorzugt weisen das wenigstens eine erste Metall und das wenigstens eine zweite Metall denselben Hauptbestandteil Mg, AI, Pb, Au, Zn, Ti oder Fe auf. Hat das wenigstens eine zweite Metall Aluminium als Hauptbestandteil, so ist es insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Reinaluminium und
höherfesten Aluminiumlegierungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium-Magnesiumlegierungen (Serie 5000), Aluminium-Magnesium-Siliziumlegierungen (Serie 6000) und Aluminium-Zinklegierungen (Serie 7000).
Das wenigstens eine zweite Metall kann Aluminium oder Reinaluminium (mindestens 99 Gew.-% Aluminium) sein, wobei Aluminium bevorzugt ist, bei dem der Gehalt an Aluminium von etwa 85 Gew.-% bis etwa 99 Gew.-%, besonders bevorzugt etwa 98 Gew.-%, bezogen auf das wenigstens eine zweite Metall, beträgt. Außerdem kann das wenigstens eine zweite Metall eine höherfeste Aluminiumlegierung sein. Die höherfeste Aluminiumlegierung kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Aluminium-Magnesium-Iegierungen (Serie 5000), Aluminium-Magnesium-Siliziumlegierungen (Serie 6000) und Aluminium- Zinklegierungen (Serie 7000). Das wenigstens eine zweite Metall kann insbesondere eine Aluminium-Magnesiumlegierung (Serie 5000) sein. Das wenigstens eine zweite Metall kann insbesondere eine Aluminium-Magnesium-Siliziumlegierung (Serie 6000) sein, bevorzugt AI 6082 (AI Si 1 MgMn). Schließlich kann das wenigstens eine zweite Metall insbesondere eine Aluminium-Zinklegierung (Serie 7000) sein. Geeignete Kombinationen von erstem und zweitem Metall sind beispielsweise - ohne Beschränkung hierauf - Legierungen mit den folgenden Metallen als Hauptbestandteil, d.h. in einer Menge von wenigstens etwa 80 Gew.-%, bezogen auf das jeweilige erste bzw. zweite Metall, wobei zusätzlich beispielhaft - ohne Beschränkung hierauf - geeignete Treibmittel angegeben sind:
Mm Falle von Eisen (Fe) als Hauptbestandteil kann Stahl als Legierung verwendet werden.
Die zeitliche Reihenfolge oder Abfolge der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte entspricht bevorzugt der Nummerierung mit römischen Zahlen wie in Ausführungsform (1 ) angegeben, d.h. bevorzugt erfolgt zunächst Schritt (I), dann Schritt (II) und schließlich Schritt (III). Der Wärmeeintrag in das Halbzeug beim Erhitzen in Schritt (III) und gegebenenfalls Vorheizen in einem nachfolgend beschriebenen Schritt (IV) erfolgt erfindungsgemäß von außen in das Halbzeug, also über die äußere Oberfläche des Halbzeuges oder einen Teil der äußeren Oberfläche des Halbzeuges. In Schritt (III) erfolgt der Wärmeeintrag in das Halbzeug beim Erhitzen in einem beheizbaren Bad umfassend eine Flüssigkeit (beheizbares Flüssigkeitsbad) mit der Flüssigkeit von außen in das Halbzeug, also von der Flüssigkeit über die äußere Oberfläche des Halbzeuges oder einen Teil der äußeren Oberfläche des Halbzeuges. Bevorzugt erfolgt in jedem Fall wenigstens eine vollständige Benetzung oder auch ein vollständiger Kontakt derjenigen Teile des äußeren Oberfläche des Halbzeuges, die auch Teil des zu schäumenden (wenigstens einen ersten) Bereiches des Halbzeuges sind oder hinter denen sich der zu schäumende (wenigstens eine erste) Bereich des Halbzeuges (unmittelbar) befindet, mit der Flüssigkeit des beheizbaren Bades. Entsprechend wird im Schritt (II) das Halbzeug bevorzugt so in das beheizbare, bevorzugt bereits beheizte Bad eingetaucht, dass wenigstens eine vollständige Benetzung der vorstehend genannten Teile der äußeren Oberfläche des Halbzeuges mit der Flüssigkeit des beheizbaren Bades erfolgt.
Das Erhitzen in Schritt (III) des Verfahrens erfolgt bevorzugt auf eine Schäumtemperatur, die innerhalb der aufschäumbaren Mischung (a) wenigstens so hoch wie die Ausgastemperatur des wenigstens einen Treibmittels, und/oder (b) wenigstens so hoch wie die Solidustemperatur der aufschäumbaren Mischung ist. Die Schäumtemperatur ist eine Temperatur, bei der das wenigstens eine erste Metall in einem aufschäumbaren Zustand ist und das Treibmittel sich zersetzt und dabei ein Treibgas abgibt, das das wenigstens eine erste Metall aufschäumt. Das wenigstens eine erste Metall ist in einem aufschäumbaren Zustand, wenn es (bei seiner Solidustemperatur) zu schmelzen beginnt oder teilweise oder ganz geschmolzen ist. Die Wärmezufuhr erfolgt so (schnell), das auch der Rest des wenigstens einen ersten Me- tall geschmolzen und aufschäumbar ist, bevor sich das Treibmittel vollständig zersetzt hat. Im Falle der Herstellung eines Verbundwerkstoffes erfolgt das Erhitzen in Schritt (III) bevorzugt auf eine Schäumtemperatur, die innerhalb der aufschäumbaren Mischung kleiner als die Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls ist. Dies hat den Vorteil, dass keine Vermischung der Metalle des wenigstens einen ersten und zweiten Bereiches erfolgen kann und das Halbzeug beim Schäumen, mit Ausnahme der Volumenzunahme infolge des Schäumvorganges, seine ursprüngliche Struktur beibehält und sich nicht verzieht.
Die Schäumtemperatur in Schritt (III) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist diejenige Temperatur, bei der die aufschäumbare Mischung schäumt (aufschäumt) und den Metallschaum bildet. Die Schäumtemperatur sollte gleich oder höher als die Ausgastemperatur des wenigstens einen Treibmittels, wenigstens so hoch wie die Solidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls (genauer, unter Berücksichtigung einer, wenn auch meist kleinen, Schmelzpunktserniedrigung durch die Vermischung mit dem wenigstens einen Treibmittel und ggf. einem Hilfsmittel: wenigstens so hoch wie die Solidustemperatur der aufschäumbaren Mischung), und kleiner als die Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls sein, um einen möglichst homogenen Metallschaum zu erzielen und den Charakter des Verbundwerkstoffes zu bewahren, d.h. um eine über das für eine oberflächliche Verbindung zwischen Metallschaum und metallischem Vollmaterial hinausgehende Verschmelzung der beiden Materialien zu verhindern.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zusätzlich den Schritt (IV) Vorheizen durch Erhitzen des Halbzeuges aus Schritt (I) auf eine Temperatur, die etwa 50°C bis etwa 180°C, bevorzugt bis etwa 100°C, unterhalb der Schäumtemperatur liegt, umfassen, wobei der Schritt (IV) zeitlich vor dem Schritt (II) und/oder Schritt (III) durchgeführt wird. Bevorzugt erfolgt der Schritt (IV) zeitlich vor dem Schritt (II), der wiederum zeitlich vor dem Schritt (III) erfolgt. Dieses Vorgehen birgt den Vorteil, dass das dem Aufschäumen dienende Flüssigkeitsbad für den eigentlichen Schäumvorgang effizienter, d.h. mit höherem Durchsatz pro Zeiteinheit genutzt werden kann, weil die in diesem Flüssigkeitsbad noch zu erfolgende, für den Schäum- Vorgang notwendige (restliche) Wärmezufuhr in das Halbzeug geringer ausfällt, als wenn das Halbzeug etwa von der Umgebungs- oder Raumtemperatur beginnend bis zur Schäumtemperatur in dem Flüssigkeitsbad aufgeheizt werden würde. Hierdurch lassen sich zum Vorheizen eine oder mehrere andere beheizbare Flüssigkeitsbäder oder einfachere und zum Schäumen von Metall weniger gut geeignete Heizquellen, die kein erfindungsgemäßes Flüs- sigkeitsbad umfassen, wie etwa elektrische Widerstandsöfen, verwenden. Bevorzugt erfolgt das Eintauchen in Schritt (II) in ein erwärmtes oder erhitztes Bad, so dass die Erhitzung in Schritt (III) unmittelbar erfolgt. Das Vorwärmen/Vorheizen kann für ein oder ohne weiteres auch mehrere Teile gleichzeitig und über längere Zeiträume von mehreren Stunden erfol- gen, bevorzugt über Zeiträume von etwa 5 min bis etwa 8 h, weiter bervorzugt über Zeiträume von etwa 10 min bis etwas 6 h.
Das Erhitzen in Schritt (III) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mit einer kontrollierten Heizrate erfolgen, um den Zeitpunkt einer zum Aufschäumen des wenigstens einen ersten Metalls ausreichenden Treibgasentwicklung auf den Zeitpunkt des Erreichens eines aufschäumbaren Zustandes des wenigstens einen ersten Metalls, wie etwa dessen Solidustem- peratur, abzustimmen. Die Wärmezufuhr sollte so erfolgen, dass eine zum Aufschäumen des wenigstens einen ersten Metalls ausreichend starke Treibgasentwicklung sowie ein etwaiges Maximum der Treibgasentwicklung dann vorliegt, wenn das wenigstens eine erste Metall seinen aufschäumbaren Zustand, wie etwa dessen Solidustemperatur, erreicht hat. Bevorzugt erfolgt das Erhitzen in Schritt (III) des Verfahrens für die erfindungsgemäß vorgesehenen Metalle und Treibmittel mit einer Heizrate von etwa 0,5 K/s bis etwa 50 K/s, besonders bevorzugt von etwa 5 K/s bis etwa 20 K/s.
Das Eintauchen des Halbzeuges in das beheizbare Flüssigkeitsbad erfolgt bevorzugt so, dass ein Wärmeeintrag in die zu schäumenden Bereiche bzw. den wenigstens eines ersten Bereich auf möglichst kurzem Wege erfolgt. Hierzu erfolgt in jedem Fall wenigstens eine vollständige Benetzung oder auch Inkontaktbringung derjenigen Teile der äußeren Oberfläche des Halbzeuges, die auch Teil des zu schäumenden (wenigstens einen ersten) Bereiches des Halbzeuges sind oder hinter denen sich der zu schäumende (wenigstens eine erste) Bereich des Halbzeuges (unmittelbar) befindet, mit der Flüssigkeit des beheizbaren Bades. Besonders bevorzugt wird das Halbzeug vollständig in das beheizbare Flüssigkeitsbad eingetaucht. Durch die vorstehend dargestellten Vorgehensweisen beim Eintauchen des Halbzeuges wird die Homogenität des Wärmeeintrages verbessert, da er damit direkt, d.h. durch unmittelbare Wärmeleitung und -Übertragung von der Flüssigkeit auf das Halbzeug erfolgt, was die bei anderen Verfahren möglichen Wärmeverluste bei der Übertragung im Wege von Strahlung ausschließt. Die direkte oder unmittelbare Wärmeleitung und -Übertragung wird durch den direkten Kontakt zwischen Flüssigkeit und Halbzeug ermöglicht. Dies verbessert auch die Homogenität des gebildeten Metallschaumes weiter. Insbesondere wird so die Bildung von Fehlstellen im Schaum und, im Falle des Verbundwerkstoffes, auch an den Grenzflächen zwischen dem wenigstens einen ersten und wenigstens einen zweiten Bereich, also zwischen Schaum und nicht-schäumbarem, massivem Vollmaterial vermindert; dies gilt beson- ders dann, wenn der wenigstens eine zweite Bereich im Verbundwerkstoff als Schicht oder Decklage auf dem wenigstens einen ersten Bereich ausgebildet ist, gilt weiterhin besonders dann, wenn der Verbundwerkstoff genau einen ersten Bereich und genau zwei zweite Bereiche umfasst, und jeder der beiden zweiten Bereiche als Schicht oder Decklage auf dem genau einen ersten Bereich ausgebildet ist, und gilt ganz besonders dann, wenn in diesen Fäl- len der erste Bereich als Kern oder Kernschicht im Verbundwerkstoff ausgebildet ist.
Für die Flüssigkeit des beheizbaren Bades kommen solche Substanzen oder Substanzgemische in Betracht, die sich mindestens auf die jeweils benötigte Schäumtemperatur erhitzen lassen, ohne dabei zu sieden oder sich in nennenswertem Umfange zu verflüchtigen. Dar- über hinaus darf die Flüssigkeit das Halbzeug sowie den fertigen Metallschaum oder den fertigen Verbundwerkstoff weder (chemisch) angreifen noch sonst dessen gewünschte äußere und innere Beschaffenheit beeinträchtigen oder schädigen. Überraschenderweise wurde gefunden, dass ein geschmolzenes Salz, das aus Salzen, insbesondere anorganischen Salzen ausgewählt ist, oder Festkörperpartikel, insbesondere Sand oder Aluminiumoxidgranulat, diese Anforderungen erfüllen kann. Das Salz liegt hierbei nicht in Lösung in einer bei Raumtemperatur als Flüssigkeit vorliegenden chemischen Verbindung, insbesondere nicht in wässriger Lösung vor. Es ist möglich, ein Gemisch von zwei oder mehr Salzen einzusetzen. Bei einem Gemisch von wenigstens zwei Salzen kann wenigstens ein Salz in der Schmelze des oder der anderen Salze gelöst vorliegen. Somit umfasst die Flüssigkeit des beheizbaren Bades bevorzugt wenigstens ein geschmolzenes Salz, besonders bevorzugt genau ein geschmolzenes Salz. Die Flüssigkeit des beheizbaren Bades umfasst bevorzugt wenigstens ein geschmolzenes anorganisches Salz, besonders bevorzugt genau ein geschmolzenes anorganisches Salz, bevorzugt Natriumchlorid oder Kaliumchlorid. Die (gesamte) Flüssigkeit des beheizbaren Bades kann die vorstehend genannten Stoffe oder Bestandteile ausschließlich enthalten bzw. aus diesen bestehen statt diese nur zu umfassen. Der Begriff "Flüssigkeit" im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst damit insbesondere auch geschmolzene Salze und Festkörperpartikelbäder. Festkörperpartikelbäder umfassen Festkörperpartikel in Mischung mit mindestens einem Gas und/oder Luft , insbesondere als Gas Stickstoff oder Heli- um, auch in weiterer Mischung mit Luft, und werden im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugt durch einen Wirbelschichtofen erzeugt. Festkörperpartikel werden von dem mindestens einem Gas und/oder Luft durchströmt, so dass sich diese in Bewegung setzen und sich wie eine Flüssigkeit verhalten beziehungsweise für die vorliegende Erfindung Eigenschaften aufweisen, die einer Flüssigkeit gleichen. Dies ist auch bei geschmolzenem Salz im Sinne der vorliegenden Erfindung der Fall. Die Korngröße der einsetzbaren Festkörperpartikel im beheizbaren Bad liegt bevorzugt in einem Bereich von etwa 10 μηι bis etwa 200 μιτιηι weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa 80μηι bis etwa 1 50μηι. Bevorzugt werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Sande oder Aluminiumoxid, insbesondere in Form eines Granulates, eingesetzt.
Besonders bevorzugt wird bei Verwendung von Festkörperpartikeln ein Vorheizen/Vorwärmen in Schritt (IV) vorgenommen. Dabei kann das Halbzeug in ein Festkörperpartikelbad, beispielsweise aus Sand, eingetaucht und vorgewärmt werden, insbesondere auf Temperaturen in einem Bereich von etwa 430°C bis etwa 520°C, bevorzugt auf Temperaturen in ei- nem Bereich von etwa 450°C bis etwa 500°C. Dabei können ein oder ohne weiteres auch mehrere Teile gleichzeitig und über längere Zeiträume von mehreren Stunden vorgewärmt werden, bevorzugt über Zeiträume von etwa 5 min bis etwa 8 h, weiter bervorzugt über Zeiträume von etwa 10 min bis etwas 6 h. Anschließend wird bevorzugt das Halbzeug in Schritt (II) in ein Festkörperpartikelbad, insbesondere in einem Wirbelschichtofen, insbeson- dere aus Aluminiumoxid in Form eines Granulates, eingetaucht, wobei das Bad bevorzugt eine Temperatur in einem Bereich von etwa 570°C bis etwa 630°C, weiter bevorzugt eine Temperatur in einem Bereich von etwa 580°C bis etwa 610°C, aufweist. Die Erhitzung gemäß Schritt (III) erfolgt damit unmittelbar. Die Verweildauer in diesem Festkörperpartikelbad beträgt bevorzugt etwa 1 min bis etwa 10 min, weiter bevorzugt etwa 1 ,5 min bis etwa 6 min. Anschließend wird bevorzugt das geschäumte Halbzeug entnommen und einer Abschreckung zugeführt, beispielsweise in Form eines Festkörperpartikelbades, insbesondere aus Sand, bei bevorzugt einer Temperatur in einem Bereich von etwa 10°C bis etwa 40°C. Die Verweildauer bei der Abschreckung liegt bevorzugt in einem Bereich von etwa 30 sec bis etwa 10 min, bevorzugt in einem Bereich von etwa 1 min bis etwa 3 min. Nachfolgend kann das geschäumte Halbzeug, beispielsweise in Form eines Verbundwerkstoffes wie weiter vorstehend beschrieben, warm ausgelagert werden. Die Schritte (I) bis (IV) können auch in einer kontinuierlich laufenden Anlage durchgeführt werden, um die Produktionsrate zu erhöhen. Auch kann im gleichen Bad ein Vorheizen/Vorwärmen und ein Aufschäumen erfolgen.
Für eine ausreichend hohe Wärmeübertragung auf das Halbzeug, insbesondere zur besseren Kontrolle bestimmter Heizraten, vor allem wenn die Heizraten hoch sind, ist eine entsprechend hohe (spezifische) Wärmekapazität und/oder Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit des beheizbaren Bades wünschenswert. Eine hohe (spezifische) Wärmekapazität und/oder Wär- meleitfähigkeit der Flüssigkeit des beheizbaren Bades ermöglicht so überraschenderweise die Bildung eines besonders homogenen Metallschaumes, d.h. mit einer engen Größenverteilung der Porengrößen. Außerdem kann der Schäumprozess auf diese Weise schneller erfolgen. Hierzu weist die Flüssigkeit oder das geschmolzene Salz des beheizbaren Bades bevorzugt
(a) eine spezifische Wärmekapazität in Höhe von etwa 1000 J/(kg · K) bis etwa 2000 J/(kg · K), und/oder
(b) eine Wärmeleitfähigkeit in Höhe von etwa 0,1 W/(m · K) bis etwa 1 W/(m · K) auf.
Das Erreichen des Endpunktes des Schrittes (III) kann bei geeigneter Wahl der Dichte der Flüssigkeit, insbesondere des geschmolzenen Salzes oder des Festkörperpartikelbades, im Vergleich zur Dichte
- des ersten Metalls bzw. dessen Schaumes und gegebenenfalls des zweiten Metalls, oder
- des (fertigen) Metallschaumes oder Verbundwerkstoffes
durch das Aufschwimmen des Metallschaumes oder Verbundwerkstoffes angezeigt werden. Zur Erzielung einen guten mechanischen Belastbarkeit, insbesondere guten Festigkeit und/oder Torsionssteifigkeit des Metallschaumes oder Verbundwerkstoffes umfassend einen Metallschaum ist der Metallschaum, auch als Teil oder Bereich des Verbundwerkstoffes, ge- schlossenporig ausgebildet. Die so angestrebten geschlossenen, kugelförmigen Poren ermöglichen eine optimale Lastübertragung über die möglichst intakten, die Poren umgebenden Zellwände, und tragen damit wesentlich zur Festigkeit des Metallschaumes und damit auch eines Verbundwerkstoffes umfassend einen Metallschaum bei. Ein Metallschaum ist geschlossenporig, wenn die einzelnen Gasvolumina darin, insbesondere zwei aneinander grenzende Gasvolumina, durch eine trennende Festphase (Wand) voneinander getrennt sind oder höchstens durch kleine fertigungsbedingte Öffnungen (Risse, Löcher), deren jeweiliger Querschnitt im Verhältnis zu dem Querschnitt der jeweils zwei Gasvolumina trennenden Festphase (Wand) klein ist, miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß erfolgt bevorzugt, insbesondere in Verfahrensschritt (III), die Bildung eines im Wesentlichen ge- schlossenporigen Metallschaumes. Der im Wesentlichen geschlossenporige Metallschaum zeichnet sich dadurch aus, dass die einzelnen Gasvolumina höchstens durch kleine fertigungsbedingte Öffnungen (Risse, Löcher) miteinander verbunden sind, deren Querschnitt aber im Verhältnis zum Querschnitt der die Volumina trennenden Festphase klein ist. Die Porosität des so gebildeten Metallschaumes beträgt von etwa 60 % bis etwa 92 %, bevorzugt von etwa 80 % bis etwa 92 %, besonders bevorzugt etwa 89,3 %. Die Dichte des nicht-geschäumten Vollmaterials kann von etwa 90 % bis etwa 100 % der Dichte des Rohmaterials betragen . Die Dichte des in Schritt (III) gebildeten Metallschaumes kann von etwa 0,2 g/cm3 bis etwa 0,5 g/cm3 für Aluminiumschaum betragen oder, entsprechend der Dich- te des nicht geschäumten Vollmaterials, eine Porosität von etwa 60 % bis etwa 92 % erreichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zusätzlich den Schritt (V) Umformen des in Schritt (I) bereitgestellten Halbzeuges zu einem Formteil, wobei in Schritt (III) und/oder (IV) das Erhitzen des so erhaltenen Formteiles statt des Halbzeuges erfolgt, umfassen. Das Umformen des Halbzeuges kann durch dem Fachmann hierfür bekannte Verfahren erfolgen. Erfindungsgemäß erfolgt das Umformen jedoch bevorzugt durch ein Verfahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Biegen, Tiefziehen, Hydroforming und Heißpressen.
Die vorliegende Erfindung umfasst schließlich
- einen Verbundwerkstoff erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren
- ein Bauelement umfassend einen Verbundwerkstoff.
Der Begriff "Bauelement" bezeichnet ein Bauteil oder Fertigungsteil, das für einen speziellen Einsatzweck oder eine spezielle Verwendung alleine oder zusammen mit anderen Bauteilen, beispielsweise für eine Vorrichtung, eine Maschine, ein (Wasser-, Luft-)Fahrzeug, ein Gebäu- de, Möbel oder ein sonstiges Endprodukt verwendet werden kann. Hierzu kann das Bauelement eine bestimmte, beispielsweise für das Zusammenwirken mit anderen Bauteilen notwendige, etwa passgenaue, Formgebung aufweisen. Eine solche Formgebung kann vorteilhafterweise bereits durch den hierin beschriebenen zusätzlichen Verfahrensschritt des Um- formens (Schritt (V)) am nicht-geschäumten (also aufschäumbaren) Halbzeug, das sich leichter als der Metallschaum oder Verbundwerkstoff verformen lässt, vorgenommen werden.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff als Metallschaumsandwich im Querschnitt, der nach Beispiel 1 im Salzbad hergestellt wurde.
Beispiel Ί
Ein Halbzeug, bestehend aus zwei soliden Decklagen und einem schäumbaren Kern, der eine aufschäumbare Mischung enthielt, deren Metall oder Metallkomponente jeweils aus ei- ner Aluminiumlegierung, wie in der Tabelle unten angegeben, bestand, wurde in ein Salz- bad mit einer Temperatur von 550°C bis 650°C getaucht und darin geschäumt. Dank der hohen Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit des Salzes sowie dem exzellenten Wärmekontakt im Salzbad über die gesamte Oberfläche des Halbzeugs im Vergleich zu herkömmlichen Heizmethoden beim Aufschäumen von Aluminium, wurde das Halbzeug sehr homo- gen auf die Schäumtemperatur von 550°C bis 650°C gebracht, d.h. alle Bereiche des Halbzeuges erreichten gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig die angestrebte Schäumtemperatur. Der schäumbare Kern begann nach Überschreiten der Solidustemperatur gleichmäßig zu expandieren und bildete eine gute Porenverteilung (siehe Fig. 1 ). Die Heizraten des Schäumens lagen dabei, abhängig von der Materialstärke, zwischen 0,5 K/s und 50 K/s. Durch das Aufschäumen sank die Dichte des Halbzeuges unter die Dichte des Salzbades, wodurch das Metallschaumsandwich aufschwamm und das Ende des Schäumprozesses leicht erkennbar war.
Das Verfahren wurde entsprechend auch mit einem Halbzeug bestehend nur aus einer ge- pressten aufschäumbaren Mischung ohne Decklagen durchgeführt.
1 Die Angabe der Menge des Treibmittels in Gewichts-% (Gew.-%) ist bezogen auf die Gesamtmenge der aufschäumbaren Mischung. Dasselbe Verfahren wurde statt mit TiH2 auch mit folgenden Treibmitteln in den oben angegebenen Mengen durchgeführt: ZrH2, HfH2, MgH2, CaH2, SrH2, LiBH4 und LiAIH4 sowie den Kombinationen jeweils aus TiH2 mit LiBH4 und TiH2 mit LiAIH4.
Beispiel 2
Das Verfahren wurde entsprechend dem Beispiel 1 durchgeführt, wobei das Salzbad eine Temperatur von 400°C bis 500°C hatte und die Schäumtemperatur von 380°C bis 420°C betrug.
1 Die Angabe der Menge des Treibmittels in Gewichts-% (Gew.-%) ist bezogen auf die Gesamtmenge der aufschäumbaren Mischung. Dasselbe Verfahren wurde statt mit MgH2 auch mit TiH2 als Treibmittel in den oben angegebenen Mengen durchgeführt.
Beispiel 3
Das Verfahren wurde entsprechend dem Beispiel 1 durchgeführt, wobei das Salzbad eine Temperatur von 300°C bis 400°C hatte und die Schäumtemperatur von 310°C bis 380°C betrug.
Beispiel Legierung in der aufschäumTreibmittel1 in der Legierung der Decklagen baren Mischung aufschäumbaren Mischung
3.1 PbCul ZrH2 (0,5 Gew.-%) AI 6082 3.2 PbCul ZrH2 (0,6 Gew.-%) AI 6082
3.3 PbCul ZrH2 (0,8 Gew.-%) AI 6082
3.4 PbCul ZrH2 (1 ,0 Gew.-%) AI 6082
3.5 PbCul ZrH2 (1 ,2 Gew.-%) AI 6082
3.6 PbCul ZrH2 (0,8 Gew.-%) ohne Decklagen
3.7 PbZn5 ZrH2 (0,8 Gew.-%) ohne Decklagen
1 Die Angabe der Menge des Treibmittels in Gewichts-% (Gew.-%) ist bezogen auf die Gesamtmenge der aufschäumbaren Mischung. Dasselbe Verfahren wurde statt mit ZrH2 auch mit TiH2 als Treibmittel in den oben angegebenen Mengen durchgeführt. Beispiel 4
Das Verfahren wurde entsprechend dem Beispiel 1 durchgeführt, wobei das Salzbad eine Temperatur von 550°C bis 650°C hatte und die Schäumtemperatur von 580°C bis 630°C betrug.
1 Die Angabe der Menge des Treibmittels in Gewichts-% (Gew.-%) ist bezogen auf die Ge- samtmenge der aufschäumbaren Mischung.
Beispiel 5 Das Verfahren wurde entsprechend dem Beispiel 1 durchgeführt, wobei das Salzbad eine Temperatur von 1200°C bis 1450°C hatte und die Schäumtemperatur von 1 380°C bis 1420 °C betrug.
1 Die Angabe der Menge des Treibmittels in Gewichts-% (Gew.-%) ist bezogen auf die Ge- samtmenge der aufschäumbaren Mischung.
Beispiel 6
Das Verfahren wurde entsprechend dem Beispiel 1 durchgeführt, wobei das Salzbad eine Temperatur von 1 300°C bis 1650°C hatte und die Schäumtemperatur von 1500°C bis 1 680 °C betrug.
Beispiel Legierung in der aufschäumTreibmittel1 in der Legierung der Decklagen baren Mischung aufschäumbaren Mischung
6.1 Ti-6AI-2Sn-4Zr-6Mo SrC03 (0,5 Gew.-%) Ti-5AI-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr oder Ti
6.2 Ti-6AI-2Sn-4Zr-6Mo SrC03 (0,6 Gew.-%) Ti-5AI-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr oder Ti
6.3 Ti-6AI-2Sn-4Zr-6Mo SrC03 (0,8 Gew.-%) Ti-5AI-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr oder Ti 6.4 Ti-6AI-2Sn-4Zr-6Mo SrCO3 (1 ,0 Gew.-%) Ti-5AI-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr oder Ti
6.5 Ti-6AI-2Sn-4Zr-6Mo SrC03 (1 ,2 Gew.-%) Ti-5AI-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr oder Ti
6.6 Ti-6AI-2Sn-4Zr-6Mo SrCO3 (1 ,0 Gew.-%) ohne Decklagen
6.7 Ti-5AI-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr SrCO3 (1 ,0 Gew.-%) ohne Decklagen
1 Die Angabe der Menge des Treibmittels in Gewichts-% (Gew.-%) ist bezogen
Gesmatmenge der aufschäumbaren Mischung.
Beispiel 7
Das Verfahren wurde entsprechend dem Beispiel 1 durchgeführt, wobei das Salzbad eine Temperatur von 900°C bis 1 150°C hatte und die Schäumtemperatur von 980°C bis 1 100 °C betrug.
1 Die Angabe der Menge des Treibmittels in Gewichts-% (Gew.-%) ist bezogen auf die Gesamtmenge der aufschäumbaren Mischung.
Beispiel 8
Das Verfahren wurde entsprechend Beispiel 1 durchgeführt, wobei anstatt eines Salzbades ein Wirbelschichtofen mit Aluminiumoxidgranulat als Festkörperpartikelbad mit einer Korn- große in einem Bereich von etwa 80μηι bis etwa Ι ΟΟμηι eingesetzt wurde. Die Temperatur zum Erhitzen nach Schritt (III) lag bei 600°C, die Verweildauer im Wirbelschichtofen bei 3 min. Es wurde AISi8Mg4 als Legierung und 0,8 Gew.% TiH2, bezogen auf die Gesamtmenge der aufschäumbaren Mischung, als Treibmittel eingesetzt. Vor dem Aufschäumen wurde über 15 min das Halbzeug in einem Sandbad bei 500°C vorgewärmt/erhitzt. Das Aufschäumen erfolgte durch Eintauchen in das erhitzte Festkörperpartikelbad. Das Bad zur Vorwärmung/Vorerhitzung und zur Aufschäumung kann auch identisch sein. Der erhaltene Verbundwerkstoff war geschlossenporig ausgebildet und wies einen hochhomogenen Metallschaum zwischen den beiden Deckschichten auf.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines Metallschaumes wenigstens eines ersten Metalls, das den Hauptbestandteil Mg, AI, Pb, Au, Zn, Ti oder Fe in einer Menge von wenigstens etwa 80 Gew.-%, bezogen auf die Menge des wenigstens einen ersten Metalls, aufweist, umfassend die Schritte
(I) Bereitstellen eines Halbzeuges umfassend eine aufschäumbare Mischung, die das wenigstens eine erste Metall und wenigstens ein Treibmittel umfasst,
(II) Eintauchen des Halbzeuges in ein beheizbares Bad umfassend eine Flüssigkeit, und
(III) Erhitzen des Halbzeuges in dem Bad zum Aufschäumen der aufschäumbaren Mischung durch Gasabspaltung aus dem wenigstens einen Treibmittel zur Bildung des Metallschaumes.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei das Halbzeug wenigstens einen ersten Bereich, der aus der aufschäumbaren Mischung gebildet ist, und wenigstens einen zweiten Bereich, der aus wenigstens einem zweiten Metall in Form nicht-schäumbaren Vollmaterials gebildet ist, umfasst, zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes, wobei der Verbundwerkstoff wenigstens einen ersten Bereich, der aus dem Metallschaum des wenigstens einen ersten Metalls gebildet ist, und wenigstens einen zweiten Bereich, der aus dem wenigstens einem zweiten Metall in Form nicht-schäumbaren Vollmaterials gebildet ist, umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das wenigstens eine zweite Metall den Hauptbestandteil Mg, AI, Pb, Au, Zn, Ti oder Fe in einer Menge von wenigstens etwa 80 Gew.-%, bezogen auf die Menge des wenigstens einen zweiten Metalls, aufweist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das wenigstens eine erste Metall und das wenigstens eine zweite Metall denselben Hauptbestandteil Mg, AI, Pb, Au, Zn, Ti oder Fe aufweisen. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das wenigstens eine zweite Metall
(a) eine Solidustemperatur aufweist, die um wenigstens etwa 5°C höher als die Liquidustemperatur der aufschäumbaren Mischung liegt; und/oder
(b) gegenüber dem wenigstens einen ersten Metall weniger Legierungsbestandteile aufweist oder gegenüber dem wenigstens einen ersten Metall wenigstens einen identischen Legierungsbestandteil mit niedrigerem Massenanteil in der Legierung aufweist.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der wenigstens eine zweite Bereich als Schicht auf wenigstens einem Teil der Oberfläche des wenigstens einen ersten Bereiches ausgebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei
(a) im Verbundwerkstoff der wenigstens eine erste Bereich als geschäumter Kern und
(b) im Halbzeug der wenigstens eine erste Bereich als aufschäumbarer Kern ausgebildet wird.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Ausgastemperatur des wenigstens einen Treibmittels
(a) etwa gleich der Solidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls ist, oder
(b) unter der Solidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls liegt, aber nicht mehr als etwa 90°C unter der Solidustemperatur des wenigstens einen ersten Metalls liegt.
9. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Ausgastemperatur des wenigstens einen Treibmittels unter der Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls liegt.
10. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das wenigstens eine Treibmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metallhydriden und Metall- carbonaten.
1 1 . Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Erhitzen in Schritt (III) auf eine Schäumtemperatur, die innerhalb der aufschäumbaren Mischung
(a) wenigstens so hoch wie die Ausgastemperatur des wenigstens einen Treibmittels ist, und/oder
(b) wenigstens so hoch wie die Solidustemperatur der aufschäumbaren Mischung ist,
erfolgt.
1 2. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 1 1 , wobei das Erhitzen in Schritt
(III) auf eine Schäumtemperatur, die innerhalb der aufschäumbaren Mischung kleiner als die Solidustemperatur des wenigstens einen zweiten Metalls ist, erfolgt.
1 3. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, zusätzlich umfassend den Schritt
(IV) Vorheizen durch Erhitzen des Halbzeuges aus Schritt (I) auf eine Temperatur, die etwa 50°C bis etwa 100°C unterhalb der Schäumtemperatur liegt, wobei der Schritt (IV) zeitlich vor dem Schritt (II) und/oder Schritt (III) durchgeführt wird.
14. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 1 3, wobei das Erhitzen in Schritt (III) mit einer Heizrate von etwa 0,5 K/s bis etwa 50 K/s erfolgt.
1 5. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Flüssigkeit des beheizbaren Bades wenigstens ein geschmolzenes Salz oder Festkörperpartikel umfasst.
1 6. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 1 5, wobei die Flüssigkeit des beheizbaren Bades
(a) eine spezifische Wärmekapazität in Höhe von etwa 1 000 J/(kg · K) bis etwa 2000 j/(kg · K) aufweist, und/oder
(b) eine Wärmeleitfähigkeit in Höhe von etwa 0,1 W/(m · K) bis etwa 1 W/(m · K) aufweist.
1 7. Verfahren gemäß Anspruch 1 5, wobei die Festkörperpartikel eine Korngröße in einem Bereich von etwa Ι Ομηι etwa 200μηι aufweisen.
1 8. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 5 und 1 7, wobei als Festkörperpartikel solche aus Aluminiumoxid verwendet werden.
1 9. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 5, 1 7 und 1 8, wobei bei Verwendung von Festkörperpartikeln ein Wirbelschichtofen eingesetzt wird.
20. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 1 9, wobei in Schritt (II I) die Bildung eines im Wesentlichen geschlossenporigen Metallschaumes erfolgt.
21 . Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Porosität des in Schritt (III) gebildeten Metallschaumes von etwa 60 % bis etwa 92 % beträgt.
22. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 21 , zusätzlich umfassend den Schritt
(V) Umformen des in Schritt (I) bereitgestel lten Halbzeuges zu einem Formteil, wobei in Schritt (II I) und/oder (IV) das Erhitzen des so erhaltenen Formteiles statt des Halbzeuges erfolgt.
23. Verbundwerksoff mit einem Metallschaum, erhältlich durch ein Verfahren wie in irgendeinem der Ansprüche 2 bis 22 definiert.
24. Bauelement umfassend einen Verbundwerkstoffmit einem Metallschaum wie in An- spruch 23 definiert.
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DE (1) DE102017121513A1 (de)
WO (1) WO2019053184A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018207444A1 (de) * 2018-05-15 2019-11-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils
CN115341117B (zh) * 2021-05-14 2023-04-07 中国科学院理化技术研究所 一种液态金属泡沫、液态金属泡沫复合材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0927591A2 (de) * 1998-01-02 1999-07-07 Wilhelm Karmann GmbH Verfahren zum Endformen eines Bauteils mit einer Schicht aus metallischem Schaumwerkstoff
BR102012023361A2 (pt) * 2012-09-17 2014-12-16 Unicamp Método de obtenção de espumas metálicas e usos
EP3135404A1 (de) * 2015-08-28 2017-03-01 Ustav materialov a mechaniky strojov SAV Verfahren zur herstellung eines bauteils aus metallschaum, damit hergestelltes bauteil und form zur durchführung des verfahrens

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4101630A1 (de) * 1990-06-08 1991-12-12 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur herstellung aufschaeumbarer metallkoerper und verwendung derselben
KR940007942Y1 (ko) * 1990-09-29 1994-11-10 삼원기계 주식회사 유동상로의 냉각장치
DE4124591C1 (en) 1991-01-21 1993-02-11 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De Foamable metal body prodn. with reduced density differences - by charging hollow section with mixt. of powder contg. expanding agent and metal powder, and precompacting
DE4426627C2 (de) 1993-07-29 1997-09-25 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung eines metallischen Verbundwerkstoffes
US5564064A (en) 1995-02-03 1996-10-08 Mcdonnell Douglas Corporation Integral porous-core metal bodies and in situ method of manufacture thereof
DE19753658C2 (de) 1997-12-03 2000-07-20 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das eine aus einem duktilen Material gebildete Materiallage aufweist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Bauteil, hergestellt nach einem derartigen Verfahren
DE19813554A1 (de) 1998-03-27 1999-09-30 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Verbundblech oder -band in Sandwichstruktur sowie Verfahren zu seiner Herstellung
AT408317B (de) 1998-04-09 2001-10-25 Mepura Metallpulver Verfahren zur herstellung von schaummetall-formkörpern
US5972521A (en) 1998-10-01 1999-10-26 Mcdonnell Douglas Corporation Expanded metal structure and method of making same
DE19849600C1 (de) 1998-10-28 2001-02-22 Schunk Sintermetalltechnik Gmb Verfahren zur Herstellung von einem metallischen Verbundwerkstoff
DE19852277C2 (de) 1998-11-13 2000-12-14 Schunk Sintermetalltechnik Gmb Verfahren zur Herstellung eines metallischen Verbundwerkstoffes sowie Halbzeug für einen solchen
DE19908867A1 (de) 1999-03-01 2000-09-07 Arved Huebler Verbundkörper sowie Verfahren zum Herstellen eines Verbundkörpers
DE19933870C1 (de) 1999-07-23 2001-02-22 Schunk Sintermetalltechnik Gmb Verfahren zur Herstellung eines metallischen Verbundwerkstoffkörpers sowie Verbundwerkstoffkörper
CA2344088A1 (en) 2001-01-16 2002-07-16 Unknown A method and an apparatus for production of a foam metal
EP1397223B1 (de) * 2001-05-19 2007-03-21 Goldschmidt GmbH Herstellung von metallschäumen
DE10136370B4 (de) * 2001-07-26 2005-03-31 Schwingel, Dirk, Dr. Verbundwerkstoff und daraus hergestelltes Bauteil bestehend aus einem aufgeschäumten Metallkern und massiven Deckblechen, sowie Verfahren zur Herstellung
DE10215086B4 (de) 2002-02-18 2004-01-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Aufschäumbarer Metallkörper, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
EP1468765A1 (de) * 2003-04-16 2004-10-20 Corus Technology BV Vorform für geschäumtes Platteprodukt und daraus hergestellte geschäumter Gegenstand
US7452402B2 (en) * 2005-04-29 2008-11-18 Alcoa Inc. Method for producing foamed aluminum products by use of selected carbonate decomposition products
DE102005037305B4 (de) 2005-08-02 2007-05-16 Hahn Meitner Inst Berlin Gmbh Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Metallschaumstoff und von Teilen aus Metallschaumstoff
DE102010022599B3 (de) * 2010-05-31 2011-12-01 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Erzeugung eines geschlossenporigen Metallschaums sowie Bauteil, welches einen geschlossenporigen Metallschaum aufweist
EP3216522A1 (de) * 2013-02-06 2017-09-13 Alantum Europe GmbH Oberflächenmodifizierter metallschaumkörper, verfahren zu seiner herstellung und verwendung dafür

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0927591A2 (de) * 1998-01-02 1999-07-07 Wilhelm Karmann GmbH Verfahren zum Endformen eines Bauteils mit einer Schicht aus metallischem Schaumwerkstoff
BR102012023361A2 (pt) * 2012-09-17 2014-12-16 Unicamp Método de obtenção de espumas metálicas e usos
EP3135404A1 (de) * 2015-08-28 2017-03-01 Ustav materialov a mechaniky strojov SAV Verfahren zur herstellung eines bauteils aus metallschaum, damit hergestelltes bauteil und form zur durchführung des verfahrens

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. BANHART ET AL: "Aluminium Foam Sandwich Panels: Manufacture, Metallurgy and Applications", ADVANCED ENGINEERING MATERIALS., vol. 10, no. 9, 1 September 2008 (2008-09-01), DE, pages 793 - 802, XP055524314, ISSN: 1438-1656, DOI: 10.1002/adem.200800091 *
JOHN BANHART ET AL: "Recent Trends in Aluminum Foam Sandwich Technology", ADVANCED ENGINEERING MATERIALS., vol. 14, no. 12, 1 December 2012 (2012-12-01), DE, pages 1082 - 1087, XP055524309, ISSN: 1438-1656, DOI: 10.1002/adem.201100333 *
See also references of WO2019053184A1 *
U. KINGSLEY ET AL: "Development of Laboratory-Scale Salt Bath Furnace", vol. 5, no. 8, 1 January 2015 (2015-01-01), pages 16 - 21, XP002786537, Retrieved from the Internet <URL:https://www.iiste.org/Journals/index.php/ISDE/article/view/15122> [retrieved on 20181115] *

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Publication number Publication date
CA3077575A1 (en) 2019-03-21
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US11745262B2 (en) 2023-09-05
DE102017121513A1 (de) 2019-03-21
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CN111511488B (zh) 2023-03-17
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US20200298311A1 (en) 2020-09-24
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