NO873365L - Pulvermetallurgisk fremstilling. - Google Patents

Description

Varmefaste aluminiumlegeringer som fremstilles fra pulveret som utvinnes ved forstøvnng av en smelte med høy avkjølings-hastighet. Høyt innhold av legeringsbestanddeler som ikke er tillatelige under ellers vanlige størkningsbetaingelser, som f.eks. Fe og Cr.

Oppfinnelsen vedrører fremstillingen av aluminiumlege-ringspulveret og fremstillingen av formlegemer fra disse pulvere.

Særlig vedrører den den pulvermetallurgiske fremstilling av et emne fra en varmefast aluminiumlegerlng av typen Al/Fe/X med 5 til 15 vekt# Fe, hvorved X står for elementet V og/eller Mn. (Se GB-PS 2 088 409 A).

Aluminiumlegeringer som egner seg for fremstillingen av pulveret fra smelter ved hjelp av gass-stråleforstøvning under anvendelse av svært høye avkjølingshastigheter (IO<5>°C/s og mer) og som kan anvendes ved fremstillingen av varmefaste emner, er blitt kjent i tallrike variasjoner. En viktig gruppe utgjør de polynære legeringer av typen Al/Fe/X, som for det meste utviser høye Jerninnhold, hvorved X betyr minst én av elementene Ti, Zr, Hf, V, Nb, Cr, Mo, W. Derved inntar en legering med 8 vektsG Fe og 2 vekt# Mo åpenbart en særstilling (Se GB-PS s 088 409 A).

Det forsøkes generelt å avpasse og å optimere utskillings-og/eller dispersjonsherdingen hos disse aluminiumslegerin-ger. Derved spiller binære og ternære intermetalliske forbindelser en vesentlig rolle. I denne sammenheng henvises det ofte til den intermetalliske forbindelse A^Fe som viktig konstituerende fase og til et mikro-eutektikum som dannes i pulverkorn ved høy avkjølingshastighet (Se CM. Adam and R.G. Bourdeau i: R. Mehrabian et al, eds., Rapid Solidification Pros<cessing, Baton Rouge, 1980, p.246;

CM. Adam i: B.H. Kear et al, eds., "Rapidly Solidified Amorphous and Crystalline Alloys", 1982; W.J. Boettinger, L. Bendersky, J.G. Early, submitted to Met. Trans A (1985); M.J. Couper og R.F. Singer i: M. Koczak og G. Hlldeman (eds,), Conference proceedings, High Strength PM Aluminium Alloys, 1985, i Press.)

Egenskapene ti de kjente legeringer og de derav fremstalte press- og formlegemer ved pulvermetallurgiske metoder er utilfredsstillende. Særlig er seigheten og duktiliteten for slike emner utilstrekkelig for mange anvendelser. Det foreligger derfor et stort behov for ytterligere forbedring av kjente legeringer og for finjustering av fremstillings-metodene for de ferdige produkter.

Oppfinnelsen har tiloppgave å angi en fremgangsmåte for pulvermetallurgisk fremstilling av et emne fra en varmefast aluminiumlegering under hensyntagen til optimal legerings-sammensetning og tilpasning av fremgangsmåte-trinnene, hvilken fører til seigere og duktilere ferdige produkter uten nedsetning av fasthet. Derved skal det også oppnås stabile faser ved pulverfremstillingen også ved høyrer temperaturer, hvilke uavhengig av partikkelstørrelsen er fordelt homogent over hele pilverkornet og gir dette en høy elastisitet (Verformbarkeit).

Denne oppgave løses ved at det ved fremgangsmåten av den innledningsvis nevnte art velges en legering som inneholder 8 til 14 vekt# Fe, 0,5 til 2 Vekt£ V og 0,2 til 1 vekt# Mn, hvorved legeringen smeltes sammen, smeiten forstøves under en avkjølingshastighet på minst 10<5>°C/s i en gass-strøm til partikler med en diameter på 1 til 40 pm, hvorved de derved dannede dispersoider er fordelt homogent og det ikke foreligger noen mikro-eutektisk sone innenfor en pulverpartikkel, og at pulveret komprimeres ved en temperatur på 350 til 450 °C under et trykk på 2000 til 6000 bar, slik at den intermetalliske med Mn stabiliserte fase Al^Fe dannes i fin fordeling og at fasen A^Fe i stor grad undertrykkes.

Oppfinnelsen belyses ved hjelp av det etterfølgende utfør-ingseksempel:

Utføringseksempel:

Det ble smeltet sammen en legering med følgende sammensetning:

Fe = 10 vekt£

V 1 vekt£

Mn = 0,5 vekt#

Al = resten.

Smeiten ble forstøvet til et pulver i en anordning ved hjelp av en gass-strøm (nitrogen) under opprettholdelse av en avkjølingshastighet på minst IO<5>oC/s. Den gjennomsnitt-lige partikkeldiameter utgjorde ca 20 pm, den maksimale ca. 40 pm. Strukturen til partiklene var kjennetegnet ved en jevn fordeling av dispersoidene, mens det forstyrrende mikro-eutektikum som vanligvis opptrer ved vanlige legeringer manglet.

Ca. 160 g av pulveret ble komprimert under varmpressing i en form ved et trykk på 3000 bar og ved en temperatur på 400 °C til en pressebolt på ca. 99% teoretisk tetthet. Opp-varmingstiden i formen utgjorde derved ca. 45 minutter. Pressebolten hadde en diameter på 40 mm og en høyde på 60 mm. Denne pressebolt ble satt inn i sylinderen til en strangpresse og presset til en stang med 13 mm diameter under et trykk på 5000 bar og en temperatur på 400 °C. Reduksjonsforholdet utgjorde ca. 9:1.

Fra stangen ble det skåret ut prøvestykker, og de mekaniske egenskaper ble målt ved romtemperatur og ved 300 °C. Den naturlige flytegrense ved romtemperatur utgjorde 450 MPa.

En metallografisk undersøkelse viste at det forelå betrakte-lige volumandeler av fasen Al^Fe, mens det praktisk talt ikke kunne vises noe av fasen AI3FC Videre forelå ingen ikke-deformerte A^Fe holdige pulverpartikler i det kom-primerte materiale.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til utføringseksemplet. Alu-miniumlegeringen kan grunnleggende ha følgende sammensetning:

Fe = 8 til 14 Vekt£

(fortrinnsvis 10 til 14 vekt£)

V =0,5 til 2 vekt£

Mn = 0,2 til 1 vekt£

Al => resten

Avkjølingshastigheten ved pulverfremstillingen skal minst utgjøre IO<5>°C/s. Partikkeldiameteren til pulveret som fremstilles ved gass-stråleforstøvning skal bevege seg innenfor grensene 1 til 40 pm. Komprimeringen av pulveret kan skje ved temperaturer mellom 350 og 450°C under trykk på 2000 til 6000 bar. Foretrukne verdier er 400 °C for pulverkomprimeringen.

Andre fordelaktige legeringssammensetninger er:

Fe = 10 til 12 vekt%

V 1 vekt%

Mn = 0,4 til 1,0 vekt5é

Al = resten

eller:

Fe = 12 vekt%

V = 1,5 vekt£

Mn = 1,0 vektÆ

Al = resten.

Claims (6)

1. Pulvermetallurgisk fremstilling av et emne fra en varmefast aluminiumlegering av typen Al/Fe/X med 5 til 15 vekt# Fe, hvorved X står for elementet V og/eller Mn, karakterisert ved at en legering som inneholder 8 til 14 vekt£ Fe, 0,5 til 1 vekt£ V og 0,2 til 1 vekt$ Mn sammensmeltes, at smeiten forstøves under en avkjølingshastighet på minst IO <5> oC/s i en gass-strøm til partikler med diameter på 1 til 40 pm, hvorved de derved dannede dispersoider er fordelt homogent og det foreligger ingen mikro-eutektisk sone innenfor én pulverpartikkel, og at pulveret komprimeres ved en temperatur på 350 til 450 °C under et trykk på 1000 til 5000 bar, slik at den intermetalliske med Mn stabiliserte fase Al^ Fe dannes i fin fordeling og at fasen Al3 Fe i høy grad undertrykkes.

2. Fremstilling av et emne i henhold til krav 1, karakterisert ved at det anvendes en legering med et Fe-innhold på fra 10 til 14 vekt#.

3. Fremstilling av et emne i henhold til krav 2, karakterisert ved at temperaturen ved pulverkomprimeringen utgjør 400 °C.

4. Fremstilling av et emne i henhold til krav 1, karakterisert ved at det anvendes en legering som utviser følgende sammensetning: Fe = 10 til 12 vektSÉ V 1 vekt£ Mn = 0,4 til 1,0 vekt% Al = resten.

5. Fremstilling av et emne i henhold til krav 4, karakterisert ved at det anvendes en legering som utviser følgende sammensetning: Fe = 10 vektÆ V 1 vekt£ Mn = 0,5 vekt$ Al = resten.

6. Fremstilling av et emne i henhold til krav 1, karakterisert ved at det anvendes en legering som utviser følgende sammensetning: Fe = 12 vekt£ V = 1,5 vekt£ Mn = 1,0 vekt# Al = resten.