DE2046614C - Gesinterte Titanlegierung - Google Patents

Description

wurde bei einer geringfügigen Erhöhung der Dicht« auf 4,60 g/cm³ die Härte auf 60 bis 65 HR₀ gesteigert

Beispiel 4

Eine Titanlegierung mit 5,0% Aluminum. 2,5°/„ Zinn, Rest Titan und unvermeidliche Verunreinigungen besitzt eine Härte von 25 bis 30 HRc bei einer Dichte von 4,46 g/cm*.

Durch Zugabe von 25°/₀ Titankarbid zu diese-Legierung ergaben sich nach der pulvermetallurgischen Herstellung Härtewerte von 57 bis 60 HRc bei einer Dichte von 4,47 g/cm³.

In allen Fällen war durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Hartstoffen bei unbeachtlicher Erhöhung der Dichte eine deutliche Härtesteig-rung festzustellen, die zum Teil über 100 °/o betrug. Mit dieser Härte und entsprechender Verschleißfestigkeit läßt sich die erfindungsgemäße Titanlegierung nun auch für Teile verwenden, die neben hoher Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegen oxydierende und chlorionenenthaltende Medien, eine hohe Verschleißfestigkeit und Härte aufweisen müssen. Beispiele für die Anwendung der erfindungsgemäßen hochverschleißfesten und harten gesinterten Titanlegierung gemäß der Erfindung sind Zerstäuber, Düsen, Stopfbuchsen, Dichtringe, Mischerflügel, Ausgüsse, Rührer, Ventile, Halterungen usw. für die chemische Industrie, Metallindustrie, Galvanik, Papierherstellung, Erzaufbereitung, Elektroindustrie, Fotoindustrie, Flugzeug- und Raketenbau. Die pulvermetallurgische Herstellung der erfindungsgemäßen Titanlegierung erfolgt durch Mahlen der trockenen Mischung von Titan- oder Titanlegurungspulver mit dem pulverförmigea Hartstoff in schwer entflammbaren und nichtoxydierenden Flüssigkeiten auf eine Korngröße von kleiner als 5 μΐη. Ist die Matrix eine Titanlegierung, können auch statt der fertigen

ίο Titanlegierung ihre Ausgangskomponenten oder Vorlegierungen in Pulverform mit dem Hartstoffpulver gemischt und gemahlen werden. Die Legierungsbildung zwischen dem Titan und den Legierungselementen erfolgt dann bei der Sinterung.

*5 Bei der anschließenden Vakuumtrocknung der gemahlenen Mischung zur Entfernung der Mahlflüssigkeit muß eine Selbstentzündung des feingemahlenen Titanpulvers sorgfältig vermieden werden. Am zweckmäßigsten ist es, einen Rest von bis zu 6% der Mahl-

ao flüssigkeit im Ansatz zu belassen, die dann einen Schutz gegen Oxydation gewährleistet und als preßerleicbiernder Zusatz dient.

Anschließend wird die Mischung zu Formkörpern gepreßt. Die Preßlinge werden dann im Vakuum oder

as unter Schutzgas gesintert, vorzugsweise im Hochvakuum von besser als 10~³ Torr und Temperaturen von 1500 bis 160O⁰C, je nach Legierung.

Claims (5)

1 2 -boride und -oxyde verstanden. Zweckmäßigerweise Patentansprüche: wird der srfindungsgemäßen Titanlegierung anι Hart- raicmansprucne. stoff zugesetzt, der mit dem Titan artverwandt ist, wie

1. Gesinterte Titanlegierung mit hoher Ver- TitankarbiO, Chromkarbid,^Vanadiumkarbidj*»· schleißfestigkeit bei einer Härte über 50 HR_C, 5 nhrid und -bond. Der Hartstoff ^J™***™-dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß sie aus schleißfesügkeit und Harie der ^ci*f^dun^emaßen

Titanlegierung erhöhen, jedoch die niedrige Dichte und

nd i- " ■ > -·= i:_1,~:* An· laterne nAe>r AfT-

sLEsssasÄ

besteht. io Sinterung der Titanlegierung keine Reaktion mit dem

2. Titanlegierung nach Anspruch 1, dadurch ge- Titan oder Legierungselementen in der Titanlegierung kennzeichnet, daß als Hartstoff dem Titan art- auslösen. Die oben besonders herausgestellten Hartverwandte Stoffe, wie Titankarbid, Chromkarbid, stoffe verhalten sich in dieser Hinsicht am günstigsten. Vanadiumkarbid, Titannitrid und -borid, zugesetzt Auch Mischungen verschiedener Hartstoffe kommen werden. 15 in Frage.

3. Titanlegierung nach einem der Ansprüche 1 Auf Grund der hohen Affinität des Titans zum und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff muß beim freiem Kohlenstoff im Karbid, freiem Stickstoff im ZubaU der Hartstoffe außerdem darauf geachtet wer-Nitrid, freiem Sauerstoff im Oxyd usw. des Hart- den, daß der Hartstoff nur sehr geringe Gehalte an Stoffs möglichst gering ist. 20 freiem Kohlenstoff, freiem Stickstoff oder freiem

4. Titanlegierung nach einem der Ansprüche 1 Sauerstoff besitzt, damit während der Sinterung der bis 3, gekennzeichnet durch den Zusatz von im ernndungsgemäßen Legierung keine Reaktion zwischen Vakuum stabilisiertem Hartstoff. diesen und dem Titan eintritt, die unter anderem in-

5. Verfahren zur Herstellung einer Titanlegierung folge von Volumenänderungen zur Porosität der nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- 35 Sinterteile führen und außerdem die Zusammensetzung zeichnet, daß der Hartstoff oder die Hartstoff- der Legierung verändern würde. Es ist daher oftmals mischung mit dem Titan oder der Titanlegierung, zweckmäßig, nicht abgesättigte Hartstoffe zuzusetzen, beide in Pulverform, gemischt werden, die also Hartstoffe zu verwenden, deren Sauerstoff-, Mischung in nichtoxydierender Flüssigkeit auf eine Kohlenstoff- bzw. Stickstoffgehalt unter dem stöchio-Korngröße von kleiner als 5 μπι gemahlen und zu 30 metrischen Sättigungswert liegt. Außerdem sollten Formkörpern gepreßt wird, die dann im Vakuum Hartstoffe, die im Vakuum zu Zerfallserscheinungen oder unter Schutzgas gesintert werden. neigen, wie z. B. Aluminium- und Siliziumnitrid, vor

dem Zusatz zu der Titanlegierung im Unterdruck

stabilisiert werden. Zu diesem Zweck wird beispiels-

35 weise Aluminiumnitrid im Vakuum unter Stickstoff-

atmosphäre von etwa 200 Torr nochmals bei 1200 bis

1400⁰C geglüht.

An Hand von Beispielen wird der durch dir erfindungsgemäße gesinterte Titanlegierung mit Hartstoff-

Die Erfindung betrifft eine gesinterte Titanlegierung 40 zusatz erzielbare Vorteil dargestellt,
mit hoher Verschleißfestigkeit bei einer Härte über

^H*^c· ^. B e i s ρ i e I 1

Reines Titan und Titanlegierungen zeichnen sich

durch ein besonders günstiges Verhältnis von Dichte Die Härte von reinem Titan von etwa 15 HR₀ kann

zu Festigkeit und durch eine hohe Korrosionsbestän- 45 durch Zugabe von 30°/„ Titankarbid mit einem freien

digkeit aus. Auf Grund dieser Eigenschaften werden Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,03 °/₀ zu Titan bei

Titan und Titanlegierungen als Werkstoff für Flug- einer Dichte von 4,57 g/cm* auf 65 bis 70 HR_C gestei-

zeug- und Raketenbauteile sowie für den chemischen gert werden.

Apparatebau eingesetzt. Beispiel 2

Titan und Titanlegierungen besitzen geringe Härte 50 _> ^v

und Verschleißfestigkeit. Die Härte von reinem Titan Eine Titanlegierung, bestehend aus 6,0 °/₀ Aluliegt unter 15HR_C und bei bekannten ausgehärteten minium, 4,0°/₀ Vanadium, Rest Titan, hat im ausge-Titanlegierungen bei 30 bis 40 HR_C. Für Verschleiß- härteten Zustand eine maximale Härte von 45 HR₀ bei teile werden aber Härten von über 50, vorzugsweise 60 einer Dichte von 4,43 g/cm^s.

bis 70HRc gefordert. Die mangelhafte Härte ließ 55 Durch Zusatz von 25 °/₀ Titankarbid erhöhte sich die

bisher den Einsatz von Titan und Titanlegierungen für Dichte geringfügig auf 4,50 g/cm³, die Härte jedoch

Verschleißteile nicht zu. beträchtlich, nämlich auf 60 bis 62 HR_C.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe

zugrunde, einen Werkstoff mit der niedrigen Dichte, Beispiel 3

der guten Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit des 60

Titans und von Titanlegierungen vorzuschlagen, der Eine Titanlegierung mit 7,0°/o Aluminium, 4,0°/„

eine höhere Verschleißfestigkeit bei einer Härte über Molybdän, Rest Titan und übliche Verunreinigungen

HR₀ besitzt. zeigte nach der gebräuchlichen Verarbeitung im An-

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine gesinterte schluß an die Erschmelzung und Aushärtung eine

Titanlegierung, bestehen'¹ aus 10 bis 60°/₀ (Gewichts- 65 maximale Härte von 35 bis 40 HR_C bei einer Dichte

Prozent) Hartstoff und 40 bis 90°/₀ Titan oder einer von 4,48 g/cm³.

Titanlegierung, vorgeschlagen. Nach der pulvermetallurgischen Herstellung dieser

Unter Hartstoff werden Metallkarbide, -nitride, Titanlegierung unter Zusatz"von 25°/₀ Titankarbid