GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine duktile, leichte, hochfeste Beryllium-Aluminium-Legierung, die
geeignet ist zur Herstellung von Präzisionsgüssen und geschmiedetem Material, das aus
Barrengüssen hergestellt ist.[0001]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Beryllium ist ein hochfestes, leichtes Metall hoher Steifigkeit, das eine äußerst geringe
Duktilität hat, was verhindert, daß es gegossen wird, und auch einen sehr geringen Widerstand
gegen Stoß und Ermüdung erzeugt, was das gegossene Metall oder das Metall, das aus Güssen
erzeugt ist, verhältnismäßig nutzlos für die meisten Anwendungen macht.[0002]
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Um die Duktilität des Berylliums zu erhöhen, wurde viel mit Beryllium-Aluminium-
Legierungen gearbeitet, um ein duktiles Zwei-Phasen-Komposit aus Aluminium und Beryllium
herzustellen. Aluminium reagiert nicht mit dem reaktionsfähigen Beryllium, ist duktil und ist
verhältnismäßig leicht, was es zu einem geeigneten Kanditaten zum Verbessern der Duktilität von
Beryllium macht, während die Dichte gering gehalten wird. Jedoch sind Beryllium-Aluminium-
Legierungen von Natur schwierig zu gießen aufgrund der gegenseitigen Unlöslichkeit von
Beryllium und Aluminium in der festen Phase und dem weiten Verfestigungstemperaturbereich,
der in diesem Legierungssystem typisch ist. Eine Legierung von 60 Gew.-% Beryllium und
40 Gew.-% Aluminium hat eine Liquidus-Temperatur (Temperatur, bei der die Verfestigung
beginnt) von beinahe 1250ºC und eine Solidus-Temperatur (Temperatur der völligen
Verfestigung) von 645ºC. Während der anfänglichen Stufen der Verfestigung bilden sich primäre
Beryllium-Dendriten in der Flüssigkeit, um eine Zwei-Phasen-Fest-Flüssig-Mischung herzustellen.
Die Beryllium-Dendriten erzeugen einen verschlungenen Kanal für die Flüssigkeit zum Fließen und
Füllen während der letzten Stufen der Verfestigung. Als Ergebnis entwickeln sich
Schrumpfhohlräume und diese Legierungen zeigen typischerweise einen hohen Teil von
Mikroporosität in dem gegossenen Zustand. Dieses Merkmal beeinträchtigt die Eigenschaften und
die Unversehrtheit des Gusses in hohem Maße. Die Porosität führt zur geringer Festigkeit und
vorzeitigem Versagen bei verhältnismäßig geringen Duktilitäten. Zusätzlich haben die Güsse eine
verhältnismäßig grobe Mikrostruktur von Beryllium verteilt in einer Aluminium-Matrix, und solche
groben Mikrostrukturen führen im allgemeinen zu geringer Festigkeit und niedriger Duktilität. Um
diese Probleme, die mit gegossenen Strukturen zusammenhängen, zu überwinden, wurde ein
pulvermetallischer Ansatz verwendet, um nützliche Materialien aus Beryllium-Aluminium-
Legierungen zu erzeugen.[0003]
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Es wurden auch ternäre Beryllium-Aluminium-Legierungen, die durch
pulvermetallurgische Ansätze hergestellt wurden, vorgeschlagen. Z. B. zeigt das U. S.-Patent
Nr. 3 322 512, Krock et al., 30. Mai 1967, ein Beryllium-Aluminium-Silber Komposit, das
50-85 Gew.-% Beryllium, 10,5-35 Gew.-% Aluminium und 4,5-15 Gew.-% Silber enthält. Das
Komposit wird zubereitet durch Verdichten einer Pulvermischung, die die gewünschte
Zusammensetzung hat, einschließlich eines Flußmittels aus Alkali- und Alkalischen Erde-
Halogenid-Mitteln wie Lithiumfluorid - Lithiumchlorid, und dann Sintern des verdichteten Materials
bei einer Temperatur unterhalb des 1277ºC-Schmelzpunktes von Beryllium, aber oberhalb des
620ºC-Schmelzpunktes der Aluminium-Silberlegierung, so daß die Aluminium-Silber-Legierung
sich verflüssigt und teilweise die kleinen Berylliumpartikel auflöst um das spröde Beryllium in einer
duktileren Aluminium-Silber-Beryllium-Legierung einzuhüllen. Das U. S.-Patent Nr. 3 438 751, das
für Krock et al. am 15. April 1969 ausgegeben wurde, zeigt ein Beryllium-Aluminium-Silizium-
Komposit, das 50-85 Gew.-% Beryllium, 13-50 Gew.-% Aluminium und eine Spur bis
6,6 Gew.-% Silizium enthält, ebenfalls hergestellt durch die oben beschriebene
pulvermetallurgische Flüssig-Sinter-Technik. Jedoch vermindert ein hoher Siliziumgehalt die
Duktilität auf unannehmbar niedrige Grade, und ein hoher Silbergehalt erhöht die Dichte der
Legierung.[0004]
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Andere ternäre, quaternäre und komplexere Beryllium-Aluminium-Legierungen, die durch
pulvermetallurgische Ansätze hergestellt sind, sind auch vorgeschlagen worden. S. z. B. McCarthy
et al. U. S-Patent Nr. 3 664 889. Jenes Patent zeigt das Vorbereiten der Legierungen durch
Zerstäuben einer binären Beryllium-Aluminium-Legierung, um ein Pulver zu erzeugen, dem dann
feine elementare metallische Pulver der gewünschten legierenden Elemente zugemischt werden.
Die Pulver werden dann zusammen gründlich gemischt, um eine gute Verteilung zu erzielen, und
die Pulvermischung wird durch einen geeigneten heißen oder kalten Vorgang stabilisiert, was
ohne jegliches Schmelzen durchgeführt wird.[0005]
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Es ist jedoch bekannt, daß Beryllium-Aluminium-Legierungen dazu neigen, sich zu trennen
oder zu sondern, wenn sie gegossen werden und allgemein einen porösen Gußaufbau haben.
Dementsprechend führten vorherige Versuche, Beryllium-Aluminium-Legierungen durch Gießen
herzustellen, zu geringer Festigkeit, niedriger Duktilität und groben Mikrostrukturen mit schlechter
innerer Qualität.[0006]
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Bessere Duktilität mit erhöhter Festigkeit ist wünschenswert, wie es die Vermeidung der
Notwendigkeit für Hitzebehandlung, was Lösen, Abschrecken und Altern einschließt, was
Abmessungsverzerungen bei Präzisionsgußteilen verursachen kann, ist. Die folgenden
Einheitenbeziehungen 1 psi = 6895 Pa, 1 lb/cu.in. = 16,02 kg/m³ und 1 Inch = 25,4 mm finden
Anwendung.[0007]
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:
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Es ist daher ein Gegenstand dieser Erfindung eine verbesserte, duktilere, leichtere,
hochfeste Beryllium-Aluminium-Legierung zu schaffen, die zum Gießen geeignet ist.[0008]
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Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, eine solche Legierung zu schaffen, die
sehr viel duktiler als Beryllium-Aluminium-Legierungen, die Silizium oder Silizium und Silber
enthalten, ist.[0009]
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Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, eine solche Legierung zu schaffen, die
keine Wärmebehandlung benötigt, um Hochfestigkeitseigenschaften zu erzielen.[0010]
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Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, eine solche Legierung zu schaffen, die
optimale Eigenschaften ohne Wärmebehandlung hat und daher keine Abmessungsverzerrungen
bei gegossenen Teilen, die durch Lösungs- und Abschreck-Vorgänge der Wärmebehandlung mit
sich gebracht werden, erleidet.[0011]
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Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, eine solche Legierung zu schaffen, die
eine deutlich erhöhte Festigkeit hat, während sie eine stark erhöhte Duktilität bewahrt.[0012]
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Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, eine solche Legierung zu schaffen, die
ohne Mikroporosität gegossen werden kann, die ungünstig für die mechanischen Eigenschaften
eines gegossenen Erzeugnisses ist.[0013]
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Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, eine solche Legierung zu schaffen, die
eine verhältnismäßig feine Mikrostruktur im gegossenen Zustand hat.[0014]
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Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, eine solche Legierung zu schaffen, die
eine höhere Festigkeit, als sie bisher für andere gegossene Beryllium-Aluminium-Legierungen, die
Silizium enthalten, erreicht worden ist.[0015]
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Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, eine solche Legierung zu schaffen, die
eine Dichte von weniger als 2,2 g/cm³ (0,079 Pfund/Kubikinch) hat.[0016]
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Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, eine solche Legierung zu schaffen, die
einen Elastizitätsmodul (Steifigkeit) größer als 28 Millionen psi hat.[0017]
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Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, eine solche Legierung zu schaffen, die
ohne Entmischung gegossen werden kann.[0018]
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Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung, eine solche Legierung zu schaffen, die
gegossen und durch Walzen, Extrusion, Tiefziehen usw. wärmebehandelt werden kann.[0019]
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Diese Erfindung ergibt sich aus der Erkenntnis, daß eine leichte, hochfeste und viel
duktilere Beryllium-Aluminium-Legierung, die mit praktisch keiner Entmischung und Mikroporosität
gegossen werden kann mit ungefähr, 60-70 Gew.-% Beryllium, ungefähr 0,2-5 Gew.-%
Germanium und ungefähr 0,2-4,25 Gew.-% Silber, und Aluminium, erzielt werden kann. Es wurde
herausgefunden, daß der Einschluß von sowohl Germanium als auch Silber eine Legierung nach
dem Guß erzeugt, die sehr wünschenswerte Eigenschaften mit in hohem Maße verbesserter
Duktilität im Vergleich zu gegossenen Beryllium-Aluminium-Legierungen oder Beryllium-Aluminium-
Legierungen, die Silizium enthalten, schafft, die keine Wärmebehandlung für die Optimierung
benötigt und es dadurch erlaubt, daß die Legierung verwendet wird, um komplizierte Formen zu
gießen, die feste, leichte, steife Metallteile oder gegossene Blöcke, die gewalzt, stranggepreßt oder
auf sonstige Weise mechanisch bearbeitet werden können, erzielt.[0020]
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Diese Erfindung schafft eine quaternäre oder von höherer Ordnung gegossene Beryllium-
Aluminium-Legierung, die ungefähr 60-70 Gew.-% Berylium; ungefähr 0,2-5 Gew.-% Germanium
und von 0,2 bis ungefähr 4,25 Gew.-% Silber, und Aluminium, aufweist. Das Beryllium kann durch
Hinzufügen von Kupfer, Nickel oder Kobalt in der Menge von ungefähr 0,1-5 Gew.-% der
Legierung verfestigt werden. Die Legierung kann nach dem Gießen geschmiedet werden, um die
Duktilität und Festigkeit zu erhöhen. Eine Wärmebehandlung ist nicht nötig, obwohl die Legierung
heiß isostatisch gepreßt werden kann, um Festigkeit und Duktilität eines Gusses weiter zu erhöhen.[0021]
OFFENBARUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile werden dem Fachmann aus der folgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich
werden, in denen:[0022]
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Fig. 1A eine Mikrophotograpie gegossener Mikrostrukturen typischer herkömmlicher
Legierungen ist;
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Fig. 1B bis 1D Mikrophotographien gegossener Mikrostrukturen von Beispielen der Legierung
dieser Erfindung sind; und
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Fig. 2A und 2B Mikrophotographien einer Mikrostruktur einer stranggepreßten Legierung dieser
Erfindung sind.
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[0023] Diese Erfindung besteht im wesentlichen aus einer quaternären oder von höherer Ordnung
gegossenen Beryllium-Aluminium-Legierung, die ungefähr 60-70 Gew.-% Berylium, ungefähr
0,2-5 Gew.-% Germanium, Silber von ungefähr 0,2 bis ungefähr 4,25 Gew.-%, und Aluminium,
aufweist. Eine weitere Erhöhung der Festigkeit kann durch das Hinzufügen eines Elementes,
ausgewählt aus der Gruppe, die aus Kupfer, Nickel und Kobalt besteht, erreicht werden, vorhanden
als ungefähr 0,1-5 Gew.-% der Legierung. Die Legierung ist leicht und hat eine hohe Steifigkeit.
Die Dichte ist nicht größer als 0,079 lb/cu.in., und der Elastizitätsmodul ist größer als 28 Millionen
Pfund/Inch² (mpsi).
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[0024] Wie oben beschrieben, wurden herkömmliche Beryllium-Aluminium-Legierungen, Fig. 1A,
nicht erfolgreich ohne Entmischung und Mikroporosität gegossen. Folglich war es bis heute
unmöglich, Präzisionsgußteile durch Verfahren wie Investmentguß, Formguß oder Dauerformguß
aus Beryllium-Aluminium-Legierungen herzustellen. Es besteht jedoch ein großer Bedarf für diese
Technik, insbesondere für komplizierte Teile für Flugzeuge und Raumschiffe, in denen überlegene
Duktilität, Leichtigkeit, Festigkeit und Steifheit gleichermaßen gefordert werden.
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[0025] Die Beryllium-Aluminium-Legierungen dieser Erfindung weisen Germanium und Silber auf.
Das Silber erhöht die Festigkeit und Duktilität der Legierung in Zusammensetzung von von
0,2-4,25 Gew.-% der Legierung. Germanium, das bei von 0,2-5 Gew.-% Graden vorhanden ist,
kann zu Erhöhungen der Duktilität von bis zu 100% mehr als die selbe Legierung, die Silizium
anstelle von Germanium aufweist, führen. Germanium hilft auch bei der Gießfähigkeit der
Legierung, indem es die Mikroporosität vermindert. Ohne Germanium hat die Legierung mehr
Mikroporosität in gegossenem Zustand, was zu geringerer Festigkeit und Duktilität führt. Zusätzlich
scheint die Legierung, die Germanium aufweist, optimal in dem gegossenen Zustand verfestigt zu
sein, da sie die selben Eigenschaften vor und nach der Wärmebehandlung
(Lösungswärmebehandlung, Abschrecken und Altern) hat. Somit ist die Wärmebehandlung, die
erforderlich ist, um optimale Eigenschaften für Beryllium-Aluminium-Legierungen, die Silizium und
Silber enthalten, zu ergeben, nicht nötig für die Germanium enthaltenden Legierungen. Da
Wärmebehandlung die Lösen, Abschrecken und Altern aufweist, Abmessungsverzerrungen bei
Präzisionsgußteilen verursachen kann, ist die Beseitigung dieser Wärmebehandlung ein
wesentlicher Vorteil der Germanium enthaltenden Legierungen. Es sollte bemerkt werden, daß
angenommen wird, daß die Vorteile, die hier beschrieben werden, in Beziehung zu
Wechselwirkungen zwischen Silber und Germanium in diesen Legierungen stehen und nicht zu der
alleinigen Wirkung des Germaniums.
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[0026] Die Beryllium-Phase in den Germanium enthaltenden Legierungen kann durch Hinzufügung
von Kobalt, Nickel oder Kupfer in einer Weise, die ähnlich der ist, die für Beryllium-Aluminium-
Legierungen, die Silizium statt Germanium enthalten, beschrieben worden ist, verfestigt werden.
Der Vorteil der Germanium enthaltenden Legierung ist, daß höhere Grade der Verfestigung durch
diese Legierungszusätze erzielt werden können während immer noch eine hinreichende Duktilität
aufrechterhalten wird, als für die Silizium enthaltenden Legierungen möglich war.
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[0027] Darüberhinaus ergibt heißes isostatisches Pressen (HIP/hot isostatic pressing) der
Germanium enthaltenden Legierungen nicht nur Eigenschaftsverbesserungen einschließlich einer
Durchschnittsverbesserung von mehr als 100% für die Duktilität (wie gemessen durch % Längung
und % Verminderung der Fläche), sondern sie erzeugt auch bescheidene Erhöhungen in der
Festigkeit (ungefähr 5% für die Ersatzstreckgrenze und 15% für die Zerreißfestigkeit). Und diese
Eigenschaftsverbesserungen werden ohne Abmessungsverzerrung bei Präzisionsgußteilen erzielt.
Weitere Verbesserungen bei Festigkeit und Duktilität treten auf, wenn die Legierung nach dem
Gießen geschmiedet wird.
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[0028] Es wurde auch gefunden, daß die Beryllium-Phase durch Einschließen von Kupfer, Nickel
oder Kobalt bei von ungefähr 0,1-5,0 Gew.-% der Legierung verfestigt werden kann. Das
verfestigende Element geht in die Beryllium-Phase hinein, um die Streckgrenze der Legierung um
bis zu 25% zu erhöhen, ohne wirkliche Auswirkung auf die Duktilität der Legierung. Größere
Beimengen des verfestigenden Elementes lassen die Legierung spröder werden.
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[0029] Das folgende sind Beispiele von sieben Legierungen, die unter Verwendung von
Germanium und Silber gemäß dieser Erfindung hergestellt sind.
BEISPIEL I
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[0030]
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Eine 725,75 Gramm-Beladung mit Elementen im Verhältnis von (in Gew.-%) 31 Al, 2 Ag, 2 Ge
und dem Rest Be wurde in einen Schmelztiegel eingebracht und in einem
Vakuuminduktionsofen geschmelzt. Das geschmolzene Metall wurde in eine zylindrische
Form mit 1,625 Inch Durchmesser gegossen, auf Raumtemperatur abgekühlt, und aus der
Form entfernt. Die Zugeigenschaften wurden an diesem Material in dem gegossenen Zustand
gemessen. Die Eigenschaften im gegossenen Zustand waren 22,6 ksi Streckgrenze, 33,5 ksi
Zerreißgrenze, und 4,7% Längendehnung. Die Dichte dieses Gußbarrens war 2,15 g/cm³ und
der Elastizitätsmodul war 29,7 mpsi. Diese Eigenschaften können mit den Eigenschaften einer
binären Legierung (60 Gew.-% Be, 40 Gew.-% Al, mit einem Gesamtbeladungsgewicht von
853,3 g), die in einem Vakuuminduktionsofen geschmelzt wurde und in eine Form mit einem
rechteckigen Querschnitt 3 Inch auf 3/8 Inch gegossen wurde, verglichen werden. Die
Eigenschaften der binären Legierung waren 10,9 ksi Streckgrenze, 12,1 ksi Zerreißgrenze,
1% Längendehnung, 30,7 mpsi Elastizitätsmodul und 2,15 g/cm³ Dichte.
BEISPIEL II
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[0031]
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Eine 725,75 Gramm-Beladung mit Elementen im Verhältnis von (in Gew.-%) 31 Al, 2 Ag,
0,75 Ge und dem Rest Be wurde in einen Schmelztiegel eingebracht und in einem
Vakuuminduktionsofen geschmelzt. Das geschmolzene Metall wurde in eine zylindrische
Form mit 1,625 Inch Durchmesser gegossen, auf Raumtemperatur abgekühlt, und aus der
Form entfernt. Die Zugeigenschaften wurden an diesem Material in dem gegossenen Zustand
gemessen. Die Eigenschaften im gegossenen Zustand waren 20,6 ksi Streckgrenze, 30,4 ksi
Zerreißgrenze, und 4,7% Längendehnung. Die Dichte dieses Gußbarrens war 2,13 g/cm³ und
der Elastizitätsmodul war 32,2 mpsi.
BEISPIEL III
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[0032]
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Eine 725,75 Gramm-Beladung mit Elementen im Verhältnis von (in Gew.-%) 30 Al, 3 Ag,
0,75 Ge, 0,75 Co und dem Rest Be wurde in einen Schmelztiegel eingebracht und in einem
Vakuuminduktionsofen geschmelzt. Das geschmolzene Metall wurde in eine zylindrische
Form mit 1,625 Inch Durchmesser gegossen, auf Raumtemperatur abgekühlt, und aus der
Form entfernt. Die Zugeigenschaften wurden an diesem Material in dem gegossenen Zustand
gemessen. Die Eigenschaften im gegossenen Zustand waren 27,6 ksi Streckgrenze, 35,7 ksi
Zerreißgrenze und 2,1% Längendehnung. Die Dichte dieses Gußbarrens war 2,12 g/cm³ und
der Elastizitätsmodul war 32,1 mpsi.
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Ein Abschnitt des gegossenen Barrens wurde für zwei Stunden bei einer Temperatur von
550ºC und einem Druck von 15 ksi HIP-behandelt. Die Zugeigenschaften dieses
HIP-Materials waren 28,7 ksi Streckgrenze, 41,5 ksi Zerreißgrenze und 6,4%
Längendehnung. Die Dichte dieses Materials war 2,15 g/cm³ und der Elastizitätsmodul war
33,0 mpsi.
BEISPIEL IV
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[0033]
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Eine 725,75 Gramm-Beladung mit Elementen im Verhältnis von (in Gew.-%) 30 Al, 3 Ag,
0,75 Ge, 1 Co und dem Rest Be wurde in einen Schmelztiegel eingebracht und in einem
Vakuuminduktionsofen geschmelzt. Das geschmolzene Metall wurde in eine zylindrische
Form mit 1,625 Inch Durchmesser gegossen, auf Raumtemperatur abgekühlt, und aus der
Form entfernt. Die Zugeigenschaften wurden an diesem Material in dem gegossenen Zustand
gemessen. Die Eigenschaften im gegossenen Zustand waren 29,0 ksi Streckgrenze, 38,3 ksi
Zerreißgrenze und 3,8% Längendehnung. Die Dichte dieses Gußbarrens war 2,16 g/cm³ und
der Elastizitätsmodul war 32,6 mpsi.
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Ein Abschnitt des gegossenen Barrens wurde für zwei Stunden bei einer Temperatur von
550ºC und einem Druck von 15 ksi HIP-behandelt. Die Zugeigenschaften dieses
HIP-Materials waren 29,9 ksi Streckgrenze, 41,0 ksi Zerreißgrenze und 6,2%
Längendehnung. Die Dichte dieses Materials war 2,16 g/cm³ und der Elastizitätsmodul war
32,8 mpsi.
BEISPIEL V
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[0034]
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Eine 725,75 Gramm-Beladung mit Elementen im Verhältnis von (in Gew.-%) 29 Al, 3 Ag,
0,75 Ge, 2 Co und dem Rest Be wurde in einen Schmelztiegel eingebracht und in einem
Vakuuminduktionsofen geschmelzt. Das geschmolzene Metall wurde in eine zylindrische
Form mit 1,625 Inch Durchmesser gegossen, auf Raumtemperatur abgekühlt, und aus der
Form entfernt. Die Zugeigenschaften wurden an diesem Material in dem gegossenen Zustand
gemessen. Die Eigenschaften im gegossenen Zustand waren 36,4 ksi Streckgrenze, 43,1 ksi
Zerreißgrenze und 1,6% Längendehnung. Die Dichte dieses Gußbarrens war 2,17 g/cm³ und
der Elastizitätsmodul war 33,0 mpsi.
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Ein Abschnitt des gegossenen Barrens wurde für zwei Stunden bei einer Temperatur von
550ºC und einem Druck von 15 ksi HIP-behandelt. Die Zugeigenschaften dieses
HIP-Materials waren 37,9 ksi Streckgrenze, 47,2 ksi Zerreißgrenze und 4,0%
Längendehnung. Die Dichte dieses Material war 2,15 g/cm³ und der Elastizitätsmodul war
33,7 mpsi.
BEISPIEL VI
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[0035]
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Eine 725,75 Gramm-Beladung mit Elementen im Verhältnis von (in Gew.-%) 28 Al, 3 Ag,
0,75 Ge, 3 Co und dem Rest Be wurde in einen Schmelztiegel eingebracht und in einem
Vakuuminduktionsofen geschmelzt. Das geschmolzene Metall wurde in eine zylindrische
Form mit 1,625 Inch Durchmesser gegossen, auf Raumtemperatur abgekühlt, und aus der
Form entfernt. Die Zugeigenschaften wurden an diesem Material in dem gegossenen Zustand
gemessen. Die Eigenschaften im gegossenen Zustand waren 39,4 ksi Streckgrenze, 46,0 ksi
Zerreißgrenze und 1,9% Längendehnung. Die Dichte dieses Gußbarrens war 2,17 g/cm³ und
der Elastizitätsmodul war 31,9 mpsi.
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Ein Abschnitt des gegossenen Barrens wurde für zwei Stunden bei einer Temperatur von
550ºC und einem Druck von 15 ksi HIP-behandelt. Die Zugeigenschaften dieses
HIP-Materials waren 41,8 ksi Streckgrenze, 51,0 ksi Zerreißgrenze und 2,6%
Längendehnung. Die Dichte dieses Material war 2,17 g/cm³ und der Elastizitätsmodul war
33,2 mpsi.
BEISPIEL VII
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[0036]
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Eine 725,75 Gramm-Beladung mit Elementen im Verhältnis von (in Gew.-%) 31 Al, 3 Ag,
0,75 Ge und dem Rest Be wurde in einen Schmelztiegel eingebracht und in einem
Vakuuminduktionsofen geschmelzt. Das geschmolzene Metall wurde in eine zylindrische
Form mit 1,625 Inch Durchmesser gegossen, auf Raumtemperatur abgekühlt, und aus der
Form entfernt. Der sich ergebende Barren wurde in Kupfer eingeschlossen, auf 450ºC erhitzt
und zu einem Stab mit 0,55 Inch Durchmesser stranggepreßt. Die Zugeigenschaften wurden
an diesem Material in dem strangepreßten Zustand gemessen. Die Eigenschaften im
stranggepreßten Zustand waren 48,9 ksi Streckgrenze, 63,6 ksi Zerreißgrenze und 12,5%
Längendehnung. Die Dichte dieses stranggepreßten Barrens war 2,09 g/cm³ und der
Elastizitätsmodul war 35 mpsi.
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Die Eigenschaften der in den vorhergehenden Beispielen vorgestellten Legierungen sind in
Tabelle 1 zusammengefaßt.
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[0037] Figs. 1B-D zeigen einen Vergleich von gegossenen Mikrostrukturen für einige der
Germanium-Silber-Legierungen von Beryllium-Aluminium. Die dunkle Phase ist reich an Beryllium;
die helle Phase ist reich an Aluminium. Man bemerke die generelle Gleichförmigkeit der
Mikrostruktur und daß die Aluminium-Phase den interdentritischen Raum zwischen der Beryllium-
Phase völlig ausgefüllt hat, was für gute Festigkeit und Duktilität wesentlich ist.
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[0038] Figs. 2A-B zeigen Mikrostrukturen von stranggepreßten Germanium-Silber-Legierungen aus
Beryllium-Aluminium. Eine stranggepresste Struktur zeigt gleichförmige Verteilung und Verformung
beider Phasen, was nötig ist, um sicherzustellen, daß die Legierung während der Verformung nicht
bricht. Verformung vermindert nicht die Kontinuität der Aluminium-Phase, so daß diese Struktur
sowohl hohe Festigkeit als auch Duktilität ergibt.
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[0039] Obwohl spezielle Merkmale der Erfindung in einigen Zeichnungen gezeigt sind und andere
nicht, dient dies nur der Bequemlichkeit, insofern als irgendein Merkmal mit jeglichen oder allen
der anderen Merkmale gemäß der Erfindung kombiniert werden kann.