DD137730B1

DD137730B1 - Verfahren zum umformen von verbundwerkstoffen

Info

Publication number: DD137730B1
Application number: DD78206555A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Dr-Ing Di Gruenberger; Klaus Dr-Ing Dipl-Chem Fischer
Original assignee: Gruenberger Wolfgang Dr Ing Di; Fischer Klaus Dr Ing Dipl Chem
Priority date: 1978-07-06
Filing date: 1978-07-06
Publication date: 1984-09-12
Also published as: DD137730A1

Description

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Verfahren zum. Umformen von Verbundwerkstoffen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie. Objekte, bei denen die Anwendung der Erfindimg möglich und zweckmäßig ist, sind Verfahren zum Umformen von Verbundwerkstoffen, insbesondere zur Herstellung von Supraleitern auf der Basis intermetallischer Verbindungen,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Supraleiter auf der Basis von intermetallischen Verbindungen, insbesondere von A15-Verbindungen, die die allgemeine Zusammensetzung A^B haben, werden vorteilhaft mit Hilfe des sogenannten Bronzeverfahrens, auch Verfahren der selektiven Diffusion genannt, hergestellt. Hierbei wird beispielsweise ein Verbundkörper, bestehend aus einem Matrixmaterial, welches die B-Komponente enthält, mit eingelagerten stabförmigen Kernen aus der A-Komponente, stufenweise zu Draht umgeformt, wobei zwischen einzelnen Umformungsstufen Zwischenglühungen beim Temperaturen um 500 ° zur Entfestigung des Matrixmaterials durchgeführt werden. Die Α-Komponente wird hierbei in nachteiliger Weise nicht entfestigt, da deren Erholungs- bzw. Rekristallisationstemperatur im allgemeinen oberhalb von 650 ⁰C liegt. Anschließend wird der Draht einer Wärmebehandlung unterzogen, bei der die Komponente B selek-

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tiv in die Komponente A unter Bildung der supraleitenden Verbindung A-B eindiffundiert.

Ein'Mangel des Verfahrens besteht darin, daß die Komponente A und das Matrixmaterial während der Umformung verfestigen, was zu einer Erschwerung des Umformung sprо ze s se s und zu Fehlern im Verbundwerkstoff bis zur Zerstörung des letzteren führt. Da es sich beim Matrixmaterial meist um niedrigschmelzende Stoffe handelt, wird deren Entfestigung durch Zwischenglühungen bei Temperaturen und inZeiten, bei denen eine Rekristallisation des Matrixmaterials-jedoch im allgemeinen noch keine merkliche Diffusion der B-Komponente in die Α-Komponente und Bildung spröder, die weitere Bearbeitung behindernder intermetallischer Phasen auftritt, beseitigt. Bei den Zwischengliihbedingungen findet eine Entfestigung der Α-Komponente oder ihrer Legierungen im allgemeinen nicht statt, da es sich bei diesen meist um hochschmelzende Metalle (Nb, V) handelt. Eine für die Α-Komponente rekristallisierende Glühung ist nicht möglich, da sich bei den dazu erforderlichen Temperaturen und Glühzeiten wesentliche Mengen der Verbindung A^B oder anderer spröder Phasen bilden, die eine weitere Umformung des Verbundwerkstoffes unmöglich machen. Deshalb muß die Verfestigung der A-Komponente und damit das Auftreten von Fehlern und eine teilweise Zerstörung des Verbundwerkstoffes in Kauf genommen werden. Eine bekannte Maßnahme zur Verringerung der Verfestigung der Α-Komponente ist der Einsatz reinster Ausgangswerkstoffe, was das Verfahren aber wesentlich verteuert·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, beim Umformen von Verbundwerkstoffen das Auftreten von Materialfehlern und die Zerstörung des Verbundwerkstoffs einzuschränken.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Umformen von Verbundwerkstoffen, insbesondere zur Herstellung von Supraleitern auf der Basis intermetallischer Verbindungen der allgemeinen Zusammensetzung Α,,Β, bei dem ein Verbundkörper - bestehend aus einem Matrixmaterial, welches die B-Komponente enthält und in dem stabförmige Kerne aus der Α-Komponente eingelagert sind - stufenweise zu Draht umgeformt wird, wobei zwischen einzelnen Umformungsstufen Zwischenglühungen zur Entfestigung einer der Komponenten durchgeführt werden, so zu gestalten, daß eine wesentliche Entfestigung des Verbundkörpers eintritt und dabei die Bildung wesentlicher Mengen intermetallischer Verbindungen vermieden wird.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Zwischenglühungen oder ein Teil derselben mit entsprechend hoher Temperatur und Dauer zur gleichzeitigen teilweisen Entfestigung auch der übrigen Komponenten durchgeführt werden, wobei Jedoch Temperatur und Dauer nur so groß gewählt werden, daß die Dicke der sich bildenden intermetallischen Verbindungen kleiner bleibt, als der Abstand zwischen den Oberflächen benachbarter Kerne im Endprodukt.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung werden die Enbfestigungsglühungen für die übrigen Komponenten nur dann durchgeführt, wenn die Verfestigung dieser Komponenten einen Grad erreicht hat, der eine weitere Umformung des Verbundwerkstoffs unmöglich macht, oder wenn die Verfestigung den Unterschied im Umformungsνerhalten so groß werden läßt, daß die Umformung unzulässig erschwert wird·

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Ausrünrungsbei spiel

Ein Verbundkörper, bestehend aus einer Cu-2OGew_e%Ga-Matrix, in der gleichmäßig über den Querschnitt verteilt 109 V-Stäbe mit einem Durchmesser von 4 mm so angeordnet sind, daß jeder Stab von б weiteren umgeben ist, wird bei höheren Temperaturen von einem Durchmesser von 85 mm auf einen Durchmesser von 27 mm stranggepreßt. Der erhaltene Strang wird bei Raumtemperatur durch Kaliberwalzen auf einen Durchmesser von 3»6 mm gebracht, wobei nach jeweils 40 % Umformung eine Zwischenglühung bei 525 ⁰C zur Entfestigung der (Cu, Ga)-Matrix vorgenommen wird. Bei diesem Durchmesser (entsprechend einer Gesamtumformung des Verbundes von 99»9 %) ist das Umformungsverciögen der V-Kerne erschöpft (Mikrohärte der Kerne - 320 MHV 20) und eine weitere Umformung ohne Rißbildung nicht mehr möglich. Es wird deshalb eine Zwischenglühung in der Form vorgenommen, daß der Verbunddraht 3 min in einem Ofen, der sich auf einer Temperatur von 83О ⁰C befindet, gehalten wird. Danach sind die V-Kerne teilweise entfestigt (Mikrohärte der Kerne - 190 MHV 20), wobei sich an den Phasengrenzen (Cu, Ga)-V Schichten intermetallischer Verbindungen gebildet haben, deren Dicke < 1/um ist. Der Verbunddraht kann nun ohne Schwierigkeiten weiter auf einen Durchmesser von 1,5 mm, wiederum unter Einschaltung von Zwischenglühung en bei 525 ⁰C nach jeweils 40 % Umformung, gezogen werden. Die Schichten intermetallischer Verbindungen wirken 3ich dabei infolge ihrer geringen Dicke nicht merklich störend auso Bei einem Durchmesser von 1,5 mm ist eine zweite Entfestigungsglühung des Vanadiums bei 83О ° notwendig, wobei die Haltezeit 1,6 min beträgt und sich wieder Schichten intermetallischer Verbindungen ausbilden, deren Dicke wesentlich unter 1/Um liegt. Nach weiterer Umformung des Verbunddrahtes bei Raumtemperatur auf einen Durchmesser von 0,6 mm unter 3inschaltung von Zwischenglühungen bei 525 ⁰C nach Umformgraden von wiederum jeweils 40 % wird eine dritte Glühung zur teilweisen Entfestigung der V-Kerne

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vorgenommen, wobei die Haltezeib des Verbuaddrahtes bei 83O ⁰C 0,9 min beträgt. Danach kann der Verbunddraht unter Einschaltung von Zwischerijlühunyen bei 525 C nach UmiOrm^raden von. 40 % durch Drahtzug beim Raumtemperatur auf einen Durchmesser von 0,13 mm gebracht werden.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahr en zum Umformen von Verbundwerkstoffen, insbesondere zur Herstellung von Supraleitern auf der Basis intermetallischer Verbindungen der allgemeinen Zusammensetzung Α-,Β, bei dem ein Verbundkörper - bestehend aus einem Matrixmaterial, welches die B-Komponente enthält und in dem stabförmige Kerne aus der Α-Komponente eingelagert sind stufenweise zu Draht umgeformt wird, wobei zwischen einzelnen Umformungsstufen Zwischenglühungen mit entsprechend hoher Temperatur und Dauer zur Entfestigung einer der Komponenten durchgeführt werden, gekennzeichnet dadurch, daß die Zwischenglühungen oder ein Teil derselben zur gleichzeitigen teilweisen Sntfestigung auch der anderen Komponenten durchgeführt werden, wobei jedoch Temperatur und Dauer nur so groß gewählt werden, daß die Dicke der sich bildenden intermetallischen Verbindungen kleiner bleibt als der Abstand zwischen den Oberflächen benachbarter Kerne im Endprodukt·
2. Verfahren n_ach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Sntfestigungsglühungen für die anderen Komponenten nur dann durchgeführt werden, wenn die Verfestigung dieser Komponenten einen Grad erreicht hat, der eine weitere Umformung des Verbundwerkstoffs unmöglich macht, oder wenn die Verfestigung den Unterschied im Umformungsverhalten so groß v/erden läßt, daß die Umformung unzulässig erschwert wird·