DE102015206396A1 - Method for producing a composite component - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundwerkstoff-Bauteils mit den Schritten: Pressen eines Pulvers, welches zumindest ein erstes Metall (12) und ein zweites Metall (14), welches oxophiler als das erste Metall (12) ist, umfasst, in eine Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils (S1), und Härten des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils durch Wärmebehandlung der Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils (S4), wodurch das erste Metall (12) in eine Matrix aus zumindest dem zweiten Metall (14) oder das zweite Metall (14) in eine Matrix aus zumindest dem ersten Metall (12) eingebettet wird, wobei vor, während oder nach dem Pressen der Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils zumindest das zweite Metall (14) mittels einer inneren Oxidation als Keramik in seine oxidierte Form überführt wird (S2). Ebenso betrifft die Erfindung ein Verbundwerkstoff-Bauteil.The invention relates to a method for producing a composite component, comprising the steps of: pressing a powder which comprises at least a first metal (12) and a second metal (14), which is more oxophilic than the first metal (12), into one Preforming the later composite component (S1), and curing the later composite component by heat treating the preform of the later composite component (S4), whereby the first metal (12) into a matrix of at least the second metal (14) or the second metal (14) is embedded in a matrix of at least the first metal (12), wherein before, during or after pressing the preform of the later composite component at least the second metal (14) by means of an internal oxidation as a ceramic in its oxidized Form is transferred (S2). Likewise, the invention relates to a composite component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundwerkstoff-Bauteils. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verbundwerkstoff-Bauteil.The invention relates to a method for producing a composite component. Likewise, the invention relates to a composite component.

Stand der TechnikState of the art

Die DE 10 2007 044 160 A1 beschreibt Verbundwerkstoffe aus Metall und Keramik und deren Herstellungsverfahren. Ein derartiger Verbundwerkstoff besteht aus einem metallischen und einem keramischen Werkstoff. Bei den Herstellungsverfahren der DE 10 2007 044 160 A1 wird der Verbundwerkstoff z.B. aus mindestens einem keramischen und/oder metallischen Pulver durch Pressformgebung gebildet.The DE 10 2007 044 160 A1 describes composites of metal and ceramics and their manufacturing processes. Such a composite material consists of a metallic and a ceramic material. In the manufacturing process of DE 10 2007 044 160 A1 For example, the composite material is formed from at least one ceramic and / or metallic powder by press molding.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundwerkstoff-Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verbundwerkstoff-Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 9.The present invention provides a method of manufacturing a composite component having the features of claim 1 and a composite component having the features of claim 9.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft kostengünstig herstellbare Verbundwerkstoff-Bauteile. Die mittels der vorliegenden Erfindung gewonnenen Verbundwerkstoff-Bauteile können für eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten vorteilhaft eingesetzt werden. Beispielsweise können die gewonnenen Verbundwerkstoff-Bauteile in Elektromotoren, insbesondere als Kommutatorwerkstoffe, eingesetzt werden. Auch Heat sinks und Kontakte, jeweils evtl. für Leistungselektroniken, lassen sich mittels der vorliegenden Erfindung kostengünstig schaffen. Die mittels der vorliegenden Erfindung gewonnenen Verbundwerkstoff-Bauteile können auch in einem Space Shuttle eingesetzt werden. Die hier aufgezählten Beispiele für die mittels der vorliegenden Erfindung gewonnenen Verbundwerkstoff-Bauteile sind jedoch nur beispielhaft zu interpretieren.The present invention provides low cost manufacturable composite components. The composite components obtained by the present invention can be advantageously used for a variety of uses. For example, the composite components obtained can be used in electric motors, in particular as commutator materials. Heat sinks and contacts, possibly for power electronics, can be created inexpensively by means of the present invention. The composite components obtained by means of the present invention can also be used in a space shuttle. However, the examples of the composite components obtained by means of the present invention are only to be interpreted as examples.

Beispielsweise kann die innere Oxidation bei einer ersten Temperatur zwischen 400°C bis 600°C in einer Sauerstoffatmosphäre oder in Luft ausgeführt werden. Somit kann ein effektives Durchoxidieren der (offenporigen) Vorform (zum Ausbilden der Keramik) erreicht werden.For example, the internal oxidation may be carried out at a first temperature between 400 ° C to 600 ° C in an oxygen atmosphere or in air. Thus, effective through-oxidation of the (open-pored) preform (to form the ceramic) can be achieved.

In einer möglichen Ausführungsform wird während der inneren Oxidation auch das erste Metall zumindest teilweise oxidiert, wobei das erste Metall nach der inneren Oxidation und vor, während oder nach der Wärmebehandlung der Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils selektiv reduziert wird, während das zweite Metall als Keramik in seiner oxidierten Form bleibt. Insbesondere kann das erste Metall nach der inneren Oxidation und vor, während oder nach der Wärmebehandlung der Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils bei einer zweiten Temperatur zwischen 500 bis 700°C in einer Wasserstoffatmosphäre selektiv reduziert werden. Somit kann eine effektive Reduktion ermöglicht werden.In one possible embodiment, during the internal oxidation, the first metal is also at least partially oxidized, with the first metal being selectively reduced after the internal oxidation and before, during, or after the heat treatment of the preform of the later composite component, while the second metal is ceramic remains in its oxidized form. In particular, after the internal oxidation and before, during or after the heat treatment of the preform of the later composite component, the first metal may be selectively reduced at a second temperature between 500 to 700 ° C in a hydrogen atmosphere. Thus, an effective reduction can be made possible.

In vielen kostengünstigen Ausführungsformen kann ein zumindest das erste Metall und das zweite Metall umfassendes Legierungspulver oder eine Pulvermischung aus einem ersten Metallpulver aus zumindest dem ersten Metall und einem zweiten Metallpulver aus zumindest dem zweiten Metall als das Pulver in die Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils gepresst werden.In many inexpensive embodiments, an alloy powder comprising at least the first metal and the second metal or a powder mixture of a first metal powder of at least the first metal and a second metal powder of at least the second metal may be pressed as the powder into the preform of the later composite component ,

Vorteilhafter Weise kann das eine Partikelgröße zwischen 5 und 100 Mikrometer aufweisende Pulver in die Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils gepresst werden. Somit kann die offenporige Vorform in effizienter Weise durchoxidiert sowie anschließend selektiv reduziert werden.Advantageously, the powder having a particle size between 5 and 100 micrometers can be pressed into the preform of the later composite component. Thus, the open-pore preform can be efficiently oxidized and subsequently selectively reduced.

Außerdem kann das Kupfer als das erste Metall und Aluminium, Zirkonium und/oder Silizium als das zweite Metall aufweisende Pulver in die Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils gepresst werden. Für die Metalle können damit kostengünstige Materialien eingesetzt werden.In addition, the copper, as the first metal and aluminum, zirconium, and / or silicon as the second metal-containing powder, may be pressed into the preform of the later composite component. Cost-effective materials can thus be used for the metals.

Des Weiteren kann das Festigen des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils durch die Wärmebehandlung der Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils bis zu einer Porengröße des in der Matrix aus zumindest dem zweiten Metall eingebetteten ersten Metalls oder des in der Matrix aus zumindest dem ersten Metall eingebetteten zweiten Metalls zwischen 10 Nanometern und 100 Mikrometer ausgeführt werden.Furthermore, the consolidation of the later composite component by the heat treatment of the preform of the later composite component up to a pore size of embedded in the matrix of at least the second metal first metal or embedded in the matrix of at least the first metal second metal between 10 nanometers and 100 microns are performed.

Die oben beschriebenen Vorteile liegen auch bei einem mittels des entsprechenden Verfahrens geschaffenen Verbundwerkstoff-Bauteil vor.The advantages described above are also present in a composite component created by means of the corresponding method.

Auch bei einem derartigen Verbundwerkstoff-Bauteil kann eine Porengröße des in der Matrix aus zumindest dem zweiten Metall eingebetteten ersten Metalls oder des in der Matrix aus zumindest dem ersten Metall eingebetteten zweiten Metalls zwischen 10 Nanometern und 100 Mikrometer liegen.Even with such a composite component, a pore size of the first metal embedded in the matrix of at least the second metal or of the second metal embedded in the matrix of at least the first metal can be between 10 nanometers and 100 micrometers.

Vorzugsweise ist das erste Metall Kupfer und das zweite Metall ist Aluminium, Zirkonium und/oder Silizium. Kupfer-Aluminiumoxid weist besonders vorteilhafte Werkstoffeigenschaften, wie eine gute elektrische Leitfähigkeit des Kupfers sowie eine gute thermische Leitfähigkeit und ein geringes Gewicht des Aluminiums, auf. Zudem führen bei Kupfer-Aluminiumoxid, Kupfer-Zirkoniumoxid und Kupfer-Siliziumoxid die nanoskaligen Keramikpartikel, insbesondere deren durch die vorteilhafte Vorgehensweise geschaffene besonders homogene Verteilung der Partikel, zu einer Festigkeitssteigerung, bzw. besseren Verschleisseigenschaften.Preferably, the first metal is copper and the second metal is aluminum, zirconium and / or silicon. Copper-aluminum oxide has particularly advantageous material properties, such as a good electrical conductivity of the copper and a good thermal conductivity and a low weight of the aluminum on. In addition, copper-aluminum oxide, copper-zirconium oxide and copper Silicon oxide, the nanoscale ceramic particles, in particular their created by the advantageous procedure particularly homogeneous distribution of the particles, to increase the strength or better Verschleissigenschaften.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The described embodiments and developments can be combined with each other as desired.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to the figures. Show it:

1 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern einer ersten Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Verbundwerkstoff-Bauteils; 1 a flowchart for explaining a first embodiment of the method for producing a composite component;

2 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Verbundwerkstoff-Bauteils; 2 a flowchart for explaining a second embodiment of the method for producing a composite component;

3 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des Verbundwerkstoff-Bauteils; und 3 a schematic sectional view of a first embodiment of the composite component; and

4 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Verbundwerkstoff-Bauteils. 4 a schematic sectional view of a second embodiment of the composite component.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Erläutern einer ersten Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Verbundwerkstoff-Bauteils. 1 shows a flowchart for explaining a first embodiment of the method for producing a composite component.

In einem Verfahrensschritt S1 des hier beschriebenen Verfahrens wird ein Pulver (als Ausgangsmaterial des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils) in eine Vorform (bzw. einen Grünkörper/Grünling) des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils gepresst. Das in dem Verfahrensschritt S1 gepresste Pulver umfasst zumindest ein erstes Metall und ein zweites Metall, wobei das zweite Metall oxophiler als das erste Metall ist. (Man kann das erste Metall auch als das edlere Metall gegenüber dem zweiten Metall umschreiben.) Das heißt, mit anderen Worten, dass das zweite Metall „Sauerstoff-Liebender“ ist und somit besser oxidiert als das erste Metall. In a method step S1 of the method described here, a powder (as starting material of the later composite component) is pressed into a preform (or a green body / green body) of the later composite component. The powder pressed in method step S1 comprises at least a first metal and a second metal, wherein the second metal is more oxophilic than the first metal. (One can also rewrite the first metal as the nobler metal over the second metal.) In other words, the second metal is "oxygen-loving" and thus more oxidized than the first metal.

Beispielsweise kann das in die Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils gepresste Pulver Kupfer als das erste Metall und/oder Aluminium, Zirkonium und/oder Silizium als das zweite Metall aufweisen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die hier für das erste Metall und das zweite Metall genannten Materialen nur beispielhaft zu interpretieren sind.For example, the powder pressed into the preform of the later composite component may comprise copper as the first metal and / or aluminum, zirconium and / or silicon as the second metal. It should be understood, however, that the materials referred to herein for the first metal and the second metal are to be interpreted as exemplary only.

Außerdem kann das in die Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils gepresste Pulver auch eine erste Gruppe aus mindestens zwei Metallen (anstelle des nur einen ersten Metalls) und/oder eine zweite Gruppe aus mindestens zwei Metallen (anstelle des nur einen zweiten Metalls) umfassen. Hat das Pulver (anstelle des nur einen ersten Metalls) die erste Gruppe aus mindestens zwei Metallen, so sind das zweite Metall oder die mindestens zwei Metalle der zweiten Gruppe oxophiler als alle Metalle der ersten Gruppe. Entsprechend sind bei einem Pulver mit der zweite Gruppe aus mindestens zwei Metallen (anstelle des nur einen zweiten Metalls) alle Metalle der zweiten Gruppe oxophiler als das erste Metall oder alle Metalle der ersten Gruppe.In addition, the powder pressed into the preform of the later composite component may also comprise a first group of at least two metals (instead of only a first metal) and / or a second group of at least two metals (instead of only a second metal). If the powder (instead of only a first metal) has the first group of at least two metals, the second metal or the at least two metals of the second group are more oxophilic than all the metals of the first group. Accordingly, in a powder having the second group of at least two metals (instead of only a second metal), all the metals of the second group are more oxophilic than the first metal or all metals of the first group.

Mittels des hier beschriebenen Verfahrens wird das Verbundwerkstoff-Bauteil aus einem Metall-Keramik-Verbundwerkstoff ausgebildet, welcher einen Metallwerkstoff (aus dem ersten Metall oder den mindestens zwei Metallen der ersten Gruppe) und einen Keramikwerkstoff (aus dem zweiten Metall oder den mindestens zwei Metallen der zweiten Gruppe) umfasst. Ein Verhältnis des Metallwerkstoffs zu dem (späteren) Keramikwerkstoff des Metall-Keramik-Verbundwerkstoffs kann durch ein Mengenverhältnis aus einer ersten Menge des ersten Metalls/der Metalle der ersten Gruppe und einer zweiten Menge des zweiten Metalls/der Metalle der zweiten Gruppe festgelegt werden. Bei dem Metall-Keramik-Verbundwerkstoff wird entweder der Metallwerkstoff in eine Matrix aus dem Keramikwerkstoff oder der Keramikwerkstoff in eine Matrix aus dem Metallwerkstoff eingebettet. Im Falle einer Einbettung des Metallwerkstoffs in eine Matrix aus dem Keramikwerkstoff kann die zweite Menge des zweiten Metalls/der Metalle der zweiten Gruppe zwischen 60–99,5 Gewichts-% (Gewichtsprozent) liegen. Bei einer Einbettung des Keramikwerkstoffs in eine Matrix aus dem Metallwerkstoff kann die zweite Menge des zweiten Metalls/der Metalle der zweiten Gruppe zwischen 0,1 bis 4 Gewichts-% (Gewichtsprozent), vorzugsweise zwischen 0,2 bis 1,2 Gewichts-% (Gewichtsprozent), liegen.By means of the method described here, the composite component is formed of a metal-ceramic composite material comprising a metal material (of the first metal or the at least two metals of the first group) and a ceramic material (of the second metal or the at least two metals of second group). A ratio of the metal material to the (later) ceramic material of the metal-ceramic composite may be determined by a ratio of a first amount of the first metal (s) of the first group and a second amount of the second metal (s) of the second group. In the metal-ceramic composite material, either the metal material is embedded in a matrix of the ceramic material or the ceramic material is embedded in a matrix of the metal material. In the case of an embedding of the metal material in a matrix of the ceramic material, the second amount of the second metal / metals of the second group may be between 60-99.5% by weight (weight percent). When the ceramic material is embedded in a matrix of the metal material, the second amount of the second metal (s) of the second group can be between 0.1 and 4% by weight (preferably between 0.2 and 1.2% by weight). Weight percent) lie.

Als das Pulver kann ein zumindest das erste Metall (bzw. die erste Gruppe aus mindestens zwei Metallen) und das zweite Metall (bzw. die zweite Gruppe aus mindestens zwei Metallen) umfassendes Legierungspulver in dem Verfahrensschritt S1 in die Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils gepresst werden. Speziell kann ein Kupfer-Aluminium-Legierungspulver, ein Kupfer-Zirkonium-Legierungspulver oder ein Kupfer-Silizium-Legierungspulver in die Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils gepresst werden. Auch andere Legierungspulver sind zum Ausführen des hier beschriebenen Verfahrens geeignet. Ebenso kann jedoch auch eine Pulvermischung aus einem ersten Metallpulver aus zumindest dem ersten Metall (bzw. der ersten Gruppe aus mindestens zwei Metallen) und einem zweiten Metallpulver aus zumindest dem zweiten Metall (bzw. der zweiten Gruppe aus mindestens zwei Metallen) als das Pulver in die Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils gepresst werden. In beiden Fällen kann das in die Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils gepresste Pulver eine Partikelgröße zwischen 5 und 100 Mikrometer aufweisen. Die hier für die Partikelgröße genannten Zahlenwerte sind jedoch nicht als einschränkend zu interpretieren.As the powder, an alloy powder comprising at least the first metal (or the first group of at least two metals) and the second metal (or the second group of at least two metals) may be pressed in the method step S1 into the preform of the later composite component become. Specifically, a copper-aluminum alloy powder, a copper-zirconium alloy powder, or a copper-silicon alloy powder may be pressed into the preform of the later composite component. Other alloy powders are also suitable for carrying out the method described here. Likewise, however, a powder mixture of a first metal powder of at least the first metal (or the first group of at least two metals) and a second metal powder of at least the second metal (or the second group of at least two metals) are pressed as the powder in the preform of the later composite component. In both cases, the powder pressed into the preform of the later composite component may have a particle size between 5 and 100 micrometers. However, the numerical values given here for the particle size are not to be interpreted as limiting.

In einem Verfahrensschritt S2 wird zumindest das zweite Metall mittels einer inneren Oxidation als Keramik in seine oxidierte Form überführt. Optionaler Weise können auch zumindest alle Metalle der zweiten Gruppe mittels der inneren Oxidation als Keramiken in ihre oxidierten Formen überführt werden. Lediglich beispielhaft wird bei dem Verfahren der 1 der Verfahrensschritt S2 nach dem Pressen der Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils (Verfahrensschritt S1) ausgeführt. Alternativ kann der Verfahrensschritt S2 jedoch auch vor oder während dem Pressen der Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils (Verfahrensschritt S1) ausgeführt werden.In a method step S2, at least the second metal is converted into its oxidized form by means of an internal oxidation as ceramic. Optionally, at least all the metals of the second group can also be converted into their oxidized forms by means of the internal oxidation as ceramics. For example only, in the method of 1 the method step S2 is carried out after pressing the preform of the later composite component (method step S1). Alternatively, however, the method step S2 can also be carried out before or during the pressing of the preform of the later composite component (method step S1).

Die Überführung des zweiten Metalls als Keramik in seine oxidierte Form erfolgt durch die innere Oxidation des Pulvers oder der aus dem Pulver gepressten Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils. (Unter der inneren Oxidation kann auch eine „Internal Oxidation“ verstanden werden.) Somit kann eine homogene Verteilung des ersten Metalls (bzw. der mindestens zwei Metalle der ersten Gruppe) und des zweiten Metalls (bzw. der mindestens zwei Metalle der zweiten Gruppe) vor dem Ausführen des Verfahrensschritts S2 sichergestellt werden. Während des vor dem Verfahrensschritt S2 ausführbaren/ausgeführten „Vermischens“ des ersten Metalls (bzw. der mindestens zwei Metalle der ersten Gruppe) und des zweiten Metalls (bzw. der mindestens zwei Metalle der zweiten Gruppe) erleichtert/ermöglicht das Vorliegen aller dieser Metalle in ihren reduzierten Formen eine homogenere Verteilung aller Metalle. (Z.B. können die verschiedenen Partikel aufgrund des Vorliegens aller Metalle in ihren reduzierten Formen geringere Abweichungen in ihren Partikelgrößen und/oder ihren Dichten haben.) Das Ausführen des Verfahrensschritts S2 führt somit zu der gewünschten homogeneren Verteilung aller Metalle und verbessert damit die Eigenschaften des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils.The conversion of the second metal as a ceramic into its oxidized form is effected by the internal oxidation of the powder or of the powder pressed preform of the later composite component. (The internal oxidation can also be understood as meaning an "internal oxidation".) Thus, a homogeneous distribution of the first metal (or of the at least two metals of the first group) and of the second metal (or of the at least two metals of the second group) be ensured before the execution of the method step S2. During the "mixing" of the first metal (or of the at least two metals of the first group) and of the second metal (or of the at least two metals of the second group) which is carried out / carried out before method step S2, the presence of all of these metals in / facilitates their reduced forms a more homogeneous distribution of all metals. (For example, due to the presence of all metals in their reduced forms, the different particles may have smaller variations in their particle sizes and / or their densities.) Performing method step S2 thus results in the desired more homogeneous distribution of all metals, thereby improving the properties of the later composite -Bauteils.

Beispielsweise kann die innere Oxidation bei einer ersten Temperatur zwischen 400°C bis 600°C, insbesondere zwischen 450°C bis 580°C, speziell zwischen 500°C bis 570°C, ausgeführt werden. Häufig wird eine erste Temperatur von 550°C für die innere Oxidation des Verfahrensschritts S2 bevorzugt. Die hier genannten Zahlenwerte sind jedoch nur beispielhaft zu interpretieren. Die innere Oxidation des Verfahrensschritts S2 kann auch bei anderen Temperaturwerten ausgeführt werden.For example, the internal oxidation at a first temperature between 400 ° C to 600 ° C, in particular between 450 ° C to 580 ° C, especially between 500 ° C to 570 ° C, are performed. Frequently, a first temperature of 550 ° C is preferred for the internal oxidation of process step S2. However, the numerical values mentioned here are only to be interpreted as examples. The internal oxidation of process step S2 can also be carried out at other temperature values.

Bevorzugter Weise erfolgt die innere Oxidation des Verfahrensschritts S2 in einer Sauerstoffatmosphäre oder in Luft. Alternativ kann auch ein Vornitrieren in einer Stickstoff- oder Ammoniakatmosphäre durchgeführt werden. Ebenso kann auch eine andere Atmosphäre während des Ausführens des Verfahrensschritts S2 vorliegen.Preferably, the internal oxidation of the process step S2 takes place in an oxygen atmosphere or in air. Alternatively, it is also possible to carry out a pre-nitriding in a nitrogen or ammonia atmosphere. Likewise, another atmosphere may be present during the execution of method step S2.

Optionaler Weise kann der Verfahrensschritt S2 so ausgeführt werden, dass nur das zweite Metall oder nur die Metalle der zweiten Gruppe oxidiert werden, während das erste Metall oder die Metalle der ersten Gruppe nach dem Verfahrensschritt S2 reduziert vorliegen. Bei dem Verfahren der 1 wird/werden während der inneren Oxidation allerdings auch das erste Metall/die Metalle der ersten Gruppe zumindest teilweise oxidiert. Das Verfahren der 1 weist deshalb noch einen Verfahrensschritt S3 auf, auf welchen jedoch andernfalls verzichtet werden kann.Optionally, the method step S2 can be carried out such that only the second metal or only the metals of the second group are oxidized, while the first metal or the metals of the first group are present reduced after the method step S2. In the process of 1 However, during the internal oxidation, the first metal (s) of the first group is / are at least partially oxidized. The procedure of 1 therefore still has a method step S3, which, however, can otherwise be dispensed with.

In dem Verfahrensschritt S3 wird/werden das erste Metall/die Metalle der ersten Gruppe nach der inneren Oxidation selektiv reduziert wird, während das zweite Metall/jedes Metall der zweiten Gruppe als Keramik in seiner oxidierten Form bleibt. (Der Verfahrensschritt S3 kann vor, während oder nach einem unten beschriebenen Verfahrensschritt S4 ausgeführt werden.)In step S3, the first metal (s) of the first group is / are selectively reduced after internal oxidation, while the second metal (s) of the second group remains as a ceramic in its oxidized form. (The method step S3 can be carried out before, during or after a method step S4 described below.)

Beispielsweise kann das erste Metall/jedes Metall der ersten Gruppe nach der inneren Oxidation in einer Wasserstoffatmosphäre selektiv reduziert werden. Auch eine andere Atmosphäre kann zum Ausführen des Verfahrensschritts S3 geeignet sein.For example, the first metal / metal of the first group may be selectively reduced after internal oxidation in a hydrogen atmosphere. Also, another atmosphere may be suitable for executing the method step S3.

Vorzugsweise wird der Verfahrensschritt S3 bei einer zweiten Temperatur zwischen 500°C bis 700°C, insbesondere zwischen 550°C bis 650°C, speziell zwischen 580°C bis 620°C ausgeführt. Manchmal wird eine zweite Temperatur bei 600°C zum Ausführen des Verfahrensschritts S3 bevorzugt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die hier genannten Temperaturwerte für eine Ausführbarkeit des Verfahrensschritts S3 nur beispielhaft sind.Preferably, the method step S3 is carried out at a second temperature between 500 ° C to 700 ° C, in particular between 550 ° C to 650 ° C, especially between 580 ° C to 620 ° C. Sometimes a second temperature at 600 ° C is preferred for carrying out the method step S3. It should be noted, however, that the temperature values mentioned here for executability of method step S3 are only examples.

In dem Verfahrensschritt S4 erfolgt ein Härten des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils durch Wärmebehandlung der Vorform (bzw. des Grünkörpers/Grünlings) des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils. Auf diese Weise wird/werden das erste Metall/die Metalle der ersten Gruppe in eine Matrix aus zumindest dem zweiten Metall oder das zweite Metall/die Metalle der zweiten Gruppe in eine Matrix aus zumindest dem ersten Metall eingebettet. Beispielsweise kann das Härten des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils durch die in dem Verfahrensschritt S4 ausgeführten Wärmebehandlung (der Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils) bis zu einer Porengröße zwischen 10 Nanometern und 100 Mikrometer des/jedes in der Matrix aus zumindest dem zweiten Metall eingebetteten ersten Metalls/Metalls der ersten Gruppe oder des/jedes in der Matrix aus zumindest dem ersten Metall eingebetteten zweiten Metalls/Metalls der zweiten Gruppe ausgeführt werden.In the method step S4, hardening of the later composite component takes place by heat treatment of the preform (or of the green body / green body) of the later composite component. In this way, the first metal (s) of the first group is / are embedded in a matrix of at least the second metal or the second metal (s) of the second group are embedded in a matrix of at least the first metal. For example, the hardening of the later composite component may be performed by those performed in method step S4 Heat treatment (the preform of the later composite component) to a pore size of between 10 nanometers and 100 micrometers of the first metal / metal of the first group embedded in the matrix of at least the second metal or of any in the matrix of at least the first one Metal embedded second metal / metal of the second group are executed.

Als Verfahrensschritt S4 kann insbesondere ein Sintern der Vorform (bzw. des Grünkörpers/Grünlings) des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils ausgeführt werden. Unter dem Sintern kann ein Erhitzen der Vorform (bzw. des Grünkörpers/Grünlings) des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils (evtl. unter Druck), wobei eine Sintertemperatur jedoch unter einer maximalen Schmelztemperatur aller Metalle des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils bleibt, verstanden werden. Wahlweise kann ein Festphasensintern oder ein Flüssigphasensintern (bei welchem es zu einer Schmelze/Teilschmelze kommt) ausgeführt werden. Das Produkt des Sinterns kann bei Bedarf zusätzlich durch ein Heißisostatisches Pressen (HIP, Hit Isostatic Pressure) verdichtet werden.In particular, sintering of the preform (or of the green body / green body) of the later composite component can be carried out as method step S4. Under sintering, heating of the preform (or green body / green body) of the later composite component (possibly under pressure), but with a sintering temperature remaining below a maximum melting temperature of all the metals of the later composite component, can be understood. Optionally, solid-phase sintering or liquid-phase sintering (in which a melt / partial melt occurs) can be carried out. If necessary, the product of sintering can additionally be compressed by means of hot isostatic pressing (HIP, Hit Isostatic Pressure).

Optionaler Weise können die Verfahrensschritte S2 und S4 auch als ein oxidatives Sintern gleichzeitig/gemeinsam ausgeführt werden. Auch während des oxidativen Sinterns kann/können das oxophilere zweite Metall/die oxophileren Metalle der zweiten Gruppe oxidiert werden, während gleichzeitig das spätere Verbundwerkstoff-Bauteil gehärtet wird.Optionally, process steps S2 and S4 may also be carried out simultaneously as an oxidative sintering. Also, during oxidative sintering, the oxophilic second metal (s) of the second group may be oxidized while at the same time curing the later composite component.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Erläutern einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Verbundwerkstoff-Bauteils. 2 shows a flowchart for explaining a second embodiment of the method for producing a composite component.

Bei dem Verfahren der 2 wird der Verfahrensschritt S2 vor dem Verfahrensschritt S1 ausgeführt. Unter der in dem Verfahrensschritt S2 ausgeführten internen Oxidation kann somit auch eine Voroxidation des Pulvers aus zumindest dem ersten Metall und dem zweiten Metall verstanden werden. Das Pulver wird im Rahmen der Voroxidation durchoxidiert. Das Verfahren der 2 kann mit allen oben genannten Ausgangsmaterialen der zuvor beschriebenen Ausführungsform ausgeführt werden. Ebenso kann der Verfahrensschritt S2 auch bei dem Verfahren der 2 bei einer ersten Temperatur zwischen 400°C bis 600°C, insbesondere zwischen 450°C bis 580°C, speziell zwischen 500°C bis 570°C, bevorzugt bei 550°C, ausgeführt werden. (Diese Zahlenwerte sind jedoch nur beispielhaft zu interpretieren.) Bevorzugter Weise erfolgt die innere Oxidation des Verfahrensschritts S2 auch in diesem Fall in einer Sauerstoffatmosphäre oder in Luft, wobei jedoch kann auch eine andere Atmosphäre während des Ausführens des Verfahrensschritts S2 (wie z.B. eine Stickstoff- oder Ammoniakatmosphäre) vorliegen kann.In the process of 2 the method step S2 is carried out before the method step S1. The internal oxidation carried out in method step S2 can thus also be understood as meaning a preoxidation of the powder of at least the first metal and the second metal. The powder is oxidized by pre-oxidation. The procedure of 2 can be carried out with all the above-mentioned starting materials of the embodiment described above. Likewise, the method step S2 can also be used in the method of 2 at a first temperature between 400 ° C to 600 ° C, in particular between 450 ° C to 580 ° C, especially between 500 ° C to 570 ° C, preferably at 550 ° C, are executed. (However, these numerical values are to be interpreted only as an example.) Preferably, the internal oxidation of process step S2 also takes place in an oxygen atmosphere or in air in this case, but another atmosphere can also be used during the execution of process step S2 (such as, for example, nitrogen). or ammonia atmosphere).

Sofern gewünscht, können bei dem Verfahren der 2 auch die Verfahrensschritte S1 und S4 gemeinsam/gleichzeitig ausgeführt werden. Speziell kann ein Heißpressen oder ein Heißisostatisches Pressen (HIP, Hit Isostatic Pressure) erfolgen. Bei dem Heißisostatischen Pressen wird das (in dem Verfahrensschritt S1 zumindest teilweise oxidierte) Pulver gleichzeitig heiß gepresst und gesintert. Speziell kann ein Gasdruck von allen Seiten so auf das gepresste Material einwirken, dass das spätere Verbundwerkstoff-Bauteil isotrope Eigenschaften erhält. Mittels des Gasdrucks kann auch durch ein Eindringen des Gases in Poren ein Nachverdichten der Poren verhindert werden.If desired, in the process of 2 also the method steps S1 and S4 are executed jointly / simultaneously. Specifically, a hot pressing or a hot isostatic pressing (HIP, Hit Isostatic Pressure) can take place. In hot isostatic pressing, the powder (at least partially oxidized in process step S1) is simultaneously hot-pressed and sintered. Specifically, a gas pressure from all sides act on the pressed material so that the later composite component obtains isotropic properties. By means of the gas pressure can be prevented by penetration of the gas into pores, a re-densification of the pores.

Auch bei dem Verfahren der 2 kann der Verfahrensschritt S2 so ausgeführt werden, dass nur das zweite Metall oder nur die Metalle der zweiten Gruppe oxidiert werden, während das erste Metall oder die Metalle der ersten Gruppe nach dem Verfahrensschritt S2 (noch) reduziert vorliegen. Andernfalls kann der optionale Verfahrensschritt S3 vor, während oder nach dem Verfahrensschritt S4 ausgeführt werden. In der Ausführungsform der 2 kann der optionale Verfahrensschritt S3 auch vor dem Verfahrensschritt S1 ausgeführt werden.Also in the process of 2 For example, the method step S2 can be carried out such that only the second metal or only the metals of the second group are oxidized, while the first metal or the metals of the first group are (still) reduced after the method step S2. Otherwise, the optional method step S3 can be carried out before, during or after the method step S4. In the embodiment of the 2 the optional method step S3 can also be carried out before the method step S1.

In dem optionalen Verfahrensschritt S3 kann/können das erste Metall/die Metalle der ersten Gruppe z.B. in einer Wasserstoffatmosphäre selektiv reduziert werden, während das zweite Metall/jedes Metall der zweiten Gruppe als Keramik in seiner oxidierten Form bleibt. Auch eine andere Atmosphäre kann zum Ausführen des Verfahrensschritts S3 der 2 geeignet sein. Auch wenn für die zweite Temperatur hier ein Bereich von 500°C bis 700°C, insbesondere von 550°C bis 650°C, speziell von 580°C bis 620°C, bevorzugt eine zweite Temperatur gleich 600°C, angegeben sind, sind die genannten Temperaturwerte nur beispielhaft zu verstehen.In the optional method step S3, the first metal (s) of the first group may be selectively reduced, for example, in a hydrogen atmosphere, while the second metal (s) of the second group may remain as a ceramic in its oxidized form. Also, another atmosphere may be used to carry out the method step S3 of 2 be suitable. Even if for the second temperature here a range of 500 ° C to 700 ° C, in particular from 550 ° C to 650 ° C, especially from 580 ° C to 620 ° C, preferably a second temperature equal to 600 ° C, are given, the mentioned temperature values are only an example.

In einer optionalen Weiterbildung der oben beschriebenen Verfahren kann vor dem Verfahrensschritt S1 noch ein Presshilfsmittel, wie z.B. ein Schmiermittel, dem zu pressenden Pulver (vor oder nach der inneren Oxidation) zugegeben werden. Das Presshilfsmittel wird in der Regel während der als Verfahrensschritt S4 ausgeführten Wärmebehandlung (automatisch) entfernt. Es wird hier jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass beim Ausführen der oben beschriebenen Verfahren auch auf ein Presshilfsmittel verzichtet werden kann.In an optional further development of the methods described above, prior to method step S1, a pressing auxiliary, such as, for example, can be used. a lubricant to be added to the powder to be pressed (before or after the internal oxidation). The pressing aid is usually removed during the heat treatment carried out as method step S4 (automatic). However, it is expressly pointed out that it is possible to dispense with a pressing aid when carrying out the methods described above.

Ebenso kann vor einem Beginn eines der oben beschriebenen Verfahren das zu verarbeitende Pulver granuliert werden. Das Ausführen eines derartigen Verfahrensschritts ist jedoch optional.Likewise, before starting any of the processes described above, the powder to be processed can be granulated. However, performing such a method step is optional.

Bei allen oben beschriebenen Verfahren können die mechanischen, thermischen und/oder elektrischen Eigenschaften des hergestellten Verbundwerkstoff-Bauteils durch eine Vielzahl von Parametern, wie beispielsweise eine Bauteilgröße, eine Partikelgröße, eine Partikelverteilung, eine Porenverteilung und/oder mindestens einen Gasdruck/Partialgasdruck eines bei der Oxidation und/oder der Reduktion verwendeten Gases variiert werden.In all the methods described above, the mechanical, thermal and / or electrical properties of the composite component produced by a variety of parameters, such as a component size, a particle size, a particle distribution, a pore distribution and / or at least one gas pressure / partial gas pressure of a gas used in the oxidation and / or reduction can be varied.

Alle oben beschriebenen Verfahren eignen sich vorteilhaft zum Herstellen eines Verbundwerkstoff-Bauteils mit einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff (MMC, Metall Matrix Composite) oder einem Keramischen Faserverbundwerkstoff (CMC, Ceramic Matrix Composite) als Metall-Keramik-Verbundwerkstoff. Dabei lassen sich mittels der oben beschriebenen Verfahren die Herstellungskosten für den Metallmatrix-Verbundwerkstoff oder den Keramischen Faserverbundwerkstoff reduzieren. Neben einer deutlich kostengünstigeren Prozessführung bieten die oben beschriebenen Verfahren auch eine bessere Kontrolle einer Mikrostruktur des hergestellten Verbundwerkstoff-Bauteils.All of the methods described above are advantageous for making a composite metal-composite (MMC) or ceramic matrix composite (CMC) metal-ceramic composite material. In this case, the manufacturing costs for the metal matrix composite material or the ceramic fiber composite material can be reduced by means of the methods described above. In addition to a much more cost-effective process management, the methods described above also provide better control of a microstructure of the composite component produced.

3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des Verbundwerkstoff-Bauteils. 3 shows a schematic sectional view of a first embodiment of the composite component.

Das in 3 schematisch wiedergegebene Verbundwerkstoff-Bauteil ist zumindest teilweise aus einem Metall-Keramik-Verbundwerkstoff 10 geformt. (Lediglich der besseren Anschaulichkeit wegen ist in 3 nur der Metall-Keramik-Verbundwerkstoff 10 dargestellt.) Der Metall-Keramik-Verbundwerkstoff 10 ist in eine Form gepresst und verdichtet. Außerdem umfasst der Metall-Keramik-Verbundwerkstoff 10 zumindest ein erstes Metall 12, welches in seiner reduzierten Form vorliegt, und ein zweites Metall 14, welches oxophiler als das erste Metall 12 ist und als Keramik in seiner oxidierten Form vorliegt. Der Metall-Keramik-Verbundwerkstoff 10 kann (anstelle des nur einen ersten Metalls 12) auch eine erste Gruppe aus mindestens zwei Metallen und/oder (anstelle des nur einen zweiten Metalls 14) eine zweite Gruppe aus mindestens zwei Metallen umfassen. Hat der Metall-Keramik-Verbundwerkstoff 10 (anstelle des nur einen ersten Metalls 12) die erste Gruppe aus mindestens zwei Metallen, so sind das zweite Metall 14 oder die mindestens zwei Metalle der zweiten Gruppe oxophiler als alle Metalle der ersten Gruppe. Entsprechend sind bei einem Metall-Keramik-Verbundwerkstoff 10 mit der zweite Gruppe aus mindestens zwei Metallen (anstelle des nur einen zweiten Metalls 14) alle Metalle der zweiten Gruppe oxophiler als das erste Metall 12 oder alle Metalle der ersten Gruppe.This in 3 schematically reproduced composite component is at least partially made of a metal-ceramic composite material 10 shaped. (Only for the sake of clarity is in 3 only the metal-ceramic composite 10 shown.) The metal-ceramic composite material 10 is pressed into a mold and compacted. In addition, the metal-ceramic composite material includes 10 at least a first metal 12 , which is in its reduced form, and a second metal 14 , which is more oxophilic than the first metal 12 and is present as ceramics in its oxidized form. The metal-ceramic composite 10 can (instead of just a first metal 12 ) also a first group of at least two metals and / or (instead of only a second metal 14 ) comprise a second group of at least two metals. Has the metal-ceramic composite 10 (instead of just a first metal 12 ) the first group of at least two metals, so are the second metal 14 or the at least two metals of the second group are more oxophilic than all the metals of the first group. Accordingly, in a metal-ceramic composite 10 with the second group of at least two metals (instead of only a second metal 14 ) all metals of the second group are more oxophilic than the first metal 12 or all metals of the first group.

In der Ausführungsform der 3 ist das erste Metall 12 in eine Matrix aus (zumindest) dem zweiten Metall 14 eingebettet. Wie unten jedoch erläutert wird, kann auch das zweite Metall 14 in eine Matrix aus (zumindest) dem ersten Metall 12 eingebettet sein. Ebenso können auch die Metalle der ersten Gruppe in eine Matrix aus dem zweiten Metall 14 oder aus den Metallen der zweiten Gruppe eingebettet sein. Entsprechend können auch die Metalle der zweiten Gruppe in eine Matrix aus dem ersten Metall 12 oder aus den Metallen der ersten Gruppe eingebettet sein.In the embodiment of the 3 is the first metal 12 into a matrix of (at least) the second metal 14 embedded. However, as will be explained below, the second metal may also be used 14 into a matrix of (at least) the first metal 12 be embedded. Similarly, the metals of the first group in a matrix of the second metal 14 or embedded from the metals of the second group. Correspondingly, the metals of the second group can also be transformed into a matrix of the first metal 12 or embedded from the metals of the first group.

Das Verbundwerkstoff-Bauteil ist mittels eines der oben beschriebenen Verfahren hergestellt. Dies ist daran erkennbar, dass der Metall-Keramik-Verbundwerkstoff 10 eine homogene Verteilung des in seiner reduzierten Form vorliegenden ersten Metalls 12 und des als Keramik in seiner oxidierten Form vorliegenden zweiten Metalls 14 aufweist. Insbesondere kann eine homogene Verteilung des ersten Metalls 12/der Metalle der ersten Gruppe und des zweiten Metalls 14/der Metalle der zweiten Gruppe vorliegen. Eine derartige homogene Verteilung ist aufgrund der oben angegebenen Ursachen nur mittels eines Ausführens eines der oben beschriebenen Verfahren realisierbar.The composite component is manufactured by one of the methods described above. This is evident from the fact that the metal-ceramic composite 10 a homogeneous distribution of the present in its reduced form first metal 12 and the second metal present as ceramic in its oxidized form 14 having. In particular, a homogeneous distribution of the first metal 12 / the metals of the first group and the second metal 14 / the metals of the second group are present. Such a homogeneous distribution can be realized only by means of carrying out one of the methods described above due to the above causes.

Man kann den Metall-Keramik-Verbundwerkstoff 10 auch als ein Gefüge aus einem Metallwerkstoff aus dem ersten Metall 12/den Metallen der ersten Gruppe und einem Keramikwerkstoff aus dem zweiten Metall 14/den Metallen der zweiten Gruppe umschreiben. Im Falle einer Einbettung des ersten Metalls 12/der Metalle der ersten Gruppe in eine Matrix aus dem zweiten Metall 14/den Metallen der zweiten Gruppe kann der Gewichtsanteil des zweiten Metalls 14/der Metalle der zweiten Gruppe (gegenüber eine Summe aus den Gewichten des ersten Metalls 12/der Metalle der ersten Gruppe und des zweiten Metalls 14/der Metalle der zweiten Gruppe) insbesondere zwischen 60–99,5 Gewichts-% (Gewichtsprozent) liegen. Von dem hier angegebenen Mengenverhältnis kann jedoch aus abgewichen sein.One can use the metal-ceramic composite material 10 also as a structure of a metal material of the first metal 12 / the metals of the first group and a ceramic material of the second metal 14 / rewrite the metals of the second group. In case of embedding the first metal 12 / the metals of the first group into a matrix of the second metal 14 the metals of the second group may be the weight fraction of the second metal 14 / the metals of the second group (versus a sum of the weights of the first metal 12 / the metals of the first group and the second metal 14 / the metals of the second group) are in particular between 60-99.5% by weight (weight percent). However, it may be different from the quantitative ratio given here.

Das erste Metall 12 kann z.B. Kupfer sein. Als das zweite Metall 14 kann Aluminium, Zirkonium und/oder Silizium vorliegen. Die hier genannten Materialien sind jedoch nur beispielhaft zu interpretieren.The first metal 12 can be eg copper. As the second metal 14 aluminum, zirconium and / or silicon may be present. However, the materials mentioned here are only to be interpreted as examples.

Eine Porengröße des/der in der Matrix aus dem zweiten Metall 14/den Metallen der zweiten Gruppe eingebetteten ersten Metalls 12/Metalle der ersten Gruppe kann zwischen 10 Nanometern und 100 Mikrometer liegen. Eine andere Porengröße kann allerdings auch vorliegen.A pore size of the in the matrix of the second metal 14 / metals of the second group of embedded first metal 12 / Metals of the first group may be between 10 nanometers and 100 micrometers. However, another pore size may also be present.

Der Metall-Keramik-Verbundwerkstoff 10 kann insbesondere ein Metallmatrix-Verbundwerkstoff (MMC, Metall Matrix Composite) oder ein Keramischen Faserverbundwerkstoff (CMC, Ceramic Matrix Composite) sein.The metal-ceramic composite 10 In particular, it may be a metal matrix composite (MMC) or a ceramic matrix composite (CMC).

4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Verbundwerkstoff-Bauteils. 4 shows a schematic sectional view of a second embodiment of the composite component.

In Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist bei dem Metall-Keramik-Verbundwerkstoff 16 des Verbundwerkstoff-Bauteils der 4 das zweite Metall 14 in eine Matrix aus dem ersten Metall 12 eingebettet. Jedoch kann auch der Metall-Keramik-Verbundwerkstoff 10 ein Metallmatrix-Verbundwerkstoff (MMC, Metall Matrix Composite) oder ein Keramischen Faserverbundwerkstoff (CMC, Ceramic Matrix Composite) sein.In contrast to the embodiment described above, in the metal-ceramic composite material 16 of the composite component of the 4 the second metal 14 into a matrix of the first metal 12 embedded. However, the metal-ceramic composite material can also be used 10 a metal matrix composite (MMC) or a ceramic composite (CMC, Ceramic Matrix Composite).

Bei einer Einbettung des zweiten Metalls 14/der Metalle der zweiten Gruppe in eine Matrix aus dem ersten Metall 12/den Metallen der ersten Gruppe kann ein Gewichtsanteil des zweiten Metalls/der Metalle der zweiten Gruppe (gegenüber eine Summe aus den Gewichten des ersten Metalls 12/der Metalle der ersten Gruppe und des zweiten Metalls 14/der Metalle der zweiten Gruppe) insbesondere zwischen 0,1 bis 4 Gewichts-% (Gewichtsprozent), vorzugsweise zwischen 0,2 bis 1,2 Gewichts-% (Gewichtsprozent), liegen. Abweichungen von den hier genannten Zahlen sind jedoch möglich.When embedding the second metal 14 / the metals of the second group into a matrix of the first metal 12 / the metals of the first group may be a weight fraction of the second metal (s) of the second group (versus a sum of the weights of the first metal 12 / the metals of the first group and the second metal 14 the metals of the second group) in particular between 0.1 to 4% by weight (percent by weight), preferably between 0.2 to 1.2% by weight (percent by weight). Deviations from the numbers mentioned here are possible.

Eine Porengröße des/der in der Matrix aus dem ersten Metall 12/den Metallen der ersten Gruppe eingebetteten zweiten Metalls 14/Metalle der zweiten Gruppe kann zwischen 10 Nanometern und 100 Mikrometer liegen. Allerdings sind auch andere Porengrößen mittels der oben beschriebenen Herstellungsverfahren möglich.A pore size of the in the matrix of the first metal 12 / the metals of the first group of embedded second metal 14 / Metals of the second group may be between 10 nanometers and 100 micrometers. However, other pore sizes are possible by means of the production methods described above.

Auch bei dem Verbundwerkstoff-Bauteil der 4 ist aufgrund der homogenen Verteilung des in seiner reduzierten Form vorliegenden ersten Metalls 12 und des als Keramik in seiner oxidierten Form vorliegenden zweiten Metalls 14 (am Schliffbild) erkennbar, dass das Verbundwerkstoff-Bauteil mittels eines der oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Also in the composite component of the 4 is due to the homogeneous distribution of the first metal present in its reduced form 12 and the second metal present as ceramic in its oxidized form 14 (on the micrograph) recognizable that the composite component is produced by one of the methods described above.

Sofern hier nicht anders beschrieben, kann das Verbundwerkstoff-Bauteil der 4 die Merkmale der Ausführungsform der 3 aufweisen. Auf eine erneute Aufzählung dieser Merkmale wird hier verzichtet.Unless otherwise described here, the composite component of the 4 the features of the embodiment of the 3 exhibit. On a new listing of these features is omitted here.

Die oben beschriebenen Verbundwerkstoff-Bauteile können für eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten vorteilhaft eingesetzt werden. Beispielsweise können die Verbundwerkstoff-Bauteile in Elektromotoren, insbesondere als Kommutatorwerkstoffe, eingesetzt werden. Ebenso können die Verbundwerkstoff-Bauteile Heat sinks (für Leistungselektroniken) sein. Kontakte, z.B. massive Einpresskontakte, können als die Verbundwerkstoff-Bauteile ebenso realisiert werden. Die Verbundwerkstoff-Bauteile können auch in einem Space Shuttle einsetzbar sein. Die hier aufgezählten Beispiele für die Verbundwerkstoff-Bauteile sind jedoch nur beispielhaft zu interpretieren.The composite components described above can be advantageously used for a variety of uses. For example, the composite components in electric motors, in particular as Kommutatorwerkstoffe be used. Likewise, the composite components may be heat sinks (for power electronics). Contacts, e.g. massive press-fit, can be realized as the composite components as well. The composite components can also be used in a space shuttle. However, the examples of the composite components listed here are only to be interpreted as examples.

Die Verbundwerkstoff-Bauteile können auch an einer kugelförmigen Form ihrer Poren erkannt werden. Ebenso sind die Verbundwerkstoff-Bauteile dadurch gekennzeichnet, dass sie bei der Ausrichtung ihrer Partikel keine Vorzugsrichtung (wie herkömmlicher Weise bei durch eine Legierung gewonnenen Bauteilen) aufweisen. Des Weiteren können die Verbundwerkstoff-Bauteile dadurch erkennbar sein, dass keine Walzrichtung an ihnen sichtbar ist.The composite components can also be recognized by a spherical shape of their pores. Likewise, the composite components are characterized in that they have no preferred direction in the orientation of their particles (as conventionally in alloyed components). Furthermore, the composite components can be recognizable by the fact that no rolling direction is visible on them.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007044160 A1 [0002, 0002] DE 102007044160 A1 [0002, 0002]

Claims (11)

Verfahren zum Herstellen eines Verbundwerkstoff-Bauteils mit den Schritten: Pressen eines Pulvers, welches zumindest ein erstes Metall (12) und ein zweites Metall (14), welches oxophiler als das erste Metall (12) ist, umfasst, in eine Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils (S1); und Härten des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils durch Wärmebehandlung der Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils (S4), wodurch das erste Metall (12) in eine Matrix aus zumindest dem zweiten Metall (14) oder das zweite Metall (14) in eine Matrix aus zumindest dem ersten Metall (12) eingebettet wird; dadurch gekennzeichnet, dass vor, während oder nach dem Pressen der Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils zumindest das zweite Metall (14) mittels einer inneren Oxidation als Keramik in seine oxidierte Form überführt wird (S2).Method for producing a composite component, comprising the steps of: pressing a powder which comprises at least one first metal ( 12 ) and a second metal ( 14 ), which is more oxophilic than the first metal ( 12 ), in a preform of the later composite component (S1); and curing the later composite component by heat treating the preform of the later composite component (S4), whereby the first metal ( 12 ) into a matrix of at least the second metal ( 14 ) or the second metal ( 14 ) into a matrix of at least the first metal ( 12 ) is embedded; characterized in that before, during or after the pressing of the preform of the later composite component at least the second metal ( 14 ) is converted into its oxidized form by means of an internal oxidation as ceramic (S2). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die innere Oxidation bei einer ersten Temperatur zwischen 400 bis 600°C in einer Sauerstoffatmosphäre oder in Luft ausgeführt wird.The method of claim 1, wherein the internal oxidation is carried out at a first temperature between 400 to 600 ° C in an oxygen atmosphere or in air. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei während der inneren Oxidation auch das erste Metall (12) zumindest teilweise oxidiert wird, und wobei das erste Metall (12) nach der inneren Oxidation und vor, während oder nach der Wärmebehandlung der Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils selektiv reduziert wird, während das zweite Metall (14) als Keramik in seiner oxidierten Form bleibt (S3). The method of claim 1 or 2, wherein during the internal oxidation also the first metal ( 12 ) is at least partially oxidized, and wherein the first metal ( 12 ) after the internal oxidation and before, during or after the heat treatment of the preform of the later composite component is selectively reduced while the second metal ( 14 ) remains as ceramic in its oxidized form (S3). Verfahren nach Anspruch 3, wobei das erste Metall (12) nach der inneren Oxidation und vor, während oder nach der Wärmebehandlung der Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils bei einer zweiten Temperatur zwischen 500 bis 700°C in einer Wasserstoffatmosphäre selektiv reduziert.Method according to claim 3, wherein the first metal ( 12 ) after the internal oxidation and before, during or after the heat treatment of the preform of the later composite component at a second temperature between 500 to 700 ° C in a hydrogen atmosphere is selectively reduced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zumindest das erste Metall (12) und das zweite Metall (14) umfassendes Legierungspulver oder eine Pulvermischung aus einem ersten Metallpulver aus zumindest dem ersten Metall (12) und einem zweiten Metallpulver aus zumindest dem zweiten Metall (14) als das Pulver in die Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils gepresst wird.Method according to one of the preceding claims, wherein at least the first metal ( 12 ) and the second metal ( 14 ) comprising an alloy powder or a powder mixture of a first metal powder of at least the first metal ( 12 ) and a second metal powder of at least the second metal ( 14 ) as the powder is pressed into the preform of the later composite component. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine Partikelgröße zwischen 5 und 100 Mikrometer aufweisende Pulver in die Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils gepresst wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the powder having a particle size of between 5 and 100 micrometers is pressed into the preform of the later composite component. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kupfer als das erste Metall (12) und Aluminium, Zirkonium und/oder Silizium als das zweite Metall (14) aufweisende Pulver in die Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils gepresst wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the copper as the first metal ( 12 ) and aluminum, zirconium and / or silicon as the second metal ( 14 ) is pressed into the preform of the later composite component. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Härten des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils durch die Wärmebehandlung der Vorform des späteren Verbundwerkstoff-Bauteils bis zu einer Porengröße des in der Matrix aus zumindest dem zweiten Metall (14) eingebetteten ersten Metalls (12) oder des in der Matrix aus zumindest dem ersten Metall (12) eingebetteten zweiten Metalls (14) zwischen 10 Nanometern und 100 Mikrometer ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the hardening of the later composite component by the heat treatment of the preform of the later composite component up to a pore size of in the matrix of at least the second metal ( 14 ) embedded first metal ( 12 ) or in the matrix of at least the first metal ( 12 ) embedded second metal ( 14 ) between 10 nanometers and 100 micrometers. Verbundwerkstoff-Bauteil, welches zumindest teilweise aus einem Metall-Keramik-Verbundwerkstoff (10, 16) geformt ist, wobei der Metall-Keramik-Verbundwerkstoff (10, 16) in eine Form gepresst und verdichtet ist und zumindest umfasst: ein erstes Metall (12), welches in seiner reduzierten Form vorliegt; und ein zweites Metall (14), welches oxophiler als das erste Metall (12) ist und als Keramik in seiner oxidierten Form vorliegt; wobei das erste Metall (12) in eine Matrix aus zumindest dem zweiten Metall (14) eingebettet ist oder das zweite Metall (14) in eine Matrix aus zumindest dem ersten Metall (12) eingebettet ist, und wobei der Metall-Keramik-Verbundwerkstoff (10, 16) eine homogene Verteilung des in seiner reduzierten Form vorliegenden ersten Metalls (12) und des als Keramik in seiner oxidierten Form vorliegenden zweiten Metalls (14) aufweist.Composite component which is at least partially made of a metal-ceramic composite material ( 10 . 16 ), wherein the metal-ceramic composite material ( 10 . 16 ) is pressed and compacted into a mold and at least comprises: a first metal ( 12 ), which is in its reduced form; and a second metal ( 14 ), which is more oxophilic than the first metal ( 12 ) and is present as ceramics in its oxidized form; the first metal ( 12 ) into a matrix of at least the second metal ( 14 ) or the second metal ( 14 ) into a matrix of at least the first metal ( 12 ) and wherein the metal-ceramic composite material ( 10 . 16 ) a homogeneous distribution of the first metal present in its reduced form ( 12 ) and of the second metal present as ceramic in its oxidized form ( 14 ) having. Verbundwerkstoff-Bauteil nach Anspruch 1, wobei eine Porengröße des in der Matrix aus zumindest dem zweiten Metall (14) eingebetteten ersten Metalls (12) oder des in der Matrix aus zumindest dem ersten Metall (12) eingebetteten zweiten Metalls (14) zwischen 10 Nanometern und 100 Mikrometer liegt.Composite component according to claim 1, wherein a pore size of the in the matrix of at least the second metal ( 14 ) embedded first metal ( 12 ) or in the matrix of at least the first metal ( 12 ) embedded second metal ( 14 ) is between 10 nanometers and 100 micrometers. Verbundwerkstoff-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Metall (12) Kupfer ist und das zweite Metall (14) Aluminium, Zirkonium und/oder Silizium ist.Composite component according to claim 1, characterized in that the first metal ( 12 ) Is copper and the second metal ( 14 ) Aluminum, zirconium and / or silicon.
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