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Perfectionnements aux -alliages.
Cette invention est relative à des alliages d'une densité supérieure à celle des métaux de construction usuels comme l'acier, le laiton, le cuivre et les alliages de nickel; elle concerne aussi des procédés pour fabriquer ces alliages lourds.
Les métaux et alliages couramment employés dans la construction à cause de leur bon marché et de leurs qualités mécaniques avantageuses, ont des densités inférieures à
10 grs/cm3. Pour certaines fins, par exemple pour équilibrer des éléments mobiles de machines, il est avantageux d'avoir des alliages d'une densité plus élevée combinée à une résistance à la traction et à une dureté suffisantes. Le plomb, qui
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a une densité de 11,3, est trop doux, et l'argent, qui a une densité de 10,6, est trop coûteux. On a proposé des alliages de fer et de tungstène, mais quand la proportion de tungstène est suffisamment grande pour donner une densité notablement supérieure à 10, les alliages sont difficiles à couler et à usiner.
Les alliages contenant du tungstène, du cuivre et du nickel et ayant une densité notablement supérieure à
10 ne peuvent être produits par les procédés usuels de fu- sion et de coulée en raison de la solubilité limitée du tungstène dans le cuivre et le nickel.
Dans le brevet anglais n .447.567, on a décrit des alliages de cuivre, nickel et tungstène, produits par les procédés de la métallurgie des métaux en poudre, et dont les densités dépassent 15. Dans le brevet belge n .429.569, on a expliqué pourquoi il est préférable que ces alliages aient une proportion de nickel supérieure à la proportion de cuivre.
Par le terme "procédés de la métallurgie des mé- taux en poudre" on entend des procédés dans lesquels on comprime les constituants de l'alliàge en poudre d'une gros- seur de particules appropriée, à la forme d'un corps cohérent que l'on fritte ensuite dans une atmosphère protectrice à une température appropriée à laquelle la majeure partie du corps est solide, de sorte que le corps reste cohérent et conserve sa forme. Ces procédés sont connus depuis longtemps, mais ce n'est que récemment que leur emploi s'est généralisé.
Les procédés de la métallurgie des métaux en poudre présen- tent aussi d'autres avantages que celui d'une large gamme de compositions; ils permettent notamment la fabrication massi- ve de produits bien façonnés faits en métaux relativement @
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coûteux, et ils sont économiques étant donnée l'absence de déchets.
On pourrait s'attendre à ce que des alliages de toute densité voulue comprise entre 15 et 10 puissent être fabriqués par ces procédés au moyen des mêmes constituants, en diminuant de manière appropriée la proportion de tungstène contenu dans l'alliage. Toutefois, on a trouvé que lorsque la proportion de cuivre et de nickel dépasse notablement 15 %, ce qui correspond à une densité théorique d'environ
16,4, les corps façonnés sous pression peuvent perdre leur forme durant le frittage en raison de la grande quantité de phase liquide présente. Le but de l'invention est de procurer - une série d'alliages d'une densité comprise entre 10' et 15, plus particulièrement entre 11 et 15, qu'on puisse produire par les procédés de la métallurgie des métaux en poudre.
Suivant l'invention, des alliages ayant des densi- tés comprises entre 10 et 15 grs/cm3, obtenus par les procé- dés de la métallurgie des métaux en poudre, se compose de molybdène, tungstène, nickel et cuivre, la proportion en poids du nickel étant supérieure à celle du cuivre et la proportion en poids du (nickel + cuivre) n'étant que peu sensiblement supérieure à 15 %. On règle la densité, princi- palement, en variant le rapport entre le molybdène et le tungstène, mais elle est évidemment aussi influencée par les proportions de nickel et de cuivre. Il faut observer que, étant donné que la densité du molybdène est inférieure à 10, la présence d'une certaine quantité de tungstène est néces- saire si l'on veut que la densité dépasse 10.
On décrira ci-après à titre d'exemple une forme d' exécution d'un alliage conforme à l'invention et un mode de fabrication. On emploie 62 % de molybdène, 28 % de tungstène, 6 % de nickel et 4 % de cuivre sous forme de poudres traver- @
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sant un tamis n .150 du standard anglais et contenant une notable proportion de particules menues d'un diamètre infé- rieur à 1,5 , on mélange intimement ces poudres et on les comprime à la forme voulue dans une matrice en acier, sous une pression d'environ 800 atmosphères, après avoir ajouté un liant tel que la cire de paraffine; puis on fritte le corps pendant 20 minutes à 1400 C dans une atmosphère d'hydrogène.
L'alliage ainsi formé a une densité de 11, il a une résistan- ce à la traction supérieure à 62 kgs/mm2 et il se laisse fa- cilement usiner. On peut obtenir des alliages d'une densité plus élevée en augmentant la proportion de tungstène et en diminuant la proportion de molybdène, les proportions de nickel et cuivre restant inchangées. Inversement, on peut obtenir des alliages d'une densité plus faible en diminuant la proportion de tungstène et en augmentant la proportion de molybdène. Dans les conditions décrites, la densité est habituellement d'environ 3 % inférieure à la densité théori- que. On peut approcher davantage de la densité théorique en prolongeant la durée de frittage.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Alliage ayant une densité comprise entre 10 et 15 grs/cmS, obtenu par les procédés de la métallurgie des métaux en poudre, caractérisé en ce qu'il se compose de molybdène, tungstène, nickel et cuivre, la proportion en poids du nickel étant supérieure à celle du cuivre et la proportion en poids du (nickel + cuivre) n'étant que peu sen- siblement supérieure à 15 %.
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Improvements to -alloys.
This invention relates to alloys with a density greater than that of usual construction metals such as steel, brass, copper and nickel alloys; it also relates to processes for making these heavy alloys.
The metals and alloys commonly used in construction because of their cheapness and their advantageous mechanical qualities, have densities lower than
10 grs / cm3. For some purposes, for example to balance moving parts of machines, it is advantageous to have alloys of higher density combined with sufficient tensile strength and hardness. Lead, which
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has a density of 11.3, is too soft, and silver, which has a density of 10.6, is too expensive. Alloys of iron and tungsten have been proposed, but when the proportion of tungsten is large enough to give a density significantly greater than 10, the alloys are difficult to cast and machine.
Alloys containing tungsten, copper and nickel and having a density significantly greater than
10 cannot be produced by conventional smelting and casting processes because of the limited solubility of tungsten in copper and nickel.
In the English patent n. 447,567, it has been described alloys of copper, nickel and tungsten, produced by the processes of powdered metal metallurgy, and whose densities exceed 15. In the Belgian patent n. 429,569, it was explained why it is preferable that these alloys have a proportion of nickel higher than the proportion of copper.
By the term "powdered metal metallurgy processes" is meant processes in which the constituents of the powdered alloy of an appropriate particle size are compressed into a coherent body shape. it is then sintered in a protective atmosphere at a suitable temperature at which most of the body is solid, so that the body remains cohesive and retains its shape. These methods have been known for a long time, but it is only recently that their use has become widespread.
Powdered metal metallurgy processes also present other advantages than that of a wide range of compositions; in particular, they allow the mass production of well-shaped products made of relatively @
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expensive, and they are economical given the absence of waste.
One would expect that alloys of any desired density between 15 and 10 could be made by these processes using the same components, suitably decreasing the proportion of tungsten contained in the alloy. However, it has been found that when the proportion of copper and nickel significantly exceeds 15%, which corresponds to a theoretical density of about
16.4, shaped bodies under pressure can lose their shape during sintering due to the large amount of liquid phase present. The aim of the invention is to provide - a series of alloys with a density of between 10 'and 15, more particularly between 11 and 15, which can be produced by the methods of powdered metal metallurgy.
According to the invention, alloys having densities of between 10 and 15 grs / cm3, obtained by the processes of powdered metal metallurgy, consist of molybdenum, tungsten, nickel and copper, the proportion by weight nickel being greater than that of copper and the proportion by weight of (nickel + copper) being only slightly more than 15%. Density is regulated mainly by varying the ratio of molybdenum to tungsten, but it is obviously also influenced by the proportions of nickel and copper. It should be observed that since the density of molybdenum is less than 10, the presence of a certain quantity of tungsten is necessary if the density is to be exceeded 10.
An embodiment of an alloy according to the invention and a method of manufacture will be described below by way of example. 62% molybdenum, 28% tungsten, 6% nickel and 4% copper are used in the form of traversing powders.
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Using a n.150 sieve of the English standard and containing a significant proportion of fine particles with a diameter of less than 1.5, these powders are intimately mixed and compressed to the desired shape in a steel die, under a pressure of about 800 atmospheres, after adding a binder such as paraffin wax; then the body is sintered for 20 minutes at 1400 ° C. in a hydrogen atmosphere.
The alloy thus formed has a density of 11, it has a tensile strength greater than 62 kgs / mm2 and it can be machined easily. It is possible to obtain alloys with a higher density by increasing the proportion of tungsten and by decreasing the proportion of molybdenum, the proportions of nickel and copper remaining unchanged. Conversely, lower density alloys can be obtained by decreasing the proportion of tungsten and increasing the proportion of molybdenum. Under the conditions described, the density is usually about 3% less than the theoretical density. One can come closer to the theoretical density by extending the sintering time.
CLAIMS ---------------------------
1.- Alloy with a density between 10 and 15 grs / cmS, obtained by the methods of powdered metal metallurgy, characterized in that it consists of molybdenum, tungsten, nickel and copper, the proportion by weight of nickel being greater than that of copper and the proportion by weight of (nickel + copper) being only slightly greater than 15%.