Métaux renforcés par une dispersion.
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formant matrice ayanc une énergie libre ou chaleur de formation d'oxyde relativement faible et un métal formant soluté ayant une énergie libre ou chaleur de formation d'oxyde négative relativement élevée, dans des conditions oxydantes pour oxyder de préférence le métal formant soluté. cette façon d'opérer est connue
dans la technique comme une oxydation interne in aitu du métal soluté en oxyde du métal soluté,ou, plus simplement, comme "oxydation interne" .
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propriétés de renforcement à température élevée et des conducti-
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sont nécessaires ou exigées dans le produit fini. Ces usages industriels comprennent les pièces de freins à friction comme
les revêtements intérieurs, les garnitures, les tambours, et d'autres pièces de machine pour des applications de métal de frottement. D'autres usages industriels comprennent les électrodes de soudage par résistance au point de contact électrique, les électrodes en général, les commutateurs électriques et les appareillages électriques, les ensembles à transistors, les fils pour les connections sans soudure, les fils pour les moteurs électriques, et de nombreuses autres utilisations nécessitant
de bonnes conductivités thermiques et électriques ainsi qu'une dureté et un renforcement améliorés à température élevée.
Plusieurs procédés de la technique antérieure ont été suggérés pour l'oxydation interne, comme ceux décrits dans le brevet de Schreiner E.U.A. n[deg.] 3.488.185; le brevet de McDonald, E.U.A. n[deg.] 3.552.954; et le brevet de G:rant, E.U.A. n[deg.] 3.179.515. Les procédés de la technique antérieurs nécessitent un réglage délicat de la pression partielle d'oxygène pendant l'oxydation, ou bien nécessitent l'élimination du résidu oxydant qui. tend
à former des défauts dans le métal renforcé par une dispersion.
On a maintenant trouvé que des métaux renforcés par une <EMI ID=7.1>
dispersion, obtenus par oxydation interne, ont des propriétés nettement améliorées si l'on recristallise la poudre d'alliage avant oxydation Interne, de manière à augmenter la taille des graine de l'alliage en poudre à au moins une taille de grain
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une autre amélioration par rapport à la technique antérieure en oxydant de façon interne un mélange d'alliage en poudre d'un métal relativement noble formant matrice et d'un métal soluté, avec un oxydant comprenant un oxyde de métal thermiquement réductible et un oxyde métallique réfractaire dur dans des proportions au moins stoechiométriques pour l'oxydation totale de tout le métal soluté de l'alliage, et la dispersion d'oxyde métallique réfractaire dur renforce le résidu d'oxyde métallique thermiquement réductible pendant la coalescence.
Encore une autre amélioration par rapport à la technique antérieure fournit un mélange autonome de métaux en poudre qui est renforcé par une dispersion par oxydation interne dans un conteneur scellé puis extrudé du conteneur scellé pour donner
le métal renforcé par une dispersion.
La présente invention fournit une solution unique à des problèmes de la technique antérieure, en permettant l'assimilation totale du résidu oxydant dans les articles en métal renforcé par une dispersion, ainsi qu'en permettant la croissance appropriée des grains de l'alliage avant l'oxydation interne et en donnant avantageusement un mélange autonome de métaux en poudre
à proportions stoechiométriques.
La figure 1 est une microphotographie, agrandissement 500 fois, montrant un alliage oxydé de façon interne sans recristallisation de l'alliage; La figure 2 est une microphotographie, agrandissement 500 fois, montrant un alliage oxydé de façon interne recristallisé pour augmenter la taille des grains à une taille n[deg.] 6 (ASTM E-112) avant oxydation interne;
Les figures 3, 4, et 5 sont des graphiques montrant comment la conductivité électrique, la charge de rupture et la dureté varient avec la composition; sur la Figure 3 les courbes 1
(cuivre renforcé par une dispersion d'A1203, Exemple 1) et 2
(alliage industriel de chrome et de cuivre, o, 9% de chrome)
donnent la dureté Rockwell "B" en fonction de la température
<EMI ID=9.1>
<EMI ID=10.1> la Figure 3) donnent la dureté Rockwell "B" en fonction du temps de recuit en heures à 538[deg.]C dans de l'argon; et la Figure 5 donne la conductivité électrique W, l'allongement X, la charge de <EMI ID=11.1>
pondéral d'aluminium élémentaire et en fonction du pourcentage
<EMI ID=12.1> La figure 6 est une vue en élévation de côté du mélange autonome de métaux en poudre, représentant le conteneur partiellement éclaté présentant un mélange de métaux en poudre; La figure 7 est une vue en élévation de la partie arrière du conteneur représenté sur la Figure 6; La figure 8 est une vue en élévation de côté partielle de la partie arrière du conteneur représentant la partie terminale formant ajutage étranglée; et La figure 9 est un diagramme schématique montrant les étapes du procédé de cette invention, A désignant la purge, B le chargement, C l'oxydation interne et D l'extrusion.
Cette invention concerne des métaux renforcés par une dispersion, obtenus par oxydation interne de poudra d'alliage où
la poudre d'alliage est recristallisée avant l'oxydation interne pour augmenter la taille du grain de l'alliage à au moins une
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mélangée à un oxydant, oxydé de façon interne, puis coalescée
et formée en un métal renforcé par une dispersion.
Considérons d'abord la poudre d'alliage; l'alliage en poudre préféré comprend un métal relativement noble formant matrice ayant une énergie libre négative de formation d'oxyde
à 25[deg.]C allant jusqu'à 70 kilocalories par atome-gramme d'oxygène, et un métal soluté ayant une énergie libre négative de formation d'oxyde dépassant celle du métal relativement noble formant matrice d'au moins environ 60 kilocalories par atome-gramme d'oxygène à 25[deg.]C. Le métal relativement noble formant matrice
et le métal soluté sont alliés par des techniques classiques comme la fusion dans des conditions inertes ou réductrices et réduction ultérieure de l'alliage à une taille inférieure par atomisation par une quelconque autre technique classique de réduction de taille comme le concassage ou le broyage à 1\aide de boulets, pour former un alliage en particules dont la taille moyenne est inférieure à environ 300 microns, généralement inférieure à 150 microns, et de préférence inférieure à 44 microns. Les métaux nobles formant matrice appropriés sont, par exemple, le fer, le cobalt, le nickel, le cuivre, le cadmium,
le thallium, le germanium, l'étain, le plomb, l'antimoine, le bismuth, le molybdène, le tungstène, le rhénium, l'indium, l'ar-
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le rhodium. LES métaux solutés appropriés sont, par exemple,
le silicium, le titane, le zirconium, l'aluminium, le béryllium, le thorium, le chrome, le magnésium et le manganèse. La composition de l'alliage comprend environ 0,01% à environ 2 pour cent, en poids, de métal soluté, le reste étant le métal relativement
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Selon cette invention, on recristallise d'abord la poudre d'alliage broyée aux températures élevées de recristallisation de l'alliage pour augmenter la taille du grain de la poudre d'alliage à une taille de grain au moins environ n[deg.] 6 telle que mesurée par l'essai ASTM n[deg.] E-112. Le procédé de recristallisa-
<EMI ID=16.1>
sation pour la plupart des métaux et des alliages sont publiés, comme indiqué dans "Practical Metallurgy", par Sachs et van Horn, en particulier au chapitre 5 de la troisième édition de 1943. Les températures de recristallisation dépendent de l'alliage
que l'on veut renforcer par une dispersion, et elles sont nettement au-dessus de la température de recristallisation minimale, pour provoquer de façon efficace la recristallisation dans des temps de traitement raisonnables mais à des températures nettement inférieures au point de fusion de l'alliage. Les températures de recristallisation appropriées sont d'environ 870 à 980[deg.]C bien que les températures de recristallisation minimales de certains alliages soient aussi faibles que 260 à 315[deg.]C mais
ces températures sont inefficaces. Pour un alliage contenant assentiellement du cuivra avec de petites quantités d'aluminium par exemple, la recristallisation indiquée a lieu après chauffage
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dans une atmosphère inerte comme l'argon. On a trouvé que le
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avant l'oxydation interne, élimine effectivement la tendance qu'a <EMI ID=19.1>
l'oxyde de métal soluté à se concentrer.aux limites des grains
de poudre pendant l'oxydation interne, concentration qui peut provoquer rapidement une rupture par contrainte aux limites du grain dans le produit final à base de métal renforcé par une dispersion.
La figure 1 représente un alliage de cuivre contenant environ 0,33%, en poids, d'aluminium,:qui a été oxydé de façon interne mais sans recristallisation préalable. On voit sur la périphérie extérieure de l'alliage de cuivre 50 un film continu d'oxyde interne 52 qui se révèle inhiber l'oxydation lnterne de l'aluminium. La figure 2 représente le môme alliage, oxydé de façon interne, mais recristallisé avant l'oxydation interne pour obtenir une taille de grain n[deg.] 6 telle que mesurée par l'essai ASTM E-112. Il ne se forme pas de film d'oxyde à la périphérie extérieure de l'alliage recristallisé 54, à comparer à l'alliage non récristallisé 50 représenté sur la Figure 1.
Après recristallisation, on oxyde de façon interne la poudre d'alliage par des procédés classiques comme ceux décrits dans
les brevets précédents de la technique ,antérieure. par exemple,
le brevet E.U.A. n[deg.] 3.488.183 fournit un procédé d'oxydation interne d'un alliage par réglage de la :pression partielle d'oxygène produite par dissociation d'un oxyde métallique dans une chambre à deux compartiments. Le brevet E.U.A. n[deg.] 3.552.954
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atmosphère d'oxygène de manière à saturer le cuivre résiduel avec l'alliage, puis une réduction avec de l'hydrogène. Le brevet E.U.A. n[deg.] 3.179.515 suggère une oxydation interne en oxydant
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pour faire diffuser l'oxygène dans la motrice de cuivre et à réduire par de l'hydrogène.
Un procédé particulièrement préféré d'oxydation interne
<EMI ID=22.1>
d'alliage et d'oxydant. L'oxydant comprend un oxyde Métallique thermiquement réductible in oitu pulvérulent ayant une énergie libre négative de formation d'oxyde allant jusqu'à 70 kilo-
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dur, l'énergie libre négative de formation de l'oxyde de m6tal réfractaire dur dépassant l'énergie libre négative de formation de l'oxyde métallique thermiquement réductible d'au moins 60 <EMI ID=24.1> ques thermiquement réductibles appropriés comprennent, par exemple, les oxydes de fer, de cobalt, de nickel, de cuivre, de cadmium, de thallium, de germanium, d'étain, de plomb, d'anti- moine, de bismuth, de molybdène, de tungstène, de rhénium, d'in- dium, d'argent, d'or, de ruthénium, de palladium, d'osmium, de platine et de rhodium. Les oxydes métalliques réfractaires durs appropriés comprennent, par exemple, les oxydes de silicium, ! de titane, de zirconium, d'aluminium, de béryllium, de thorium,
de chrome, de magnésium et de manganèse.
On connaît plusieurs procédés permettant de former un oxy-
dant approprié, par exemple, en décomposant un sel générateur ' d'oxyde d'un métal réfractaire sur une particule j'oxyde métallique thermiquement réductible ayant une taille du micron ou
inférieure au micron, ou en précipitant simultanément des composés générateurs d'oxydes à partir de solutions de leurs sels respectifs,
ou en mélangeant de manière physique les composants oxydés désirés.
Dans une quelconque combinaison particulière d'un métal relativement noble formant matrice/d'un métal soluté dans l'alliage que l'on veut oxyder de façon interne par le procédé préféré
de cette invention, le métal noble formant matrice doit être
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métal soluté sera préférentiellement oxydé. Ceci est obtenu en choisissant le métal soluté de telle sorte que son énergie libre négative de formation d'oxyde à 25[deg.]C soit supérieure d'au moins
60 kilocalories par atome-gramme d'oxygène par rapport à l'énergie libre négative de formation de l'oxyde du métal formant
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libre négative de formation d'oxyde par atome-gramme d'oxygène supérieure à 80 kilocalories et de préférence supérieure à 120 kilocalories. La partie métal de l'oxyde métallique thermiquement réductible dans l'oxydant est de préférence le même métal que
le métal de la matrice présent dans l'alliage que l'on veut oxyder de façon interne, bien que la partie oxyde métallique thermiquement réductible puisse être différente pour obtenir
des exigences spécifiques de rendement du produit final. De même, l'oxyde métallique réfractaire dur dans l'oxydant est de préférence le même que l'oxyde de métal soluté formé dans l'alliage au cours de l'oxydation interne de l'alliage, bien que l'oxyde métallique réfractaire dans l'oxydant puisse être différent <EMI ID=27.1>
moins environ 200[deg.]C et dont le" oxydes ont une énergie libre
<EMI ID=28.1>
gram* d'oxygène. Les métaux appropriés de cette catégorie sont
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Dans le tableau précédent, le métal formant matrice des alliages et le métal thermiquement réduit in situ du résidu
de l'oxydant sont indiqués comme formant la même catégorie
de métaux. De môme, les oxydes métalliques thermiquement réducti-
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d'alliage précédente est un mélange d'un oxyde métallique thermiquement réductible in situ (cette expression comprend les substances pouvant former cet oxyde métallique dans les conditions <EMI ID=31.1>
est en proportion pratiquement stoechiométrique pour l'oxydation interne de tout le métal soluté.
Il existe plusieurs méthodes d'obtention de l'oxydant appropriées pour la présente invention. Dans un procédé, on appli-
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sur une particule d'un oxyde métallique thermiquement réductible-
<EMI ID=33.1>
au micron par une solution aqueuse de nitrate d'aluminium pour former un revêtement uniforme. On sèche les particules et on les chauffe pour décomposer le nitrate d'aluminium en formant des particules d'oxyde cuivreux/cuivrique ayant un revêtement uni-
forme d'oxyde d'aluminium. La quantité de nitrate d'aluminium ajoutée aux particules d'oxyde cuivreux/cuivrique est prédéter-
<EMI ID=34.1>
duit final.
Dans un autre procédé, on précipite simultanément à partir de solution de leurs sels des composés générateurs d'oxyde de métaux réfractaires et de métaux donnant des oxydes métalliques thermiquement réductibles. Dans le système cuivre-aluminium,
par exemple, on précipite les hydroxydes ou les carbonates de cuivre et d'aluminium à partir d'une solution de leurs nitrates en ajoutant respectivement de l'hydroxyde ou du carbonate d'ammonium. Puis on décompose les hydroxydes et les carbonates en leurs oxydes respectifs par chauffage.
Dans un troisième procédé, on peut intimement mélanger, pour former l'oxydant,des particules de la taille du micron
ou d'une taille inférieure au micron d'oxyde métallique thermiquement réductible et des particules d'oxyde réfractaire.
Dans une quelconque combinaison particulière du métal formant matrice et du métal soluté dans l'alliage que l'on veut oxyder de façon interne, le métal formant matrice doit être relativement noble par rapport au métal soluté de sorte que
le métal soluté est préférentiellement oxydé. ceci est obtenu
en choisissant le métal soluté de sorte que son énergie libre
<EMI ID=35.1>
moins 60 kilocalories par atome-gramme d'oxygène par rapport <EMI ID=36.1>
énergie libre négative de formation d'oxyde par atome-gramme d'oxygène supérieure à 80 kilocalories et généralement supérieure à 120 kilocalories. Les valeurs négatives approximatives d'énergie libre de formation de plusieurs oxydes de métaux solutés appropriés sont à 25[deg.]Ci
<EMI ID=37.1>
Dans le tableau précédent, l'oxyde du métal soluté dans l'alliage et l'oxyde métallique réfractaire dur dans l'oxydant sont indiqués comme constituant la même catégorie d'oxydes métalliques.
La partie métal de l'oxyde métallique thermiquement réducti-
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Jormant la matrice présente dans l'alliage, bien que la partie oxyde métallique thermiquement réductible puisse être différente pour obtenir certaines exigences particulières de rendement dans le produit final.
par exemple, les combinaisons métal formant la matrice de l'alliage et oxyde métallique thermiquement réductible dans l'oxydant comprennent :
<EMI ID=39.1>
De même, l'oxyde métallique réfractai.Le dur dans l'oxydant est de préférence le même que l'oxyde du métal soluté formé
dans l'alliage pendant l'oxydation interne de l'alliage, bien que l'oxyde métallique réfractaire de l'oxydant puisse être différent de l'oxyde du métal soluté dans l'alliage oxydé de façon interne.
par exemple, les combinaisons oxyde du métal soluté et oxyde métallique réfractaire dur dans l'oxydant comprennent:
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Pour obtenir la proportion appropriée d'oxydant, on utilise environ 0,1 à environ 10 parties, en poids, d'oxydant pour 100 parties d'alliage que l'on doit oxyder de façon interne. Les proportions exactes dépendent du métal soluté à oxyder, de sa concentration dans l'alliage et de la teneur en oxygène de l'oxydant.
Dans un mode de réalisation industriellement important, le métal formant matrice est le cuivre et le métal soluté est l'aluminium dans l'alliage;
et l'oxydant contient de l'oxyde de cuivre comme oxyde métallique thermiquement réductible in situ, et de l'alumine comme oxyde métallique réfractaire dur. L'oxyde de cuivre dans l'oxydant
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oxyder de façon interne tout le métal aluminium en alumine
dans l'alliage en poudre. pendant l'oxydation interne du mode
de réalisation préféré, l'oxyde de cuivre thermiquement réductible
<EMI ID=42.1> <EMI ID=43.1>
<EMI ID=44.1>
l'oxydant devient renforcé par une dispersion au cours de la coalescence suivante quand on le travaille à chaud. La stoechio-. métrie de l'oxydant est prédéterminée de sorte que les compositions du résidu de l'oxydant et de l'alliage oxydé de façon interne soient pratiquement identiques après oxydation interne. Ceci représente un progrès important par rapport à la technique antérieure où l'oxyde du métal formant matrice.était utilisé
<EMI ID=45.1>
être éliminé, ou quand le mélange d'oxyde du métal formant matrice
<EMI ID=46.1>
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conductivité électrique, la charge de rupture et la dureté varient avec la composition et le traitement de recristallisation selon cette invention.
Le rapport des diamètres moyens des particules de l'alliage aux diamètres moyens des particules d'oxydant doit être au moins environ 2:1 et généralement est compris entre environ 5:1 et environ 30:1 ou même plus, si possible, pour donner entre les particules des contacts indiqués pour une réaction chimique efficace et pour rendre maximale l'homogénéité du produit final. Cette différence des granulométries permet à la particule d'oxvdant d'entourer la particule d'alliage permettant ainsi une réaction suffisante à l'état solide pendant la période d'oxydation interne. Généralement, les particules d'oxydant ont une taille de l'ordre du micron ou inférieure au micron.
Pour préparer le mélange alliage-oxydant selon le procédé préféré, on réunit au moins environ 0,1 partie, en poids, d'oxydant à 100 parties, en poids, d'alliage en poudre, et de pré-
<EMI ID=48.1>
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d'oxydant avec environ 100 parties", "si poids, de poudre d'alliage. Les proportions exactes de l'oxydant rapport à l'alliage dépendent du métal soluté de 1 'Alliage à oxyder, et de la teneur en oxygène de l' oxydant. La quantité de cet oxydant à ajouter
<EMI ID=50.1> <EMI ID=51.1>
quantités suffisantes pour oxyder totalement le métal soluté de l'alliage, alors que la quantité d'onde métallique réfractaire dur dépend de la quantité d'oxyde métallique thermiquement réductible. Le résidu d'oxyde métallique thermiquement réductible présent après oxydation interne est renforcé par une dispersion, par coalescence à l'aide de l'oxyde métallique réfractaire dur. Suffisamment d'oxydant est utilisé pour oxyder totalement le métal soluté de l'alliage, cependant si l'on utilise un excès d'oxydant, on peut ensuite réduire la poudre résultante de métal oxydé de façon interne, avec de :L'hydrogène à des températures d'environ 815[deg.]C pendant un temps suffisant pour réduire les oxydes résiduels.
Sur les figures 6, 7, 8 et 9, est représenté un conteneur métallique cylindrique 10 ayant des parois latérales 12 d'une épaisseur uniforme, une paroi d'extrémité avant 14, et une paroi d'extrémité 16 placée à l'arrière. La paroi avant 14 et la paroi arrière 16 sont fixées aux paroi" latérales 12 de manière à fermer de façon hermétique le conteneur 10. La paroi arrière 16 est conique et fait saillie vers l'extérieur de l'intérieur
du conteneur 10 et est équipée d'un ajutage 18 placé au centre
et comportant une ouverture 20. L'ajutage 18 est prévu pour recevoir le mélange de métal en poudre, grâce à quoi on peut
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l'oxydation interne et l'extrusion. L'ouverture 20 de l'ajutage est d'une taille suffisante par rapport à la taille du conte-
<EMI ID=53.1>
à 2,5 cm. Le conteneur métallique cylindrique a typiquement un diamètre D de 20 cm et une longueur L d'environ 60 cm. Le dia-
<EMI ID=54.1>
ment plus petits ou plus grands selon la taille de l'article extrudé, ou selon la taille de la chambre d'extrusion de la presse. Pour des raisons d'efficacité et d'économie, on préfère un conteneur allongé, ce qui fait que la longueur L du cylindre est rendue maximale par rapport au diamètre D du cylindre de manière à rendre minimaux les coûta de l'extrusion.
La taille générale du conteneur est généralement prévue en fonction de la presse d'extrusion disponible où le conte-
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d'alimentation de la presse d'extrusion. La paroi terminale avant 14 du conteneur 10 est représentée comme convexe bien que <EMI ID=56.1>
l'on puisse utiliser une paroi terminale avant plate ou concave. L'épaisseur de la paroi latérale du conteneur est de préférence supérieure à environ 1,6 mm et de préférence environ 3,2 mm. on peut, si on le désire, utiliser une épaisseur plus grande de la paroi. La paroi avant 14 et la paroi arrière 16 ont des épaisseurs similaires à celle de la paroi latérale 12. Le conteneur 10 est en métal et de préférence métallurgiquement compatible avec l'alliage à extruder. Par exemple, un conteneur en cuivre serait indiqué pour un alliage en cuivre, un conteneur en nickel serait indiqué pour l'extrusion d'un alliage à base de nickel ou d'acier inoxydable, un conteneur en argent serait indiqué pour l'extrusion d'un alliage à base d'argent, et un conteneur en acier est indiqué pour l'extrusion d'un acier.
De préférence, le métal du conteneur est compatible avec l'alliage qu'il contient, car le métal du conteneur lui-même est totalement extrudé avec l'alliage dans le procédé d'extrusion.
En pratique, on purge le conteneur 10 avec un gaz inerte comme de l'argon ou de l'azote en introduisant ce gaz sous pression dans l'ajutage 18. Puis on introduit le mélange de poudre d'alliage et d'oxydant dans le conteneur 10 par l'intermédiaire de l'ajutage
18 jusqu'à ce que le conteneur 10 soit totalement empli. On
tasse le mélange d'alliage et d'oxydant à l'aide de vibrations mécaniques. Puis on ferme hermétiquement l'ajutage 18 par soudure ou étranglement, comme indiqué sur la figure 8, mais en prévoyant une petite fuite ou trou d'épingle 22 dans la partie la plus arrière de l'ajutage 18. La petite fuite 22 permet l'échappement du gaz résiduel restant dans le conteneur 10, ce qui permet d'éviter l'accumulation de pression au cours du chauffage ultérieur nécessaire dans l'oxydation interne.
Une fois que le conteneur 10 est chargé et fermé hermétiquement, on soumet le conteneur chargé 10 à une chaleur élevée d'au moins environ 760[deg.]C pour l'oxydation interne, et on le chauffe de préférence à environ 955[deg.]C pendant au moins environ
une demi-heure. Après l'étape d'oxydation interne, on peut
placer le conteneur fermé 10 directement dans une presse d'extru-
<EMI ID=57.1>
à 930[deg.]C sans refroidissement préalable. L'étape d'extrusion
peut suivre immédiatement l'étape d'oxydation interne, ou bien, on peut refroidir à la température ambiante et chauffer ensuite avant extrusion. Après l'oxydation interne, on ferme de préférence <EMI ID=58.1> le trou d'épingle 22 avant l'extrusion pour empêchas l'air d'entrer dans le conteneur 10.
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consiste à éliminer la substance oxydée de façon interne du conteneur après l'oxydation interne, ce qui permet d'obtenir des avantages considérables dans le traitement et ce qui permet
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pour obtenir la proportion appropriée d'oxydant, on utilise environ 0,1 à environ 10 parties, en poids, d'oxydant pour 100 parties d'alliage à oxyder de façon interne. Les proportions exactes dépendent du métal soluté à oxyder, de la concentration du nétal soluté dans l'alliage et de la teneur en oxygène de l'oxydant. L'oxyde métallique thermiquement réductible est présent en quantité pratiquement stoechiométrique pour oxyder de façon interne tout le métal soluté de l'alliage, on combine au moins environ 0,1 partie, en pcids, d'oxydant pour 100 parties, en poids, d'alliage en poudre, de préférence environ 0,1 à 20 parties, en poids, d'oxydant, et de préférence environ 0,1 à 10 parties, en poids, d'oxydant sont combinés à environ 100 parties, en poids, d'alliage en poudre.
De préférence, la proportion d'oxyde métallique thermiquement réductible et d'oxyde métallique réfractaire dur est prédéterminée pour que les compositions du résidu d'oxydant et de l'alliage oxydé de façon interne soient pratiquement identiques dans le métal renforcé par une dispersion, une fois que l'étape d'oxydation interne est terminée. Les quantités de ces oxydants à ajouter peuvent être déterminées en fonction de la quantité stoechiométrique d'oxygène nécessaire pour oxyder totalement le métal soluté, mais on n'utilise pas
de préférence des quantités excessives d'oxydant pour éviter
de laisser plus d'environ 0,1% d'oxygène réductible dans le mélange de métaux oxydés de façon interne.
Ainsi, le mélange de métaux oxydés de façon interne ne
doit pas perdre plus d'environ 0,1% en poids quand il subit
un essai de réduction par l'hydrogène. On peut effectuer
l'essai de réduction par l'hydrogène sur un échantillon représentatif du mélange de métaux oxydés de façon interne, en prélevant cet échantillon du conteneur scellé après la fin de <EMI ID=61.1>
<EMI ID=62.1>
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expliquer l'invention et ne sont pas considérés comme limitatifs.
<EMI ID=64.1>
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<EMI ID=66.1>
<EMI ID=67.1>
<EMI ID=68.1>
fondue résultante.
<EMI ID=69.1>
on l'atomise par l'intermédiaire d'une ouverture d'atomisation dans un jet d'azote (ou bien on peut utiliser comme fluide d'atomisation
<EMI ID=70.1>
une poudre d'alliage cuivre-aluminium atomisée qui passe pratiquement toute à travers un tamis d'ouverture de maille de 149 microns, ce qui indique que la taille moyenne des particules est inférieure à environ 146 microns.
On recristallise la poudre d'alliage atomisée et tamisée à
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atmosphère inerte d'argon pour recristalliser l'alliage et obtenir une taille de grain dans la poudre d'alliage recristallisée d'au moins environ N[deg.] 6 selon l'essai ASTM E-112. De préférence les
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des grains dans la poudre. La poudre est alors prête à l'utilisation en combinaison avec l'oxydant.
<EMI ID=73.1>
<EMI ID=74.1> pour former une suspension d'oxyde cuivreux dans une solution de nitrate d'aluminium. On met les particules d'oxyde cuivreux en suspension dans la solution de nitrate d'aluminium, et on continue
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évaporée et que le mélange soit presque sec. Puis on chauffe le mélange à une température d'environ 260[deg.]C pendant une demi-heure pour décomposer le nitrate d'aluminium en alumine. puis on broie
<EMI ID=76.1>
d'oxydant qui passe à travers un tamis d'ouverture de maille de
44 microns. La poudre résultant d'oxydant comprend 99,44 % de
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<EMI ID=78.1>
On mélange intimement la poudre d'alliage de la Partie A avec la poudre d'oxydant de la partie B dans la proportion de 2,12 parties d'oxydant pour 100 parties de poudre d'alliage. On effectue le mélange dans un broyeur à boulets, bien quo l'on puisse également utiliser un dispositif de mélange classique à cône en V.
Partie D - Oxydation interne du mélange poudre d'alliageoxvdant pour former la composition de poudre métallique qui a subi une oxydation interne
<EMI ID=79.1>
Partie C dans un récipient d'oxydation interne que l'on ferme ensuite. Le récipient d'oxydation est en cuivre ou en acier
revêtu intérieurement de cuivre pour éviter la contamination du mélange poudre d'alliage-oxydant au cours de l'oxydation.
Puis on porte le mélange poudre d'alliage-oxydant à une température d'environ 955[deg.]C et on le maintient à cette température pendant environ 30 minutes pour effectuer l'oxydation interne de la poudre d'alliage. Ou bien, on peut effectuer l'oxydation interne sur une base continue en utilisant un four à bande continue maintenu sous atmosphère inerte.
A la fin de la période de 30 minutes d'oxydation interne, pratiquement tout l'aluminium contenu dans la poudre d'alliage a
<EMI ID=80.1>
dans l'oxydant a été réduit en cuivre métallique. Les particules de l'alliage oxydé de façon interne contiennent 99,37 %, en
<EMI ID=81.1>
en poids de A1203. Le résidu d'oxydant comprend 99,37 % de
<EMI ID=82.1>
sition globale de poudre métallique oxydée de façon interne comprend 98,21 % de pouire d'alliage oxydée de façon interne et 1,79 % de résidu d'oxydant.
partie E - Réduction de la composition de poudre métallique oxydée de façon interne
On place ensuite la composition de poudre métallique oxydée de façon interne de la partie D dans une atmosphère réductrice d'hydrogène à une température d'environ 815[deg.]C pendant une heure pour réduire l'oxyde de cuivre éventuellement résiduel.
<EMI ID=83.1>
composition de poudre métallique oxydée de facon interne
On introduit ensuite la composition de poudre métallique oxydée de façon interne et réduite de la Partie E,sous atmosphère inerte d'argon dans un récipient en cuivre à paroi mince ayant un diamètre d'environ 17,5 cm et équipé d'un tube d'évacuation de gaz. On chauffe le récipient et son contenu à environ 930[deg.]C et on ferme hermétiquement le tube d'évacuation. Ou bien, au lieu d'utiliser une atmosphère inerte gazeuse, on fixe le tube d'évacuation à une pompe à vide; et on fait le vide dans le récipient pendant que l'on porte la température du récipient à 930[deg.]C pour éliminer tout gaz éventuellement occlus dans la poudre. Après
<EMI ID=84.1>
60 minutes à 930[deg.]C, on ferme hermétiquement le tube d'évacuation et on le débranche de la pompe à vide.
On place ensuite le récipient fermé hermétiquement dans une presse d'extrusion du type à piston et on l'extrude pour former un produit extrudé ayant la forme d'un barreau cylindrique dont le diamètre est environ 3,17 cm. Ceci correspond à un rapport d'extrusion d'environ 31:1 (c'est-à-dire le rapport.le la section droite du récipient à la section droite du produit extrudé).
Le barreau contient environ 99,37 % de cuivre dans lequel est dispersé 0,63 % (ou environ 1,5 % en volume) de particules de A1203, et a une densité qui est environ 99,3 % de la densité théorique. Le barreau a une conductivité électrique de 88 % IACS ^International Annealed Copper Standard - un fil de cuivre d'un mètre de long pesant 1 g, ayant une résistance de 0,15328 ohms à
<EMI ID=85.1>
d'environ 5040 kg/cm , un allongement de 19 % en utilisant l'essai ASTM E-8 (pour un échantillon d'essai de d.'amètre 0,46 cm et de longueur 1,65 cm) et une dureté Rockwell d'environ 75 unités sur l'échelle B. Toutes les mesures des propriétés indiquées dans
cet exemple sont effectuées à la température ambiante. Le
barreau est pratiquement uniforme et ne possède pas les défauts de composition qui résultent normalenent quand de l'oxydant usé est présent dans la pièce renforcée par une dispersion.
Le barreau est utilisable tel quel, ou bien il peut être travaillé à froid par emboutissage, forgeage, laminage, <EMI ID=86.1>
<EMI ID=87.1>
<EMI ID=88.1>
Par exemple, quand on réduit de 50 % la section droite du barreau par emboutissage à froid, la résistance à la traction est 5600 kg/cm .l'allongement est 13 %, la dureté Rockwell B est
<EMI ID=89.1>
On recuit ce matériau embouti ayant une dureté Rockwell B de
84 unités et préparé par le mode opératoire de l'Exemple 1, avec un alliage cuivre-chrome industriel (0,9 % de chrome) à diverses températures pendant une heure dans l'argon. On obtient des valeurs améliorées de la dureté pour le matériau de cette invention. Dans une autre expérience, on recuit ces deux mêmes matériaux ensemble
à 538[deg.]C dans de l'argon. On prélève dans le four de recuit des échantillons à divers intervalles de temps, on les refroidit à
la température ambiante et on détermine leur dureté. Les résultats
<EMI ID=90.1>
une dispersion de cette invention présente une résistance supérieure à l'amollissement ou au chauffage.
EXEMPLE 2
<EMI ID=91.1>
à celui de l'Exemple 1 et contenant 0,31 pour cent, en poids, d'aluminium, pour obtenir une poudre d'alpage. On divise la poudre d'alliage en deux fractions, notamment ; une fraction dont
<EMI ID=92.1>
<EMI ID=93.1>
<EMI ID=94.1>
<EMI ID=95.1>
tion interne. Avant la recristallisation- le diamètre moyen des grains est 0,00397 millimètre, alors qu'après recristallisation le diamètre moyen des grains est 0,045 millimètre. La poudre
<EMI ID=96.1>
<EMI ID=97.1>
<EMI ID=98.1>
<EMI ID=99.1>
20 minutes. Puis on réduit le mélange non traité et le mélange <EMI ID=100.1>
de l'hydrogène pour éliminer l'oxygène éventuellement en excès. puis,on tasse à froid les mélanges de poudre réduits dans une
<EMI ID=101.1>
de 2,8 atmosphères pour obtenir un produit tassé ayant une section
<EMI ID=102.1>
densité de 99,3 % puis on forge à froid pour obtenir une réduction de 30 % de la section. Puis on détermine les duretés Vickers sur les barreaux forgés à froid puis on les mesure après un traitement
<EMI ID=103.1>
l'argon. On mesure les duretés Vickers à l'aide d'un diamant pyra-
<EMI ID=104.1>
une charge de 15 grammes et les résultats des essais sont indiqués dans le Tableau 1 ci-dessous.
<EMI ID=105.1>
<EMI ID=106.1>
<EMI ID=107.1>
<EMI ID=108.1>
<EMI ID=109.1>
<EMI ID=110.1>
<EMI ID=111.1>
la taille du grain avant oxydation interne. On traite de la même façon un second échantillon (b) sauf que lion exclut l'étape de croissance du grain. On mont., on polit et on décape les deux poudres (a) et (b) . La poudre (b) non recristallisée (pas de croissance de grain) présente un film d'oxyde interne après oxydation interne, alors que la poudre (a) recristallisée (avec croissance de grain) ne présente pas de film d'oxyde. Les duretés DPH de Vickers prise sur les poudres (a) et (b) après qu'elles ont subi une oxydation interne, de la manière indiquée dans l'Exemple précédent, indiquent les duretés suivantes 1 la poudre
<EMI ID=112.1>
15 grammes alors que la poudre (b) non recristallisée qui contient des films d'oxyde internes donne à l'intérieur du film d'oxyde environ 94 kg/mm et donne à l'extérieur ou au niveau de ces films d'oxyde 161 kg/mm<2>.
On met ensuite les deux poudres (a) et (b) dans des conteneurs en cuivre dont le diamètre est 3,17 cm et la longueur 5 cm et on les extrude à 930[deg.]C en barreau: de diamètre 0,635 cm. On détermine la dureté Rock\.1811, la conductivité électrique et la charge de rupture qui sont indiquées dans le Tableau 2.
TABLEAU 2
<EMI ID=113.1>
EXEMPLE 4
On oxyde superficiellement deux fractions d'une poudre d'alliage à base de cuivre ayant une granulométrie inférieure à
<EMI ID=114.1>
environ une demi-heure, pour qu'elles prennent suffisamment d'oxygène pour une oxydation totale des 0,70 % d'Al dans la poudre <EMI ID=115.1>
<EMI ID=116.1>
<EMI ID=117.1>
<EMI ID=118.1>
<EMI ID=119.1>
<EMI ID=120.1>
3,17 cm de diamètre et de 5 cm de longueur, on les préchauffe et on les extrude à environ 930*C en barreau de 0,635 cm de diamètre. La dureté Rockwell, la conductivité électrique et la charge da rupture de ces barreaux sont indiquées dans le Tableau 3.
TABLEAU 3
<EMI ID=121.1>
EXEMPLE 5
Selon les modes opératoires indiqués dans l'Exemple 1, on atomise dans l'azote un alliage de nickel contenant, en poids, 0,45 % d'aluminium, pour obtenir une poudre d'alliage. On divise la poudre d'alliage en deux parties, notamment une partie que l'on recristallise avec une étape de croissance de grain, et une autre fraction qui ne subit pas de croissance de- grain. Dans la fraction ayant subi une croissance de grain, on soumet la poudre d'alliage de nickel atomisée à un traitement de recristallisation à environ
980[deg.]C pendant une heure sous atmosphère d'argon pour obtenir une taille de grain N[deg.] 6. Puis on mélange la fraction recristallisée et la fraction non traitée de poudre d'alliage de nickel avec
1,89 partie, en poids, d'oxydant pulvérulent contenant 1,87 partie de bioxyde de nickel et 0,02 partie d'oxyde d'aluminium pour
100 parties, en poids, de poudre d'alliage. puis on oxyde de façon interne les mélanges d'alliage ds nickel et d'oxydant comme indiqué dans l'Exemple 1 à 955[deg.]C sous argon pendant environ
3 heures. Puis on réduit les deux fractions avec de l'hydrogène
à 815[deg.]C pendant environ une heure pour éliminer l'oxygène éventuellement en excès. Puis on tasse à froid les mélanges de poudre <EMI ID=122.1>
ayant subi uns croissance de grain pour obtenir un numéro de
<EMI ID=123.1>
<EMI ID=124.1>
rupture nettement améliorées quand on les compare a celles de l'autre fraction d'alliage non recristallisée.
EXEMPLE 6
On atomise dans l'azote un alliage d'argent contenant 99,04 % d'argent et 0,48 % d'aluminium, d'une manière semblable à celle de. l'Exemple l, pour obtenir une poudre d'alliage, puis on sépare
<EMI ID=125.1>
fraction avec une étape de croissance de grain, alors que la deuxième fraction n'est pas traitée pour subir une croissance de grain. Dans la fraction à croissance de grain, on soumet la poudre d'alliage atomisée à un traiteront de recristallisation à environ
<EMI ID=126.1>
obtenir une taille de grain N[deg.] 6. On combine la fraction recristallisée et la faction non traitée avec 6,35 parties d'oxydant pulvérulent comprenant 6,24 parties d'oxyde d'argent et 0,11 partie d'oxyde d'aluminium. Puis on oxyde de façon interne les deux fractions à 650[deg.]C dans de l'argon pendant environ une heure de la manière indiquée dans l'Exemple 1. On réduit chaque fraction, on la tasse et on la forge à chaud comme indiqué dans l'Exemple 2. La fraction recristallisée présente une dureté Vickers, une dureté Rockwell, une conductivité électrique et une charge de rupture nettement améliorée quand on les compare à celles de la fraction non traitée.
EXEMPLE 7
<EMI ID=127.1>
dans la Partie F, on remplace le conteneur en cuivre de diamètre de 17,5 cm par un conteneur en cuivre de diamètre 3,17 cm. On effectue l'extrusion avec un rapport d'extrusion de 30:1, ce qui donne un barreau de diamètre 0,635 cm. Un tel barreau a une conductivité électrique de 86,7 % IACS, une résistance à la traction d'environ 5110 kg/cm et un allongement de 19,8 % pour une longueur d'essai de 1,650 cm..,
EXEMPLE 8
On introduit le matériau obtenu dans la partie E de l'Exemple 1 dans une botte en cuivre à paroi mince de 3,17 cm de <EMI ID=128.1>
obtenir un barreau ayant un diamètre de 0,523 cm. ce barreau a une conductivité électrique de 89 % IACS, et une fois embouti et étiré en un fil ayant un diamètre de 0,025 cm et traité thermiquement à 500[deg.]C pendant une demi-heure dans l'hélium, il donne une charge à la rupture de 5880 kg/cm , une limite élastique de
4985 kg/cm<2> et un allongement d'environ 5 % sur 25 cm.
EXEMPLE 9
On répète les modes opératoires de l'Exemple 1, sauf que l'on modifie les compositions de la poudre d'alliage de la partie A et de l'oxydant de la Partie B, de sorte que la poudre d'alliage et
<EMI ID=129.1>
poids,d'aluminium, pour obtenir un barreau de cuivre extrudé, contenant 0,42 pour cent, en poids, (ou 1 volume pour cent)
<EMI ID=130.1>
La conductivité électrique du barreau est SI % IACS, ea résistance à la traction est 4900 kg/cm , son allongement est
21 % et sa dureté Rockwell B est 68 unités. Le barreau est pratiquement uniforme et ne possède pas les défauts de composition normalement associés avec l'oxyde de cuivre réduit in situ.
EXEMPLE 10
On répète les modes opératoires de l'Exemple 1, sauf que l'on modifie les compositions de la poudre d'alliage de la partie A et de l'oxydant de la Partie B de telle sorte que la poudre d'alliage et l'oxydant contiennent chacun l'équivalent de 0,66 pour cent,
Gn poids, d'aluminium de manière à obtenir un barreau de cuivre extrudé contenant 1,26 pour cent, en poids, (ou 1 volume pour cent) de A1203.
<EMI ID=131.1>
résistance à la traction est 5950 kg/cm , son allongement est
19 % et sa dureté Rockwell B est 89 unités. Le barreau est pratiquement uniforme et ne possède pas les défauts de composition normalement asscciés avec l'oxyde de cuivre réduit in situ.
La Figure 5 montre un diagramme des propriétés en fonction de la teneur en aluminium ou de la teneur en oxyde d'aluminium de pièces telles qu'extrudées sous forme de barreaux, comme décrit dans cet Exemple 10 et les Exemples précédents 8 et 9.
Les Exemples 11 à 20 illustrent mieux le renforcement par une dispersion de métaux formant matrice avec divers oxydes de métaux solutés par oxydation interne. Quand la solubilité le permet, <EMI ID=132.1>
donner approximativement 5 %,.en volume, de l'oxyde du métal soluté. Dans les cas où la solubilité du métal soluté n'est pas suffisante pour donner 5 %, en volume, de l'oxyde du métal soluté, on ajuste la concentration du métal soluté dans l'alliage à la solubilité maximale à la température ambiante. Dans tous les exemples suivants, la poudre d'alliage passe à travers un tamis d'ouverture de maille 149 microns, l'oxydant pulvérulent est une dispersion intime des oxydes de métaux indiqués ayant une taille moyenne de particule d'environ 1 à 5 microns, et le mélange poudre d'alliage-oxydant est oxydé de façon interne par le procédé décrit
<EMI ID=133.1>
métaux indiqués dans les exemples suivants, le cuivre est à une valence de 1, le nickel est à une valence de 2, le fer est à une valence de 3, l'argent est à une valence de 1, le zirconium est à une valence de 4, le molybdène est à une valence de 6, et le béryllium et le magnésium sont à une valence de 2.
EXEMPLE 11
On forme un barreau de métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un alliage en poudre de 98,87 % de cuivre et 1,13 % d'aluminium avec 9,38 parties d'oxydant pulvérulent comprenant 9,2 parties d'oxyde de cuivre et 0,18 partie d'alumine. Le barreau résultant renforcé par une dispersion présente une résistance à la traction et une dureté accrues à température élevée après recuit, à comparer à un barreau d'un alliage semblable cuivre-aluminium qui n'a pas subi d'oxydation interne. En outre, le barreau renforcé par une dispersion ne présente pas les inconvénients qui résultent normalement des
<EMI ID=134.1>
dans la pièce renforcée par une dispersion.
EXEMPLE 12
On forme un barreau de métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un alliage en poudre de 99,37 % de cuivre et 0,63 % de béryllium avec
10,26 parties d'oxydant pulvérulent comprenant 10,10 parties d'oxyde de cuivre et 0,16 partie d'oxyde de béryllium. Le barreau résultant renforcé par une dispersion possède une résistance à la traction et une dureté accrues aux températures élevées ou après recuit, à comparer à un barreau d'un alliage semblable cuivrebéryllium qui n'a pas subi d'oxydation interne. En outre, le <EMI ID=135.1> nients qui résultent normalement de variations de composition quand de l'oxydant épuisé est présent dans la pièce renforcée par
<EMI ID=136.1> <EMI ID=137.1>
On forme un barreau de métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un alliage en poudre de 99,90 % de cuivre et 0,10% de zirconium avec
<EMI ID=138.1>
<EMI ID=139.1>
résultant renforcé par une dispersion possède une résistance à la traction et une dureté accrues aux températures élevées ou après recuit, à comparer à un barreau d'un alliage similaire cuivrezirconium qui n'a pas subi d'oxydation interne. En outre, le barreau renforcé par une dispersion ne présente pas les inconvénients qui résultent normalement des variations de composition quand de l'oxydant usé est présent dans la pièce renforcée par une disper-, sion.
EXEMPLE 14
On forme un barreau de métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un alliage en poudre de 98,86 % de nickel et 1,14 % d'aluminium avec 4,76 parties d'oxydant pulvérulent comprenant 4,68 parties d'oxyde
<EMI ID=140.1>
<EMI ID=141.1>
accrues à températures élevées ou après recuit, à comparer à un barreau d'un alliage similaire nickel-aluminium qui n'a pas subi [deg.].'oxydation interne. En outre, le barreau renforcé par une disper-
<EMI ID=142.1>
de variations de composition quand de l'oxydant épuisé est présent dans la pièce renforcée par une dispersion.
EXEMPLE 15
On forme un barreau de métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un alliage en poudre de 99,8 % de nickel et 0,2 % de béryllium avec
1,687 partie d'oxydant pulvérulent comprenant 1680 parties d'oxyde de nickel et 0,007 partie d'oxyde de béryllium. Le barreau résultant renforcé par une dispersion a une résistance à la traction et une dureté accrues à températures élevées ou après recuit, à comparer à un barreau d'un alliage similaire <EMI ID=143.1>
le barreau renforcé par une dispersion ne présente pas les inconvénients qui résultent normalement des variations de composition quand de l'oxydant usé est présent dans la pièce renforcée
<EMI ID=144.1>
<EMI ID=145.1>
On forme un barreau de métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un alliage en poudre de 99,8 % de nickel et 0,2 % de zirconium avec
0,328 partie d'oxydant pulvérulent comprenant 0,327 partie d'oxyde de nickel et 0,001 partie d'oxyde de zirconium. Le barreau résultant renforcé par une dispersion possède une résistance à la traction
et une dureté accrues aux températures élevées ou après recuit, à
<EMI ID=146.1>
qui n'a pas subi d'oxydation interne. En outre, le barreau renforcé par une dispersion ne présente pas les inconvénients qui résultent normalement des variations de composition quand de l'oxydant usé est présent dans la pièce renforcée par une dispersion.
EXEMPLE 17
-On forme un barreau de métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un alliage <EMI ID=147.1>
d'oxydant pulvérulent comprenant 3,800 parties d'oxyde de fer et 0,065 partie d'alumine. Le barreau résultant renforcé par une dispersion a une résistance à la traction et une dureté accrues aux températures élevées ou après recuit, à comparer à un barreau d'un
<EMI ID=148.1>
interne. En outre, le barreau renforcé par une dispersion ne présente pas les inconvénients qui résultent normalement de variations de composition quand de 1 -oxydant usé est présent dans la pièce renforcée par une dispersion.
EXEMPLE 18
On forme un barreau de métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un alliage en poudre de 99,55 % de fer et 0,45 % de béryllium avec 2,724 par-
<EMI ID=149.1>
fer et 0,024 partie d'oxyde de béryllium. Le barreau résultant
<EMI ID=150.1>
dureté accrues aux températures élevées ou après recuit, à comparer à un barreau d'un alliage similaire fer-béryllium qui <EMI ID=151.1>
<EMI ID=152.1>
normalement des variations de composition quand de l'oxydant usé est présent dans la pièce renforcée par une dispersion.
EXEMPLE 19
On forme un barreau de métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un alliage en poudre de 99,04 % d'argent et 0,95 % d'aluminium avec
12,70 parties d'un oxydant pulvérulent comprenant 12,48 parties d'oxyde d'argent et 0,22 partie d'alumine. Le barreau résultant renforcé par une dispersion a une résistance à la traction et une dureté accrues aux températures élevées ou après recuit, à comparer à un barreau d'un alliage similaire argent-aluminium qui n'a pas subi l'oxydation interne. En outre, le barreau renforcé par une dispersion ne présente pas les inconvénients qui résultent normalement de variations de composition quand de l'oxydant usé est présent dans la pièce renforcée par une dispersion.
EXEMPLE 20
On forme un barreau de métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un
alliage en poudre de 98,84 % d'argent et 1,16 % de magnésium avec
11,30 parties d'oxydant pulvérulent comprenant 11,10 parties d'oxyde d'argent et 0,20 partie de magnésie. Le barreau résultant renforcé par une dispersion a une résistance à la traction et une dureté accrues aux températures élevées et après recuit, à comparer à un
<EMI ID=153.1>
d'oxydation interne. En outre, le barreau renforcé par une dispersion ne présente pas les inconvénients qui résultent normalement de variations de composition quand de l'oxydant épuisé est présent dans la pièc� renforcée par une dispersion.
Les Exemples 21 et 22 illustrent le renforcement par une dispersion d'alliage à base de plusieurs métaux formant matrice
(plutôt qu'un seul métal formant matrice) par oxydation interne en
<EMI ID=154.1>
EXEMPLE 21
On forme un barreau de métal renforcé par una dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties [pound]'un
<EMI ID=155.1>
<EMI ID=156.1>
<EMI ID=157.1>
métallique. La barreau résultant renforcé par une dispersion a une résistance à lA traction et une dureté accrues aux température*
<EMI ID=158.1>
similaire cuivre-nickel-aluminium qui n'a pas subi d'oxydation
<EMI ID=159.1>
présente pas les inconvénients qui résultent normalement de variations de composition quand de l'oxydant usé est présent dans la pièce renforcée par une dispersion.
EXEMPLE 22
On forme un barreau de métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un alliage en poudre de 60,00 % de nickel, 19,55 % de molybdène,
20,00 % de fer et 0,45 % d'aluminium avec 1,207 partie d'oxydant pulvérulent comprenant 1,200 partie de molybdène et 0,007 partie d'alumine. L-a composition de la matrice du barreau renforcé par une dispersion résultant est 59,5 % de nickel métallique, 21,0 %
de molybdène métallique et 19,5 % de fer métallique. Le barreau résultant renforcé par une dispersion a une résistance à la trac- tion et une dureté accrues aux températures élevées ou après recuit, à comparer à un barreau d'un alliage similaire nickel-molybdènefer-aluminium qui n'a pas subi d'oxydation interne. En outre,
le barreau renforcé par une dispersion ne présente pas les inconvénients qui résultent normalement de variations de composition quand de l'oxydant épuisé est présent dans la pièce renforcée par une dispersion.
<EMI ID=160.1>
dispersion d'un alliage. de métaux formant matrice ; et de', métaux
<EMI ID=161.1>
est différent de l'oxyde du métal soluté.
EXEMPLE 23
On forme un barreau da métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un alliage en poudre de 98,87%.de cuivre et 1,13% d'aluminium avec 9,34 parties d'oxydant pulvérulent comprenant 9,20 parties d'oxyde de cuivre et 0,14 partie d'oxyde de béryllium. Le barreau résultant renforcé par un? dispersion possède une résistance à la traction et une dureté accrue aux températures élevées ou après recuit, à comparer à un barreau d'un alliage semblable cuivre-aluminium qui n'a pas subi d'oxydation interne. En outre, le barreau renforcé par une dispersion ne présente pas les inconvénients qui résultent normalement de variations de composition quand de l'oxydant usé ast présent dans la pièce renforcée par une dispersion, bien que les oxydes dispersés soient différents.
EXEMPLE 24
On ferme un barreau de métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un alliage en poudre de 99,8% de nickel et 0,2% de zirconium
avec 0,329 partie d'oxydant pulvérulent comprenant 0,327 partie d'oxyde de nickel et 0,002 partie d'alumine. Le barreau résulant renforcé par une dispersion a une résistance à la traction et une dureté accrues aux températures élevées ou après recuit à comparer à un barreau d'un alliage similaire nickelzirconium qui,n'a pas subi d'oxydation interne. En outre, le barreau renforcé par une dispersion ne présente pas les inconvénients qui résultent normalement de variations de composition quand de l'oxydant usé est présent dans la pièce renforcée par une dispersion, bien que les oxydes dispersés soient différents.
Dans les exemples suivants, les mélanges autonomes des métaux en poudre sont renforcés par une dispersion par oxydation interne et ensuite extrudés directement à partir du même conteneur. La proportion d'oxyde métallique thermiquement réductible et d'oxyde métallique réfractaire dur est prédéterminée de sorte que les compositions du,résidu d'oxydant et
de l'alliage ayant subi l'oxydation interne sont pratiquement <EMI ID=162.1>
terminée l'étape d'oxydation interne. Les oxydante août déter- minée par la quantité d'oxygène nécessaire pour oxyder totale- ment le Mitai soluté mais on n'utilise pas de quantités en
<EMI ID=163.1>
dans le mélange de métaux ayant subi une oxydation interne.
<EMI ID=164.1>
-on introduit dans un récipient d'oxydation interne le <EMI ID=165.1>
récipient d'oxydation est un conteneur en cuivre cylindrique ayant une longueur totale de 60 cm, un diamètre de 20 cm et une épaisseur de parois de 0,3 cm. On introduit dans le conteneur
<EMI ID=166.1>
<EMI ID=167.1>
quecant en laissant une ouverture de la taille d'un trou d'épingle
<EMI ID=168.1>
Puis on porte le mélange en poudre d'alliage et d'oxydant à une température d'environ 955[deg.]C et on le maintient à cette température pendant environ 30 minutes pour effectuer l'oxydation interne de la poudre d'alliage.
<EMI ID=169.1>
pratiquement tout l'aluminium de la poudre d'alliage a été
oxydé en A1203 et pratiquement tout l'oxyde cuivreux de l'oxydant a été réduit en cuivre métallique. Les particules d'allia.ge ayant subi l'oxydation interne comprennent 99,37%, en poids, de cuivre plus des quantités négligeables d'impuretés et 0,63%, en poids,
<EMI ID=170.1>
<EMI ID=171.1>
de poudre métallique ayant subi l'oxydation interne comprend
<EMI ID=172.1>
Pour effectuer la opalescence, on place ensuite le conteneur du mélange de métal ayant subi l'oxydation interne dans une presse d'extrusion de type à piston et on l'extrude pour former un extrudé sous forme d'un barreau cylindrique ayant un diamètre d'envircr. 2,75 cm. Ceci correspond à un rapport d'extrusion d'environ 50:1 (c'est-à-dire le rapport de la section droite
du conteneur à la section droite de l'extrudé).
<EMI ID=173.1>
<EMI ID=174.1> <EMI ID=175.1>
<EMI ID=176.1>
tance à la traction d'environ 5040 kg/cm<2>, un allongement
de 19% en utilisant l'essai ASTM E-8 (pour un échantillon d'essai dont le diamètre est 0,3 cm et la longueur 1,65 cm) et une dureté Rockwell d'environ 75 unités sur l'échelle B. Toutes ces mesures sont faites à la température ambiante.
On réduit de 50% la section droite d'un échantillon du barreau par emboutissage à froid, ce qui permet d'obtenir une résistance à la traction de 5600 kg/cm , un allongement
de 13%, une dureté Rockwell B de 84 unités et une conductivité
<EMI ID=177.1>
EXEMPLE 26
On répète les modes opératoires de l'Exemple 25, sauf
que l'on remplace le conteneur en cuivre ayant un diamètre de 20 cm par une botte en cuivre de diamètre 3,17 cm. on effectue l'extrusion dans une chambra d'extrusion ayant un diamètre 3,5 cm à
un rapport d'extrusion 30:1 fournissant un barreau de diamètre 0,635 cm. Ce barreau a une conductivité électrique de 86,7%
IACS, une résistance à la traction d'environ 5100 kg/cm<2> et
un allongement de 19,8% sur une longueur de 1,65 cm.
EXEMPLE 27
On introduit le matériau de l'Exemple 1, Partie D, dans
une botte en cuivre à parois minces de 3,17 cm de diamètre et
on l'extrude dans une chambre d'extrusion de 3,5 cm de diamètre
à un rapport d'extrusion de 45:1 pour obtenir un barreau de diamètre 0,523 cm. ce barreau a une conductivité électrique
de 89% IACS. Le barreau est embouti et étiré jusqu'à un fil
<EMI ID=178.1>
pendant 1/2 heure dans l'hélium et il donne finalement une résistance à la rupture de 5880 kg/cm<2>, une limite élastique de 4985 kg/cm<2> et un allongement d'environ 5% sur 25 cm.
EXEMPLE 28
On forme un barreau de métal renforcé par une dispersion par le procédé décrit précédemment, en oxydant 100 parties d'un alliage en poudre de 98,86% de nickel et 1,14% d'aluminium avec 4,76 parties d'un oxydant pulvérulent comprenant 4,68 parties d'oxyde de nickel et 0,08 partie d'alumine. Dans cet exemple, on utilise un conteneur en nickel métallique pour l'oxydation interne et l'extrusion ultérieure. Le barreau <EMI ID=179.1>
traction et une dureté accrue aux températures élevées par rapport à un barreau d'un alliage similaire nickel-aluminium qui n'a pas subi d'oxydation interne.
EXEMPLE 29
On forme un barreau de métal renforcé par une dispersion comme indiqué dans l'Exemple 1, en oxydant 100 parties d'un alliage en poudre de 98,72% de fer et 1,28% d'aluminium avec 3,865 parties d'oxydant pulvérulent comprenant 3,800 parties d'oxyde de fer et 0,065 partie d'alumine, mais en utilisant un conteneur en acier pour l'oxydation interne et l'extrusion. Le barreau renforcé par une dispersion résultante a une résistance
à la traction et une dureté accrue aux températures élevées ou après recuit quand on le compare à un barreau d'un alliage feraluminium semblable qui n'a pas subi d'oxydation interne.
Les exemples précédents indiquent qu'en recristallisant
et en augmentant la taille des grains de la poudre d'alliage avant l'oxydation interne on améliore de façon importante les propriétés physiques des produits métalliques renforcés par une dispersion. Les exemples ne sont pas considérés comme limitant
le champ de cette invention telle que définie par les revendications suivantes.
<EMI ID=180.1>
1. Alliage en poudre permettant le renforcement de métaux par
une dispersion, par oxydation interne, comprenant:
un alliage qui comprend un métal relativement noble formant matrice ayant une énergie libre négative de formation d'oxyde
à 25[deg.]C allant jusqu'à 70 kilocalories par atome-gramme d'oxygène
et un métal soluté ayant une énergie libre négative de formation
d'oxyde dépassant l'énergie libre de formation d'oxyde dudit
métal noble formant matrice d'au moins environ 60 kilocalories
par atome-gramme d'oxygène à 25[deg.]C; et
l'alliage étant recristallisé et ayant un numéro de taille
de grain d'au moins 6 tel que mesuré par la norme ASTM E-112.
2. Métal renforcé par une dispersion, obtenu en effectuant l'oxydation interne d'un mélange de métaux qui comprend 100
parties, en poids, d'un alliage en poudre selon la revendication 1, avec au moins environ 0,1 partie, en poids, d'un oxydant qui comprend un mélange intime d'un oxyde métallique thermi-
<EMI ID=181.1>
allant jusqu'à 70 kilocalories par atome-gramme d'oxygène et d'un
oxyde métallique réfractaire dur finement divisé ayant une énergie
libre négative de formation dépassant l'énergie libre négative
de formation de l'oxyde métallique thermiquement réductible
d'au moins environ 60 kilocalories par atome-gramme d'oxygène
à 25[deg.]C, l'oxyde métallique thermiquement réductible étant présent en proportions au moins stoechiométriques pour l'oxydation
totale de tout le métal soluté dans l'alliage, ledit métal
renforcé par une dispersion comprenant: un mélange métallique
renforcé par une dispersion qui contient le métal soluté oxydé,
le métal relativement noble formant matrice, le résidu de
l'oxyde métallique thermiquement réductible et l'oxyde métallique réfractaire dur, ledit mélange étant destiné à subir une
coalescence thermique, grace à quoi ledit oxyde métallique
réfractaire dur renforce par dispersion ledit résidu d'oxyde
métallique thermiquement réductible en formant un métal renforcé
par une dispersion.