DD227457A1 - Verfahren zur erhoehung der chemischen resistenz von nickelwerkstoffen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhoehung der chemischen Bestaendigkeit (Resistenz) von Werkstuecken und Werkzeugen aus Nickel und Nickel-Basislegierungen. Ziel der Erfindung ist es, die chemische Resistenz von Nickel und Nickel-Basislegierungen zu erhoehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhoehung der chemischen Resistenz von Nickel- und Nickellegierungen ohne Aufbringen einer Deckschicht zu erarbeiten. Es wurde ein Verfahren gefunden, bei dem Nickel- und Nickel-Basislegierungen, deren chemische Resistenz verbessert werden soll, mit Metalloidionen implantiert und anschliessend einer plastischen Wechselverformung im Bereich mittlerer Amplituden bis zur mechanischen Saettigung unterworfen wurden. Die Ursache fuer die erhoehte chemische Resistenz von implantiertem Nickel und von Nickel-Basislegierungen ist in einem komplexen Prozess der implantationsinduzierten Phasenbildungs- und Phasenumwandlungsvorgaenge und extremen Veraenderungen im Konzentrationsprofil waehrend der Wechselverformung zu sehen. Neben der chemischen Resistenz erhoeht sich ausserdem die Wechselfestigkeit der Nickel- und Nickel-Basislegierungen durch Metalloid-Ionenimplantation.
Description
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der chemischen Beständigkeit (Resistenz) von Werkstücken und Werkzeugen aus Nickel und Nickel-Basislegierungen.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
•Traditionelle Methoden, die chemische Resistenz, die Wechselfestigkeit und andere oberflächenkorrelierte Materialeigenschaften zu verbessern, sind Härten, Borieren, Nitrieren, Carburieren etc. Das gleiche Ziel kann mit den modernen Verfahren reaktives Sputtern, Flammen- und Plasmaspritzen sowie Metall-, Metalloid- und Plastbeschichtung angestrebt werden. Bei allen Verfahren existiert zwischen Werkstück und Deckschicht eine' Grenzschicht, die im allgemeinen die chemischen und mechanischen Eigenschaften des behandelten Werkstückes verschlechtert bzw. bestimmte
In den letzten Jahren wurde zunehmend die Ionenimplantation zur Modifizierung von Metalloberflächen mit dem Ziel, die chemischen und mechanischen Eigenschaften günstiger zu gestalten, eingesetzt. So ist z. B. bekannt, daß die Wechselfestigkeit von Stählen, Kupfer- und Titanlegierungen nach Metalloidionen-Implantation erhöht wird (H, Herman, Nucl. Instr. Meth. 182/183 (1981) 884). Untersuchungen an Nickel-Werkstoffen sind dazu nicht bekannt. Dagegen wird die chemische Resistenz von Nickel- und Nickel-Basis-Legierungen nach Metalloidionen-Implantation reduziert (TJ. Ashworth u. a. in Treatise on Materials Science and Technology, Vol. 18, S. 175, F. H. Stott u. a. in Corrosion Sei. 22 (1982), 305).
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Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, die chemische Resistenz von Nickel und Nickel-Basislegierungen zu erhöhen.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der chemischen Reisistenz von Nickel- und Nickellegierungen ohne -Aufbringen einer Deckschicht zu erarbeiten.
Es wurde ein Verfahren gefunden, "bei dem Nickel- und Nickel—Basislegierungen, deren chemische Resistenz verbessert werden soll, mit Metalloidionen implantiert und anschließend einer plastischen Wechselverformung im Bereich mittlerer Amplituden bis zur mechanischen Sättigung unterworfen wurden.
Durch Ionen-Atom-Stöße werden während der Implantation die geladenen Teilchen neutralisiert, abgebremst und interstitiell oder substitutioneil eingelagert, wobei eine extreme Übersättigung im Metall auftritt, durch die teilweise sogar Ausscheidungen gebildet werden können.
Die Ursache für die erhöhte chemische Resistenz von implantiertem Nickel und von Nickel-Basislegierungen ist in einem komplexen Prozeß der implantationsinduzierten Phasenbildungs- und Phasenumwandlungsvorgänge und extremen Veränderungen im Konzentrationsprofil während der Wechselverformung zu sehen. Neben der chemischen Resistenz erhöht sich außerdem die Wechselfestigkeit der Nickel- und Nickel-Basislegierungen durch Metalloid-Ionenimplantationen.
Auf ührungsbei spiel
Die Erfindung wird durch, nachfolgende AusführungsBeispiele noch, näher erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Beispiele "beschränkt ist,
Eine polykristalline Nickelprobe mit quadratischem Querschnitt wurde in einer Implantationsanlage mit
17 + 2
5·10 B /cm bei einer Energie von 50 keV und bei Raumtemperatur allseitig implantiert. Danach wurde die Probe in einer servohydraulischen Zug-Druck-Prüfmaschine bei konstanter plastischer Dehnungsamplitude von 3*10 verformt. Die chemische Resistenz der Probe v/urde bestimmt, indem die pro Zeiteinheit nach A'tzen mit Salpetersäure abgetragene Masse gemessen wurde. Die Nickelprobe zeigte nach Implantation und anschließender plastischer Wechselbelastung eine verdoppelte chemische Resistenz gegenüber einer nichtimplantierten, unverformten Nickelprobe.
Nach reiner Wechselverformung, d. h. ohne vorherige Ionenimplantation ist durch das ermüdungstypische Oberflächenrelief, durch Mikrorißbildung u. ä. mit einer reduzierten chemischen Resistenz zu rechnen. Alleinige Metalloid-Ionenimplantation führt im F lie von Nickel ebenfalls zu reduzierter chemischer
Resistenz (vgl. U. Asworth u. a.)· Die erfindungsgemäße Kombination von Implantation und Wechselverformung im Bereich mittlerer plastischer Dehnungsamplituden hingegen liefert überraschender-weise die gewünschte Erhöhung der chemischen Resistenz. Zusätzlich steigt nach der beschriebenen Borionenimplantation die Lebensdauer von etwa 20000 (ohne Implantation) bis auf ca. 50000 Verformungszyklen bis zum Bruch.
Ein Eisen-Nickel-Konstruktionsteil wird lokal, d. h. an chemisch und mechanisch "besonders beanspruchten Stellen implantiert, z. B, mit den im 1. Beispiel genannten Parametern und anschließend lokal zyklisch so vorbeansprucht, daß im implantierten Bereich plastische Dehnungsamplituden der Größenordnung 3'10"^ über ca. 10 000 Lastzyklen auftreten. Beim nachfolgenden Einsatz liegt die wechselsinnige mechanische Beanspruchung im allgemeinen im elastischen Bereich, wobei die chemische Resistenz durch die vorangegangene Kombination von Implantation und zyklischer plastischer Verformung wesentlich erhöht wurde.
Claims (2)
- ErfindungsanspruchΛ . Verfahren zur Erhöhung der chemischen Resistenz von Nickel und Nickel-Basislegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe mit Metalloidionen einer Dosis, die zur Übersättigung im implantierten Oberflächenbereich führt und Energien bis zur Coulomb-Schwelle implantiert werden und daß die Werkstoffe einer plastischen Wechsel— Vorverformung im Bereich mittlerer Amplituden bis zur mechanischen Sättigung unterworfen werden,
- 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die plastische T/echsel-Vorverformung lokal erfolgt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD26798784A DD227457A1 (de) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | Verfahren zur erhoehung der chemischen resistenz von nickelwerkstoffen |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DD227457A1 true DD227457A1 (de) | 1985-09-18 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD227457A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0229936A1 (de) * | 1985-12-17 | 1987-07-29 | Technische Universität Chemnitz | Hartstoffschichten für mechanisch und korrosiv beanspruchte Teile |
-
1984
- 1984-10-04 DD DD26798784A patent/DD227457A1/de not_active IP Right Cessation
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