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Gesinterte Hartlegierungen und Verfahren zu deren Herstellung Karbide
von Bor zeichnen sich bekanntlich durch große Härte aus, besitzen aber nur eine
geringe Festigkeit, so daß sie sich nicht für die Herstellung von Gegenständen,
die hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind, z. B. von Werkzeugen, eignen. Man hat
deshalb vorgeschlagen, zu Bonkarbid zwecks Erhöhung der mechanischen Festigkeit
geeignete Metalle, wie Titan, Tantal, Molybdän, Vanadin, Niob, Zirkonium, Hafnium,
Wolfram u. dgl., zuzusetzen. Dabei wurde in solcher Weise vorgegangen, daß beim
Sintern das zugesetzte Metall entweder als solches in der Hauptsache erhalten blieb
oder sich in ein Karbid verwandelte, also ein Doppelkarbid aus Bor und dem Zusatzmetall
entstand. Da von möglichst reinen Stoffen ausgegangen wurde, war die Herstellung
der Hartkörper sehr kostspielig.
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Es ist nun festgestellt worden, daß man auf verhältnismäßig billige
Weise zu sehr günstigen Ergebnissen gelangen kann, wenn man die Ausgangsstoffe so
wählt, daß nicht ein Gemisch von Bonkarbid und Metall oder ein Doppelkarbid, sondern
ein Gemisch von Bonkarbid und Metallborid entsteht. Dabei kann von einem einen Borüberschuß
und unter Umständen kleine Mengen freien Kohlenstoffs aufweisenden Bonkarbid, wie
es bei der Herstellung von reinem Bonkarbid B,C als Nebenerzeugnis erhalten. wird
und dessen Gesamtgehalt an gebundenem und freiem Bor mindestens dem Bongehalt von
B, C entspricht, sowie von im Handel verhältnismäßig preiswert erhältlichem unreinem
Metallpulver ausgegangen werden. Bei Innehaltung passender Betriebsbedingungen erhält
man ein Borkarbid-Metallborid-Gemisch, das zwar auch etwas Metallkarbid enthält,
dessen Anteil aber nur geringfügig ist und auf höchstens 40/, des Körpergewichts
begrenzt werden kann.
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Das Erzeugnis zeichnet sich durch hohe Zug- und Verschleißfestigkeit
bei einem über 9 nach Mohs liegenden Härtewert sowie durch sehr feine Kristallstruktur
aus. Es eignet sich daher insbesondere für Ziehdüsen, Lehrenspitzen, Meßblöcke,
Mörser, Sandstrahldüsen, Abrichtgeräte u. dgl. und läßt sich auf Hochglanz polieren.
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Als Beispiel wird nachstehend das Herstellungsverfahren mit Titan
beschrieben.
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Es wird Titanpulver von der Korngrößenordnung 200 genommen, das im
Handel zu haben ist und beispielsweise folgende typische Zusammensetzung hat
| Tafel I |
| Analyse auf Trockenbasis nach Gewichtsprozent |
| Ti.................. 99,00 |
| C .................. 0,16 |
| Fe ................. 0,04 |
| Si ................. 0,08 |
| Zr ................. 0,09 |
| H ................. Spur |
| Titansuboxyde ...... Spur |
Dieses Pulver wird mit etwa
150/, Wasser gemischt, weil Titanpulver, wenn
es der Luft ausgesetzt wird, mit heißer Flamme explodiert.
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Es wird ferner bonreiches Bonkarbid in Pulverform genommen. Dies ist
eine feste Lösung von Bor in Bonkarbid und kann wie folgt erzeugt werden Bei der
bekannten Herstellung von Bonkarbid B, C in einem elektrischen Widerstandsofen aus
einem um den Widerstand herumgepackten stöchiometrischen Gemisch von Kohlenstoff
und Borsäure erhält man einen Block, der im Kern aus reinem B, C besteht und nach
außen neben freiem Bor auch freien Kohlenstoff enthält. Das verhältnismäßig dunkle,
mehr oder weniger reine B,C kann nach dem Zerkleinern des Blockes durch Sortieren
von Hand abgeschieden werden. Der Rest, d. h. ein Gemisch von kohlenstoffhaltigem
und bonreichem Bonkarbid, wurde bisher z. B. als Läppmittel und als metallurgischer
Zusatz verkauft. Jedoch verbleibt ein den Bedarf für solche Zwecke übersteigender
Überschuß, für den es bisher keine rechte Verwendung gab.
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Durch Analyse können leicht die Blöcke herausgefunden werden, die
neben dem im wesentlichen reinen Bonkarbid B,C als Nebenerzeugnis ein möglichst
bonreiches Bonkarbid aufweisen. Durch Auswahl einer erheblichen Anzahl Posten dieses
Materials erlangt man ein bonreiches Bonkarbid mit verschiedenem Bongehalt. Aus
diesen Posten kann man ein Mischpulver mit einem Durchschnittsgehalt an Bor erhalten,
der gleich dem Bongehalt von B4 C oder höher ist.
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Völlig reines B4 C enthält
| Tafel II |
| Gewichts- |
| prozent |
| B ................................ 78,30 |
| C ................................. 21,70 |
| 100,00 |
In jahrelangen Bemühungen, bei der Herstellung von Borkarbid möglichst
viel reines B,C zu gewinnen, ergab das borreichste Borkarbid etwa folgende Analyse:
| Tafel III |
| Gewichts- |
| prozent |
| B ................................ 83,00 |
| C ................................. 15,50 |
| nicht festgestellt, aber wahrscheinlich |
| überwiegend Sauerstoff ........... 1,50 |
| 100,00 |
Es ist hieraus ersichtlich, daß man bei dem angegebenen Vorgehen einen Borgehalt
etwa zwischen 78,3 und 84,2"/, der Gesamtmenge von Bor und Kohlenstoff (bei Nichtberücksichtigung
der Verunreinigungen) erzielen kann. Mit einem besonderen Verfahren hat man jedoch
einen Borgehalt bis zu 88 "/a erreicht. Benutzt man dieses letztere Material und
mischt es mit der Menge Titan, die theoretisch notwendig ist, um alles Bor in die
Reaktion gehen zu lassen, so kann man ein Gemisch von Borkarbid und Titanborid erzeugen
wie folgt
| Tafel IV |
| Volum- Gewichts- |
| prozent Prozent |
| B4C .................... 40 28 |
| TiB2 .................... 60 72 |
Um jedoch die gewünschten physikalischen Eigenschaften zu erhalten, soll das TiB2
auf 50 Volumprozent begrenzt werden, wodurch die obere Grenze gemäß der Erfindung
50: 50 Volumprozent B4C und TiB2 (bei vorläufiger Nichtberücksichtigung anderer
Stoffe) beträgt.
-
Im andern Grenzfall sollte das Gemisch wenigstens 10 Volumprozent
Titanborid TiB2, d. h. 16,7 Gewichtsprozent, haben, damit es die gewünschten Eigenschaften
bis zu einem gewissen Grade besitzt. Das beste bisher erzeugte Material ergab folgende
Analyse:
| Tafel V |
| Gewichts- |
| prozent |
| TiB2 .............................. 23,20 |
| B4C .............................. 66,50 |
| Borüberschuß ...................... 7,60 |
| Fe ................................ 0,16 |
| nicht bestimmt, überwiegendSauerstoff 2,54 |
| 100,00 |
| B ................................ 66,83 |
| C ................................. 14,47 |
| Ti................................. 15,94 |
| Fe ................................ 0,16 |
| nicht bestimmt, überwiegendSauerstoff 2,60 |
| 100,00 |
In der Praxis wird das Material mit 10 bis 50 Volumprozent, d. h. mit 16,7 bis 64
Gewichtsprozent TiB2 bevorzugt.
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Beispiel 1 Als typisches Beispiel der Herstellung dieses Gemisches
von Borkarbid und Titanborid und speziell für die Herstellung des Erzeugnisses gemäß
Tafel V wurde ein borreiches Borkarbid folgender Zusammensetzung verwendet:
| Tafel VI |
| Gewichts- |
| prozent |
| B ................................ 81,71 |
| C ................................. 17,54 |
| Fe ................................ 0,39 |
| nicht bestimmter Rest .............. 0,36 |
| 100,00 |
Dieses Borkarbid wurde gebrochen und in der Kugelmühle fein zerkleinert mit folgendem
Ergebnis
| Tafel VII |
| Gewichts- |
| prozent |
| Kleiner als 1 Mikron .............. 4 |
| 1 bis 2 Mikron .............. 7 |
| 2 bis 3 Mikron .............. 14 |
| 3 bis 5 Mikron .............. 24 |
| 5 bis 8 Mikron .............. 45 |
| 8 bis 11 Mikron .............. 6 |
| 100 |
Es wurde ferner Titanpulver der in Tafel I angegebenen Sorte verwendet.
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Es wurden 951 g des borreichen Borkarbids nach Tafel VI und VII und
351 g feuchtes Titanpulver nach Tafel I mit 15 °% Wassergehalt in einer Mischmaschine
eine Stunde lang gemischt. Das Gemisch wurde dann in eine Graphitform mit 22 Formbohrungen
von je 12,7 mm Durchmesser geschüttet, deren jede mit zwei gegenläufigen Graphit-Preßkolben
ausgestattet war, und in einem Ofen bei einer Temperatur von 2200°C eine halbe Stunde
lang mit einem Druck von 175 kg/cm2 gepreßt. Nach dem Abkühlen wurde die Form aus
dem Ofen herausgenommen und von den 22 Stücken abgebrochen, von denen festgestellt
wurde, daß sie eine durchschnittliche Biegefestigkeit von 5250 kg/cm2 hatten. Sie
hatten ungefähr dieselbe Härte wie geformtes Borkarbid, jedoch eine viel größere
Biegefestigkeit, die bei Borkarbid selten über 2800 kg/cm2 liegt.
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Das vorstehend beschriebene Verfahren kann in vielen Einzelheiten
abgeändert werden. Man kann jeden Ofen verwenden, der mit einer Preßvorrichtung
ausgestattet ist und eine Mindesttemperatur von etwa 1900°C liefert. Die Formkolben
rücken vor, sobald bei annähernder Vollendung des Prozesses die erweichte Masse
dem Kolbendruck nachgibt; dann muß die Heizung ohne Rücksicht auf die erreichte
Temperatur abgestellt werden. Der Preßdruck könnte an und für sich beliebig hoch
gewählt werden, doch ist zu beachten, daß Graphitformen keinen viel höheren Druck
als 175 kg/cm2 aushalten. Andererseits beträgt der Mindestdruck zur Erzeugung guter
Werkstücke 70 kg/cm2.
-
Beispiel 2 Bei einem anderen Arbeitsgang wurde borreiches Borkarbid
der folgenden Zusammensetzung verwendet:
| Tafel VIII |
| Gewichts- |
| Prozent |
| B ................................ 82,00 |
| C ................................. 17,31 |
| Fe ................................ 0,32 |
| 99,63 |
1020 g dieses borreichen Borkarbids wurden mit 206 g des Titanpulvers nach Tafel
1 (Trockengewicht) gemischt.
Sodann wurde dieses Gemisch
wie beim Beispiel 1 behandelt. Die sich ergebenden Stücke von Borkarbid und Titanborid
gaben folgende Analyse:
| Tafel IX |
| Gewichts- |
| prozent |
| TiB2 .............................. 16,80 |
| B,C .............................. 72,00 |
| Borüberschuß ...................... 10,50 |
| Fe ................................ 0,60 |
| nicht bestimmt, überwiegend Sauerstoff 0,10 |
| 100,00 |
| B ................................ 72,14 |
| C ................................. 15,64 |
| Ti................................. 11,59 |
| Fe ............................... 0,60 |
| nicht bestimmt, überwiegend Sauerstoff 0,03 |
| 100,00 |
Beispiel 3 Bei einem weiteren Arbeitsgang wurde ein borreiches Borkarbid folgender
Zusammensetzung verwendet:
| Tafel X |
| Gewichts- |
| prozent |
| B ..........:..................... 81,71 |
| C ................................. 17,54 |
| Fe ................................ 0,39 |
| 99,64 |
1000 g dieses borreichen Borkarbids wurden mit 600 g Titanpulver nach Tafel I (Trockengewicht)
gemischt, und dieses Gemisch wurde wie beim Beispiel 1 behandelt. Die sich ergebenden
Stücke aus Borkarbid und Titanborid ergaben folgende Analyse
| Tafel XI |
| Gewichts- |
| prozent |
| TiB2 .............................. 48,10 |
| BIC .............................. 50,10 |
| Borüberschuß ...................... 0,00 |
| nicht bestimmt, vorwiegend Fe |
| und Sauerstoff ................... 1,80 |
| 100,00 |
| B ................................ 54,30 |
| Ti................................. 33,10 |
| C ................................. 11,00 |
| nicht bestimmt, überwiegend Fe und O 1,60 |
| 100.00 |
Beispiel 4 Bei einem weiteren Arbeitsgang wurde dasselbe borreiche Borkarbid wie
beim Beispiel 2 (s. Tafel VIII) verwendet.
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1105 g dieses borreichen Borkarbids wurden mit 495 g des Titanpulvers
nach Tafel I (Trockengewicht) gemischt, und dann wurde dieses Gemisch ebenso behandelt
wie im Beispiel 1. Die sich ergebenden Stücke aus Borkarbid und Titanborid ergaben
folgende Analyse:
| Tafel XII |
| Gewichts- |
| prozent |
| TiB2 .............................. 35,90 |
| B,C .............................. 58,30 |
| Borüberschuß ...................... 4,10 |
| Fe ................................ 0,40 |
| nicht bestimmbar, zumeist Sauerstoff . . 1,30 |
| 100,00 |
| B ................................. 60,94 |
| Ti ................................ 24,70 |
| C ................................. 12,68 |
| Fe ................................ 0,38 |
| nicht bestimmt, überwiegend Sauerstoff 1,30 |
| 100,00 |
Beispiel s Bei einem weiteren Arbeitsgang wurden zwei Posten borreichen Borkarbids
- nachstehend als A und B bezeichnet - verwendet.
| Tafel XIII |
| A B |
| Gewichts- Gewichts- |
| prozent prozent |
| B ...................... 86,07 77,89 |
| C ...................... 11,84 21,62 |
| Fe ..................... 0,08 0,02 |
| 97,99 99,53 |
Die Posten A und B wurden im Verhältnis von 4 Teilen A zu 6 Teilen B gemischt, und
1000 g dieses Gemisches wurden mit 525 g des oben angegebenen Titanpulvers (Trockengewicht)
gemischt, worauf dieses Gemisch wie beim Beispiel 1 behandelt wurde. Die erhaltenen
Stücke gaben folgende Analyse:
| Tafel XIV |
| Gewichts- |
| prozent |
| TiB2 .............................. 43,30 |
| B4C .............................. 52,50 |
| Überschuß von C ................... 1,70 |
| Fe ................................ 0,20 |
| nicht bestimmt, vorwiegend Sauerstoff . 2,30 |
| 100,00 |
| B ................................. 55,44 |
| C ................................. 12,17 |
| Ti ................................ 29,82 |
| Fe ................................ 0,24 |
| nicht bestimmt, vorwiegend Sauerstoff . 2,33 |
| 100,00 |
Die Teilchen des boneichen Borkarbidpulvers, das in den Beispielen 2 bis 5 verwendet
wurde, waren von derselben Größenordnung wie im Falle des Beispiels 1. Die erhaltenen
Stäbe hatten folgende Biegefestigkeiten:
| Tafel XV |
| Stücke aus Beispiel Biegefestigkeit |
| kg/cm |
| 2 4175 |
| 3 4490 |
| 4 5375 |
| 5 4825 |
Bei Verwendung eines der anderen aufgeführten Metalle wird die
Erzielung derselben Größenordnung der Volumprozente angestrebt, nämlich 10 bis 50
Volumprozent Metallborid bei im wesentlichen den ganzen Rest ausmachendem Borkarbid.
Es kann borreiches Borkarbid verwendet werden, wie es in Tafel III oder in Tafel
VI angegeben ist. Boride der Elemente Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta und W, die in
dieser Reaktion hergestellt werden können, umfassen: Ti B" V B2, Cr B" Zr B" NbB2,
Mo2B., HfB2, TaB2, W,B5.
-
Jedes dieser Boride kann aus borreichem Borkarbid durch Zusatz einer
solchen Menge des betreffenden Metalls gewonnen werden, daß nur wenig oder kein
Metallüberschuß verbleibt und daß das über den Bedarf für die Bildung von B,C hinaus
im borreichen Karbid vorhandene Bor ganz oder fast ganz durch das zugegebene Metall
gebunden wird.
-
Es gibt andere bekannte Boride der genannten Elemente, z. B. CrB,
MoB, Mo2B, WB und W2B, aber es wird angenommen, daß sie in der vorliegenden Synthese
nicht gebildet werden, weil die Metalle eine solche Affinität für Bor haben, daß
sie von ihm alles aufnehmen, was nicht in B,C gebunden ist, und sogar auch der Verbindung
B4 C Bor entziehen unter Hinterlassung eines Kohlenstoffüberschusses, der jedoch
gewöhnlich nicht als Graphit in Erscheinung tritt, sondern in Lösung vorhanden sein
kann.
-
Zur Herstellung irgendeines dieser Borkarbid-Metallborid-Gemische
mit 10 bis 50 Volumprozent Metallborid führt man Berechnungen auf Grund des spezifischen
Gewichts durch und wählt ein borreiches Karbid mit einem solchen Borüberschuß aus,
daß bei der Vereinigung einer zur Erzeugung des Metallborids ausreichenden Metallmenge
der gewünschte Gewichtsprozentsatz erhalten wird. Hat man sich z. B. entschlossen,
ein Borkarbid-Molybdänborid-Gemisch mit 30 Volumprozent Molybdänborid herzustellen,
so nimmt man zuerst die spezifischen Gewichte von Molybdänborid Mo2B5 und Borkarbid
B,C, aus denen man die Gewichtsprozente von jedem ausrechnen kann, die 30 bzw. 70
Volumprozent ergeben. Nachdem nun die Gewichtsprozente bekannt sind, kann man die
Mengen von Molybdän und Bor berechnen, die notwendig sind, um die Mo, B.- Menge
für 100 g der Kombination zu erhalten. Aus vorstehendem ist leicht zu bestimmen,
wie hoch der Prozentsatz von überschüssigem Bor in dem zu verwendenden borreichen
Borkarbid sein muß. Hierauf wird nach bereits angegebenem Verfahren ein Gemisch
von borreichem Borkarbid hergestellt, das genau diesen Prozentsatz von überschüssigem
Bor enthält. Der Rest ist lediglich eine Sache des Zusatzes des errechneten Betrages
von Molybdän unter sorgfältigem Mischen, des Einfüllens in die Graphitform und des
Formens im Preßofen, wie im Beispiel 1 beschrieben.
-
Wie jedoch bereits hervorgehoben wurde, hat jedes der neun aufgeführten
Metalle eine so starke Affinität zu Bor, daß es dem Borkarbid B,C etwas Bor entzieht,
so daß sich natürlich ein gewisser Kohlenstoffüberschuß ergibt, der indessen nicht
als Graphit in Erscheinung tritt, wenn er nicht mehr als 201, des Gesamtgewichtes
von B, C -E- C beträgt. Da also brauchbare Formstücke aus Mischungen von Borkarbid
mit dem Borid irgendeines der angegebenen Metalle mit nicht mehr als 2 Gewichtsprozent
überschüssigem Kohlenstoff, auf die Gesamtmenge von Kohlenstoff und B,C berechnet,
hergestellt werden können, kann man diese Verbindungen mit einem beschränkten Kohlenstoffüberschuß
herstellen. Überschüssiges Bor wird nie in Erscheinung treten, wenn genügend Metall
zum Verbinden mit ihm vorhanden ist, und es wird vorzugsweise in diesem Sinne vorgegangen.
Jedoch können 5 Gewichtsprozent Borüberschuß geduldet werden, ohne daß dadurch die
Festigkeit des Erzeugnisses wesentlich herabgesetzt wird.
-
Irgendwelche zwei oder mehr der angegebenen Metalle können in dem
Verfahren mit Porkarbid B.C mit oder ohne Borüberschuß zur Erzeugung von Verbindungen
von Borkarbid und Metallboriden Verwendung finden. In jedem Falle sollte die Gesamtmenge
des Metallborids zwischen 10 und 50 V olumprozent des Erzeugnisses liegen.
-
Sämtliche Metallboride der angegebenen neun Metalle vertragen sich
miteinander. In einigen Fällen können sich ternäre oder quaternäre Borverbindungen
und in anderen Fällen lediglich Gemische von Boriden ergeben. Berechnungen für die
Herstellung von Stücken unter Verwendung von mehr als einem Metall bedingen, daß
man sich zunächst über die Volumprozente sämtlicher Boride schlüssig wird, diese
in Gewichtsprozente umwandelt, den gesamten gewünschten Borüberschuß errechnet,
ein diesen enthaltendes Gemisch bereitet, sodann ein Gemisch von Metallen herstellt,
bei dem jedes Metall in der gewünschten Gewichtsmenge vorhanden ist.
-
Für die Durchführung irgendeiner der oben angegebenen Berechnungen,
ganz gleich, wie kompliziert sie ist, besteht die einzige notwendige Angabe, neben
den bereits gegebenen und den bekannten Atomgewichten, in der Feststellung der spezifischen
Gewichte der verschiedenen einbezogenen Boride, die die folgenden sind:
| Tafel XVI |
| Spezifisches |
| Gewicht |
| B4C .............................. 2,52 |
| TiB2 .............................. 4,50 |
| VB2 .............................. 5,10 |
| CrB2.............................. 5,15 |
| ZrB2 .......................... . ... 6,08 |
| Nb B2 .................... . ........ 6,97 |
| Mo2B5 ............................ 7,12 |
| HfB2 in ZrB2 inbegriffen |
| TaB2 ............................. 12,38 |
| W,B5 ...... ...................... 12,75 |
Die neun verschiedenen Metallboride und auch das Borkarbid sind sämtlich valenzlose
Verbindungen, jedoch geben sie sämtlich unterschiedliche Röntgenbilder.
-
Die Analyse verschiedener verfügbarer, außer Titan-Pulver verwendbarer
Metallpulver auf Trockenbasis ergibt folgendes
| Tafel XVII |
| W olframpulver |
| Gewichts- |
| prozent |
| ............................ 99,32 |
| C ................................. 0,26 |
| nicht bestimmt ...................... 0,42 |
| 100,00 |
| Chrompulver |
| Gewichts- |
| prozent |
| Cr ................................ 98,78 |
| C ................................. 0,04 |
| Fe ................................ 0,28 |
| Ni ................................ 0,63 |
| nicht bestimmt ...................... 0,27 |
| 100;00 |
| Vanadinpulver |
| Höherer Noch |
| Reinheits- brauchbarer |
| grad Reinheits- |
| grad |
| V ...................... 95,18 91,45 |
| A1 ..................... 1,00 1,00 |
| Si ..................... 0,27 0,90 |
| Fe ..................... 0,35 2,05 |
| C ...................... 0,40 0,10 |
| S ...................... 0,005 0,08 |
| P ...................... 0,00 0,02 |
| Mn .................... 0,01 0,04 |
| Rest, vorwiegend 0 ...... 2,785 4,36 |
| 100,00 100,00 |
| Zirkoniumpulver |
| Gewichts- |
| prozent |
| Zr ................................ 99,50 |
| nicht bestimmt ..................... 0,50 |
| 100,00 |
In vorstehendem ist das als Zirkonium bezeichnete Metall wahrscheinlich tatsächlich
ein Gemisch von Zirkonium und Hafnium in unbestimmten Verhältnissen, aber überwiegend
Zirkonium.
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Selbstverständlich kann man reinere Metallpulver verwenden, soweit
solche zur Verfügung stehen. Es können auch Metallpulver verwendet werden, die stärker
verunreinigt sind, jedoch werden sich sehr viele und unter Umständen sämtliche Verunreinigungen
im Enderzeugnis wiederfinden. Die nicht in Tafel XVII enthaltenen Metalle mit Ausnahme
von Hafnium, nämlich Niob, Molybdän und Tantal, sind auch sämtlich in Pulverform
erhältlich, jedoch liegen keine Analysen von ihnen vor. Hafnium ist bezüglich der
chemischen Eigenschaften dem Zirkonium verwandt und gewöhnlich in Zirkonium des
Handels und seinen Verbindungen vorhanden und wird tatsächlich in der Regel als
Zirkonium aufgeführt, weil es schwer von ihm zu unterscheiden ist. Demgemäß ist
das aus -Zirkonium,.-Pulver gebildete Borid wahrscheinlich xZrB2 + yHf B2, und auch
dieses Mischpulver fällt in den Rahmen der Erfindung.
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In den Fällen, in denen das Borkarbid-Metallborid-Gemisch borreiches
Borkarbid mit 88 Gewichtsprozent oder weniger Bor enthält, kann es mit 50 Volumprozent
Metallborid hergestellt werden, wobei der Rest im wesentlichen ganz aus Borkarbid
B,C besteht. Im übrigen ist in allen Fällen ein Metallboridgehalt von mindestens
10 Volumprozent erwünscht. Bei allen Ausführungsarten der Erfindung liegen die Grenzen
des Metallborids zwischen 10 und 50 Volumprozent, und in den physikalischen Eigenschaften
führen vergleichbare Volumprozente zu vergleichbaren Ergebnissen bei allen Stoffen,
bei denen vergleichbare Gewichtsprozente vielfach zu verschiedenen Ergebnissen führen.
-
Der Erfindung entsprechende Gemische folgender Systeme wurden hergestellt
| TiB2 -i- B,C |
| CrB2 + B,C |
| ZrB2 + B,C oder xZrB2 -f- yHfB2 -j- B,C |
| Mo, B., + B' C |
| TaB2 + B,C |
| W,B5 + B,C |
und in keinem Falle konnten durch Röntgenuntersuchung an Metallkarbid mehr als 4°%o
des Gesamtgewichtes nachgewiesen werden. Zwar hat Kohlenstoff eine starke Affinität
zu vielen Metallen einschließlich der hier aufgeführten, doch scheint Bor eine noch
größere Affinität zu ihnen zu haben. Man kann daher voraussagen, daß in den Fällen
der Systeme VB2 + B4C Nb B2 -E- B, C kein sehr großer Prozentsatz Metallkarbid gebildet
wird, wenn das Material des Systems in Übereinstimmung hiermit hergestellt wird.
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In einem Vorgehen gemäß Beispiel 1 wurden Wolframborid-Borkarbid-Stücke
folgender Zusammensetzung herzestellt
| Tafel XVIII |
| Gewichts- Volum- , |
| Prozent Prozent |
| W,B5 .................. 68,30 34,00 |
| B4C ................... 24,80 63,50 |
| W C .................... 6,50 2,50 |
| nicht bestimmt .......... 0,40 |
| 100,00 100,00 |
| B ...................... 28,00 |
| C ...................... 5,80 |
| W ..................... 65,80 |
| nicht bestimmt .......... 0,40 |
| 100,00 |
Ebenfalls nach dem Verfahren des Beispiels 1 wurden Molybdänborid-Borkarbid-Stücke
folgender Zusammensetzung hergestellt.
| Tafel XIX |
| Gewichts- Volum- |
| Prozent Prozent |
| Mo2B5 ................. 39,00 20,20 |
| BIC ................... 54,60 79,80 |
| nicht bestimmt .......... 5,90 |
| C frei .................. 0,50 |
| 100,00 100,00 |
| Mo ............................... 30,50 |
| B ................................. 51,24 |
| C ................................. 12,43 |
| Fe ................................ Spur |
| nicht bestimmt ..................... 5,83 |
| 100,00 |
Zur Herstellung guter Stücke gemäß der Erfindung muß das Gemisch aus 10 bis 50 Volumprozent
Metallborid bestehen und darf neben B,C, ungebundenem Bor und Kohlenstoff in fester
Lösung höchstens 6 Gewichtsprozent von anderen Stoffen enthalten, wobei mindestens
80 Gewichtsprozent dieses Restes Borkarbid B, C sein müssen. Das Molybdänborid-Borkarbid
der Tafel XIX enthielt außer Molybdänborid, Borkarbid, ungebundenem Bor und Kohlenstoff
in fester Lösung weniger als 6 Gewichtsprozent anderer Stoffe.