DE1184511B - Verfahren zur Verbesserung der Duktilitaet von Beryllium - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C22f

Deutsche Kl.: 40 d -1/16

Nummer: 1184 511

Aktenzeichen: B 59009 VI a/40 d

Anmeldetag: 17. August 1960

Auslegetag: 31. Dezember 1964

Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung der Duktilität von Rohberyllium, und zwar von thermisch reduziertem Beryllium, zwischen 300 und 600° C.

Das Beryllium hat Eigenschaften, welche ihm eine beachtliche Verwendung in einer großen Anzahl von Gebieten erschließen könnten. Auf Grund seines geringen Neutronen-Einfang-Querschnittes hat es auf dem Gebiet der Kerntechnik eine besondere Bedeutung. Unter gewissen Umständen ist es jedoch sehr spröde und schwer herzustellen. Beryllium hat eine geringe Duktilität bei niedrigen Temperaturen. Die Duktilität nimmt mit steigender Temperatur zu, wobei sie ein Maximum im Bereich von 300 bis 400° C erreicht und darüber hinaus wieder abnimmt. Bei Temperaturen im Bereich von 700° C kann sie wieder zunehmen. Eine höhere Duktilität bei hohen Temperaturen, als bisher gefunden wurde, ist jedoch erwünscht.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Verbesserung der Duktilität von Rohberyllium, und zwar von thermisch reduziertem Beryllium mit einem Eisengehalt von etwa 0,1% und anderen Verunreinigungen, im Temperaturbereich von 300 bis 400° C um wenigstens 30% und im Bereich von 400 bis 600° C um wenigstens 40% und ist dadurch gekennzeichnet, daß Berylliumhalbzeug in inerter Atmosphäre oder im Vakuum auf 600 bis 850° C, vorzugsweise auf 750 bis 850° C, erhitzt, länger als 12 Stunden, vorzugsweise länger als 72 Stunden auf diesem Temperaturbereich gehalten und daraufhin langsam auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

Die Auswirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet sich von der herkömmlichen des Glühens, weil, nachdem das Metall entspannt worden ist, ein kontinuierlicher Anstieg in der Duktilität erzielt wird, da das Metall auf Behandlungstemperatur gehalten wird.

Ein weiterer Unterschied zwischen einem üblichen Glühverfahren und dem gemäß der Erfindung besteht darin, daß, während das Glühen allgemein bei Beryllium angewandt werden kann, die Erreichung der verbesserten Duktilität nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht bei allen Berylliumsorten mit Erfolg Anwendung finden kann. So ist das erfindungsgemäße Verfahren, während es bei thermisch reduziertem Beryllium zum Erfolg führt, unwirksam bei Beryllium, das elektrolytisch erzeugt wurde.

Der Grund für das Ansteigen der Duktilität von Beryllium, welches in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wärmebehandelt wurde, ist nicht genau bekannt; jedoch wird angenommen, Verfahren zur Verbesserung der Duktilität
von Beryllium

Anmelder:

Babcock & Wilcox Limited, London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Eisernerstr. 227

Als Erfinder benannt:

Alexander Baillie Brown,

Lugton, Kilmarnock, Ayreshire;

Alfred John Martin;

Frederick Morrow, London (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 19. August 1959 (28 427)

daß es dabei wahrscheinlich um die Ausscheidung von Verunreinigungen geht, und daß Eisen und wenigstens eine weitere Verunreinigung, möglicherweise Aluminium, dabei eine Rolle spielen. In diesem Zusammenhang muß erwähnt werden, daß der Eisengehalt von Beryllium, welches durch Reduktion von Berylliumfluorid durch Magnesium erzeugt wird, in der Größenordnung von 1000 ppm oder 0,1% liegt, während der Eisengehalt von Beryllium, welches durch Elektrolyse einer Berylliumchlorid-Natriumchlorid-Schmelze erzeugt wird, in der Größenordnung von nur 200 bis 400 ppm liegt.

Das Ausmaß der erzielten Hochtemperaturduktilität ist abhängig von der bei der Wärmebehandlung verwendeten Zeitdauer und Temperatur. Die in jedem Falle angewendete Zeitdauer zur Erzielung eines besonderen Ausmaßes der Duktilitätssteigerung ist abhängig von der Temperatur, die vorzugsweise mindestens 700° C beträgt und, noch besser, im Bereich zwischen 750 und 850° C liegen soll. Wenn auch eine kürzere Zeit genügen mag, so wird es doch für vorteilhaft erachtet, wenigstens 24 Stunden lang und sogar mehr als 72 Stunden lang zu erwärmen. Das Beryllium kann auch bei einer Temperatur von 600° C vorteilhaft einige Wochen lang erhitzt werden.

Die Wärmebehandlung wird im Vakuum oder in irgendeinem geeigneten Ofen in einer Atmosphäre ausgeführt, die sich zum Beryllium inert verhält, bei-

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spielsweise Argon. Nach der Wärmebehandlung wird das Beryllium auf beliebige Weise langsam abgekühlt. Am besten wird das Beryllium in der gleichen Umgebung abgekühlt, in der die Wärmebehandlung durchgeführt worden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nunmehr an Hand des folgenden Beispiels und der Zeichnung näher erläutert.

Beispiel

Thermisch reduziertes Beryllium, welches die Zusammensetzung nach der Tabelle hat, wurde bei 780° C 120 Stunden lang wärmebehandelt und über eine Zeitdauer von 120 Stunden auf Raumtemperatur abgekühlt.

Zusammensetzung von thermisch reduziertem Beryllium

Mittelwert von drei Analysen ppm

Eisen 993

Aluminium 663

Silicium 843

Magnesium 9

Mangan 70

Nickel 220

Kupfer 10

Chrom 110

Sauerstoff 240

Berylliumcarbid 400

Beryllium Rest

35

In der Zeichnung wird die Dehnungsänderung in Abhängigkeit von den Behandlungstemperaturen des Berylliums (mit der Zusammensetzung nach der Tabelle) graphisch dargestellt, welches bei 1050° C stranggepreßt und auf dieser Stufe geprüft wurde, verglichen mit dem gleichen Material, welches nach dem Strangpressen erfindungsgemäß wärmebehandelt wurde. Das stranggepreßte Beryllium, das nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurde, zeigte eine maximale Dehnung bei etwa 200° C von 26%, wonach die Dehnung bei etwa 300° C leicht und bei etwa 600° C steiler abfiel. Das gleiche Material, das nach dem Strangpressen erfindungsgemäß wärmebehandelt wurde, zeigte eine allgemein ansteigende Duktilität bis zu 700° C mit Durchschnitten von etwa 44 %> Dehnung im Bereich von 300 bis 400° C.

Die Verbesserung der Duktilität nach der Wärmebehandlung gemäß der Erfindung ist bei der Herstellung von Beryllium bei Temperaturen von über 400° C sowie bei jeglicher Verwendung des Berylliums bei hoher Temperatur, wo hohe Duktilität verlangt wird, wenn es Spannungen ausgesetzt wird, von besonderem Nutzen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Verbesserung der Duktilität von Rohberyllium, und zwar von thermisch reduziertem Beryllium mit einem Eisengehalt von etwa 0,1 % und anderen Verunreinigungen, um wenigstens 30 %> im Temperaturbereich zwischen 300 und 400° C und um wenigstens 40% im Temperaturbereich von 400 bis 600° C, dadurch gekennzeichnet, daß Berylliumhalbzeug in inerter Atmosphäre oder im Vakuum auf 600 bis 850° C, vorzugsweise auf 700 bis 850° C, erhitzt, länger als 12 Stunden, vorzugsweise langer als 72 Stunden, auf diesem Temperaturbereich gehalten und daraufhin langsam auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 2 872 363;
   Zeitschrift »Metall«, 13 (1959), S. 209.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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