Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff aus Metall und Keramik für Anwendungen in der Aluminiummetallurgie gemäß den Ansprüchen 1 und 2 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs aus Metall und Keramik für Anwendungen in der Aluminiummetallurgie gemäß den Ansprüchen 6, 7 und 8.

Auf dem Gebiet der Ahuniniummetallurgie sind bereits zahlreche Werkstoffe bekannt. So offenbart die Patentschrift DD 210931 Hochfeuerfesterzeugnisse mit hoher Korrosionsbe- ständigkeit gegen Metallschmelzen, welche Hochfeuerfesterzeugnisse durch eine Mi- schung von 15 - 9 Gew% Aluminium-Titan-Schlacke, wie sie bei der Erzeugung von Eisen- Titan-Legierungen nach dem aluminothermischen Verfahren anfällt, gekennzeichnet sind. Die Hochfeuerfesterzeugnisse weisen eine Zusammensetzung von 64 - 66 % A12O3, 19 - 22 % TiO ₂ , 4 - 7 % MgO, 3 - 6 % CaO, 1,5 - 3 % Fe ₂ 0 ₃ , 0,5 - 1,5 % Si02und eine Korngröße von 0 bis 6 mm oder Komfraktionen in diesem Bereich und bekannten Bindemitteln zur Her- Stellung feuerfester Zustellungen, die mit Wasser zu einem Stampf- oder Spritzgemenge oder zu Formkörpem verarbeitet und getrocknet oder vorgebrannt wird, auf. Die Hoch- feuerfesterzeugnisse sind für die Auskleidung bzw. den Einsatz in pyrotechnischen, wär- meerzeugenden oder wärmespeichemden Anlagen geeignet. Aufgrund der rein kerami-

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Bestätigungskopie sehen Zusammensetzung und Herstellung ergeben sich die bekannten Nachteile von Ke- ramik wie Sprödigkeit und begrenzte Bearbeitbarkeit.

Das US-Patent US 5,037,070 beschreibt einen Werkstoff auf Basis von Ni-Al-Legierungen, bei dem eine Beständigkeit gegenüber Metallschmelzen u. a. gegenüber Aluminium- schmelzen durch vorherige Oxidation erzeugt wird. Nachteilig ist, dass eine imgleichmä- ßige Oxidation zu einer Korrosionsanfälligkeit führt.

Weiter offenbart das US-Patent US 4,546,052 einen metallischen Werkstoff für Hochtempe- raturanwendungen, der durch vorherige Oxidation eine Oxidschutzschicht erhält.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2012 021 906 Al beschreibt schließlich einen Kom- positwerkstoff aus S1 ₃ N ₄ und ZrO ₂ , der durch eine Wärmebehandlung eine Oxidschutz- schicht (ZrSi04) für Anwendungen u. a. in der Nichteisenmetallurgie erhält. Der Kompo- sitwerkstoff weist eine rein keramische Zusammensetzung im genannten System auf, wodurch dessen Eigenschaften festgelegt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteüe des Standes der Technik einen Verbundwerkstoff aus Metall und Keramik zu entwickeln, der eine hohe Korrosionsbeständigkeit in Kontakt mit Aluminiumschmelzen bzw. Aluminiumlegienm- gen aufweist.

Die Aufgabe wird mit einem Verbundwerkstoff gemäß den Ansprüchen 1 und 2 sowie ei- nem Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs gemäß den Ansprüchen 6, 7 und 8 gelöst.

Demgemäß sieht die Erfindung in einem ersten Aspekt einen korrosionsbeständigen und duktilen Verbundwerkstoff aus Metall und Keramik für Anwendungen in der Alumini- ummetallurgie mit mindestens 40 Vol.% Metall und mindestens 1 Vol.% Magnesiumoxid und/oder Magnesiumoxid-haltigen Verbindungen vor, wobei der Verbundwerkstoff mit- tels eines 3-dimensionalen Druckverfahrens, Entbinderung und Sintern von einem me- tallokeramischen Schlicker aus Magnesiumoxid- bzw. Magnesiumhydroxid-haltigem- Pulver und Metallpulver bei Raumtemperatur herstellbar ist.

In einem zweiten Aspekt sieht die Erfindung einen korrosionsbeständigen und duktilen Verbundwerkstoff aus Metall und Keramik für Anwendungen in der Aluminiummetallur- gie mit mindestens 40 Vol.% Metall und mindestens 1 Vol.% Magnesiumoxid und/oder Magnesiumoxid-haltigen Verbindungen vor, wobei der Verbundwerkstoff mittels eines 3- dimensionalen Druckverfahrens, Entbinderung und Sintern von einer Paste aus Magnesi- umoxid- bzw. Magnesiumhydroxid-haltigem-Pulver und Metallpulver bei Raumtempera- tur herstellbar ist.

In einem dritten Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbund- werkstoffs aus Metall und Keramik für Anwendungen in der Aluminiummetallurgie ent- haltend mindestens 40 Vol.% Metall und mindestens 1 Vol.% Magnesiumoxid und/oder Magnesiumoxid-haltige Verbindungen vor, wobei das Metall und die Keramik in Form ei- nes Granulats, Pulvers und/oder einer Faser bei Raumtemperatur gepresst, getrocknet, entbindert und unter Schutzgasatmosphäre oder in einem Vakuum im Temperaturbereich 1000°C bis 1500°C gesintert werden.

In einem vierten Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbund- werkstoffs aus Metall und Keramik für Anwendungen in der Aluminiummetallurgie ent- haltend mindestens 40 Vol.% Metall und mindestens 1 Vol.% Magnesiumoxid und/oder Magnesiumoxid-haltige Verbindungen vor, wobei das Metall und die Keramik in Form von metallokeramischen Schlickern auf wässriger oder nicht-wässriger Basis bei Raum- temperatur gegossen, getrocknet, entbindert und unter Schutzgasatmosphäre oder in ei- nem Vakuum im Temperaturbereich 1000°C bis 1500°C gesintert werden.

Schließlich sieht die Erfindung in einem fünften Aspekt ein Verfahren zur Herstellung ei- nes Verbundwerkstoffs aus Metall und Keramik für Anwendungen in der Aluminiumme- tallurgie enthaltend mindestens 40 Vol.% Metall und mindestens 1 Vol.% Magnesiumoxid und/oder Magnesiumoxid-haltige Verbindungen vor, wobei eine metallokeramische Masse bei Raumtemperatur extrudiert, getrocknet, entbindert und unter Schutzgasatmosphäre oder in einem Vakuum im Temperaturbereich 1000°C bis 1500°C gesintert wird.

Erfindungsgemäß wird eine metallische Matrix mit Partikelzugabe in Form von kerami- schen Oxidpartikeln in Form von Magnesiumoxid und/oder Magnesiumoxid-haltigen Ver- bindungen angewendet, um einen korrosionsbeständigen und duktilen Verbundwerkstoff bereitzustellen.

Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff aus Metall und Keramik und der nach dem er- findungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs aus Metall und Ke- ramik hergestellte Verbundwerkstoff kann u. a. auf dem Gebiet der Aluminiummetallurgie als Auskleidungsmaterial von metallurgischen Gefäßen oder als Werkstoff in Schlüsselbau- teilen, die in direktem Kontakt mit der Schmelze stehen, wie z. B. Rührern, Schieberplatten, Ausgussrohren Rinnen, Gießbrücken, Spülkegeln, Steigrohren, Abgussringen oder Pum- pen- und Förderbauteilen eingesetzt werden.

Die Erfindung bringt den Vorteil einer Schaffung eines Verbundwerkstoffs mit sich, der kein sprödes Bruchverhalten bei Raumtemperatur unter Zug-, Biege- oder Druckbeanspru- chung zeigt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs enthält mindestens 10 Vol.% Magnesiumoxid und/oder Magnesiumoxid-haltige Verbindungen. Vorzugsweise enthält der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff mindestens 20 Vol.% Magnesiumoxid und/oder Magnesiumoxid-haltige Verbindungen. Weiter bevorzugt enthält der erfindungs- gemäße Verbundwerkstoff mindestens 30 Vol.% Magnesiumoxid und/oder Magnesium- oxid-haltige Verbindungen. Im Rahmen der Erfindung kann der Verbundwerkstoff im Be- reich von 1 Vol.% bis 60% Vol.% liegende Anteile an Magnesiumoxid und/oder Magnesi- umoxid-haltigen Verbindungen aufweisen. Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff kann innerhalb dieses Bereichs neben den anhand von Ausführungsbeispielen nachfolgend kon- kret erwähnten Zusammensetzungen alle möglichen Zusammensetzungen annehmen.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs enthält höchstens 60 Vol.% an Magnesiumoxid und/oder an Magnesiumoxid-haltigen Verbindungen. Mit Vor- teil wird dadurch erreicht, dass eine plastische Verformung bei einer Zug-, Biege- und/oder Druckbelastung bereits bei Raumtemperatur vorliegt.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs umfasst das Metall eine oder mehrere Stahllegierungen. Weiter bevorzugt dienen als Metallkomponente Stähle mit Chrom-, Nickel-, Vanadium-, Mangan- und Titan-Legierungselementen.

Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs enthält Chrom, Nickel, Vanadium, Mangan und/der Titanium als Legierungselemente.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs werden Metalle in Form von Pulvern, Granulaten oder Fasern mit Magnesiumoxid oder Magnesiumhydroxid in Form von Pulvern, Granulaten oder Fasern gemischt, entbindert und anschließend unter Schutzgasatmosphäre gesintert. In bevorzugter Ausführung werden die gemischten Metal- le in Form von Pulvern, Granulaten oder Fasern mit Magnesiumoxid oder Magnesiumhyd- roxid in Form von Pulvern, Granulaten oder Fasern als Halbzeuge über ein pulvermetal- lurgisches Urformgebungsverfahren bei Raumtemperatur vor dem Entbindem und Sintern geformt. Weiter bevorzugt findet das Formen der Halbzeuge vor dem Trocknen statt.

In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Verbundwerkstoffs werden noch nicht getrocknete Bauteile bzw. Erzeugnisse mit wässri- gen oder nicht-wässrigen metallischen oder metallokeramischen Schlickern und/oder bild- samen Massen beschichtet und bei Raumtemperatur zusammengefügt, getrocknet, entbin- dert und unter Schutzgasatmosphäre oder Vakuum im Temperaturbereich 1000°C bis 1500°C gesintert.

In einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein gepresstes, gegossenes oder extrudiertes Halbzeug aus dem Metall und der Keramik vor dem Entbindem und Sin- tern geformt. Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahrens wird das gepresste, gegossene oder extrudierte Halbzeug aus dem Metall und der Keramik bei dem erfin- dungsgemäßen Verfahrens vor dem Trocknen geformt.

Als pulvermetallurgische Urformgebungsverfahren bei Raumtemperatur dienen erfin- dungsgemäß Pressverfahren von Granulaten aus Metall und Keramik, Gießverfahren auf der Basis von metallokeramischen Schlickern auf wässriger oder nicht-wässriger Basis oder Extrusionsverfahren auf der Basis von bei Raumtemperatur bildsamen, vorzugsweise knet- baren metallokeramischen Massen. Darüber hinaus können erfindungsgemäß über Filtrati- onsgießprozesse bei Raumtemperatur metallokeramische Papiere geformt werden. Erfin- dungsgemäß können die noch nicht getrockneten Erzeugnisse mit Hilfe von wässrigen o- der nicht-wässrigen metallischen oder metallokeramischen Schlickern im Sinne des kera- mischen Gamierens oder mit metallokeramischen bildsamen Massen beschichtet und bei Raumtemperatur zusammengefügt werden.

Die Erzeugnisse werden vorzugsweise getrocknet und im Temperaturbereich von 200 °C bis 500 °C entbindert und nachfolgend in einer Atmosphäre von Schutzgasen wie inerten bzw. reduzierenden Gasen auf der Basis von Argon, Wasserstoff oder unter Vakuum, im Temperaturbereich von 1000 °C bis 1500 °C gesintert. Die druckunterstützten Sinterverfah- ren Heißpressen (HP), heißisostatisches Pressen (HIP) oder Spark-Plasma-Sintem (SPS) können erfindungsgemäß ebenfalls zur Verdichtung der geformten Körper angewendet werden.

Eine bildsame Route zur Herstellung der Verbundwerkstoffe umfasst Mischen, Homogeni- sieren und Kneten der Ausgangsstoffe (Stahl und nichtmetallische Komponente) unter Zu- gäbe von Wasser und einem wasserlöslichen organischen Bindersystem auf der Basis von Cellulosederivaten, Netzmitteln und Gleitmitteln. Eine Formgebung in filigrane (z. B. Wa- benkörper, Hohlspaghetti) und kompakte Stranghalbzeuge (z. B. Vollzylinder) erfolgt mit- tels eines Extruders bei Raumtemperatur durch Pressen der verformbaren Masse durch ei- ne Matrize (Mundstück). Die Geometrie der zu erzeugenden Verbundwerkstoffe kann in weiten Bereichen variiert werden. Nach der Trocknung weisen die extrudierten Proben ei- ne ausreichende Festigkeit zur Handhabung, mechanischen Bearbeitung und zum Fügen auf. Während der Entbinderung bei 200-500 °C werden die zur Formgebung notwendigen organischen Prozesshilfsstoffe ausgebrannt. Die anschließende Sinterung erzeugt die end- gültige Festigkeit und gewünschte thermo-mechanische und korrosive Eigenschaften der Verbundwerkstoffe.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wo- bei auf die in unterschiedlichen Maßstäben gehaltenen Figuren Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fign. 1a-c eine lichtmikroskopische Aufnahme von Probekörpern,

Fign. 2a-c die lichtmikroskopische Aufnahme gemäß Fign. la-c in höherer Vergrö- ßerung,

Fign. 3a, b eine lichtmikroskopische Aufnahme von Probekörpem vor und nach ei- nem Eintauchtest,

Fig. 4 rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen des Probekörpers nach dem

Eintauchtest gemäß Fig. 3b,

Fig. 5 energiedispersive röntgenspektroskopische Analyse (EDX) von charakte- ristischen Bereichen des Probekörpers nach Fig. 4,

Fig. 6 eine Darstellung der Intensitätsverteilung ausgewählter Elemente im

Kontaktbereich zwischen einem Verbundwerkstoff und einer erstarrten Aluminiumschmelze und

Fign. 7a-f Probekörper nach einem Oxidationsversuch. Nachfolgend wird ein beispielhafter erfindungsgemäßer Verbundwerkstoff anhand seiner vorteilhaften Eigenschaften teilweise im Vergleich mit herkömmlichen Werkstoffen näher erläutert.

Dabei erfolgte die Her- bzw. Bereitstellung des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs wie folgt. Es wurde eine Mischung aus 90 Vol.%, 80 Vol.% oder 60 Vol.% Stahl 316L (Korn- größe 2 - 80 pm, dso 31 mth Fa. TLS Technik GmbH & Co. Spezialpulver KG) und 10 Vol.%, 20 Vol.% oder 40 Vol.%, Magnesiumoxid (MgO) (Korngröße 0,5 - 200 pm dso 16 pm, Fa. Refratechnik) hergestellt, mittels uniaxialen Pressens in Prismen überführt und bei 1350 °C in inerter Argonatmosphäre gebrannt.

Als Test zur Bestimmung der Beständigkeit gegenüber aluminiumbasierter Schmelze (Le- gierung ALSbMgo DIN/EN 42100) wurden Probekörper („Finger") in Anlehnung an DIN CEN/TS 15418 an einer Führung zum Heben/Senken für definierte Zeiten in die Metall- schmelze getaucht. Zur Gewährleistung praxisnaher Korrosionsbedingungen wurde die dynamische Prüfvariante mit in der Schmelze rotierender Probe gewählt.

Vermehrte Schwarz- Anteile in lichtmikroskopischen Aufnahmen von Probekörpem der jeweiligen Zusammensetzung Fig. la 10 Vol.% MgO und 90 Vol.% Stahl 316L, Fig. lb 20 Vol.% MgO und 80 Vol.% Stahl 316L und Fig. lc 40 Vol.% MgO und 60 Vol.% Stahl 316L spiegeln in der dargestellten optischen Auflösung den steigenden MgO- Anteil der Probe- körper wider. Die grauen Streifen an den jeweiligen linken Bildrändern sind nicht probe- körperspezifisch, sondern durch den Untergrund bedingt. Bei einer höheren, in den Fig. 2a-c gezeigten Auflösung wird die Verteilung von Stahl (hellgrau), Poren (schwarz) und Magnesiumoxid (dunkelgrau) wiedergegeben.

Fig. 3 zeigt lichtmikroskopische Aufnahmen von Probekörpem mit 40 Vol.% MgO: 3a) vor dem Eintauchtest und 3b) nach 96 h Eintauchtest in eine Aluminiumschmelze der Legie- rung AlSi7MgO,3 (EN AC-42100) bei 850 °C. In Fig. 3 werden mikroskopische Untersu- chungen an der Werkstoffkombination 40M (60 Vol.% Stahl 316L + 40 Vol.% MgO) vor vmd nach dem Korrosionsversuch gegenübergestellt. Die Analyse ergibt eine Veränderung der Struktur der Probekörper nach Kontakt mit geschmolzener Aluminiumlegierung durch 96 h Eintauchen in AlSi7MgO,3 bei 850 °C. Sowohl in Fig. 3a als auch Fig. 3b sind am linken Bildrand mit 1 bezeichnete schwarze Randstreifen sichtbar, die keine Wiedergabe der im Bereich 2 dargestellten Probekörper sind. Schwarze Bereiche in Fig. 3a stellen keramische Bestandteile dar, wohingegen als Stahl ausgeführte Metallbestandteile bzw. Metallpartikel hellgrau dargestellt sind. Aus einem Vergleich der Fign 3a, b ist ein verändertes Gefüge mit einer Abnahme der hellen Bereiche also Stahl ersichtlich. Die Verringerung der hellen Be- reiche ist auf eine um die Stahlpartikel gebildete oxidierte Schicht zurückzuführen.

Fig. 4 stellt in der linken Hälfte eine mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) gemach- te Aufnahme im Korrosionsbereich eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs aus 60 Vol.% Stahl und 40 Vol.% MgO nach einem 96 -stündigen Kontakt mit AlSi7Mg0.3 dar. Die Aufnahme zeigt den Probekörper im Bereich 1, im Bereich 2 die erstarrte Aluminium- schmelze und das zur Analyse erforderliche Einbettharz im Bereich 3.

Die rechts angeordnete Aufnahme ist dabei eine Vergrößerung des in der linken Aufnahme mit einem Rechteck markierten Ausschnitts. In der Vergrößerung sind mit Ziffern versehe- ne Bereiche unterschiedlicher chemischer Bestandteile bzw. Zusammensetzungen zu se- hen. Davon sind im Einzelnen ein Bereich 4 aus Magnesiumoxid (MgO) , ein Bereich 5 aus 316L-Stahl, Bereiche 6 aus Magnesium-Eisen-Oxid (Mg-Fe-O), Bereiche 7 aus Eisen-Chrom- Nickel-Oxid (Fe-Cr-Ni-O) und ein Spinell-Bereich 8 bezeichnet. Die Vergrößerung zeigt, dass die Aluminiumschmelze nicht in den Verbundwerkstoff eingedrungen ist.

Dies wird durch eine Kombination der REM- Aufnahmen mit einer energiedispersiven Röntgenspektroskopie - Energy Dispersive X-Ray-Spectroscopy (EDX) - von charakteristi- schen Bereichen einer Kontaktzone zwischen dem Verbundwerkstoff-Probekörper und der Aluminiumschmelze deutlich. Fig. 5 zeigt dabei den Verbundwerkstoff-Probekörper 1, der in einer durch eine punktierte Linie 2 dargestellten Kontaktzone mit der bei 3 im erstarrten zustand gezeigten Schmelze 3 in Kontakt war. Zum Aufnahmerand hin ist bei 4 das Ein- bettharz dargestellt.

Eine in Fig. 5 gezeigte chemische Zusammensetzung der entsprechenden Bereiche A, B, C und D in Form von Gewichtsprozent- und Atomprozent-Tabellen gibt keine Hinweise auf eine Infiltration des Verbundwerkstoff-Probekörpers durch die Aluminiumschmelze.

Dies wird zusätzlich durch eine als Fig. 6 gezeigte elementselektive Darstellung ausge- wählter Elemente im Kontaktbereich zwischen dem Verbundwerkstoff-Probekörper und einer erstarrten Alurnirdumschmelze deutlich. Der mit REM markierten Gesamtdarstellung des korrosiv beanspruchten Verbundwerkstoff-Probekörpers folgen jeweilige, als Grau- schattierungen dargestellte Verteilungen der Elemente Eisen (Fe), Chrom (Cr), Nickel (Ni), Magnesium (Mg), Sauerstoff (O), Aluminium(Al) und Silizium (Si) in dem Gesamtbereich des REM-Bildes nach. Ist für die Elemente Eisen (Fe), Chrom (Cr), Nickel (Ni), oder Sauer- stoff (O) und auch Magnesium (Mg) durchaus eine großflächige Verteilung zu verzeich- nen, so sind die Elemente Aluminium und Silizium nur minimal und punktuell vorhan- den. Das bedeutet, dass der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff selbst am Rand nicht mit Aluminium angereichert ist. Bei fehlender Anreicherung von Aluminium im Randbereich des Verbundwerkstoff-Probekörpers sollte auch das Innere des Verbundwerkstoff-Probe- körpers frei von Aluminium und damit frei von von außen eingedrungener Aluminium- schmelze sein. Das unterstreicht die hohe Korrosionsbeständigkeit des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs in Kontakt mit Aluminiumschmelzen bzw. Aluminiumlegierungen.

Eine Korrosion des Verbundwerkstoffs wurde vorliegend durch neugebildete komplexe MgO-basierte Oxidmischungen gehemmt. Anhand der elementselektiven Darstellung (Mapping) ist sichtbar, dass keine Korrosion durch Diffusion von Aluminium in die Probe- körper erfolgte.

Die Veränderung der Struktur des Verbundwerkstoffs ergibt sich nicht aus dem Kontakt mit der Aluminiumschmelze sondern aus der Reaktion mit der sauerstoffhaltigen-Atmo- Sphäre im Ofen während des Aufheizens auf die Prüftemperatur von 850 °C vor dem Ein- tauch-Prozess. Dazu wurden Proben wie üblich innerhalb 4 h auf 850 °C aufgeheizt und anschließend weitere 24 h bei dieser Temperatur der Ofenatmosphäre ausgesetzt.

Fign. 7a bis f stellen beispielhaft Probekörper aus reinem Stahl und Verbundwerkstoffvari- anten mit jeweüs 40 Vol.% Magnesiumoxid und weiteren Oxiden nach 24 h Oxidationsver- suchen im Gasofen bei 850 °C wie folgt dar: a) Stahl 316L, b) Stahl 16-7-3, c) Stahl 316L +

40 Vol.% Titandioxid ( TiO ₂ ), d) Stahl 16-7-3 + 40 Vol.% TiO ₂ , e) Stahl 316L + 40 Vol.% MgO und f) Stahl 16-7-3 + 40 Vol.% MgO. Die Stahlvariante 16-7-3 ist eine nicht genormte Legie- rung mit 16 % Chrom, 7 % Mangan, 3 % Nickel, < 0,1 % Molybdän und weiterer sonstigen Zusammensetzung gemäß Stahl 316L.

In den Fign. 7a bis f, die photographisch bedingte Schattenwürfe bzw. Schattierungen auf- weisen, sind einer Identifizierung der Probekörper dienende Markierungen durch punk- tierte, mit einem Pfeil 1 bezeichnete Rechtecke 1 kenntlich gemacht. Die Referenz-Probe- körper aus Stahl bzw. Stahl und TiO ₂ - Fign. 7a, b, c, d - weisen deutliche Beeinträchti- gungen auf. So weisen die Referenz-Probekörper der Fign. 7a, b bei 2 dargestellte Oxidati- onen wie eine Eisenoxidbildung in Form von Flocken auf. Die in den Fign. 7c, d dargestell- ten Referenz-Probekörper sind von Oxidhäuten 3 umgeben.

Es ist deutlich sichtbar, dass die Probekörper mit MgO - Fign. 7e, f - dagegen nahezu kei- ne, allenfalls äußerst geringe Oxidationserscheinungen durch außen aufwachsende Schich- ten bzw. Flocken aufweisen. In Bereichen 4, die den markierten Bereichen 2, 3 der Refe- renz-Probekörper entsprechen, sind in den Fign. 7e, f keine Veränderungen zu beobachten.

Die Probekörper wurden nach dem Oxidationsversuch vermessen und gewogen, um den Einfluss der Probenzusammensetzung auf die thermophysikalischen Eigenschaften zu identifizieren. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Im Rahmen der untersuchten Vari- anten weisen die erfindungsgemäßen Probekörper mit 40 Vol.% MgO die intensivsten Ver- änderungen während der Oxidation im Gasofen gegenüber dem gesinterten Zustand auf.

Tabelle 1. Einfluss der Probenzusammensetzung auf die thermophysikalischen Eigen- schäften im gesinterten Zustand und nach dem Oxidationsversuch im gasbeheizten Ofen.

Aufgrund der Ausbildung von Schutzschichten im Probeninneren (siehe auch Fig. 3) erge- ben sich verbesserte Korrosionseigenschaften im Vergleich zu den locker anhaftenden Oxidschichten der Proben Fign. 5 a-d.

Zusätzlich weisen die erfindungsgemäßen Probekörper die geringste Schwindung wäh- rend der Sinterung auf, was ein wesentlicher Faktor für die Konstruktion und Herstellung großformatiger Teile ist.

Die bei dem untersuchten erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff eingesetzten Stähle sind wie folgt aufgebaut. Das matrixbildende Metall besteht aus hochlegiertem Stahl, bevorzugt mit Chrom, Nickel, Mangan, Vanadium, Titan als Hauptlegierungselementen. Weitere Le- gierungsbestandteile können ein oder mehrere aus dem Bereich Silizium, Kohlenstoff bzw. Aluminium sein.