Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung, die mindestens zwei

Bauteilabschnitte aufweist, die über eine Schmelzschweißverbindung

miteinander verbunden sind, wobei der/die Grundwerkstoff(e) der

Bauteilabschnitte jeweils aus Mo (Molybdän), W (Wolfram), Cr (Chrom) oder aus einem auf Mo, W und/oder Cr basierten Werkstoff gebildet ist/sind, sowie ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer Schweißverbindung. Grundsätzlich können Refraktärmetalle durch Schmelzschweißverfahren

(z.B. Lichtbogenschweißen, Strahlschweißen mit Laser oder Elektronenstrahl) miteinander verbunden werden. Bei vielen Refraktärmetallen ist die Anwendung von herkömmlichen Schmelzschweißverfahren problematisch, da die

Schweißverbindung nur eine eingeschränkte mechanische Belastbarkeit aufweist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der/die Grundwerkstoff(e) der zu verbindenden Bauteilabschnitte aus Mo, W, Cr oder aus einem auf Mo, W, und/oder Cr basierten Werkstoff gebildet ist/sind. Aufgrund der

Energieeinbringung während der Durchführung des Schmelzschweißverfahrens kommt es bei diesen Grundwerkstoffen insbesondere im Bereich der

Schweißzone zu Veränderungen in der Mikrostruktur mit negativen

Auswirkungen auf die Festigkeit und die Duktilität der Schweißverbindung. Innerhalb der Schweißzone kommt es bei diesen Grundwerkstoffen

insbesondere zur Versprödung mit einer deutlichen Erhöhung der

Übergangstemperatur. Die Festigkeit solcher herkömmlich hergestellten

Schmelzschweißverbindungen erreicht abhängig von den Schweißbedingungen nur einen verhältnismäßig niedrigen Anteil des ursprünglichen Grundwerkstoffs. Ferner werden durch das Schmelzschweißen Spannungen verursacht, die mit einer Wärmebehandlung vor, während oder nach dem Schweißvorgang nur bedingt verbessert werden können. Bei dünnwandigen Schweißkonstruktionen (Bleche, Folien, Drähte, etc.) dieser Grundwerkstoffe wirken sich diese

Nachteile besonders stark aus. Insbesondere ist dann eine weitere

Verarbeitung und/oder Verwendung von geschweißten Bauteilen aufgrund der Versprödung und des damit verbundenen hohen Rissrisikos oftmals nicht mehr möglich. Die Entwicklung von schweißbaren Refraktärmetallen führte unter anderem zu Mo-Re-Legierungen (Mo: Molybdän, Re: Rhenium). Diese werden aufgrund der hohen Herstellungskosten nur relativ wenig angewendet. Aus der Druckschrift AT 500 494 A1 ist ein Zusatzwerkstoff bekannt, der zur thermischen Herstellung einer Fügeverbindung von Gegenständen aus

Leichtmetall und/oder Zinklegierungen mit einer Wärmeleitfähigkeit von höher 1 10 W/mK einsetzbar ist. Der Zusatzwerkstoff besteht aus einer Ummantelung aus Aluminium und/oder Magnesium und/oder Zink oder einer verformbaren Legierung dieser Metalle mit einer Wärmeleitfähigkeit von höher 1 10 W/mK sowie aus einem verdichteten Kernmaterial. Die Herstellung der

Fügeverbindung kann insbesondere mittels Schweißen erfolgen.

Aus der Druckschrift EP 0 677 355 A1 ist ein Hartlot für

Hochtemperatur-Lötungen zum Verbinden von hoch-temperaturfesten

Werkstoffen, insbesondere von Chrom und Legierungen auf Chrombasis, bekannt. Das Hartlot besteht dabei aus 40 bis 70 Gew.% Chrom, aus bis zu 2 Gew. % von einem oder mehreren Metallen aus der Gruppe Vanadium, Niob, Tantal, Titan, Zirkon und Hafnium, aus bis zu 2 Gew.% von einem oder mehreren Metallen und/oder deren Oxiden aus der Gruppe Seltene Erden und Yttrium sowie aus Nickel als Rest. Beim Löten wird die Trennfuge zwischen zwei zu verbindenden Bauteilen durch flüssiges Metall ausgefüllt. Bei solchen Hochtemperatur-Lötungen ist im Hinblick auf die Hochtemperaturstabilität der Lötverbindung die Wiederaufschmelztemperatur des Lotes in der Regel der begrenzende Faktor. Ferner kann bei Lötverbindungen die Haftung des Lotes an den angrenzenden Bauteilen problematisch sein.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Fügeverbindung zwischen mindestens zwei Bauteilabschnitten, deren

Grundwerkstoff(e) jeweils aus Mo (Molybdän), W (Wolfram), Cr (Chrom) oder aus einem auf Mo, W und/oder Cr basierten Werkstoff gebildet ist/sind, sowie ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung

bereitzustellen, wobei sich die Fügeverbindung durch eine hohe thermische und mechanische Belastbarkeit auszeichnet. Die Aufgabe wird durch eine Anordnung aus mindestens zwei Bauteilabschnitten, die über eine Schmelzschweißverbindung miteinander verbunden sind, gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer Schmelzschweißverbindung gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung bereitgestellt, die mindestens zwei Bauteilabschnitte aufweist, die über eine

Schmelzschweißverbindung miteinander verbunden sind, wobei der/die

Grundwerkstoff(e) der Bauteilabschnitte jeweils aus

- Mo (Molybdän),

- W (Wolfram),

- Cr (Chrom) oder

- aus einem auf Mo, W und/oder Cr basierten Werkstoff gebildet ist/sind. Die Schweißzone der Schmelzschweißverbindung wird durch eine

Schmelzlegierung aus einem Schweißzusatzwerkstoff und dem/den

Grund werkstoff(en) der Bauteilabschnitte gebildet. Der Schweißzusatzwerkstoff weist dabei eine von dem/den Grundwerkstoff(en) der Bauteilabschnitte abweichende Zusammensetzung auf und ist aus

- V (Vanadium),

Re (Rhenium),

Nb (Niobium),

Ta (Tantal),

- Ni (Nickel),

- Ru (Ruthenium),

Cr (Chrom) oder

aus einer auf V, Re, Nb, Ta, Ni, Ru und/oder Cr basierten

Materialkombination gebildet.

Die genannten Schweißzusatzwerkstoffe sind duktil und weisen gute

Hochtemperatureigenschaften auf. Dies gilt insbesondere in Kombination mit den genannten Grundwerkstoffen. Insbesondere können dadurch, dass der Schweißzusatzwerkstoff eine von dem/den Grundwerkstoff(en) der

Bauteilabschnitte abweichende Zusammensetzung aufweist, gezielt gewünschte Eigenschaften (Duktilisierung, homogene Gefügestruktur, möglichst geringe Kornvergröberung) in dem Bereich der herzustellenden Schmelzschweißverbindung eingestellt werden. Der Schweißzusatzwerkstoff und der/die Grundwerkstoff(e) der zu verbindenden Bauteilabschnitte werden in dem Bereich der Schweißzone während der Anwendung des

Schmelzschweißverfahrens aufgeschmolzen und die Metallschmelzen vermischen sich miteinander. D.h. gemäß der Definition von„Schweißen" werden die über die Schmelzschweißverbindung zu verbindenden

Bauteilabschnitte zumindest in einem Randbereich derselben aufgeschmolzen. Nach dem Erstarren der Schmelze bildet sich in dem Bereich der Schweißzone eine in einer Schmelzphase vorliegende Schmelzlegierung aus dem

Schweißzusatzwerkstoff und dem/den Grundwerkstoff(en) der Bauteilabschnitte aus. Dabei kann die Konzentration des/der Grundwerkstoffe(s) und des

Schweißzusatzwerkstoffes in der Schmelzlegierung in Richtung von dem einen Bauteilabschnitt über die Schweißzone hinweg zu dem mindestens einen anderen Bauteilabschnitt variieren. Nach dem Erstarren wird eine

Schmelzschweißverbindung (Mischschweißverbindung) erhalten, die im Bereich der Schweißzone ein homogenes Gefüge mit nur unwesentlicher

Kornvergröberung und mit einem niedrigen Anteil an interstitiellen

Verunreinigungen aufweist. Im Vergleich zu herkömmlichen

Schmelzschweißverbindungen dieser Grundwerkstoffe weist die

erfindungsgemäße Schmelzschweißverbindung eine höhere Festigkeit und eine höhere Duktilität auf. Sie zeichnet sich durch eine hohe thermische und mechanische Belastbarkeit aus. Ferner ist sie relativ kostengünstig herstellbar.

Mit„Schmelzschweißen" wird auf ein Schweißverfahren Bezug genommen, bei welchem die Grundwerkstoffe der zu verbindenden Bauteilabschnitte bei örtlich begrenztem Schmelzfluss ohne Anwendung von Kraft miteinander vereinigt werden. Dabei wird vorliegend noch ein Schweißzusatzwerkstoff eingesetzt, der - wie bereits beschrieben wurde - zusammen mit dem/den

Grundwerkstoffen der Bauteilabschnitte die Schmelzlegierung ausbildet. Mit „Schmelzschweißen" wird insbesondere auf Lichtbogenschweißen und

Strahlschweißen (Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen) Bezug genommen, nicht aber auf z.B. Reibschweißen, Diffusionsschweißen oder Explosionsschweißen. Voraussetzung ist jeweils eine ausreichend starke Energiequelle (Lichtbogen, Elektronenstrahl, Laserstrahl), damit die

hochschmelzenden Schweißzusatzwerkstoffe vollständig umgeschmolzen werden und eine Schmelzlegierung mit dem/den Grundwerkstoff(en) der zu verbindenden Bauteilabschnitte ausbilden.

Die Bauteilabschnitte sind zumindest jeweils in den Bereichen, die an die Schmelzschweißverbindung angrenzen, aus dem/den jeweiligen

Grundwerkstoff(en) ausgebildet. Dabei können an diese Bauteilabschnitte auch noch Abschnitte aus einem anderen Material angrenzen und/oder sie können noch mit anderen Bauteilen verbunden sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass an dem jeweiligen Bauteilabschnitt vor Durchführung des

Schmelzschweißverfahrens eine Beschichtung, eine Deckschicht, ein Lack, etc., auf dem jeweiligen Grundwerkstoff aufgebracht ist (was auch nach

Durchführung des Schmelzschweißverfahrens noch an den Bereichen außerhalb der Schweißzone erkennbar ist). Die Bauteilabschnitte können gemäß einer ersten Variante jeweils den gleichen Grundwerkstoff aufweisen. Sie können gemäß einer zweiten Variante aber auch aus verschiedenen der genannten Grundwerkstoffe ausgebildet sein. Auf diese beiden Varianten wird jeweils mit„der/die Grundwerkstoff(e) der Bauteilabschnitte" Bezug genommen. In die Schmelzlegierung geht immer Material aus den mindestens zwei, über die Schmelzschweißverbindung verbundenen Bauteilabschnitten ein, da beide zu verbindenden Bauteilabschnitte bei Durchführung des

Schmelzschweißverfahrens zumindest in einem Randbereich derselben aufgeschmolzen werden.

Der auf Mo, W und/oder Cr basierte Werkstoff besteht zu mindestens

50 Gew.% aus einem oder mehreren der genannten Elemente Mo, W und Cr. In gleicher Weise besteht die auf V, Re, Nb, Ta, Ni, Ru und/oder Cr basierte Materialkombination zu mindestens 50 Gew.% aus einem oder mehreren der genannten Elemente V, Re, Nb, Ta, Ni, Ru und Cr. Neben den jeweils explizit genannten Elementen können der Werkstoff sowie die Materialkombination auch noch weitere Elemente und/oder Verbindungen sowie Dotierungen

(z.B. Wolfram dotiert mit Kalium) enthalten. Sowohl der Werkstoff als auch die Materialkombination können nicht-metallische Bestandteile, wie beispielsweise Oxide, Karbide und/oder Nitride, enthalten. Wird auf eine„Legierung" Bezug genommen, so ist in dem Zusammenhang der vorliegenden Anmeldung der Anteil an nicht-metallischen Bestandteilen < 5 Gew.%. Wird auf einen „Werkstoff" oder eine„Materialkombination" Bezug genommen, so kann der Anteil an nicht-metallischen Bestandteilen auch deutlich höher sein. Wird auf die jeweiligen Elemente Bezug genommen, so können diese Verunreinigungen und/oder Dotierungen bis zu einem Anteil von < 5 Gew.% aufweisen. Mit„Schweißzone" der Schmelzschweißverbindung wird auf den Bereich Bezug genommen, in welchem die Schmelzlegierung vorliegt. Sie entspricht folglich dem Bereich, in welchem der Energieeintrag während der Durchführung des Schmelzschweißverfahrens ausreichend hoch ist, so dass die jeweiligen Materialien aufgeschmolzen werden. Mit„Schmelzlegierung" wird auf eine Legierung Bezug genommen, die in einer Schmelzphase vorliegt und

die - wie oberhalb erläutert wird - auch über die Schweißzone variierende Konzentrationen an Grundwerkstoff(en) und Schweißzusatzwerkstoff aufweisen kann. Typischerweise ist die Konzentration des jeweiligen Grundwerkstoffes in den an die Bauteilabschnitte angrenzenden Bereichen höher, während in einem zentralen Bereich der (ursprünglichen) Trennfuge typischerweise die

Konzentration des Schweißzusatzwerkstoffes höher ist. Die Tatsache, dass ein Schweißzusatzwerkstoff eingesetzt wurde, der eine von dem/den

Grund Werkstoff (en) der Bauteilabschnitte abweichende Zusammensetzung aufweist, ist an der fertiggestellten Schmelzschweißverbindung durch

Untersuchung der Zusammensetzung in dem Bereich der Schweißzone erkennbar, da die Zusammensetzung zumindest abschnittsweise von der Zusammensetzung des/der eingesetzten Grundwerkstoffe(s) und deren

Mischungen (z.B. Mischlegierungen) abweicht. Als„Schmelzphase" wird eine Phase bezeichnet, die durch Erstarren aus einer Schmelze erhalten wird. Wie in dem Fachgebiet bekannt ist, kann das Vorliegen einer Schmelzphase durch metallurgische Untersuchungsmethoden erkannt werden. Eine Schmelzphase weist bei dem Erstarrungsvorgang neu gebildete Kristalle auf. Diese für eine Schmelzphase typische Mikrostruktur ist für einen Fachmann unterscheidbar von der Mikrostruktur des/der Grundwerkstoffe(s) und des Schweißzusatzwerkstoffes, wie sie vor Durchführung des

Schmelzschweißverfahrens vorliegen. Eine geeignete metallurgische

Untersuchungsmethode zum Bestimmen, ob eine Schmelzphase vorliegt, ist, dass ein Querschnitt (typischerweise senkrecht zu der Schweißstrecke) durch die Schmelzschweißverbindung und die angrenzenden Bauteilabschnitte hergestellt, die dabei erhaltene Oberfläche in ein Harz eingebettet, geschliffen, poliert und mit einem Rasterelektronenmikroskop (oder alternativ mit einem Lichtmikroskop) in dem Bereich der Schweißzone untersucht wird. Die erfindungsgemäße Schmelzschweißverbindung (bzw. Anordnung) ist in verschiedenen Verbindungsgeometrien ausführbar, wie beispielsweise als Stumpfverbindung oder als Überlappverbindung, ggf. kombinierbar mit verschiedenen Nahtformen (z.B. V-Naht, I-Naht, Kehlnaht, etc.). Der

Schweißzusatzwerkstoff kann in dem Ausgangszustand (d.h. vor Durchführung des Schmelzschweißverfahrens) in unterschiedlichen Formen in den Bereich der Trennfuge eingebracht werden, wie beispielsweise als Formteil (z.B.

angepasst an die Geometrie der Trennfuge), als Draht (als Vollmaterial oder alternativ ggf. auch mit Ummantelung und abweichendem Kernmaterial), als Plättchen oder Blech, als Folie, als Paste, als Pulver, als Beschichtung, etc.. Vorteilhaft im Hinblick auf eine gleichmäßige Dosierung des zugeführten

Schweißzusatzwerkstoffes ist unter anderem, wenn der

Schweißzusatzwerkstoff in Drahtform mit einem geeigneten

Schweißdrahtzuführgerät in den Lichtbogen oder auch in den Strahl (Laser oder Elektronenstrahl) der Schweißanordnung zugeführt wird. Grundsätzlich sind insbesondere alle vorkommenden Halbzeugformen des

Schweißzusatzwerkstoffes möglich. Der Sch we i ßzu satzwe rkstoff kann in dem Ausgangszustand grundsätzlich - sofern er eine Materialkombination aus mehreren Elementen und/oder Verbindungen bildet - auch mehrphasig ausgebildet sein oder aus zwei räumlich trennbaren Bestandteilen aufgebaut sein. Letzterer Fall ist beispielsweise gegeben, wenn der

Schweißzusatzwerkstoff durch einen Draht gebildet wird, der eine

Ummantelung und ein Kernmaterial abweichender Zusammensetzung aufweist, oder wenn der Schweißzusatzwerkstoff durch zwei Folien oder durch zwei Schichten mit jeweils unterschiedlicher Zusammensetzung gebildet wird. Im Hinblick auf eine zuverlässig einstellbare, hohe Verbindungsqualität mit möglichst konstant bleibenden Eigenschaften (und insbesondere homogener Materialverteilung innerhalb der Schweißzone) ist bevorzugt, wenn der

Schweißzusatzwerkstoff in dem Fall, in dem er durch eine Materialkombination gebildet wird, im Ausgangszustand eine möglichst homogene

Zusammensetzung aufweist, insbesondere wenn er als Legierung ausgebildet ist. Die bevorzugte Variante, dass der Schweißzusatzwerkstoff, sofern er durch eine Materialkombination gebildet wird, vorzugsweise durch eine Legierung gebildet wird, gilt entsprechend bei den nachfolgend erläuterten Varianten und Weiterbildungen bezüglich des Schwe i ßzusatzwe rkstoffes .

Gemäß einer Weiterbildung ist/sind der/die Grundwerkstoff(e) der

Bauteilabschnitte jeweils aus Mo (Molybdän), W (Wolfram), Cr (Chrom), einem auf Mo basierten Werkstoff (d.h. enthält Mo zu mindestens 50 Gew.%), einem auf W basierten Werkstoff (d.h. enthält W zu mindestens 50 Gew.%) oder einem auf Cr basierten Werkstoff (d.h. enthält Cr zu mindestens 50 Gew.%) gebildet. Herkömmliche Fügeverbindungen dieser Grundwerkstoffe, die entweder Mo oder W oder Cr zu mindestens 50 Gew.% enthalten, sind mit herkömmlichen Schweißverfahren besonders schwierig herstellbar, so dass die erfindungsgemäße Schmelzschweißverbindung besonders vorteilhaft ist.

Gemäß einer Weiterbildung ist der Schweißzusatzwerkstoff aus V, Re, Nb, Ta, Ni, Ru, Cr oder aus einer Materialkombination, die auf genau einem der

Elemente V, Re, Nb, Ta, Ni, Ru und Cr basiert (d.h. eine Materialkombination, die genau eines dieser Elemente zu mindestens 50 Gew.% enthält), gebildet. Schweißzusatzwerkstoffe, die genau eines dieser Elemente V, Re, Nb, Ta, Ni, Ru und Cr zu mindestens 50 Gew.% enthalten, sind im Hinblick auf die

Erzielung der gewünschten Eigenschaften (Duktilisierung, homogene

Gefügestruktur, möglichst geringe Kornvergröberung) im Bereich der

Schweißzone besonders vorteilhaft.

Bauteile mit Grundwerkstoffen aus Mo, W, Mo basierten Legierungen

und/oder W basierten Legierungen werden aufgrund ihrer sehr hohen

Schmelztemperaturen insbesondere für Hochtemperaturanwendungen benötigt. Typische Anwendungen dieser Grundwerkstoffe sind beispielsweise

Kathodenwendeln (z.B. aus W), die mit Mo-basierten Halterungsstiften verbunden werden, Glühwendeln für Lampen, Rotating Foil Traps (deutsch: rotierende Folien-Fallen; dienen zum Abfangen von störenden Partikeln) für EUV-Lichtquellen (EUV: extreme ultraviolet; deutsch: Extrem-Ultraviolett), etc.. Dabei ist häufig erforderlich, dass Bauteilabschnitte aus solchen

Grundwerkstoffen zuverlässig durch eine thermisch und mechanisch

hochbelastbare Fügeverbindung miteinander verbunden werden. Mit

herkömmlichen Schmelzschweißverfahren ist die Verbindung dieser

Grundwerkstoffe problematisch, da sie eine sehr hohe Tendenz zur

Versprödung aufweisen. Die Möglichkeiten von Hochtemperaturlötverfahren sind - wie oberhalb erläutert wird - durch die Wiederaufschmelztemperatur des Lotes und durch die ggf. nicht ausreichende Haftung des Lotes an dem jeweiligen Bauteilabschnitt begrenzt. Aufgrund der sehr hohen

Schmelztemperaturen der genannten Grundwerkstoffe ist die Aufgabenstellung, eine zuverlässige, thermisch und mechanisch belastbare Fügeverbindung bereitzustellen, besonders schwierig zu lösen. Dementsprechend ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass der Grundwerkstoff mindestens eines Bauteilabschnittes aus Mo, W, einer auf Mo basierten Legierung oder einer auf W basierten Legierung gebildet ist, da bei diesen Grundwerkstoffen die erfindungsgemäße Schmelzschweißverbindung besonders vorteilhaft im

Vergleich zu herkömmlichen Fügeverbindungen ist. Vorzugsweise sind der/die Grundwerkstoffe) sämtlicher verbundener Bauteilabschnitte aus Mo, W, einer auf Mo basierten Legierung und/oder aus einer auf W basierten Legierung gebildet.

Gemäß einer Weiterbildung ist der Schweißzusatzwerkstoff aus V oder aus einer auf V basierten Materialkombination gebildet. V oder eine auf V basierte Materialkombination (insbesondere Legierung) hat den Vorteil, dass es eine gute Mischbarkeit mit den jeweiligen Grundwerkstoffen aufweist. Dies gilt insbesondere in Kombination mit den oberhalb genannten Grundwerkstoffen aus Mo, W, aus einer auf Mo basierten Legierung und/oder aus einer auf W basierten Legierung. Die Schweißzone zeichnet sich durch eine hohe Duktilität sowie eine hohe thermische und mechanische Belastbarkeit aus. V als Hauptbestandteil des Schweißzusatzwerkstoffes hat gerade in Kombination mit einem Grundwerkstoff aus Mo oder aus einer auf Mo basierten Legierung den Vorteil, dass es keine intermetallische Phase mit Mo ausbildet und dass bei der Vermischung mit Mo eine Schmelzpunkterhöhung auftritt. Aber auch bei den weiteren Grundwerkstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung (Mo, W, Cr oder ein auf Mo, W und/oder Cr basierter Werkstoff) ist V oder eine auf V basierte Materialkombination als Schweißzusatzwerkstoff vorteilhaft. Darüber hinaus ist V hochvakuumkompatibel, korrosionsbeständig und vergleichsweise

kostengünstig.

Bauteile aus Cr oder aus Cr basierten Legierungen

(z.B. Chrom-Eisen-Basislegierungen) werden wegen Ihres thermischen

Ausdehnungskoeffizienten, ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihres

vergleichsweise hohen Schmelzpunktes unter anderem als Bauteile (z.B. als Interkonnektor oder als bipolare Platte) für Hochtemperatur-Brennstoffzellen eingesetzt. Auch hier besteht ein Bedarf an der Herstellung von thermisch und mechanisch belastbaren Fügeverbindungen zwischen derartigen Bauteilen. Als Schweißzusatzwerkstoff für derartige Grundwerkstoffe sind insbesondere Ni, eine auf Ni basierte Materialkombination (insbesondere Legierung) oder eine auf Cr-Ni basierte Materialkombination (insbesondere Legierung) gut geeignet. Dementsprechend ist als Weiterbildung vorgesehen, dass der Grundwerkstoff mindestens eines Bauteilabschnittes aus Cr oder aus einer auf Cr basierten Legierung gebildet ist und dass der Schweißzusatzwerkstoff aus Ni, aus einer auf Ni basierten Materialkombination oder aus einer auf Cr-Ni basierten

Materialkombination gebildet ist. Vorzugsweise ist/sind der/die

Grundwerkstoff(e) sämtlicher verbundener Bauteilabschnitte aus Cr oder aus einer auf Cr basierten Legierung gebildet. Eine„Cr-Ni basierte

Materialkombination" besteht dabei zu mindestens 50 Gew.% aus Cr und/oder Ni, wobei vorzugsweise der Anteil von Cr und/oder Ni > 80 Gew.% ist. W oder auf W basierte Legierungen eignen sich u.a. aufgrund des hohen

Schmelzpunktes von W für Anwendungen, bei denen die betreffenden Bauteile besonders hohen Temperaturen standhalten müssen. W sowie W basierte Legierungen sind aufgrund der starken Neigung zur Versprödung bisher nicht oder nur bedingt über Schweißverbindungen verbindbar. Dabei hat sich gezeigt, dass die Neigung von W, bei Herstellen einer Schmelzschweißverbindung zu verspröden, besonders gut reduziert werden kann, wenn als

Schweißzusatzwerkstoff Re oder eine auf Re basierte Legierung (z.B.

eine W-Re-Legierung) eingesetzt wird. Dementsprechend ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass der Grundwerkstoff mindestens eines

Bauteilabschnittes aus W oder aus einer auf W basierten Legierung gebildet ist und dass der Schweißzusatzwerkstoff aus Re oder aus einer auf Re basierten Materialkombination (insbesondere Legierung) gebildet ist. Vorzugsweise ist/sind der/die Grundwerkstoff(e) sämtlicher verbundener Bauteilabschnitte aus W oder aus einer auf W basierten Legierung gebildet. Aber auch bei den weiteren Grundwerkstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung (Mo, W, Cr oder ein auf Mo, W und/oder Cr basierter Werkstoff) ist Re oder eine auf Re basierte Materialkombination als Schweißzusatzwerkstoff vorteilhaft. Gemäß einer Weiterbildung erstreckt sich die Schmelzlegierung zumindest an einem Abschnitt (bezogen auf die Schweißstrecke) der

Schmelzschweißverbindung durchgehend von einem Bauteilabschnitt bis zu dem mindestens einen anderen Bauteilabschnitt. Ein derartiges Aufschmelzen des gesamten, innerhalb der Trennfuge angeordneten

Schweißzusatzwerkstoffes ist für eine Ausbildung einer thermisch und mechanisch hochbelastbaren Schmelzschweißverbindung besonders vorteilhaft. Vorzugsweise erfolgt ein derartiges, vollständiges Aufschmelzen des Schweißzusatzwerkstoffes entlang der gesamten Länge (bzw. Schweißstrecke) der auszubildenden Schmelzschweißverbindung.

Gemäß einer Weiterbildung weist die Schmelzlegierung in dem Bereich der Schweißzone eine von einem Bauteilabschnitt in Richtung zu dem mindestens einen anderen Bauteilabschnitt variierende Zusammensetzung auf.

Insbesondere variiert die Konzentration des/der Grundwerkstoffe(s) der Bauteilabschnitte und des Schweißzusatzwerkstoffes entlang dieser Richtung. Dabei ist das Konzentrationsprofil in der Regel derart ausgebildet, dass in den an die Bauteilabschnitte angrenzenden Bereichen der Anteil an dem jeweiligen Grundwerkstoff vergleichsweise hoch ist, während in einem zentralen Bereich der (ursprünglichen) Trennfuge der Anteil an dem Schweißzusatzwerkstoff relativ hoch ist. Wie stark die Konzentration des jeweiligen Grundwerkstoffes von dem zugehörigen Bauteilabschnitt zu dem zentralen Bereich der

(ursprünglichen) Trennfuge hin abfällt, hängt unter anderem von dem Verhältnis der Schmelzpunkte des/der Grundwerkstoffe(s) und des

Schweißzusatzwerkstoffes sowie von der Intensität und Dauer der

Energieeinbringung während der Durchführung des Schmelzschweißverfahrens ab. Insbesondere ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass

Grundwerkstoffe mit vergleichsweise hohem Schmelzpunkt nur in einem schmalen Randbereich des zugehörigen Bauteilabschnittes aufgeschmolzen werden. Dies kann gerade bei dünnen Bauteilabschnitten gewünscht sein, um das Grundmaterial möglichst wenig zu schwächen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Schmelzschweißverbindung zwischen mindestens zwei Bauteilabschnitten, wobei der/die Grundwerkstoff(e) der Bauteilabschnitte jeweils aus Mo, W, Cr oder aus einem auf Mo, W und/oder Cr basierten Werkstoff gebildet ist/sind. Gemäß dem Verfahren werden die Bauteilabschnitte durch ein

Schmelzschweißverfahren unter Anwendung eines Schweißzusatzwerkstoffes derart verbunden, dass sich im Bereich der Schweißzone eine

Schmelzlegierung aus dem Schweißzusatzwerkstoff und dem/den

Grundwerkstoff(en) der Bauteilabschnitte ausbildet, wobei der

Schweißzusatzwerkstoff eine von dem/den Grundwerkstoff(en) der

Bauteilabschnitte abweichende Zusammensetzung aufweist und aus V, Re, Nb, Ta, Ni, Ru, Cr oder aus einer auf V, Re, Nb, Ta, Ni, Ru und/oder Cr basierten Materialkombination gebildet ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie bei der oberhalb erläuterten Anordnung (aufweisend mindestens zwei Bauteilabschnitte, die über eine Schmeizschweißverbindung miteinander verbunden sind) erzielt. Die

nachfolgend in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erläuterten

Weiterbildungen sind entsprechend auch bei der erfindungsgemäßen

Anordnung realisierbar. Umgekehrt können die oberhalb erläuterten

Weiterbildungen und Varianten der Anordnung entsprechend auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden. Gemäß einer Weiterbildung wird das Schmelzschweißverfahren durch ein Laserschweißverfahren gebildet. Hierbei ist vorteilhaft, dass die

Wärmeeinflusszone lokal sehr begrenzt gehalten werden kann. Gemäß einer Weiterbildung erfolgt die lokale Energieeinbringung bei dem

Schmelzschweißverfahren derart, dass der Schweißzusatzwerkstoff zumindest an einem Abschnitt (bezogen auf die Schweißstrecke) der herzustellenden Schmelzschweißverbindung durchgehend von einem Bauteilabschnitt bis zu dem mindestens einen anderen Bauteilabschnitt aufgeschmolzen wird und eine Schmelzlegierung mit dem/den Grundwerkstoff(en) der Bauteilabschnitte ausbildet. Vorzugsweise erfolgt ein derartiges vollständiges Aufschmelzen des Schweißzusatzwerkstoffes entlang der gesamten Länge (bzw. Schweißstrecke) der auszubildenden Schmelzschweißverbindung.

Gemäß einer Weiterbildung wird nach Durchführung des

Schmelzschweißverfahrens eine moderate Wärmebehandlung

(Entspannungsglühen) der Schmelzschweißverbindung, insbesondere der Anordnung, durchgeführt. Insbesondere erfolgt die Wärmebehandlung bei Temperaturen, die unterhalb der Rekristallisationstemperatur des/der

Grundwerkstoffe(s) der Bauteilabschnitte und des Schweißzusatzwerkstoffes liegen. Beispielsweise kann die Anordnung in einem Ofen für z.B. eine Stunde bei moderaten Temperaturen behandelt werden.

Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 : eine Vorderansicht eines Röntgenkathodenfilaments zur

Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor Herstellung der

Schmelzschweißverbindung;

Fig. 2: eine dreidimensionale Darstellung eines Teilbereichs der Fig. 1 ; Fig. 3: eine dreidimensionale Darstellung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine Halterungsplatte und einen in dem Spalt der Halterungsplatte aufgenommenen

Blechabschnitt zeigt;

Fig. 4: eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts von Fig. 3;

Fig. 5A, 5B Querschnittsansichten einer dritten Ausführungsform der

vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 5A eine Darstellung vor und Fig. 5B eine Darstellung nach Durchführung des

Schmelzschweißverfahrens zeigen und wobei durch die erfindungsgemäße Schmelzschweißverbindung zwei Platten aus einer Cr-basierten Legierung im Stumpfstoß miteinander verbunden werden; und

Fig. 5C, 5D den Figuren 5A und 5B entsprechende, dreidimensionale

Darstellungen.

In Fig. 1 ist ein Röntgenkathodenfilament 2 zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das

Röntgenkathodenfilament 2 weist ein als Drahtfilament ausgebildetes

Heizfilament 4 mit zwei abstehenden Drahtendabschnitten 6, 8 auf. Der Elektronen emittierende Abschnitt des Heizfilaments 4 ist dabei als

Drahtwendel 0 ausgebildet, wobei die Drahtendabschnitte 6, 8 durch die abstehenden Drahtenden der Drahtwendel 10 gebildet sind. Der Draht des Heizfilaments 4 ist aus Wolfram mit entsprechenden

Hochtemperatur-stabilisierenden Dotierungen (wie z.B. Kalium) gebildet.

Ein geeignetes Material ist z.B. mit AKS dotiertes Wolfram, d.h. mit Aluminium, Kalium und Silizium dotiertes Wolfram. Ferner sind zwei, den beiden

Drahtendabschnitten 6, 8 zugeordnete Halterungsstifte 12, 14

(Durchmesser: 1 ,5 mm; Länge: 24 mm) aus Mo (Molybdän) vorgesehen.

Sie dienen zur mechanischen Halterung sowie elektrischen Kontaktierung des Heizfilaments 4. Die Halterungsstifte 12, 14 sind jeweils von der Stirnseite 16 beginnend mit einem Spalt 18 (Spaltbreite: 0,3 mm) versehen. Durch den (in radialer Richtung 20 verlaufenden) Spalt 18 wird der jeweilige Halterungsstift 12 bzw. 14 in dem betreffenden Endabschnitt in zwei Halterungsfüße 24, 26 unterteilt, die sich jeweils entlang der axialen Richtung 22 erstrecken. In der Darstellung in Fig. 1 ist jeweils der zu dem Betrachter zugewandte

Halterungsfuß 24 abgeschnitten dargestellt.

Vorliegend weist die Drahtwendel 10 nachfolgende Abmessungen und

Parameter auf.

Außendurchmesser der Drahtwendel: 1 ,7 mm

Steigung: 37 Windungen auf eine Gesamtlänge von 12,7 mm

Drahtdurchmesser: 0,25 mm

Gesamthöhe (Höhe der Drahtendabschnitte + Durchmesser der

Wendel): 6,2 mm

Als Schweißzusatzwerkstoff wird ein Formteil 28 in Form einer axial

geschlitzten Hülse aus reinem Vanadium eingesetzt, die einen Durchmesser von 0,30 mm, eine Wandstärke von beispielsweise 90 pm und eine Länge entlang der axialen Richtung 22 von 2,2 mm aufweist. Im Rahmen der

Herstellung der Schmelzschweißverbindung zwischen dem ersten

Drahtendabschnitt 6 und dem ersten Halterungsstift 12 werden zunächst die Einzelteile gereinigt. Dann wird die Hülse 28 über den Drahtendabschnitt 6 geschoben. Anschließend werden diese in den Spalt 18 eingeführt, so dass die in Fig. 2 dargestellte Anordnung erhalten wird. Zur präzisen und stabilen Positionierung der Einzelteile zueinander wird eine Montagevorrichtung verwendet.

Für den Laserschweißvorgang wird ein gepulster Yb: YAG - Scheibenlaser (Yb: Ytterbium; YAG: Yttrium-Aluminium-Granat) mit einer Wellenlänge von 1030 nm (nm: Nanometer) eingesetzt. Die eingestellten Laserparameter umfassen 200 W (W: Watt) Strahlleistung und eine Pulslänge von 800 ms (Millisekunden). Es wird eine stationäre Laseroptik mit einer Brennweite von 200 mm und einem Fokus von 400 pm eingesetzt. Der Schweißvorgang wird unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt. Vorliegend wird Argon als Schutzgas verwendet.

Die durch die oberhalb beschriebene Positionierung und Montage erhaltene Schweißanordnung wird auf dem Koordinatentisch der Laserschweißanlage mit dem Justierlaser auf die genaue Schweißposition einjustiert. Die Anordnung erfolgt derart, dass der Laserstrahl parallel zu oder leicht schräg zu der

Spaltrichtung in den Spalt 18 eintritt. Der Auftreffpunkt des Laserstrahls wird derart gewählt, dass bei Durchführung des Laserschweißverfahrens der Schweißzusatzwerkstoff zumindest an einem Abschnitt durchgehend in dem Bereich zwischen Drahtendabschnitt 6 und Halterungsstift 12 aufgeschmolzen wird und dass ferner auch der Grundwerkstoff des Halterungsstiftes 12 und der Grundwerkstoff des Drahtendabschnittes 6 in diesem Abschnitt

aufgeschmolzen werden. Dabei wird der Drahtendabschnitt 6 nur an einem schmalen Randbereich desselben aufgeschmolzen, so dass der

Drahtendabschnitt 6 möglichst wenig geschwächt wird. Die Schmelzen durchmischen sich zumindest teilweise in dem Bereich der Trennfuge

(zwischen dem Drahtendabschnitt 6 und dem Halterungsstift 12). Nach

Erstarren derselben wird in dem Bereich der Schweißzone eine

Schmelzlegierung aus dem Schweißzusatzwerkstoff und den beiden

Grundwerkstoffen mit gradierter Zusammensetzung erhalten. Anschließend wird ein Entspannungsglühen bei 1.000 °C über 1 Stunde durchgeführt.

Die fertiggestellten Röntgenkathoden werden einer Bauteilprüfung unterzogen, wobei im Rahmen einer visuellen Prüfung äußere Qualitätsmerkmale der erhaltenen Schmelzschweißverbindung beurteilt werden, wie zum Beispiel Riss- und Porenbildung, Benetzung und Spaltfüllung mit der Schmelzlegierung. In weiteren Untersuchungen werden Mikrostruktur und Festigkeit der

Schmelzschweißverbindung durch metallkundliche Untersuchungen

(Metallographie, Rasterelektronenmikroskop, Zugversuch) beurteilt. Die hergestellte Schmelzschweißverbindung zeigte dabei eine homogene

Gefügestruktur mit geringer Kornvergröberung, die hohen thermischen und mechanischen Belastungen standhielt. Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 eine zweite

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. In den Figuren 3 und 4 sind jeweils zwei miteinander über eine Schmelzschweißverbindung 29 verbundene Bauteile, nämlich ein dünner Blechabschnitt 30 (Abmessungen: 60 x 40 x 0,20 mm) und eine Halterungsplatte 32 (Abmessungen: 30 x 40 x 2,2 mm) mit einem stirnseitigen Spalt 34 (Spaltbreite: 0,22 mm), der zur Aufnahme des Blechabschnittes 30 dient, dargestellt. Eine derartige Anordnung aus der Halterungsplatte 32 und dem Blechabschnitt 30 wird beispielsweise in Rotating Foil Traps (deutsch: rotierende Folien-Fallen) zum Abfangen von störenden Partikeln eingesetzt, wobei eine typische Anwendung von solchen Rotating Foil Traps in EUV-Lichtquellen (EUV: extreme ultraviolet; deutsch: Extrem-Ultraviolett) ist. Der Blechabschnitt 30 ist aus LS

(entspannungsgeglühte Mo-Lanthanoxid-Legierung mit 0,7 Gew.% La ₂ O ₃ ) und die Halterungsplatte 32 ist aus TZM (Zusammensetzung: 0,5 Gew.% Ti,

0,08 Gew.% Zr, 0,01 -0,04 Gew.% C, O-Anteil von weniger als 0,03 Gew.%, Rest Mo) ausgebildet.

Um den Blechabschnitt 30 mit der Halterungsplatte 32 in dem Bereich des Spaltes 34 über solch eine Schmelzschweißverbindung 29 miteinander zu verbinden, wird zunächst der Blechabschnitt 30 stirnseitig in den Spalt 34 eingeführt. Als Schweißzusatzwerkstoff wird vorliegend bei einer ersten

Variante reines Vanadium und bei einer zweiten Variante eine Ni-Cr-Legierung (Zusammensetzung: 90 Gew.% Ni, 10 Gew.% Cr) eingesetzt. Der

Schweißzusatzwerkstoff liegt in Drahtform (Durchmesser: 0,35 mm;

Länge: 40 mm) vor. Die Ausrichtung und Positionierung der flachen

Schweißprobe wird mit einer Montagevorrichtung gewährleistet, die auch zur Aufnahme und Fixierung des drahtförmigen Schweißzusatzwerkstoffes geeignet ist. Die Positionierung des drahtförmigen Schweißzusatzwerkstoffes erfolgt entlang der Schweißstrecke parallel zu der Ausrichtung des Spaltes 34. Die Befestigung des drahtförmigen Schweißzusatzmaterials an der vorgesehenen Schweißposition erfolgt über Laserschweißpunkte, die im Abstand von 3-5 mm entlang der Schweißstrecke angebracht werden. Nach der Montage der gereinigten Einzelteile in der Montagevorrichtung wird die gesamte

Schweißanordnung auf dem CNC-Koordinatentisch (CNC: Computer Numerical Controlled;

deutsch: computernumerisch gesteuert) einer Laserschweißanlage mit dem Justierlaser auf die genaue Schweißstartposition einjustiert. Für den anschließenden Laserschweißvorgang wird ein Yb:

YAG - Scheibenlaser (Yb: Ytterbium; YAG: Yttrium-Aluminium-Granat) mit einer Wellenlänge von 1030 nm (nm: Nanometer) eingesetzt. Die eingestellten Laserparameter umfassen 400 W (W: Watt) Strahlleistung in dem CW-Modus (CW: continuous wave; deutsch: Dauerstrich). Es wird eine stationäre

Laseroptik mit einer Brennweite von 200 mm und einem Fokus von 400 μηη eingesetzt. Ferner wird ein Vorschub von 1.500 mm/min (Millimeter pro Minute) eingestellt. Der Schweißvorgang wird unter Schutzgasatmosphäre

durchgeführt. Vorliegend wird Argon als Schutzgas verwendet. Bei der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Variante wird der Spalt entlang beider Seiten des Blechabschnittes 30 abgefahren, so dass auf beiden Seiten eine Schweißraupe ausgebildet wird. Je nach Anforderungen an die mechanische Stabilität kann auch das Abfahren von nur einer Seite ausreichend sein. Bei der Durchführung des Laserschweißverfahrens wird ferner darauf geachtet, dass der

Blechabschnitt 30 nur an einem schmalen Randbereich desselben

aufgeschmolzen wird, um dessen mechanische Stabilität möglichst wenig zu beeinträchtigen. Anschließend wird ein Entspannungsglühen bei 1.000 °C über 1 Stunde durchgeführt. Wie insbesondere anhand der Fig. 4 ersichtlich ist, erstreckt sich die erhaltene Schmelzschweißverbindung 29 über die gesamte Länge des Spaltes 34 und der Blechabschnitt 30 wird durch die

Schmelzschweißverbindung 29 stabil in der Halterungsplatte 32 gehalten. In dem Bereich der Schweißzone 36 liegt eine Schmelzlegierung aus dem

Schweißzusatzwerkstoff ( . Variante: V; 2. Variante: Ni-Cr-Legierung) und den beiden Grundwerkstoffen (MLS und TZM) vor.

Nach dem Laserschweißen werden die flachen Schweißproben einer

Bauteilprüfung unterzogen, wobei im Rahmen einer Maß- und Sichtkontrolle äußere Qualitätsmerkmale der Schmelzschweißverbindung 29 beurteilt werden, wie z.B. Risse, Poren, Schweißverzug und Benetzung. In weiteren

Untersuchungen werden die Mikrostruktur und die Festigkeit der

Schmelzschweißverbindung 29 durch metallkundliche Untersuchungen

(Metallographie, Rasterelektronenmikroskop, Zugversuch) ermittelt. In technologischen Zugversuchen bei Raumtemperatur wurde die Bruchlast einer solchen Schmelzschweißverbindung 29 bei 3 kN (Kilo-Newton) ermittelt. Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5A - 5D eine dritte

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Fig. 5A zeigt eine Querschnittsansicht von zwei im Stumpfstoß zueinander angeordneten Platten 38, 40, die mittels einer Schmelzschweißverbindung miteinander zu verbinden sind. Fig. 5B zeigt eine schematische Querschnittsansicht der über eine Schmelzschweißverbindung 42 verbundenen Platten 38, 40.

Die Figuren 5C und 5D zeigen den Figuren 5A und 5B entsprechende, dreidimensionale Darstellungen. Die Platten 38, 40 (Abmessungen jeweils 100 x 100 x 3,3 mm) sind jeweils aus einer gesinterten

Chrom-Eisen-Yttrium-Legierung (CFY) bestehend aus 95 Gew.% Chrom und 5 Gew.% einer Fe-Y-Vorlegierung mit 0,5 Gew.% Y2O3 (0,5 Gew.% Y2O3 bezogen auf die Zusammensetzung der CFY-Legierung). Die zu

verschweißenden Stirnlängskanten werden als Doppel- Y-Naht ausgeführt, wie anhand der Fig. 5A zu erkennen ist. Dabei betragen die beiden

Flankenhöhen hi und h ₂ jeweils 1 , 15 mm, die Steghöhe c beträgt 1 mm und der Öffnungswinkel α beträgt 60°.

Zur Herstellung der Schmelzschweißverbindung wird vorliegend ein

WIG-Schweißverfahren (WIG: Wolfram-Inertgas) eingesetzt.

Als Schweißzusatzwerkstoff wird eine Ni-Cr-Legierung (Zusammensetzung: 0,025 Gew.% C, 0,4 Gew.% Si, 5,0 Gew.% Mn, 19,0 Gew.% Cr,

1 ,5 Gew.% Mo, 2,2 Gew.% Nb, 3,0 Gew.% Fe, < 0,08 Gew.% Co,

Rest Ni) in Drahtform mit einem Durchmesser von 1 ,0 mm verwendet.

Zur Vermeidung von Schweißporen werden vor dem Schweißprozess die durch die mechanische Bearbeitung möglicherweise eingebrachten

Kohlenwasserstoffverunreinigungen mittels einer Glühung im Hochvakuum bei 1 200°C über die Dauer von einer Stunde entfernt.

Anschließend werden die Bauteile in einer Montagevorrichtung mit einem Stegabstand b von 1 mm positioniert. Ein Bauteilverzug wird über das Setzen von Heftpunkten (mittels WIG-Punktschweißen) in einem Abstand von 20 mm vermieden. Anschließend wird das WIG-Schweißverfahren zum Herstellen der Schmelzschweißverbindung 42 durchgeführt. Der Schweißzusatzwerkstoff wird während der Durchführung des WIG-Schweißverfahrens mit einem

Schwei ßd ra htzuf ü h rgerät direkt in den Lichtbogen eingebracht. Zunächst wird dabei die Wurzellage geschweißt, nach dem Umdrehen der Platten erfolgt die Decklagenschweißung. Hierbei werden folgende Schweißparameter verwendet:

Wurzellage Decklage

Stromstärke 75 A 100 A A: Ampere

Spannung 38 V 38 V V: Volt

Stromart DC DC DC: Gleichstrom

Elektrode WL10 WL10 1 Gew.% La ₂ 0 ₃

Polung Elektrode: negativ negativ

Vorschub 7 cm/min 7 cm/min cm/min:

Zentimeter/Minute tzgas Argon Argon

Durch das beidseitige Schweißen wird im Wesentlichen eine

Schmelzschweißverbindung 42, wie sie in Fig. 5B dargestellt ist, erhalten. Sie erstreckt sich über die gesamte Länge der miteinander zu verbindenden

Kanten, wobei in der Schweißzone 44 eine Schmelzlegierung aus dem

Schweißzusatzwerkstoff (Ni-Cr-Legierung) und dem Grundwerkstoff (CFY) der beiden Platten 38, 40 vorliegt. Nach dem Schweißen werden die

Schweißproben einer Bauteilprüfung unterzogen. Hierbei werden speziell äußere Qualitätsmerkmale der Schweißverbindung hinsichtlich Poren, Risse und Benetzung beurteilt. Zur Detektion möglicher Fehlstellen und

Inhomogenitäten innerhalb der Verbindungszone erfolgt zusätzlich noch eine Ultraschallprüfung.

Die beschriebene Prozessroute ermöglicht die Herstellung einer verzugsarmen und porenfreien Schweißverbindung von Bauteilen aus Chrom-basierten Legierungen, wie sie insbesondere in Hochtemperatur-Brennstoffzellen eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind noch weitere Kombinationsmöglichkeiten zwischen Grundwerkstoffen und Schweißzusatzwerkstoffen möglich, wie insbesondere aus dem allgemeinen Beschreibungsteil hervorgeht. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Anwendung der genannten

Schweißzusatzwerkstoffe auch zur Verbindung von Bauteilabschnitten mit Grundwerkstoffen aus anderweitigen hochschmelzenden Metallen/Legierungen (z.B. Ta, Ta basierte Werkstoffe, Nb, Nb basierte Werkstoffe, etc.) zu

vorteilhaften Eigenschaften der hergestellten Schmelzschweißverbindung führen kann. Zwar sind solche weiteren, hochschmelzenden

Metalle/Legierungen oftmals bereits ohne Einsatz eines

Schweißzusatzwerkstoffes relativ gut durch Schmelzschweißverfahren verbindbar, durch den Einsatz der genannten Schweißzusatzwerkstoffe können aber gezielt vorteilhafte Eigenschaften in dem Bereich der Schweißzone eingestellt werden (insbesondere z.B. durch Ni, Ni basierte Werkstoffe, Re, Re basierte Werkstoffe als Schweißzusatzwerkstoff bei Grundwerkstoffen aus Ta, Ta basierten Werkstoffen, Nb, Nb basierten Werkstoffen), wodurch die Qualität der Schmelzschweißverbindung noch weitergehend verbessert werden kann. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass die Anwendung der genannten Schweißzusatzwerkstoffe auch zur Herstellung einer

Schmelzschweißverbindung zwischen Bauteilabschnitten mit Grundwerkstoffen aus Cermets oder Hartmetall (z.B. Wolframkarbid und ggf. weitere

Karbide/Nitride in einer Binderphase aus Co) zu guten Ergebnissen führt.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Verbindung von zwei Bauteilabschnitten derart eingesetzt werden, dass nur der Grundwerkstoff eines Bauteilabschnittes und der Schweißzusatzwerkstoff aufgeschmolzen werden und eine Schmelzlegierung bilden, während zwischen der

Schmelzlegierung und dem Grundwerkstoff des anderen Bauteilabschnittes nur Diffusionseffekte auftreten. Dies wäre dann eine Mischform zwischen

Schweißen und Löten. Sie kann insbesondere dann angebracht sein, wenn die Grundwerkstoffe der zu verbindenden Bauteilabschnitte stark unterschiedliche Schmelztemperaturen aufweisen.