167878. lajstromszámú szabadalom • Nikkel bázisú ötvözet preciziós ellenállásokhoz

3 167878 4 Ismeretesek olyan kísérletek, amelyek olyan króm— nikkel ötvözetek kialakítására irányultak, amelyekből különösen nagyohmos ellenállások állíthatók elő. Ilyen ötvözeteket tartalmaznak a 241 677 sz. és a 320 547 sz. szovjet szabadalmi leírások. Ezek az ötvözetek sem rendelkeznek azonban 1,6 mikroohmméternél nagyobb fajlagos ellenállással. Célunk a jelen találmánnyal az ismertetett hátrányok kiküszöbölése, és olyan nikkel bázisú, krómot, vanádiumot és galliumot tartalmazó ötvözet kidolgozása, amelynek fajlagos ellenállása eléri az 1,7—2,2 mikroohmméter értéket és széles üzemi hőmérséklettartománnyal rendelkezik. A kitűzött feladatot a találmány szerinti ötvözettel úgy oldjuk meg, hogy 6—12 súly% galliumból, 7—12 súly% vanádiumból és 6—15 súly% krómból állítjuk elő oly módon, hogy az ötvözet összesített vanadium és krómtartalma 18—24 súly%, és a nikkelen kívüli ötvözök összes mennyisége 28—34 súly% legyen. A króm—nikkel ötvözetek krómtartalmának vanádiummal és galliummal történő helyettesítése a találmány szerinti módon tehát nem csupán az ötvözet fajlagos ellenállását növeli, hanem a hőmérséklettényezőt is csökkenti és a szilárdságot növeli. Ugyanakkor az ötvözet alakíthatósága és a rézre vonatkoztatott termoelektromotoros erő értéke is a megfelelő határok között marad. A találmány szerinti ötvözet célszerű összetétele tulajdonképpen a N^V^O^Ga^ sztöchiometriai képletnek felel meg. A fenti sztöchiometrikus aránynak megfelelő nikkeltartalom (66,7 atom%) csökkentése nem célszerű, minthogy ez egy második fázis kiválásához (és a szilárd oldat széteséséhez) vezet, ami természetesen az ötvözet tulajdonságainak jelentős változásával jár együtt. Mindazonáltal 1—2%-os nikkeltartalom-csökkenés még megengedhető. A nikkeltartalom növelése az ötvözet stabilitását fokozza, 72 atom% nikkeltartalom elérésekor azonban az ötvözet ellenállása a megkívánt érték alá süllyed. Az ötvözet összesített króm és vanádiumtartalma a megadott sztöchiometriai aránytól (22,2 atom%) lefelé körülbelül 2 atom%, felfelé pedig mintegy 5 atom% eltérést mutathat. Célszerű azonban a króm és vanadium együttes mennyiségét 1 atom%-nál nem nagyobb mértékben csökkenteni, és 2 atom%-nál nem nagyobb értékben növelni. Ezen belül a vanádiumtartalom semmiképpen sem lehet 8 atom%-nál kevesebb, sőt célszerű, ha a 9 atom%-ot meghaladja. A galliumtartalom a megadott sztöchiometrikus arányt (11,1%) jelentősen nem haladhatja meg, kisebb viszont lehet. 5 atom%-nál a gallium mennyisége sem lehet kisebb. A galliumtartalom célszerű tartománya tehát 5,5 atom% és 11,5 atom% között van. Megfelelő tulajdonságokat mutat valamennyi ötvözet, amelynek együttes króm-, vanadium- és galliumtartalma 28—34 súly% között van, a maradékot pedig nikkel és a szokásos szennyezők alkotják. A gallium és vanadium célszerű értékeit már az előzőekben megemlítettük. A gallium, vanadium és króm megadott felső határértéke a szóban forgó ötvözeteknél a másik két elem oldhatósági határának közelében fekszik. Ez azt jelenti, hogy az adott elem mennyiségének további növelése nagy valószínűséggel egy második fázis kiválását eredményezi, ami a fajlagos ellenállás romlása mellett a többi tulajdonságot is károsan befolyásolja. Célszerű tehát a galliumtartalmat 8 és 11 súly%, a vanádiumtartalmat pedig 8 és 10 súly% között tartani. A leírt ötvözetek tulajdonságai kis mennyiségű wolfram, rénium, molibdén és/vagy egyéb, a Mendelejev-5 féle periódusos rendszer IV—VII. oszlopainak A alcsoportjába tartozó elemek (a króm és a vanadium kivételével) hozzáadásával tovább javíthatók. Ugyanilyen hatással van a szóbanforgó ötvözetekre kis mennyiségű vas, kobalt és/vagy egyéb, a Mendelejev-féle periódusos rend-10 szer VIII. oszlopába tartozó elem (a nikkel kivételével) beötvözése. Hasonló eredménnyel jár kis mennyiségű germánium, szilícium és/vagy alumínium bevitele az ötvözetbe. A fenti elemeket beötvözhetjük mind egyenként, mind kombinálva. Az adalékok összes mennyisége 15 azonban nem haladhatja meg a 10 súly%-ot, és a germánium, szilícium és/vagy alumínium együttes mennyisége pedig 3 súly%-nál kisebb kell legyen. Ugyanakkor az ötvözet nikkeltartalma nem lehet 66 súly%-nál kisebb. Természetesen minden egyes elem beötvözésekor 20 figyelembe kell venni, hogy a szilárd oldat nem szabad szétessen, azaz az adalékanyagok ötvözése nem haladhatja meg azt a határt, amely fölött második fázis válik ki. A beötvözött anyagok mennyiségének tehát az adott anyagnak a nikkelre vonatkoztatott oldhatósági határa 25 alatt kell lennie. A második fázis megjelenése azonban egészen kis mennyiségben még mégengedhető, sőt bizonyos esetekben kívánatos is. A periódusos rendszer IV—VII. oszlopának A alcsoportjaiba tartozó elemeken a 22—25, 40—43, 72—75 30 rendszámú elemeket, a VIII. oszlopba tartozó elemeken pedig a 26—28, 47—46 és 76—78 rendszámú elemeket ér jük (lásd például a „Physical metallurgy" 1965, Amsterdam, North-Holland Publishing Co. című könyv 40. oldalán). 35 A periódusos rendszer IV—VII. oszlopainak A alcsoportjaiba tartozó elemek beötvözése kedvező hatással van a fajlagos ellenállás növekedésére, valamint a hőmérséklettényező változására. Az ellenállás hőmérséklettényezőjét általában negatív értékek felé tolja el, ugyan-40 akkor a rézre vonatkoztatott termoelektromos erőt pozitív irányban változtatja meg. Ezek a jelenségek főként a rénium, wolfram, molibdén vagy titán beötvözésekor tapasztalhatók. Mangán vagy egyéb elemek (a felsorolt elemek közül) hasonló hatásúak, de ez a hatás 45 jóval kisebb mértékben jelentkezik. A tapasztalat szerint a legkedvezőbb hatást az alábbi elemek legfeljebb a feltüntetett mennyiségben történő beötvözése biztosítja: rénium legfeljebb 5 súly% wolfram legfeljebb 5 súly% 50 molibdén legfeljebb 7 súly% nióbium legfeljebb 1 súly% titán legfeljebb 1 súly% mangán legfeljebb 4 súly% tantál legfeljebb 0,5 súly%. 55 Ha az ötvözethez germániumot, szilíciumot és/vagy alumíniumot adunk hasonló mennyiségben, az lényegében olyan hatással jár, mintha a galliumtartalmat növelnénk, azaz az ötvözet fajlagos ellenállását növeli, 60 ugyanakkor a termoelektromotoros erőt negatív értékek felé tolja el. Az ötvözet alumíniumtartalma célszerűen legfeljebb 2 súly%, szilíciumtartalma szintén legfeljebb 2 súly%. A periódusos rendszer VIII. oszlopába tartozó elemek 65 beötvözése ugyancsak az ötvözet fajlagos ellenállását ja-2