171901. lajstromszámú szabadalom • Keverék vagy ötvözet fémes rácsszerkezetű anyagok és ötvözetrendszerek kristályosodó képességének fokozására, szilárdítási mechanizmusainak kombinálására, hasznos szilárdságának növelésére
5 171901 6 A diszlokációk egymás mozgását azonos síkban nem korlátozzák, de ha nem közös síkban találkoznak, az érintkezési pontsíkban egymást kölcsönösen lehorganyozzák. A lehorganyzott diszlokációk végei rögzítődnek, de a többi része megtartja mozgását és a két rögzített vége között kifeszül. A további erők hatására a diszlokációk a rögzítés helyeit körülvevő hurkot képeznek, annak közrefogott területét bejárják, majd kört alkotva összerázódnak, és nem tudják a transzlációhoz szükséges feladataikat ellátni. A diszlokációk ilyen fajta korlátozott mozgása számottevő energiát igényel, amely az akadálya körzetében rugalmas feszültségként tárolódik. Ez a rugalmas feszültség a diszlokáció és a mozgását korlátozó akadálya közötti távolság negyedik hatványával fordítottan arányos. Vagyis minél kisebbek az akadályoknak egymástól' való távolsága, annál nagyobb feszültség szükséges a diszlokációknak ezen részeken való átpréseléséhez. Ebből következik, hogy amilyen mértékben a diszlokációt átemelő, transzlációt elősegítő funkciót korlátozni tudjuk olyan mértékben közelíti meg a tényleges igénybevétel kritikus feszültsége a rácserőből számítható elméleti értéket. így minden olyan, amely a diszlokációk mozgását az anyagban akadályozza, az alapanyag hasznos szilárdságát fokozza. Ezért a fémes rácsszerkezetű anyagok és ötvözetrendszerek kritikus feszültségbíró képességét a - szemcseméret csökkentése - rácsban elhelyezkedő oldott szubsztitúciós vagy intersticiós elemek - a szilárd oldatok belső rendezetlensége - az ikerkristály felületek - a diszlokációk vagy egyéb rácshibák - idegen fázisok jelenléte, un. kiválások jelentősen fokozzák, melyek egyenként önálló szilárdítási módszernek, szilárdítási mechanizmusoknak tekinthetők. Ismeretesek jelenleg is jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkező alapanyagok, melyeket általában különböző szilárd oldatot alkotó elemek célszerű mennyiségének ötvözésével állítanak elő. A jelenleg alkalmazott ötvöző elemek, azok arányai és metallurgiai módszerei azonban csupán egyes szilárdítás mechanizmusok érvényesülését biztosítják, és ezért csak korlátozott mértékben funkcionálnak, így a tulajdonságokra kifejtett hatásuk csak egyik, vagy a szilárdság vagy a képlékenység korlátozott javulásában jelentkezik és nem biztosítják azok együttes additív növekedését, megfelelő arányát. A szilárdítási mechanizmusok akkor működnek megfelelően, amikor az igénybevétel okozta diszlokáció front mozgása a legnagyobb mértékben akadályozva van és az akadályok közötti mozgásukhoz szükséges belső feszültségek a maximumra növekednek. A diszlokációk mozgása olyan mikroszerkezetben fékeződik be a legjobban, amelyben ennek a mozgásnak maximális mennyiségű, optimális méretű és elhelyezkedésű, valamint megfelelő nyírószilárdságú akadálya van. A gyakorlat beigazolta, hogy a szilárdság fokozása egy-két szilárdító mechanizmus alkalmazásával csak a képlékenységi, elridegedési tulajdonságok^ 5 romlásával, eléggé korlátozott mértékig lehetséges. A szilárdság azonban csak akkor hasznosítható igénybevételre, ha megfelelő képlékenységgel elridegedéstűrő tulajdonsággal párosul. A jelenleg ismert felépítésű fémes rácsszerkezetű anyagokkal és ötvözetrendszerekkel a szilárdságot csak a képlékenységi tulajdonságok nagymérvű romlása árán tudják növelni, amely a hasznos szilárdságukat az elméletinek, mintegy 10%-át kitevő értékére korlátozza. A cél jelen találmánnyal tisztán metallurgiai úton fémfizikai alapokon olyan szilárdítás mechanizmus kombináció előállítása, amely additív hatására a fémes rácsszerkezetű anyagok és ötvözet -rendszerek kohászati minőségének egyidejű javításával annak szilárdságát a képlékenység egyidejű javulásával növeli és az elméleti szilárdság megközelítését teszi lehetővé. A találmánnyal a kitűzött feladatot úgy érjük 25 el, hogy a gyártásra 2-15 kg/t mennyiségben olyan keveréket vagy ötvözetet alkalmazunk, amely 15-50s% Si-ot, 10-35 s% Ca-ot és/vagy 10-15 s% Na-ot, 2,0-30 s% Al-ot, 1,0-20 s% Nb-ot és/vagy 1,0-16 s% V-ot, 1,0-10 s% N-t, 1,0-15 s% Zr-t, 30 0,01-2,0 s% B és/vagy 0,2-15 s% Be-ot tartalmaz. Ezen ötvözök találmány szerinti összetételi aránya és mennyisége biztosítja a gyártás viszonyai között azokat az optimális fizika-kémiai, fémfizikai feltételeket, melyek érvényesülése az ötvözetrendszerek-35 ben a kohászati minőség javításával egyidőben a szilárdsági és képlékenységi tulajdonságok kedvező, együttes növelését hozza tétre. A találmány szerinti összetételi arányú keverék vagy ötvözet alkotói közül egyesek nitrideket, kar-40 bonnitrideket, boridokat, berillideket és azok komplex vegyületét alkotva részben kritikus méretű hasznos kristálycsírákat hoznak létre, részben az oldószer rácsában intersticiósan oldódnak, majd mások nagy nyírószilárdságú fémes kiválásokat, ide-45 gen fázist képeznek. A kritikus méretű hasznos csírák növekedése jelentős mértékben fokozza az olvadék kristályosodó képességét és csökkenti a dermedés idejét, melynek hatása a szemcseméret és a dúsulások 50 csökkenésében, újra kristályosodásának szabályozásában jelentkezik. A találmány szerinti ötvözet arányok olyan lokális termodinamikai és kinetikai feltételeket teremtenek az oldódás, az ötvöződés, a dermedés 55 folyamán, amely jelentős mértékben növeli az intersticiósan oldódó elemek aktivitását, azok mennyiségét, az így előfeszített rácsok számát és feszítettségük mértékét. Az intersticiós rácselőfeszítés intenzíven növeli a 60 metallurgiai úton létrehozott diszlokációk számát, amelyek elősegítik és meghatározzák azok mozgását akadályozó fémes kiválások képződését, funkcionálásuk hatékonyságát. A találmány szerinti keverék vagy ötvözet ily 65 módon automatikusan biztosítja adott fémes rács-3
