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Zeitstandfestigkeit und Kriechverhalten von Platinlegierungen
D. Freund, B. Fischer, M. Friedrich, Fachhochschule Jena
D. Lupton, J. Merker, W. C. Heraeus GmbH Hanau
Abstract
This article describes the properties and characteristics of platinium and various Pt-Rh and Pt-Ir
alloys up to 1700 °C, particular the stress-rupture strength and the creep strain. Despite its high
cost, platinum is widely used as a structural material in a range of critical industrial applications
involving very high temperatures and aggressive environments. The review shows a microstructure
characterization and electron micrographs of the fracture surfaces.
Einleitung
Metalle der Platingruppe, insbesondere Platin und seine Legierungen, sind für die Entwicklung und
Realisierung von bestimmten Erzeugnissen in Hochtechnologiebereichen unerlässlich. Besonders
durch Anwendungen bei extrem hohen Temperaturen werden die Ansprüche an die Eigenschaften
der Materialien immer komplexer. Gleichzeitig spielt in diesen Einsatzgebieten die Frage der
Reproduzierbarkeit auf Grund von Werkstoffhomogenität und stabilen Werkstoffeigenschaften
neben gleichzeitiger chemischer und mechanischer Belastung eine zunehmende Rolle. Hier können
durch die Verbesserung Kosteneinsparungen in erheblichem Umfang realisiert werden.
Platin und Platinlegierungen haben hervorragende Eigenschaften für den Einsatz im
Temperaturbereich bis zu 1700°C bei gleichzeitiger aggressiver Medieneinwirkung. Besonders
hervorzuheben sind die sehr gute chemische Stabilität, Oxidationsbeständigkeit sowie Stabilität in
vielen oxidischen Schmelzen (1). In Tabelle 1 sind einige ausgewählte Eigenschaften von Reinplatin
aufgeführt. Die Dichte ist mit 21,45 g/cm? die drittgrößte aller Elemente. Für die technische
Verwendung des Platins von entscheidender Bedeutung sind vor allem sein hoher Schmelzpunkt, der
niedrige Dampfdruck sowie der geringe Wärmeausdehnungskoeffizient (9 x 10° K“') (2).
‘Eigenschaft Wert ; Einheit
Dichte (20 °C) | 21,45 | g/cm?
Schmelzpunkt ; | 1772 ; °C
Siedepunkt I 7 ca 3825 °C
Dampfdruck (1772 °C) ' 0,1 mbar
‚Wärmeausdehnungskoeffizient (0 ... 100 °C) 9x 10° K. EN
ir Kristallform kfz 5
BO ı Härte (HV) 38...40 N
| ı Zugfestigkeit BR 135 | N/mm?
n ‚Dehnung u 40 %
X 'E - Modul 174 x 103 ı N/mm?
das Tabelle 1: Eigenschaften von Platin (2)
als
T- Platin und Platinlegierungen werden zum Beispiel eingesetzt in Glasschmelzanlagen u. a. für
oh- Wannenauskleidungen, Rührer, Thermoelementschutzrohre und Düsenwannen zur
Glasfaserproduktion (Bild 1), oder für Katalysatornetze zur katalytischen Oxidation von NH; zu
