‚an-Zink- Über die innere Borierung von Molybdän-Zirkonium-Mischkristallen
JÜRGEN REXER, GERHARD ELSSNER
(Max-Planck-Institut für Metallforschung, Institut für Sondermetalle, Stuttgart)
1. Einleitung
Bei der Entwicklung warmfester Werkstoffe nehmen Untersuchungen über den Einfluß fein
verteilter Ausscheidungen einen breiten Raum ein. Einlagerungen aus hochschmelzenden
Oxiden, Karbiden und Nitriden haben sich als besonders geeignet erwiesen. Aufgrund ihrer
hohen thermodynamischen Stabilität zeigen sie auch als feinverteilte Phase in einer Metall-
matrix eine relativ geringe Neigung zu Auflösungs- und Umlösungserscheinungen. Bekannte
Beispiele sind TD-Nickel, TZM-Legierungen sowie innenoxydierte Silber- und Kupfer-
legierungen. In ihren thermochemischen Eigenschaften sind Boride den oben erwähnten
Verbindungen sehr ähnlich. Die Dispersionshärtung durch fein verteilte Boridpartikel wurde
aber bislang kaum untersucht. Die vorliegende Arbeit über die innere Borierung von Molyb-
dän-Zirkonium-Legierungen soll hierzu einen Beitrag leisten. .
Unter innerer Borierung versteht man — analog zur inneren Oxydation! °i$ 3 _ die
Eindiffusion von Bor in einen Mischkristall unter gleichzeitiger Ausscheidung von Boriden
des zulegierten Metalls. Das Prinzip dieses Verfahrens geht aus Fig. 1 hervor, in dem
schematisch der Konzentrationsverlauf des zulegierten Elementes (Nye) und des ein-
diffundierenden Bors (Np) wiedergegeben ist. Diese Art der Borierung ist im Gegensatz zu
einer äußeren Borierung nur möglich, wenn folgende Voraussetzungen gegeben sind:
1. Das Borid des zulegierten Metalls hat eine stärker negative freie Bildungsenthalpie als das
Borid des Grundmetalls.
2. Die Diffusionsgeschwindigkeit der zulegierten Metallatome ist viel geringer als die der
Boratome.
3. Der Gehalt an gelöstem Legierungselement darf einen bestimmten, von der Borlöslichkeit
im Grundmetall abhängigen Grenzwert nicht überschreiten.
4, Die Aktivität des an der Probenoberfläche angebotenen Bors darf die Aktivität des Bors
im metallreichsten Borid des Grundmetalls nicht überschreiten.
Für die innere Borierung von Molybdän-Zirkonium-Mischkristallen sind diese Voraus-
setzungen bei entsprechender Versuchsdurchführung erfüllt.
2. Versuchsdurchführung
2,1. Legierungsherstellung
Als Ausgangsmaterialien dienten Molybdän mit einer Reinheit von 99,93 Gew.-% * sowie
reactor grade-Zirkonium* . Um eine gleichmäßige Zirkoniumverteilung in den Legierungen zu
erreichen, wurde zunächst im Lichtbogen eine Vorlegierung mit 10 At.-% Zirkonium
erschmolzen. Daraus wurden durch Elektronenstrahlschmelzen zwei Legierungen mit
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