Titel: Beiträge zum Studium der Aluminiumlegierungen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1903, Band 318 (S. 65–72)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj318/ar318018

L. Guillet, Beiträge zum Studium der Aluminiumlegierungen.

Unter Anwendung des sogenannten aluminothermischen Verfahrens von Goldschmidt, welches in letzter Zeit auch in Deutschland vielfach praktische Anwendung gefunden hat, hat L. Guillet eine ganze Reihe von Legierungen des Aluminiums gewonnen, deren Darstellung und Eigenschaften er in umfangreichen Arbeiten im Bulletin d'Encouragement und Génie Civil bespricht.1)

Das Goldschmidtsche Verfahren ist bekanntlich begründet auf dem Reduktions vermögen des Aluminiums und seiner hohen Verbrennungswärme (vergl. Dingl. polyt. Journ. 1900 Bd. 315 S. 341).

Oxyde der zu reduzierenden Metalle werden mit Aluminium, welches in Bruchstücken, Spänen oder Pulverform verwendet wird, gemengt und das Gemenge mit Hilfe eines Entzündungsgemisches entflammt. Das Entzündungsgemisch besteht in der Regel aus Bariumsuperoxyd und Aluminium, welches vermittels eines Magnesiumdrahtes zur Entzündung gebracht wird, wodurch das ganze Gemenge zur Entflammung kommt und bei geeigneter Zusammensetzung des Schmelzeinsatzes Metall und Aluminiumoxyd gebildet wird.

Zur Herstellung der Gemenge von Metalloxyden und Aluminium verwendete Guillet das letztere entweder in Korngrössen von 25–30 mm oder in sehr feinen, gleichmassigen Körnern (bei Goldschmidt Thermit genannt) und in Pulverform. Die Verwendung von Aluminium spännen war nicht angängig, weil zur Erzielung brauchbarer Schmelzergebnisse möglichst gleichmässige Korngrössen erforderlich waren. Die Gemengteile wurden sorgfältig getrocknet.

Das Entzündungspulver bestand aus 80 g gepulvertem Bariumsuperoxyd und 20 g Aluminium in sehr kleinen Körnern.

Zum Einschmelzen der Gemenge wurden Tiegel aus feuerfestem Thon benutzt, die mit einer ½ cm dicken Magnesiaschicht ausgefüttert waren.

In die gut getrockneten Tiegel wurde der Schmelzeinsatz eingebracht und die Masse durch einige Gramm Entzündungspulver zum Entflammen gebracht. Die langsam abgekühlten Tiegel wurden zerschlagen und der Inhalt zu den Untersuchungen benutzt.

In den meisten Fällen erhielt man eine metallische Masse, am häufigsten von krystallinischem Aussehen, die zahlreiche Hohlräume enthielt und zuweilen mit Aluminiumoxyd vermengt war. In den Hohlräumen fanden sich oft prächtige Krystallbildungen von aussergewöhnlichen Abmessungen vor, die mit einer Nadel herausgehoben und in verdünnter Salzsäure gereinigt wurden. Solche Krystalle zeigten sich auch mitunter an der Oberfläche des Schmelzkönigs, der von Aluminiumoxyd umgeben war und mit einem Hammerschlag blossgelegt werden konnte.

In Gemengen, bei denen das Aluminium im Einsatz überwog, ergab sich oft nur eine Masse von Aluminiumoxyd, in welcher sich vereinzelt einige metallische Körner oder Krystalle vorfanden. Waren hingegen die Schmelzeinsätzereich an Oxyden von Metallen mit sehr hohem Schmelzpunkt, so erfolgte als Schmelzprodukt ein so inniges Gemenge von Aluminiumoxyd und metallischen Bestandteilen, dass ihre Trennung nicht gelang.

Die kleingeschlagenen Metallkönige wurden von anhaftendem Aluminiumoxyd gesäubert und nachdem sie im Mörser zerrieben worden waren, mit verdünnter Salzsäure oder Kalilauge behandelt und mit Alkohol und Aether gewaschen. Der getrocknete Rückstand wurde zur chemischen Analyse benutzt.

Von erheblichem Einfluss auf die Schmelzergebnisse zeigte sich bei allen Versuchen die angewendete Korngrösse des Aluminiums. Die Metalloxyde kamen immer nur in Pulverform zur Verwendung. Die Schmelzprodukte näherten sich in ihrer Zusammensetzung umsomehr der dem Einsatze rechnerisch entsprechenden Legierung, je kleiner die Korngrösse des verwendeten Aluminiums war, vorausgesetzt, dass nicht mit flüchtigen Metalloxyden gearbeitet wurde.2) In demselben Masse steigerte sich jedoch auch die Heftigkeit der Verbrennungsreaktion, so dass bei einigen Legierungen z.B. des Aluminiums mit Kupfer die Gemengteile überhaupt nicht in kleineren Korngrössen verwendet werden konnten, da dann der ganze Tiegelinhalt durch die Heftigkeit der Reaktion herausgeschleudert wurde.

Von Einfluss auf die Reinheit der dargestellten Krystalle und Metallkönige zeigte sich die Gewichtsmenge des Schmelzeinsatzes, weswegen Guillet bei den Versuchen mit. Wolfram, Molybdän und Titan mit 3 kg Einsatz arbeitete. Verluste durch das häufig eintretende Zerbrechen der Schmelztiegel waren im allgemeinen nicht zu verzeichnen, da gewöhnlich das Tiegelfutter, wenn es sorgfältig hergestellt war, standhielt. Weit grösser waren die Verluste durch Verflüchtigung der Schmelzbestandteile.

Der Nachweis der dargestellten Legierungsstufen wurde in den meisten Fällen durch die chemische Analyse erbracht; wo eine entsprechende Bearbeitung der Metallkönige möglich war, wurde auch die metallographische Untersuchung durchgeführt.

Die Versuche Guillets erstreckten sich auf Reduktion der nachbenannten Metalloxyde:

Wolframsäureanhydrid (WO3)

Molybdänsäureanhydrid (Mo O3)

Kupferoxyd (Cu O)

Zinnoxyd (Sn O2)

Titandioxyd (Ti O2)

Eisenoxyd (Fe2 O3)

Manganoxyd (Mn2 O3)

Chromoxyd (Cr2 O3)

Uranoxyd (U2 O3)

Antimonsäureanhydrid (Sb2 O3)

Antimonoxyd (Sb2 O3)

Nickeloxydul (Ni O)

Cobaltoxydul (Co O)

Silberoxyd (Ag2 O)

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Textabbildung Bd. 318, S. 66
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Textabbildung Bd. 318, S. 67
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Textabbildung Bd. 318, S. 68
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Textabbildung Bd. 318, S. 69
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Textabbildung Bd. 318, S. 70
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Textabbildung Bd. 318, S. 71
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Versuche mit Blei, Wismuth, Cadmium und Zink führten zu keinen Ergebnissen. Beim Blei und Wismuth waren die Verbrennungsreaktionen so heftig, dass keine metallischen Bestandteile gewinnbar waren, während beim Zink eine Entflammung des Schmelzeinsatzes, selbst bei Vorwärmung desselben nicht möglich war.

Die Reaktionsformeln für die bei den Schmelzversuchen stattgehabten chemischen Vorgänge sind nachstehend wiedergegeben:

1. Für Oxyde der Form M2O3:

m M2O3 + 2 (n + m) Al = 2 Mm Aln + m Al2O3

2. Für Oxyde der Form MO2:

3 m MO2 + (3 n + 4 m) Al = 3 Mm Aln + 2 m Al2O3

3. Für Oxyde der Form MO:

3 m MO + (3 n + 2 m) Al = 3 Mm Aln + m Al2O3

4. Für Oxyde der Form MO3:

m MO3 + (n + 2 m) Al = Mm Aln + m Al2O3

5. Für Oxyde der Form M2O5 und M2O:

3 m M2O5 + (10 m + 6 n) Al = 6 Mm Aln + 5 Al203

3 m M2O + (6 n + 2 m) Al = 6 Mm Aln + m Al2O3

Mit jeder Oxydform wurde eine Reihe von Versuchen angestellt, indem in den Reaktionsgleichungen nacheinander

für m = 1, für n = 1, 2, 1, 3, 5 . . . .

für n = 1, für m = 1, 2, 1, 3, 5 . . . .

eingesetzt wurde.

Verwertbare Ergebnisse wurden jedoch nur. erhalten, solange nicht bei zu hohem Gehalt an Metalloxyd Massen von Aluminiumoxyd als Schmelzprodukt erfolgten, welche mit den erzeugten metallischen Bestandteilen so eng legiert waren, dass eine Trennung der letzteren nicht möglich, oder wenn der Aluminiumgehalt des Einsatzes so hoch gesteigert wurde, dass die Gemenge nicht mehr zur Entzündung gebracht werden konnten (Entflammungsgrenze). –

Die Hauptergebnisse der Versuche Guillets sind in den Tabellen S. 66–71 zusammengefasst. Sie lassen erkennen, dass bei Anwendung des Goldschmidtschen Verfahrens nur ganz bestimmteLegierungsstufen des Aluminiums mit Metallen darstellbar waren, selbst wenn die Schmelzeinsätze in solchen Gewichtsverhältnissen gemischt wurden, dass theoretisch auch andere Legierungsstufen hätten erfolgen müssen. Chemisch verwandte Metalle, wie Eisen, Mangan, Uran, Chrom, oder Nickel und Cobalt, Zinn und Titan bildeten die gleichen Legierungsstufen.

Textabbildung Bd. 318, S. 72

Die Bestimmung des spezifischen Gewichtes konnte neben der chemischen Analyse und metallographischen Untersuchung wohl nicht ohne weiteres zum Nachweis bestimmter Legierungsstufen herangezogen werden, da einige Legierungen, besonders die des Kupfers mit erheblicher Volumenverringerung, andere hingegen unter Volumenvergrösserung sich bilden. Eingehendere Untersuchungen der mechanischen Eigenschaften hätten die Arbeit noch wertvoller gemacht, da sie wohl Aufschluss über die praktische Verwertbarkeit einzelner Legierungen gegeben hätten.

Nebenstehend seien noch die Schmelzpunktkurven, wie sie Le Chatelier, Roberts-Austen, Gauthier u. Rolland-Gosselin für einzelne Legierungen aufstellten, wiedergegeben; die von Guillet neu ermittelten Schmelzpunkte sind in die Kurven eingetragen.

Memmler, Dipl.-Ing., Charlottenburg.

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Contributions à l'Étude des Alliages d'Aluminium. – Bulletin de la Société d'Encouragement pour l'Industrie Nationale. – Aug, 1902 S. 221 u. Le Génie Civil 1902 S. 363.

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Eine Erklärung hierfür dürfte darin zu suchen sein, dass bei Verwendung von pulverformigen Gemengteilen die Berührungsoberflächen erheblich grössere waren, als wenn das Aluminium in Korngrössen von 25–30 mm verwendet wurde.

D. Ref.

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