AT503854B1 - MAGNESIUM-BASED ALLOY - Google Patents

MAGNESIUM-BASED ALLOY Download PDF

Info

Publication number
AT503854B1
AT503854B1 AT0086906A AT8692006A AT503854B1 AT 503854 B1 AT503854 B1 AT 503854B1 AT 0086906 A AT0086906 A AT 0086906A AT 8692006 A AT8692006 A AT 8692006A AT 503854 B1 AT503854 B1 AT 503854B1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
less
magnesium
alloy
alloys
traces
Prior art date
Application number
AT0086906A
Other languages
German (de)
Other versions
AT503854A4 (en
Inventor
Peter J Dr Uggowitzer
Joerg F Dr Loeffler
Franz Dr Riemelmoser
Maria Dr Kuehlein
Michael Dipl Ing Kettner
Helmut Kilian
Original Assignee
Arc Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arc Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen Gmbh filed Critical Arc Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen Gmbh
Priority to AT0086906A priority Critical patent/AT503854B1/en
Priority to US12/301,364 priority patent/US20090291015A1/en
Priority to ES07718397.8T priority patent/ES2615127T3/en
Priority to PCT/AT2007/000181 priority patent/WO2007134345A1/en
Priority to SI200731889A priority patent/SI2021521T1/en
Priority to EP07718397.8A priority patent/EP2021521B1/en
Application granted granted Critical
Publication of AT503854B1 publication Critical patent/AT503854B1/en
Publication of AT503854A4 publication Critical patent/AT503854A4/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C23/00Alloys based on magnesium
    • C22C23/04Alloys based on magnesium with zinc or cadmium as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/06Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

2 AT 503 854 B12 AT 503 854 B1

Die Erfindung betrifft eine Magnesium-Basislegierung und ein daraus hergestelltes Halbzeug.The invention relates to a magnesium-based alloy and a semifinished product produced therefrom.

In Präzisierung bezieht sich die Erfindung auf eine Magnesium-Basislegierung mit gleichmäßig geringer Korngröße und einem hohen insbesondere Kaltumformvermögen des Werkstoffes.In more detail, the invention relates to a magnesium-based alloy with uniformly small grain size and high in particular Kaltumformvermögen the material.

Magnesium ist ein Erdalkalimetall, kristallisiert in hexagonal dichtester Kugelpackung der Atome, hat eine Dichte von 1,7 kg/dm3, ein Elastizitätsmodul von 44 kN/mm2 und eine Zugfestigkeit von 150 bis 200 N/mm2. Ein hexagonal dichtgepacktes Gitter besitzt lediglich eine beschränkte Schar von Gleitebenen, so dass Magnesium nur in geringem Ausmaß bei Raumtemperatur umformbar ist.Magnesium is an alkaline earth metal, crystallized in hexagonal close packing of the atoms, has a density of 1.7 kg / dm3, a modulus of elasticity of 44 kN / mm2 and a tensile strength of 150 to 200 N / mm2. A hexagonal close-packed lattice has only a limited number of slip planes, so magnesium can only be deformed to a small extent at room temperature.

Erdalkalimetalle sind im Allgemeinen sehr reaktionsfreudig. Magnesium wird in Luft oder Wasser mit einer dünnen, festhaftenden, oxidischen/hydroxidischen Deckschicht überzogen und ist gegenüber insbesondere Wasser zumindest teilweise beständig. Allerdings bewirkt die hohe Reaktivität von Magnesium trotz schützender Oberflächenschicht gegebenenfalls Korrosion.Alkaline earth metals are generally very reactive. Magnesium is coated in air or water with a thin, adherent, oxide / hydroxide topcoat and is at least partially resistant to especially water. However, despite the protective surface layer, the high reactivity of magnesium may cause corrosion.

Zur Erhöhung der Festigkeit, Verminderung der Kerbempfindlichkeit und Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit kann Magnesium vorwiegend mit den Elementen Aluminium (AI), Zink (Zn), Mangan (Mn) legiert sein, wobei diese Legierungen im Allgemeinen bei Raumtemperatur mehrphasig in Form von Mischkristallen und intermetallischen Phasen vorliegen.To increase strength, reduce notch sensitivity and improve corrosion resistance, magnesium may be predominantly alloyed with the elements aluminum (Al), zinc (Zn), manganese (Mn), these alloys generally being multiphase in the form of mixed crystals and intermetallic phases at room temperature available.

Durch ein Lösungsglühen mit nachfolgendem Abschrecken lässt sich die Zähigkeit bzw. Duktilität und durch langsames Abkühlen oder Ausscheidungshärten die Festigkeit des aus diesen Legierungen bestehenden Werkstoffes beeinflussen.Solution heat treatment followed by quenching can influence the toughness or ductility and, by slow cooling or precipitation hardening, the strength of the material consisting of these alloys.

Die wichtigsten, derzeit gebräuchlichen Magnesiumlegierungen weisen eine in Tab. 1 aufgelistete Bezeichnung und chemische Zusammensetzung auf.The most important currently used magnesium alloys have a name and chemical composition listed in Table 1.

Bekannte Magnesiumlegierungen haben jedoch die Nachteile einer inhomogenen Gefügeeinstellung im Bolzen beim Strangpressen bei erhöhter Temperatur sowie einer beschränkten Duktilität des Werkstoffes bei Raumtemperatur.However, known magnesium alloys have the disadvantages of an inhomogeneous structural adjustment in the bolt during extrusion at elevated temperature and a limited ductility of the material at room temperature.

Einen wesentlichen Vorteil von Magnesium stellt insbesondere die niedrige Dichte des Metalls dar, so dass seit langem die Fachwelt mit dem Wunsch nach Knetlegierungen auf Magnesiumbasis konfrontiert worden ist.A major advantage of magnesium is in particular the low density of the metal, so that for a long time the professional world has been confronted with the desire for magnesium-based wrought alloys.

Aus einer Veröffentlichung „The Effect of Ca Addition on Age Hardening Behaviors and Mecha-nical Properties in Mgb-Zn Alloy“ (Materials Science Forum Vols. 419-422 (2003) pp. 307-312) ist beispielsweise bekannt geworden, einer Legierung aus Magnesium und 6 Gew.-% Zink, 0,1 bis 0,5 Gew.-% Calcium zuzusetzen, um die mechanischen Eigenschaften zu erhöhen und die Aushärtungsparameter zu verbessern.From a publication "The Effect of Ca Addition on Age Hardening Behaviors and Mechanical Properties in Mgb-Zn Alloy" (Materials Science Forum Vols. 419-422 (2003) pp. 307-312), for example, it has become known an alloy of To add magnesium and 6 wt .-% zinc, 0.1 to 0.5 wt .-% calcium in order to increase the mechanical properties and improve the curing parameters.

Mit der gleichen Zielsetzung einer Festigungssteigerung und Verbesserung der Kriechbeständigkeit erfolgte gemäß dem Dokument „Microstructure and mechanical properties of Mg-Zn-Si-based alloys“ (Materials Science and Engineering A357 (2003) 314-320) ein Zulegieren von 1 Gew.-% Si und gegebenenfalls 0,25 Gew.-% Ca einem Magnesium-Basiswerkstoff mit 6 Gew.-% Zn.With the same objective of increasing the firmness and improving the creep resistance, according to the document "Microstructure and mechanical properties of Mg-Zn-Si-based alloys" (Materials Science and Engineering A357 (2003) 314-320), alloying of 1% by weight was carried out. Si and optionally 0.25 wt .-% Ca a magnesium base material with 6 wt .-% Zn.

Um hochfeste und verformte Magnesium-Basislegierungen zu schaffen, wurde, wie im Dokument „Microstructure and Mechanical Properties of Mg-Zn-Ag Alloys“ (Materials Science Forum Vols. 419-422 (2003) pp. 159-164) offenbart, auch versucht, einer Legierung Z6 Silber (Ag) zuzusetzen, wobei mit einem Gehalt von 3 Gew.-% Ag eine bemerkenswerte Kornfeinung und eine Härtesteigerung erreicht werden konnte.In order to provide high strength and deformed magnesium base alloys, it has also been attempted as disclosed in the document "Microstructure and Mechanical Properties of Mg-Zn-Ag Alloys" (Materials Science Forum Vols. 419-422 (2003) pp. 159-164) to add silver (Ag) to a Z6 alloy, wherein with a content of 3% by weight Ag, a remarkable grain refinement and a hardness increase could be achieved.

Die Erfindung setzt sich nun zum Ziel eine Magnesium-Basislegierung zu schaffen, welche bei 3 AT 503 854 B1 einem Warmpressen eines gegebenenfalls konditionierten Stranggussbolzens einen Feinkorn-Pressbolzen erbringt, wobei der Werkstoff desselben bei erhöhter Temperatur und bei Raumtemperatur hoch umformbar ist. Weiters ist es Ziel der Erfindung, die Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffes zu verbessern oder zu beeinflussen.The invention is now the goal of creating a magnesium-based alloy, which produces a fine-grain billet in a hot pressing an optionally conditioned continuous casting bolt, the material of which is highly deformable at elevated temperature and at room temperature. It is a further object of the invention to improve or to influence the corrosion resistance of the material.

Dieses Ziel wird bei einer Magnesium-Basislegierung enthaltend in Gew.-% jedoch weniger als 6,2 jedoch weniger als 1,0 jedoch weniger als 0,6 jedoch weniger als 2,0 jedoch weniger als 1,0 jedoch weniger als 0,5 jedoch weniger als 0,5 jedoch weniger als 2,0However, this goal is achieved with a magnesium base alloy containing but less than 6.2 in weight percent but less than 1.0 but less than 1.0 but less than 1.0, but less than 1.0 but less than 0.5 but less than 2.0

Silber (Ag) Magnesium und herstellungsbedingte Verunreinigungen als Rest erreicht.Silver (Ag) Magnesium and manufacturing impurities are reached as the remainder.

Zink (Zn) Zirkon (Zr) Mangan (Mn) Calcium (Ca) Silizium (Si) Antimon (Sb) Aluminium (AI) mehr als 0,8, Spuren, mehr als 0,04, mehr als 0,04, Spuren, Spuren, Spuren, mehr als 0,1,Zinc (Zn) zirconium (Zr) manganese (Mn) calcium (Ca) silicon (Si) antimony (Sb) aluminum (AI) more than 0.8, traces, more than 0.04, more than 0.04, traces, Tracks, tracks, more than 0.1,

Die mit der erfindungsgemäß zusammengesetzten Magnesium-Basislegierung erreichten Vorteile liegen im Wesentlichen in einer streng ausgewogenen Elementkonzentration und einer Mikrolegierungstechnologie, in welcher die Wechselwirkung aller Legierungselemente und die Reaktionskinetik sowie die Kornwachstumskriterien berücksichtigt sind, wobei die Vorteile, insbesondere eine homogene Feinkornstruktur des Werkstoffes, eine hohe Kaltumformbarkeit und eine Verbesserung des Korrosionswiderstandes desselben darstellen.The advantages achieved with the magnesium base alloy according to the invention are essentially in a strictly balanced element concentration and a microalloying technology, in which the interaction of all alloying elements and the reaction kinetics and grain growth criteria are taken into account, the advantages, in particular a homogeneous fine grain structure of the material, a high Cold formability and improve the corrosion resistance of the same represent.

Zink in Gehalten von mehr als 0,8 bis weniger als 6,2 Gew.-% in der Legierung beeinflusst das Erstarrungsintervall maßgebend und verhindert eine Bildung von sehr groben Stängelkristallen bei der Erstarrung. Geringere Konzentrationen als 0,8 Gew.-% Zn führen zu einer überproportional abnehmenden Wirkung, hingegen ergeben Gehalte von mehr als 6,2 Gew.-% eine nachteilig wirkende eutektische Erstarrung der Schmelze.Zinc at levels greater than 0.8 to less than 6.2 weight percent in the alloy significantly affects the solidification interval and prevents formation of very coarse columnar crystals upon solidification. Lower concentrations than 0.8% by weight of Zn lead to a disproportionately decreasing effect, whereas contents of more than 6.2% by weight result in a disadvantageously acting eutectic solidification of the melt.

Zirkon wirkt durch Ausscheidungen aus der Schmelze und bei Anreicherung an der Kristallisationsfront kornfeinend. Gehalte von über 1,0 Gew.-% Zr vergröbern die Ausscheidungen in für die Rissinitiation des Werkstoffes bei Belastungen nachteiliger Weise.Zirconium is fine-grained by precipitations from the melt and enrichment at the crystallization front. Contents of more than 1.0 wt% Zr coarsen the precipitates in for the crack initiation of the material under adverse conditions.

Mangan in Gehalten von mehr als 0,04, jedoch weniger als 0,6 Gew.-% hat in der Legierung eine mehrfache Wirkung. Zum einen bindet Mn in der Schmelze Fe ab, welche Verbindung ausfällt, zum anderen bildet Mn mit Zirkon schon bei höherer Temperatur in der Schmelze Phasen, die kornfeinend wirken können.Manganese at levels greater than 0.04 but less than 0.6 weight percent has a multiple effect in the alloy. On the one hand, Mn binds in the melt Fe, which compound precipitates, on the other hand Mn forms with zirconium even at a higher temperature in the melt phases, which can have a fine grain.

Calcium mit Gehalten von mehr als 0,04, jedoch weniger als 2,0 Gew.-% im Metall erbringt eine Phasenbildung in der festen Legierung, welche Phasen als Korngrenzenstabilisator ein Kristallwachstum wirkungsvoll behindern. Diese Ca2Mg6Zn3-Phase, die Zn in den oben erwähnten Gehalten in der Legierung voraussetzt, entsteht im Bereich von 0,1 bis 1 Vol.-% besonders fein sowie homogen im Werkstoff verteilt, wodurch eine hervorragende Feinkornstruktur im Material erhalten bleibt.Calcium at levels greater than 0.04 but less than 2.0 weight percent in the metal provides phase formation in the solid alloy, which phases as a grain boundary stabilizer effectively hinder crystal growth. This Ca2Mg6Zn3 phase, which presupposes Zn in the above-mentioned contents in the alloy, is produced in the range from 0.1 to 1% by volume, particularly finely and homogeneously distributed in the material, whereby an outstanding fine grain structure is retained in the material.

Korngrenzen-stabilisierende Ausscheidungen sind in konventionellen Magnesiumlegierungen in der Regel elektrochemisch edler als die Magnesiummatrix, so dass die Korrosionsbeständigkeit durch galvanische Effekte beeinträchtig wird. In der erfindungsgemäßen Legierung scheidet sich die unedle Ca2Mg6Zn3- Phase aus, so dass ein galvanischer Korrosionsmechanismus signifikant reduziert wird. Die Folge ist eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit.Grain boundary stabilizing precipitates in conventional magnesium alloys are generally more noble than the magnesium matrix, so that the corrosion resistance is impaired by galvanic effects. In the alloy according to the invention, the base Ca2Mg6Zn3 phase precipitates, so that a galvanic corrosion mechanism is significantly reduced. The result is improved corrosion resistance.

Das Legierungselement Silizium ist in Magnesium lediglich in sehr geringem Maße bzw. in Spuren löslich und bildet die Phase Mg2Si. Über 1,0 Gew.-% Si ist der Phasenanteil im Werk- 4 AT 503 854 B1The alloying element silicon is soluble in magnesium only to a very small extent or in traces and forms the phase Mg 2 Si. About 1.0 wt .-% Si is the phase fraction in the factory

Stoff der Legierung groß und verschlechtert dessen mechanische Eigenschaften.Alloy material large and deteriorates its mechanical properties.

Antimon ist im Wesentlichen im Zusammenhang mit Silizium zu sehen, weil Antimon eine Modifikation der Mg2Si-Phase erbringen kann, wobei eine erforderliche Sb-Konzentration im Legierungsmetall ca. die Hälfte jener des Si betragen sollte.Antimony is essentially related to silicon because antimony can provide a modification of the Mg 2 Si phase, with a required Sb concentration in the alloying metal being about half of that of Si.

Obwohl Magnesium-Basislegierungen, welche Aluminium bis 8 Gew.-% und darüber enthalten können, auch im Hinblick auf eine erhöhte Materialfestigkeit und Kriechbeständigkeit durchaus ein Anwendungspotential besitzen, stellt im erfindungsgemäßen Werkstoff Aluminium ein unerwünschtes Element dar. Durch Gehalte von größer 0,5 Gew.-% können spröde Korngrenzenphasen vom Typ Mg17AI12 entstehen, die in grober Ausbildung auch korrosionsfördernd wirken. Weiters bilden sich beim Fließpressen des Materials unter ca. 230° C Risse, die zu einem brüchigen Pressung führen können, wobei dieser auch erhebliche Korngrößenunterschiede über den Querschnitt und die Längsrichtung aufweisen kann.Although magnesium-based alloys, which may contain up to 8 wt .-% aluminum and above, also have an application potential in terms of increased material strength and creep resistance, aluminum is an undesirable element in the material according to the invention. By contents of greater than 0.5 wt .-% can arise brittle grain boundary phases of the type Mg17AI12, which also act in a coarse formation of corrosion. Furthermore, during the extrusion of the material below about 230 ° C cracks, which can lead to a brittle pressing, which may also have significant grain size differences over the cross section and the longitudinal direction.

Silber weist als Kornwachstum hemmendes Element in der erfindungsgemäßen Legierung ein hohes Potential in den Gehalten von mehr als 0,1, jedoch weniger als 2,0 Gew.-% auf. Ag befindet sich in diesen Konzentrationen im warmen Zustand des legierten Werkstoffes in Lösung, wobei, wie gefunden wurde, bei Gehalten von über 0,1 Gew.-% Ag eine Konzentrationserhöhung an den Korngrenzen gebildet wird, welche höchst wirkungsvoll einem Kornwachstum entgegensteht. Weiters kann durch Ag ein Aushärteeffekt des Werkstoffes über die Phase Mg4Ag erreicht werden. Höhere Ag-Gehalte als 2,0 Gew.-% haben insbesondere wirtschaftliche und korrosionschemische Nachteile.Silver has a high potential as a grain growth inhibiting element in the alloy according to the invention in the contents of more than 0.1, but less than 2.0 wt .-%. Ag is in these concentrations in the warm state of the alloyed material in solution, which was found at levels of about 0.1 wt .-% Ag an increase in concentration at the grain boundaries is formed, which highly effectively precludes grain growth. Furthermore, a hardening effect of the material over the Mg4Ag phase can be achieved by Ag. Higher Ag contents than 2.0% by weight have, in particular, economic and corrosion-chemical disadvantages.

In den Ansprüchen 2 und 3 sind bevorzugte chemische Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Magnesium-Basislegierungen angegeben.In claims 2 and 3 preferred chemical compositions of the magnesium-based alloys according to the invention are given.

Von besonderer Bedeutung für eine homogen feinkörnige Gefügestruktur und eine hohe Verformbarkeit eines Gegenstandes aus der erfindungsgemäßen Legierung im Bereich der Raumtemperatur ist, wie gefunden wurde, die Summenkonzentration der Mikrolegierungselemente Mn, Ca und Si von größer als 0,1, jedoch kleiner als 0,65 Gew.-% im Magnesium-Basiswerkstoff.Of particular importance for a homogeneous fine-grained microstructure and a high deformability of an article of the alloy according to the invention in the range of room temperature, it was found, the sum concentration of the micro-alloying elements Mn, Ca and Si of greater than 0.1, but less than 0.65 Wt .-% in the magnesium base material.

Ein Halbzeug aus einer Magnesium-Basislegierung nach der Erfindung, welches mit einem Querschnitts-Flachenverhältnis von größer als 1:16, insbesondere von größer 1:20 von einem Gussbolzen zu einem Pressung bei einer Temperatur von ca. 380 °C verformt wurde, besitzt eine Korngröße des Gefüges von kleiner 10 pm und zwar mit weitgehender Isotropie bezogen auf den Querschnitt und in Längsrichtung. Erfindungsgemäße Presslinge können bei Temperaturen unter 200°C, insbesondere bei Raumtemperatur, weiterverformt oder verpresst werden, wobei eine fehlerfreie Oberfläche bzw. Glanzoberfläche erreichbar ist.A semifinished product of a magnesium-based alloy according to the invention, which has been deformed with a cross-sectional area ratio of greater than 1:16, in particular greater than 1:20 of a cast bolt to a pressure at a temperature of about 380 ° C, has a Grain size of the structure of less than 10 pm, and with a high degree of isotropy in relation to the cross section and in the longitudinal direction. Inventive compacts can be further deformed or pressed at temperatures below 200 ° C, in particular at room temperature, with an error-free surface or gloss surface can be achieved.

Die Erfindung soll im Folgenden mit einigen Versuchsergebnissen untermauert werden.The invention will be substantiated below with some experimental results.

In Tab. 2 ist die chemische Zusammensetzung der untersuchten Werkstoffe angeführt.Tab. 2 gives the chemical composition of the investigated materials.

Die Figuren zeigen:The figures show:

Fig. 1 Spannungs-Dehnungsverhalten von untersuchten Legierungen Fig. 2 Versuchslegierung L1\ Guss-Gefüge Fig. 3x Versuchslegierung L1, Guss-GefügeFig. 1 Stress-strain behavior of tested alloys Fig. 2 Experimental alloy L1 \ cast structure Fig. 3x Test alloy L1, cast structure

Fig. 3.1 Vergrößerungsmaßstab: 500 pm Fig. 3.2 Vergrößerungsmaßstab: 200 pm Fig. 3.3 Vergrößerungsmaßstab: 50 pm Fig. 3.4 Vergrößerungsmaßstab: 20 pm Fig. 4x Versuchslegierung L1 verformt 5 AT 503 854 B1Fig. 3.1 Magnification scale: 500 pm Fig. 3.2 Magnification scale: 200 pm Fig. 3.3 Magnification scale: 50 pm Fig. 3.4 Magnification scale: 20 pm Fig. 4x Test alloy L1 deformed 5 AT 503 854 B1

Fig. 4.1 Querschliff-Rand Fig. 4.2 Querschliff-Mitte Fig. 4.3 Längsschliff-Rand Fig. 4.4 Längsschliff-Mitte Fig. 5 Versuchslegierung L2, Guss-Gefüge Fig. 6x Versuchslegierung L2, Guss-GefügeFig. 4.1 Cross-section edge Fig. 4.2 Cross-section center Fig. 4.3 Longitudinal section edge Fig. 4.4 Longitudinal section center Fig. 5 Test alloy L2, cast structure Fig. 6x Test alloy L2, cast structure

Fig. 6.1 Vergrößerungsmaßstab: 500 μηπ Fig. 6.2 Vergrößerungsmaßstab: 200 μηη Fig. 6.3 Vergrößerungsmaßstab: 50 pm Fig. 6.4 Vergrößerungsmaßstab: 20 μπι Fig. 7x Versuchslegierung L2Fig. 6.1 Magnification scale: 500 μηπ Fig. 6.2 Magnification scale: 200 μηη Fig. 6.3 Magnification scale: 50 pm Fig. 6.4 Magnification scale: 20 μπι Fig. 7x Trial alloy L2

Fig. 7.1 Querschliff-Rand Fig. 7.2 Querschliff-Mitte Fig. 7.3 Längsschliff-Rand Fig. 7.4 Längsschliff-Mitte Fig. 8 Vergleichslegierung AZ31, Gusszustand Fig. 9 Vergleichslegierung ZK31, GusszustandFig. 7.1 Cross-section edge Fig. 7.2 Cross-section center Fig. 7.3 Longitudinal section edge Fig. 7.4 Center longitudinal section Fig. 8 Comparison alloy AZ31, cast state Fig. 9 Comparative alloy ZK31, cast state

Fig. 1 zeigt das Ergebnis der Dehnung in Abhängigkeit der Spannung im Zugversuch nach EN 10002-1:2001 von Magnesium-Basislegierungen.Fig. 1 shows the result of the elongation as a function of the tension in the tensile test according to EN 10002-1: 2001 of magnesium-based alloys.

Es wird im Folgenden auf die in der Tab. 2 angegebenen Legierungsbezeichnungen und Legierungszusammensetzungen Bezug genommen.In the following, reference will be made to the alloy designations and alloy compositions given in Tab.

Die Probe mit einer Bezeichnung L1 aus einer erfindungsgemäßen Legierung mit einer Verformung mittels indirektem Pressverfahren und mit einem Pressverhältnis von 1:25 erbrachte im Zugversuch (A50) bei Raumtemperatur eine Dehnung von über 25% bei einer maximalen Spannung von ca. 260 MPa.The sample labeled L1 of an alloy according to the invention with deformation by indirect pressing and with a compression ratio of 1:25 yielded an elongation of more than 25% at room temperature in the tensile test (A50) at a maximum stress of about 260 MPa.

An der Probe aus einer weiteren Versuchslegierung L2 nach der Erfindung wurden nach einer gleichen Pressverformung des Gussblockes bei 380°C bei Raumtemperatur eine Dehngrenze von Rp0,2= 330 MPa des Werkstoffes ermittelt, wobei als Maß für die Duktilität ein Dehnwert von größer 15% im gegebenen Fall von ca. 19% vorlag.On the sample of a further trial alloy L2 according to the invention, a yield strength of Rp0.2 = 330 MPa of the material was determined at 380.degree. C. at room temperature using an elongation value of greater than 15% in the case of ductility given case of about 19%.

Die Vergleichslegierungen ZK31, AZ31 und ZM21 wiesen, wie aus Fig. 1 hervorgeht, durchwegs geringere Bruchdehnungswerte Ac als die erfindungsgemäßen Werkstoffe auf.The comparative alloys ZK31, AZ31 and ZM21 had, as is apparent from Fig. 1, consistently lower elongation at break Ac than the materials of the invention.

Aus Fig. 2 ist das dendritische Gussgefüge der Legierung L1 ersichtlich. Eine mittlere Korngröße von 140 μηη wurde bei im Wesentlichen homogener Struktur über den gesamten Querschnitt des Blockes ermittelt.From Fig. 2, the dendritic cast structure of alloy L1 can be seen. An average particle size of 140 μm was determined with a substantially homogeneous structure over the entire cross-section of the block.

In Fig. 3 ist das weitestgehend homogen Gefüge im Gusszustand des Blockes aus der Legierung L1 über den Querschnitt in mit verschiedenen Vergrößerungen bei einer Maßstabangabe 500 μιτη (Fig. 3.1), 200 pm (Fig. 3.2), 50 pm (Fig. 3.3) und 20 μηη (Fig. 3.4) dargestellt und zeigt sphärische Körner mit einigen Korngrenzenphasen.3 shows the largely homogeneous microstructure in the cast state of the block of the alloy L1 over the cross section in with different magnifications at a scale of 500 μm (FIG. 3.1), 200 μm (FIG. 3.2), 50 μm (FIG. 3.3). and 20 μηη (Figure 3.4) and shows spherical grains with some grain boundary phases.

Fig. 4 zeigt ein mit einem Pressverhältnis von 1:25 bei 380°C verformtes Material der erfindungsgemäßen Legierung L1 in Längs- und Querrichtung vom Rand- und Mittelbereich der Probe.FIG. 4 shows a material of the alloy L1 according to the invention, deformed at a press ratio of 1:25 at 380 ° C., in the longitudinal and transverse direction from the edge and middle regions of the sample.

Fig. 4.1 und Fig. 4.2 sind Querschliffbilder vom Rand und der Mitte des Stabes, wobei Fig. 4.3 und Fig. 4.4 die entsprechenden Längsschliffbilder darstellen. Es wurde eine mittlere Korngröße von 9 pm bis 6 pm gemessen.Figures 4.1 and 4.2 are cross-sectional images of the edge and the center of the rod, with Figures 4.3 and 4.4 illustrating the corresponding longitudinal section images. An average particle size of 9 pm to 6 pm was measured.

In Fig. 5 ist das globulitische Gussgefüge einer erfindungsgemäßen Legierung L2 dargestellt. 6 AT 503 854 B1FIG. 5 shows the globulitic cast structure of an alloy L2 according to the invention. 6 AT 503 854 B1

Bei weitestgehend homogener Kornverteilung über den Gussblock betrug die mittlere Korngröße 40 μπι.With largely homogeneous particle size distribution over the cast block, the mean particle size was 40 μm.

Fig. 6 zeigt das Guss-Gefüge von Fig. 5 (L2) in seiner hochfeinen Ausbildungsform mit Maßstabangaben von 500 pm (Fig. 6.1), 200 μιτι (Fig. 6.2), 50 μιτι (Fig. 6.3) und 20 μπι (Fig. 6.4). Es sind geringe feine Ausscheidungsphasen an den Komgrenzen festzustellen.Fig. 6 shows the cast structure of Fig. 5 (L2) in its highly fine form with scale of 500 pm (Fig. 6.1), 200 μιτι (Fig. 6.2), 50 μιτι (Fig. 6.3) and 20 μπι (Fig 6.4). There are small fine precipitation phases at the grain boundaries.

In Fig. 7 ist das Gefüge eines Presslings aus einer Legierung L2 eines bei einer Temperatur von 380 °C mit einem Pressverhältnis von 1:25 verpressten Gussblockes in Querrichtung am Rand (Fig. 7.1) und im Zentrumsbereich (Fig. 7.2) sowie in Längsrichtung am Rand (Fig. 7.3) und im Mittelbereich des Stabes (Fig. 7.4) wiedergegeben. Die mittlere Korngröße betrug etwa 2 pm.FIG. 7 shows the structure of a compact of an alloy L2 of a cast block pressed at a temperature of 380 ° C. with a press ratio of 1:25 in the transverse direction at the edge (FIG. 7.1) and in the center region (FIG. 7.2) and in the longitudinal direction at the edge (Fig. 7.3) and in the central region of the rod (Fig. 7.4). The mean grain size was about 2 pm.

Das Gussgefüge eines Blockes aus einer Vergleichslegierung AZ31 zeigt Fig. 8. Ein Ausmessen der Mikrostruktur ergab eine Korngröße von 360 pm bei im Wesentlichen homogener Verteilung über den Querschnitt.The cast structure of a block of a comparison alloy AZ31 is shown in FIG. 8. A measurement of the microstructure resulted in a grain size of 360 μm with a substantially homogeneous distribution over the cross section.

Nach einem Strangpressen bei 380° C war das Gefüge teilweise grob rekristallisiert und inhomogen, wodurch keine gesicherte Korngrößenbestimmung möglich war.After extruding at 380 ° C, the microstructure was partially coarsely recrystallized and inhomogeneous, whereby no secured grain size determination was possible.

Wie in Fig. 9 dargestellt, war das Gussgefüge (Kokillenguss) im Block der Vergleichslegierung ZK31 globulitisch und wies eine Korngröße von 80 pm mit guter Homogenität über den Querschnitt auf.As shown in Fig. 9, the cast structure (chill casting) in the block of the comparative alloy ZK31 was globulitic and had a grain size of 80 μm with good homogeneity across the cross section.

Nach einem Warmpressen des Guss-Bolzens war das Strangpressprofil teilweise inhomogen rekristallisiert. Eine Kristallgrößenbestimmung mit einer gewissen Aussagekraft war am Pressprofil nicht möglich.After a hot pressing of the cast bolt, the extruded profile was partially inhomogeneously recrystallized. A crystal size determination with a certain significance was not possible at the press profile.

Tab. 1: Zusammensetzungen von Magnesiumlegierungen gemäß dem Stand der Technik (in Gew.-%)Tab. 1: Compositions of magnesium alloys according to the prior art (in% by weight)

Legierungs- Bezeichnung Zn Mn AI Si Ca Zr Mg Z 6 6,0 Rest ZM 21 2,0 1,0 Rest ZK 31 3,0 0,6 Rest AZ 91* 0,8 0,4 9,0 max. 0,5 Rest AM 60* 0,25 6,0 Rest AZ 31 1,0 bis 1,0 3,0 Rest * im Wesentlichen GusslegierungenAlloy designation Zn Mn Al Si Ca Zr Mg Z 6 6.0 Rest ZM 21 2.0 1.0 Rest ZK 31 3.0 0.6 Remainder AZ 91 * 0.8 0.4 9.0 max. 0.5 remainder AM 60 * 0.25 6.0 remainder AZ 31 1.0 to 1.0 3.0 remainder * mainly cast alloys

Tab. 2: Zusammensetzungen untersuchter Werkstoffe (in Gew.-%)Tab. 2: Compositions of tested materials (in% by weight)

Legierungs- Bezeichnung Zn Mn AI Si Ca Zr Ag Mg L 1 2,9 0,2 - 0,2 0,5 Rest L 2 2,8 0,1 - 0,2 0,8 0,4 Rest ZM 21** 1,8 0,7 Rest ZK 31** 2,7 0,5 Rest AZ 31 1,0 0,3 3,0 RestAlloy designation Zn Mn Al Si Ca Zr Ag Mg L 1 2.9 0.2 - 0.2 0.5 Rest L 2 2.8 0.1 - 0.2 0.8 0.4 Remainder ZM 21 ** 1.8 0.7 remainder CC 31 ** 2.7 0.5 remainder AZ 31 1.0 0.3 3.0 remainder

Claims (4)

7 AT 503 854 B1 **keine Normlegierungen Patentansprüche: 1. Feinkom-Magnesium-Basislegierung enthaltend in Gew.-% Zink (Zn) Zirkon (Zr) Mangan (Mn) Calcium (Ca) Silizium (Si) Antimon (Sb) Silber (Ag) mehr als 0,8, Spuren, mehr als 0,04, mehr als 0,04, Spuren, Spuren, mehr als 0,1, optional Aluminium (AI) jedoch weniger jedoch weniger jedoch weniger jedoch weniger jedoch weniger jedoch weniger jedoch weniger bis zu 0,5 Magnesium und herstellungsbedingte Verunreinigungen als als 6,2 als 1,0 als 0,6 als 2,0 als 1,0 als 0,5 als 2,0 Rest.7 AT 503 854 B1 ** no standard alloys Claims: 1. Feinkom magnesium base alloy containing in% by weight zinc (Zn) zirconium (Zr) manganese (Mn) calcium (Ca) silicon (Si) antimony (Sb) silver ( Ag) greater than 0.8, traces, greater than 0.04, greater than 0.04, traces, traces, greater than 0.1, optionally aluminum (AI) but less but less, but less, but less, but less less than 0.5 mg and manufacturing impurities than 6.2 as 1.0 as 0.6 as 2.0 as 1.0 as 0.5 as 2.0 remainder. 2. Magnesium-Basislegierung nach Anspruch 1, in welcher die Mikrolegierungselemente Mn, Ca, Si eine Summenkonzentration von größer als 0,1, jedoch kleiner als 0,65, vorzugsweise von größer als 0,15, jedoch kleiner als 0,5 aufweisen.2. Magnesium base alloy according to claim 1, in which the micro-alloying elements Mn, Ca, Si have a sum concentration of greater than 0.1, but less than 0.65, preferably greater than 0.15, but less than 0.5. 3. Magnesium-Basislegierung nach Anspruch 1 oder 2, in welcher die Konzentration in Gew.-% von einem oder mehreren Legierungselementen Zn mehr als 1,0, vorzugsweise mehr als 1,5, jedoch weniger als 5,9, vorzugsweise weniger als 4,0 Zr weniger als 0,8, vorzugsweise weniger als 0,6 Mn mehr als 0,06, vorzugsweise mehr als 0,09 jedoch weniger als 0,4, vorzugsweise weniger als 0,2 Ca mehr als 0,1, vorzugsweise mehr als 0,14 jedoch weniger als 1,0, vorzugsweise weniger als 0,6 Si weniger als 0,5, vorzugsweise weniger als 0,2 Sb weniger als 0,25, vorzugsweise weniger als 0,1 AI weniger als 0,1, vorzugsweise weniger als 0,08 Ag mehr als 0,2, vorzugsweise mehr als 0,38 jedoch weniger als 1,2, vorzugsweise weniger als 0,9 beträgt.The magnesium base alloy according to claim 1 or 2, wherein the concentration in wt% of one or more alloying elements Zn is more than 1.0, preferably more than 1.5, but less than 5.9, preferably less than 4 , 0 Zr less than 0.8, preferably less than 0.6 Mn more than 0.06, preferably more than 0.09 but less than 0.4, preferably less than 0.2 Ca more than 0.1, preferably more as 0.14 but less than 1.0, preferably less than 0.6 Si less than 0.5, preferably less than 0.2 Sb less than 0.25, preferably less than 0.1 Al less than 0.1, preferably less than 0.08 Ag is more than 0.2, preferably more than 0.38 but less than 1.2, preferably less than 0.9. 4. Halbzeug aus einer Magnesium-Basislegierung mit einer chemischen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, verformt mit einem Pressverhältnis von mindestens 1:20, welches Halbzeug eine Korngröße von kleiner 10 pm aufweist und weitgehende Isotropie besitzt. Hiezu 8 Blatt Zeichnungen4. A semi-finished product of a magnesium-based alloy having a chemical composition according to any one of claims 1 to 3, deformed with a pressing ratio of at least 1:20, which semi-finished product has a particle size of less than 10 pm and has extensive isotropy. Including 8 sheets of drawings
AT0086906A 2006-05-19 2006-05-19 MAGNESIUM-BASED ALLOY AT503854B1 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0086906A AT503854B1 (en) 2006-05-19 2006-05-19 MAGNESIUM-BASED ALLOY
US12/301,364 US20090291015A1 (en) 2006-05-19 2007-04-19 Magnesium-based alloy
ES07718397.8T ES2615127T3 (en) 2006-05-19 2007-04-19 Magnesium base alloy
PCT/AT2007/000181 WO2007134345A1 (en) 2006-05-19 2007-04-19 Magnesium-based alloy
SI200731889A SI2021521T1 (en) 2006-05-19 2007-04-19 Magnesium-based alloy
EP07718397.8A EP2021521B1 (en) 2006-05-19 2007-04-19 Magnesium-based alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0086906A AT503854B1 (en) 2006-05-19 2006-05-19 MAGNESIUM-BASED ALLOY

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT503854B1 true AT503854B1 (en) 2008-01-15
AT503854A4 AT503854A4 (en) 2008-01-15

Family

ID=38180383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT0086906A AT503854B1 (en) 2006-05-19 2006-05-19 MAGNESIUM-BASED ALLOY

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20090291015A1 (en)
EP (1) EP2021521B1 (en)
AT (1) AT503854B1 (en)
ES (1) ES2615127T3 (en)
SI (1) SI2021521T1 (en)
WO (1) WO2007134345A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104120315B (en) * 2014-03-03 2016-05-25 北京鼎盛泰来科贸有限公司 For magnesium alloy, the Manufacturing approach and use of Food Contact processing
EP3470001B1 (en) * 2017-10-10 2021-04-21 AIT Austrian Institute of Technology GmbH Implant for tension-resistant connection of at least two parts of a broken tubular bone
JP7076731B2 (en) * 2018-02-21 2022-05-30 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Magnesium alloy and manufacturing method of magnesium alloy
CN114752832B (en) * 2022-05-17 2023-03-03 郑州轻研合金科技有限公司 High-strength low-notch sensitivity magnesium-lithium alloy and preparation method and application thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB464030A (en) * 1935-10-07 1937-04-07 John Leslie Haughton Improvements in magnesium alloys
GB544352A (en) * 1940-10-04 1942-04-09 Dow Chemical Co Improved magnesium base alloys
EP0197675A1 (en) * 1985-03-29 1986-10-15 The Standard Oil Company Amorphous metal alloy compositions for reversible hydrogen storage
JP2004263280A (en) * 2003-03-04 2004-09-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Corrosionproof magnesium alloy member, corrosionproofing treatment method for magnesium alloy member, and corrosionproofing method for magnesium alloy member

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1525759A (en) * 1975-12-22 1978-09-20 Magnesium Elektron Ltd Magnesium alloys
US4675157A (en) * 1984-06-07 1987-06-23 Allied Corporation High strength rapidly solidified magnesium base metal alloys
FR2642439B2 (en) * 1988-02-26 1993-04-16 Pechiney Electrometallurgie
JP4082217B2 (en) * 2001-04-09 2008-04-30 住友電気工業株式会社 Magnesium alloy material and method for producing the same
KR100435325B1 (en) * 2001-12-27 2004-06-10 현대자동차주식회사 High Strength and Heat Resistant Mg-Zn Alloy and Its Preparation Method
KR100452452B1 (en) * 2002-06-18 2004-10-12 현대자동차주식회사 High strength magnesium alloy improved corrosion resistance and method for manufacturing the same
CN100338250C (en) * 2004-05-19 2007-09-19 中国科学院金属研究所 High strength and high toughness cast magnesium alloy and preparing process thereof
JP4697657B2 (en) * 2005-03-22 2011-06-08 住友電気工業株式会社 Manufacturing method of magnesium long material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB464030A (en) * 1935-10-07 1937-04-07 John Leslie Haughton Improvements in magnesium alloys
GB544352A (en) * 1940-10-04 1942-04-09 Dow Chemical Co Improved magnesium base alloys
EP0197675A1 (en) * 1985-03-29 1986-10-15 The Standard Oil Company Amorphous metal alloy compositions for reversible hydrogen storage
JP2004263280A (en) * 2003-03-04 2004-09-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Corrosionproof magnesium alloy member, corrosionproofing treatment method for magnesium alloy member, and corrosionproofing method for magnesium alloy member

Also Published As

Publication number Publication date
US20090291015A1 (en) 2009-11-26
ES2615127T3 (en) 2017-06-05
EP2021521A1 (en) 2009-02-11
WO2007134345A1 (en) 2007-11-29
EP2021521B1 (en) 2016-11-16
AT503854A4 (en) 2008-01-15
SI2021521T1 (en) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009012073B4 (en) Use of an aluminum casting alloy
AT500508B1 (en) HIGH-STRENGTH ABRASIVELY SINTERED ALUMINUM ALLOYING AND PRODUCTION METHOD THEREFOR
DE19937184B4 (en) Magnesium alloy for high temperature applications
EP1819838B1 (en) Titanium aluminide based alloy
DE69508319T2 (en) High-strength and highly ductile aluminum alloy and process for its production
DE102016219711B4 (en) Aluminum alloy for die casting and process for its heat treatment
WO2007124915A2 (en) Copper-nickel-tin alloy and its use
DE3407307A1 (en) USE OF A CORROSION-RESISTANT AUSTENITIC IRON-CHROME-NICKEL-NITROGEN ALLOY FOR MECHANICALLY HIGH-QUALITY COMPONENTS
EP2984196B1 (en) Aluminum-free magnesium alloy and use thereof
EP1017867B1 (en) Aluminium based alloy and method for subjecting it to heat treatment
AT503854B1 (en) MAGNESIUM-BASED ALLOY
WO2005045081A1 (en) Aluminium alloy, component made therefrom and method for production of said component
Park et al. Effects of manganese dispersoid on the mechanical properties in Al-Zn-Mg alloys
EP1458898A1 (en) Hot- and cold-formed aluminium alloy
EP2157201B1 (en) Mg-based alloy
DE69402406T2 (en) Heat-resistant magnesium alloy
EP0609682B1 (en) Oxidation- and corrosion-resistant alloy based on doped iron aluminide and application of this alloy
WO2019243411A1 (en) Aluminum alloy, method for producing an engine component, engine component, and use of an aluminum alloy to produce an engine component
EP3670689A1 (en) Heat-resistant aluminium alloy
EP2426228B1 (en) Magnesium sheet semi-finished products with improved cold reforming characteristics
AT509343B1 (en) ALUMINUM ALLOY
AT228520B (en) Wrought alloys consisting primarily of zinc and processes for their production
DE202019002860U1 (en) Wrought magnesium alloy
DE1138553B (en) Wrought zinc alloy and process for its manufacture
AT512120A1 (en) ALUMINUM ALLOY WITH TANTAL

Legal Events

Date Code Title Description
MM01 Lapse because of not paying annual fees

Effective date: 20180519