AT522003A2

AT522003A2 - Magnesium based alloy and method of manufacturing the same

Info

Publication number: AT522003A2
Application number: ATA51127/2018A
Authority: AT
Inventors: Gneiger Stefan
Original assignee: Lkr Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen Gmbh
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2020-07-15
Also published as: AT522003B1; EP3670691A1; AT522003A3; EP3670691B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Magnesiumbasislegierung. Um eine Magnesiumbasislegierung zu erreichen, welche sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe Dehnbarkeit aufweist, ist vorgesehen, dass die Magnesiumbasislegierung aufweist (in Gew.-%): in einem ersten Anteil Magnesium, in einem zweiten Anteil mehr als 10,0 % Aluminium, einen dritten Anteil eines oder mehrerer Elemente, welcher mit Aluminium zumindest eine erste Phase bildet, optional mehr als 0,0 bis 1,0 % Zink, Rest Magnesium und herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei die Magnesiumbasislegierung eine Mg17Al12-Phase enthält und eine Bildungstemperatur der ersten Phase größer ist als eine Bildungstemperatur der Mg17Al12-Phase. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Magnesiumbasislegierung.The invention relates to a magnesium-based alloy. In order to achieve a magnesium-based alloy which has both a high strength and a high ductility, it is provided that the magnesium-based alloy has (in% by weight): in a first proportion magnesium, in a second proportion more than 10.0% aluminum , a third portion of one or more elements, which forms at least a first phase with aluminum, optionally more than 0.0 to 1.0% zinc, balance magnesium and production-related impurities, the magnesium-based alloy containing a Mg17Al12 phase and a formation temperature of the first Phase is greater than a formation temperature of the Mg17Al12 phase. The invention further relates to a method for producing the magnesium-based alloy.

Description

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Magnesiumbasislegierung und Verfahren zur Herstellung derselben Magnesium based alloy and method of manufacturing the same

Die Erfindung betrifft eine Magnesiumbasislegierung. The invention relates to a magnesium-based alloy.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Furthermore, the invention relates to a method for producing the

Magnesiumbasislegierung. Magnesium based alloy.

Magnesiumbasislegierungen stellen häufig eingesetzte Gusslegierungen dar und finden im Besondern breite Anwendung im Bereich der Automobilindustrie. Vor allem für Druckgussverfahren, additive Fertigungsverfahren oder Thixomolding-Verfahren haben sich Mg-Al-Legierungen bewährt, da diese neben guten mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur insbesondere eine hohe Eignung für eine Gießbarkeit durch eine Ausbildung eines Eutektikums bzw. einer eutektischen Phase bei etwa 437 °C aufweisen. Das Eutektikum wird dabei mit einer intermetallischen Mg17-Al1:2-Phase gebildet (a(Mg) + Mgı7Al:2), welche eine Festigkeit der Legierung erhöht, gleichzeitig aber eine Dehnbarkeit Magnesium-based alloys are frequently used casting alloys and are particularly widely used in the automotive industry. Especially for die casting processes, additive manufacturing processes or thixomolding processes, Mg-Al alloys have proven themselves, because in addition to good mechanical properties at room temperature they are particularly suitable for castability through the formation of a eutectic or a eutectic phase at around 437 ° C exhibit. The eutectic is formed with an intermetallic Mg17-Al1: 2 phase (a (Mg) + Mgı7Al: 2), which increases the strength of the alloy, but at the same time it is ductile

der Legierung reduziert. the alloy is reduced.

Gebräuchlich sind Mg-Al-Legierungen mit einem Al-Anteil zwischen 2 Gew.-% und Mg-Al alloys with an Al content between 2% by weight and

9 Gew.-%. Bekannte Legierungen sind beispielsweise AZ61 (Mg-Al6%-Zn1%) oder AZ91 (Mg-Al9%-Zn1%), bezeichnet gemäß fachüblicher Kurzbezeichnung nach ASTMStandard, wobei die Anteile jeweils in Gew.-% angegeben sind. Der übliche Al-Anteil von Mg-Al-Legierungen zwischen 2 Gew.-% und 9 Gew.-% ist dadurch erklärbar, dass mit höherem Al-Anteil ein höherer Anteil der Mg1-Alı2-Phase gebildet wird und dadurch eine Dehnbarkeit der Legierung stetig weiter reduziert wird. Anwendbare Mg-Al-Legierungen weisen daher in der Regel einen Al-Anteil von weniger als 10,0 Gew.-% auf. Magnesiumbasislegierungen, welche für einen Druckguss und/oder für additive Fertigungsverfahren geeignet sind, zeigen deshalb meist entweder eine gute Festigkeit oder eine hohe Dehnbarkeit, sowohl eine gute Festigkeit als auch eine hohe Dehnbarkeit 9% by weight. Known alloys are, for example, AZ61 (Mg-Al6% -Zn1%) or AZ91 (Mg-Al9% -Zn1%), designated according to the technical short name according to the ASTM standard, the proportions each being given in% by weight. The usual Al content of Mg-Al alloys between 2% and 9% by weight can be explained by the fact that with a higher Al content a higher proportion of the Mg1-Alı2 phase is formed and thus the ductility of the alloy is steadily reduced. Applicable Mg-Al alloys therefore generally have an Al content of less than 10.0% by weight. Magnesium-based alloys, which are suitable for die casting and / or for additive manufacturing processes, therefore usually show either good strength or high ductility, both good strength and high ductility

wird selten erreicht und stellt einen üblichen Zielkonflikt dar. is rarely achieved and is a common conflict of objectives.

Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Magnesiumbasislegierung anzugeben, welche sowohl eine große Festigkeit als auch eine große Dehnbarkeit aufweist und sich insbesondere für Druckgussverfahren oder additive Fertigungsverfahren This is where the invention comes in. The object of the invention is to provide a magnesium-based alloy which has both great strength and great ductility and is particularly suitable for die casting processes or additive manufacturing processes

eignet. is suitable.

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Weiter ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen It is a further object of the invention to provide a method for producing such

Magnesiumbasislegierung anzugeben. Specify magnesium-based alloy.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Magnesiumbasislegierung, aufweisend (in Gew.-%) The object is achieved according to the invention by a magnesium-based alloy, comprising (in% by weight)

in einem ersten Anteil Magnesium, in a first part magnesium,

in einem zweiten Anteil mehr als 10,0 % Aluminium, in a second proportion more than 10.0% aluminum,

einen dritten Anteil eines oder mehrerer Elemente, welcher mit Aluminium zumindest eine erste Phase bildet, a third portion of one or more elements, which forms at least a first phase with aluminum,

optional mehr als 0,0 bis 2,0 % Zinn, optionally more than 0.0 to 2.0% tin,

Rest Magnesium und herstellungsbedingte Verunreinigungen, Balance magnesium and manufacturing-related impurities,

wobei die Magnesiumbasislegierung eine Mg1-Alı2-Phase enthält und eine Bildungstemperatur der ersten Phase größer ist als eine Bildungstemperatur der Mgı17Al12-Phase. wherein the magnesium base alloy contains a Mg1-Alı2 phase and a formation temperature of the first phase is higher than a formation temperature of the Mgı17Al12 phase.

Grundlage der Erfindung ist die Idee, den festigkeitssteigernden Effekt von Aluminium in einer Magnesiumbasislegierung zu nutzen, also vergleichsweise hohe Al-Anteile in der Magnesiumbasislegierung vorzusehen, gleichzeitig aber einen Anteil der intermetallischen Mgı17Al12-Phase zu reduzieren, um auf diese Weise eine mögliche Reduktion einer Dehnbarkeit der Magnesiumbasislegierung zu verringern. Indem ein dritter Anteil eines oder mehrerer Elemente vorgesehen ist, welcher mit Aluminium eine erste Phase bildet, und eine Bildungstemperatur der ersten Phase größer ist als eine Bildungstemperatur der Mgı17Al12-Phase bzw. des Eutektikums mit der Mg;-Al:2-Phase, ist ein Anteil des Aluminiums in der ersten Phase gebunden und steht deshalb für eine Bildung einer Mgı17Al12-Phase nicht mehr im vollen Ausmaß zur Verfügung. Dadurch reduziert sich also der Anteil von gebildeter Mg17-Al1ı2-Phase bzw. eutektischer Phase, welche mit Mgı17Al:2-Phase gebildet ist, wodurch ein negativer Einfluss der Mg17-Alı2-Phase auf die Dehnbarkeit reduziert ist. Gleichzeitig trägt aber die erste Phase, welche mit Aluminium gebildet ist, zur Festigkeit der Magnesiumbasislegierung bei. Vorteilhaft ist es, wenn dabei die erste Phase eine günstige Morphologie hinsichtlich derer mechanischen Eigenschaften, insbesondere einer hohen Festigkeit bzw. Dehnbarkeit, aufweist. Hierzu ist es beispielsweise günstig, wenn die erste Phase als nicht zusammenhängende Struktur, bevorzugt in Form von überwiegend isolierten Inseln, ausgebildet ist und/oder The basis of the invention is the idea of using the strength-increasing effect of aluminum in a magnesium-based alloy, i.e. to provide comparatively high proportions of Al in the magnesium-based alloy, but at the same time reducing a proportion of the intermetallic Mgı17Al12 phase in order to reduce stretchability of the magnesium base alloy. By providing a third portion of one or more elements, which forms a first phase with aluminum, and a formation temperature of the first phase is greater than a formation temperature of the Mgı17Al12 phase or of the eutectic with the Mg; Al: 2 phase A portion of the aluminum is bound in the first phase and is therefore no longer fully available for the formation of a Mgı17Al12 phase. As a result, the proportion of Mg17-Al1ı2 phase or eutectic phase formed, which is formed with Mgı17Al: 2 phase, is reduced, as a result of which a negative influence of the Mg17-Alı2 phase on the extensibility is reduced. At the same time, however, the first phase, which is formed with aluminum, contributes to the strength of the magnesium-based alloy. It is advantageous if the first phase has a favorable morphology with regard to its mechanical properties, in particular high strength or extensibility. For this purpose, it is advantageous, for example, if the first phase is designed as a non-coherent structure, preferably in the form of predominantly isolated islands, and / or

Ausscheidungen der ersten Phase eine möglichst kleine Größe aufweisen und/oder Excretions of the first phase have the smallest possible size and / or

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Ausscheidungen der ersten Phase eine runde oder blockförmige Gestalt aufweisen, wie nachstehend im Detail erläutert ist. Auf diese Weise wird demnach erreicht, dass die Magnesiumbasislegierung sowohl eine große Festigkeit als auch eine große Dehnbarkeit Precipitates of the first phase have a round or block shape, as explained in detail below. In this way it is achieved that the magnesium-based alloy has both great strength and great ductility

aufweist. having.

Der Al-Anteil stellt dabei zweckmäßig nach Magnesium den höchsten Anteil eines Elementes in der Magnesiumbasislegierung dar. Die Bildungstemperatur der Mgı17Al12-Phase bzw. des Eutektikums mit der Mg4-Al12-Phase liegt in der Regel in einem Bereich von etwa 437 °C, wie dies aus einem binären Phasendiagramm von Mg-Al, The amount of Al expediently represents the highest amount of an element in the magnesium-based alloy after magnesium. The formation temperature of the Mgı17Al12 phase or of the eutectic with the Mg4-Al12 phase is generally in a range of about 437 ° C., as this from a binary phase diagram of Mg-Al,

dargestellt in Fig. 1, entnommen werden kann. shown in Fig. 1 can be removed.

Die Mg17Al12-Phase und deren Bildungstemperatur beziehen sich erfindungsgemäß insbesondere auf jene Mg1-Al1ı2-Phase, welche im Rahmen einer Bildung eines Eutektikums (a(Mg) + Mg17Alı2) bei einem Abkühlen der Mg-Al-Legierung gebildet wird. Es ist dem Fachmann verständlich, dass bei einem realen Erstarrungsprozess einer Mg-AlLegierung, besonders aufgrund einer geringen Diffusionsgeschwindigkeit von Aluminium in Magnesium, geringe Anteile von Mg-17-Alı2 schon bei höheren Temperaturen, beispielsweise schon bei einer Solidustemperatur der Mg-Al-Legierung, ausgeschieden werden können. Verständigerweise fallen solche Anteile erfindungsgemäß nicht unter den verwendeten Begriff Mg1-Alı2-Phase und stellen entsprechend auch keine Limitierung für According to the invention, the Mg17Al12 phase and its formation temperature relate in particular to that Mg1-Al1ı2 phase which is formed as part of the formation of a eutectic (a (Mg) + Mg17Alı2) when the Mg-Al alloy cools. It is understandable to the person skilled in the art that in a real solidification process of a Mg-Al alloy, particularly due to a low diffusion rate of aluminum in magnesium, small amounts of Mg-17-Alı2 already at higher temperatures, for example already at a solidus temperature of the Mg-Al alloy , can be eliminated. Understandably, according to the invention, such fractions do not fall under the term Mg1-Alı2 phase and accordingly do not represent a limitation

die erfindungsgemäße Magnesiumbasislegierung dar. represents the magnesium base alloy according to the invention.

Zweckmäßig ist vorgesehen, dass der dritte Anteil mit Aluminium mehrere unterschiedliche erste Phasen bildet, deren Bildungstemperaturen größer als die Bildungstemperatur der Mg+;-Alı2-Phase sind. Dies ermöglicht ein differenziertes Einstellen der gewünschten Festigkeit sowie Dehnbarkeit der Magnesiumbasislegierung. Hierzu können, wie nachfolgend erläutert, unterschiedliche Elemente für eine Bildung der ersten Phase bzw. mehrerer erster Phasen verwendet werden. Insbesondere Seltenerdmetalle (RE) und/oder Calcium (Ca) haben sich zur Bildung der ersten Phase als günstig It is expediently provided that the third portion forms several different first phases with aluminum, the formation temperatures of which are greater than the formation temperature of the Mg +; AlI2 phase. This enables a differentiated setting of the desired strength and ductility of the magnesium-based alloy. For this purpose, as explained below, different elements can be used to form the first phase or a plurality of first phases. In particular, rare earth metals (RE) and / or calcium (Ca) have proven to be favorable for the formation of the first phase

erwiesen. Mit Vorteil ist zur Erreichung einer ausgeprägten Festigkeit vorgesehen, dass der dritte proven. To achieve a pronounced strength, it is advantageously provided that the third

Anteil die zumindest erste Phase zumindest mit einem Anteil von Aluminium bildet, Share that forms at least the first phase with at least a share of aluminum,

welcher im zweiten Anteil 10 Gew.-% Aluminium übersteigt. Der dritte Anteil bildet damit which in the second proportion exceeds 10% by weight of aluminum. The third part thus forms

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also mit mindestens dem zweiten Anteil von Aluminium abzüglich 10,0 Gew-% Aluminium die zumindest eine erste Phase. Es stehen dann maximal 10,0 Gew.-% Aluminium für eine Bildung einer Mg17-Alı2-Phase zur Verfügung, da der übrige Anteil von Aluminium in der zumindest ersten Phase gebunden ist. Der negative Einfluss der Mg17-Alı2-Phase auf So with at least the second portion of aluminum minus 10.0% by weight aluminum, the at least one first phase. A maximum of 10.0% by weight of aluminum is then available for the formation of a Mg17-Alı2 phase, since the remaining part of aluminum is bound in the at least first phase. The negative influence of the Mg17-Alı2 phase

die Dehnbarkeit ist dadurch auf ein praktikables Maß reduziert. the elasticity is reduced to a practical level.

Der dritte Anteil eines oder mehrere Elemente kann grundsätzlich mit allen Elementen, abgesehen von Magnesium und Aluminium, gebildet sein, welche gemeinsam mit Aluminium eine erste Phase bilden, deren Bildungstemperatur größer ist als jene der Mgı17Al12-Phase, um einen Anteil der Mg17-Alı2-Phase bzw. des Eutektikums mit der The third portion of one or more elements can in principle be formed with all elements, apart from magnesium and aluminum, which together with aluminum form a first phase, the formation temperature of which is higher than that of the Mgı17Al12 phase, by a portion of the Mg17-Alı2- Phase or the eutectic with the

Mgı17Al12-Phase zu reduzieren. Reduce Mgı17Al12 phase.

Es hat sich gezeigt, dass es für eine große Festigkeit und große Dehnbarkeit günstig ist, wenn der dritte Anteil mit einem oder mehreren Elementen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Seltenerdmetallen (RE), Scandium, Calcium, Strontium, Barium, Zirconium, Mangan und/oder Lithium gebildet ist. Dabei haben sich folgende zugehörige Gehaltsbereiche (in At.-%) als besonders geeignet erwiesen: It has been shown that it is favorable for great strength and great elasticity if the third portion with one or more elements selected from the group consisting of rare earth metals (RE), scandium, calcium, strontium, barium, zirconium, manganese and / or lithium is formed. The following related salary ranges (in at%) have proven to be particularly suitable:

mehr als 0,0 bis 3,0 % Seltenerdmetalle, bevorzugt nach Maßgabe eines Mindestzugabefaktors von etwa 0,5 At.-% Seltenerdmetalle und/oder more than 0.0 to 3.0% rare earth metals, preferably in accordance with a minimum addition factor of about 0.5 at% rare earth metals and / or

mehr als 0,0 bis 1,0 % Sc, bevorzugt nach Maßgabe eines Mindestzugabefaktors von etwa 0,33 At.-% Sc und/oder more than 0.0 to 1.0% Sc, preferably in accordance with a minimum addition factor of about 0.33 At .-% Sc and / or

mehr als 0,0 bis 3,0 % Ca, bevorzugt nach Maßgabe eines Mindestzugabefaktors von etwa 0,5 At.-% Ca und/oder more than 0.0 to 3.0% Ca, preferably in accordance with a minimum addition factor of about 0.5 at% Ca and / or

mehr als 0,0 bis 1,5 % Sr, bevorzugt nach Maßgabe eines Mindestzugabefaktors von etwa 0,25 At.-% Sr und/oder more than 0.0 to 1.5% Sr, preferably in accordance with a minimum addition factor of about 0.25 at% Sr and / or

mehr als 0,0 bis 3,0 % Ba, bevorzugt nach Maßgabe eines Mindestzugabefaktors von etwa 0,25 At.-% Ba und/oder more than 0.0 to 3.0% Ba, preferably in accordance with a minimum addition factor of about 0.25 at.% Ba and / or

mehr als 0,0 bis 1,0 % Zr, bevorzugt nach Maßgabe eines Mindestzugabefaktors von etwa 0,5 At.-% Zr und/oder more than 0.0 to 1.0% Zr, preferably in accordance with a minimum addition factor of about 0.5 at% Zr and / or

mehr als 0,0 bis 1,0 % Mn, bevorzugt nach Maßgabe eines Mindestzugabefaktors von etwa 0,625 At.-% Mn und/oder more than 0.0 to 1.0% Mn, preferably in accordance with a minimum addition factor of about 0.625 at.% Mn and / or

mehr als 0,0 bis 6,0 % Li, bevorzugt nach Maßgabe eines Mindestzugabefaktors von etwa 1,0 At.-% Li. more than 0.0 to 6.0% Li, preferably in accordance with a minimum addition factor of about 1.0 at.% Li.

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Der Mindestzugabefaktor definiert dabei einen Mindestanteil eines jeweiligen Elementes zur Bindung von 1,0 At.-% Aluminium durch das jeweilige Element in der zumindest ersten Phase. Ein bevorzugt vorgesehener Anteil eines Elementes des dritten Anteiles ergibt sich somit, indem der durch das Element in der ersten Phase zu bindende Anteil von Aluminium mit dem Mindestzugabefaktor des Elementes multipliziert wird. Dabei kann zur Bindung eines Anteiles von Aluminium in der zumindest ersten Phase die erste Phase mit einem der vorgenannten Elemente, insbesondere entsprechend dem Mindestzugabefaktor des Elementes, gebildet sein oder mit mehreren der vorgenannten Elemente, wobei sich der in der ersten Phase zu bindende Anteil des Aluminiums dann insbesondere auf die mehreren Elemente entsprechend deren jeweiligen The minimum addition factor defines a minimum proportion of a respective element for binding 1.0 at.% Aluminum by the respective element in the at least first phase. A preferably provided proportion of an element of the third proportion is obtained by multiplying the proportion of aluminum to be bound by the element in the first phase by the minimum addition factor of the element. In order to bind a proportion of aluminum in the at least first phase, the first phase can be formed with one of the aforementioned elements, in particular in accordance with the minimum addition factor of the element, or with several of the aforementioned elements, the proportion of aluminum to be bound in the first phase then in particular the multiple elements according to their respective

Mindestzugabefaktoren aufteilt. Splits minimum addition factors.

Soll beispielsweise mit dem dritten Anteil ein Anteil von 2 At.-% Aluminium in der ersten Phase gebunden sein, kann dies vorteilhaft erfolgen, indem der dritte Anteil mit Scandium und Mangan derart gebildet ist, dass (in At.-%) vorgesehen ist: If, for example, a portion of 2 at.% Aluminum is to be bound in the first phase with the third portion, this can advantageously be done by forming the third portion with scandium and manganese in such a way that (in at.%) It is provided:

Scandium mit einem Anteil von 1,3 % x 0,33 % = 0,43 At.-% und Scandium with a share of 1.3% x 0.33% = 0.43 at .-% and

Mangan mit einem Anteil von 0,7 % x 0,625 % = 0,438 At.-%. Manganese with a share of 0.7% x 0.625% = 0.438 at%.

Hierbei ist also zur Bestimmung von vorteilhaften Anteilen von Scandium und Mangan im dritten Anteil angenommen, dass ausgehend von dem beispielhaften Anteil von 2 At.-% Aluminium ein Anteil von 1,3 At.-% Aluminium durch Scandium unter Berücksichtigung des Mindestzugabefaktors von Scandium von 0,33 At.-% und ein Anteil von 0,7 At.-% Aluminium durch Mangan unter Berücksichtigung des Mindestzugabefaktors von Mangan von 0,625 At.-% in der ersten Phase gebunden sind. Auf diese Weise können vorteilhafte Anteile von Elementen des dritten Anteiles zur gezielten Festlegung eines Anteiles von In order to determine advantageous proportions of scandium and manganese, it is assumed here in the third proportion that, based on the exemplary proportion of 2 at.% Aluminum, a proportion of 1.3 at.% Aluminum by scandium, taking into account the minimum addition factor of scandium from 0.33 at% and a proportion of 0.7 at% aluminum are bound by manganese, taking into account the minimum addition factor of manganese of 0.625 at% in the first phase. In this way, advantageous portions of elements of the third portion can be used to specifically define a portion of

Aluminium in der ersten Phase auf einfache Weise vorgesehen werden. Aluminum can be easily provided in the first phase.

Um eine besonders ausgeprägte Festigkeit zu erreichen, ist es günstig, wenn die erste Phase und/oder die Mg.17-Alı2-Phase jeweils als nicht zusammenhängende Struktur ausgebildet sind. Nicht zusammenhängende Struktur bedeutet dabei eine Ausbildung in Form von überwiegend isolierten Inseln, im Gegensatz zu einer Ausbildung einer netzartigen Struktur, wie es in konventionellen Legierungen häufig der Fall ist. Üblicherweise sind hierbei mehr als 50 Gew.-% der ersten Phase bzw. Mg:7Alı2-Phase in Form von isolierten Inseln ausgebildet. Eine hohe Festigkeit ist erreichbar, wenn mehr als In order to achieve a particularly pronounced strength, it is advantageous if the first phase and / or the Mg.17-Alı2 phase are each formed as a non-coherent structure. A non-contiguous structure means a formation in the form of predominantly isolated islands, in contrast to a formation of a network-like structure, as is often the case in conventional alloys. Usually more than 50% by weight of the first phase or Mg: 7Alı2 phase is formed in the form of isolated islands. High strength can be achieved if more than

70 Gew.-%, bevorzugt mehr als 90 Gew.-%, der ersten Phase bzw. Mg17Al12-Phase in 70% by weight, preferably more than 90% by weight, of the first phase or Mg17Al12 phase in

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Form von isolierten Inseln ausgebildet sind. Günstig ist es, wenn Ausscheidungen der ersten Phase und/oder Ausscheidungen der Mg17Al1:2-Phase möglichst klein sind. Dadurch ist eine besonders große Festigkeit erreichbar. Eine Struktur der ersten Phase und/oder Mgı7Al12-Phase bzw. eine Größe deren Ausscheidungen kann praktikabel bei einem Abkühlen der Ausgangsstoffe der Magnesiumbasislegierung ausgehend von einer flüssigen Phase durch passende Wahl einer Abkühlrate eingestellt werden. Ursache ist insbesondere eine langsame Diffusionsgeschwindigkeit von Aluminium in Magnesium. Bewährt hat sich dabei eine Abkühlrate von mehr als 10 K/s, bevorzugt mehr als 20 K/s. Insbesondere kann mit einer derartigen Abkühlrate eine Größe der Ausscheidungen klein gehalten werden. Bedingt durch eine langsame Diffusionsgeschwindigkeit von Aluminium in Magnesium wird dadurch außerdem ein Anteil der Mg17-Al1:2-Phase noch weiter reduziert. Wird eine Abkühlrate von mehr als 20 K/s verwendet, sind besonders kleine und homogen verteilte, nicht zusammenhängende Ausscheidungen der ersten Phase und/oder Mg:-Al:2-Phase erreichbar, wodurch eine besonders große Festigkeit und große Dehnbarkeit erzielt werden kann. Insbesondere wird bei einer solchen Abkühlrate eine Festigkeit durch ausgeprägte Mischkristallverfestigung weiter erhöht und eine Korrosionsbeständigkeit verbessert. Derartige Abkühlraten werden in der Regel bei einem Druckgussverfahren oder einem Lichtbogenprozess oder einem Plasmaprozess verwendet, weshalb diese Verfahren bzw. Prozesse besonders geeignet für eine Anwendung bzw. Herstellung der erfindungsgemäßen Magnesiumbasislegierung entsprechend den vorgenannten Wirkungen sind. Eine weitere Verbesserung der mechanischen Eigenschaften ist erreichbar, wenn Ausscheidungen der ersten Phase und/oder Ausscheidungen der Mg:7-Alı2-Phase eine runde oder blockförmige Gestalt aufweisen. Dies kann durch eine abgestimmte Wahl der Elemente des dritten Anteiles sowie häufig auch mit einer Wahl einer geeigneten Abkühlrate bei einer Herstellung, Form of isolated islands are formed. It is expedient if excretions of the first phase and / or excretions of the Mg17Al1: 2 phase are as small as possible. This enables a particularly high level of strength to be achieved. A structure of the first phase and / or Mgı7Al12 phase or a size of their excretions can practically be set by cooling the starting materials of the magnesium-based alloy starting from a liquid phase by appropriately selecting a cooling rate. The cause is in particular a slow diffusion rate of aluminum in magnesium. A cooling rate of more than 10 K / s, preferably more than 20 K / s, has proven useful. In particular, a size of the precipitations can be kept small with such a cooling rate. Due to the slow diffusion rate of aluminum in magnesium, a portion of the Mg17-Al1: 2 phase is further reduced. If a cooling rate of more than 20 K / s is used, particularly small and homogeneously distributed, non-contiguous precipitations of the first phase and / or Mg: -Al: 2 phase can be achieved, as a result of which particularly great strength and great ductility can be achieved. In particular, at such a cooling rate, strength is further increased by pronounced solid solution strengthening and corrosion resistance is improved. Such cooling rates are generally used in a die casting process or an arc process or a plasma process, which is why these processes and processes are particularly suitable for use or production of the magnesium-based alloy according to the invention in accordance with the aforementioned effects. A further improvement in the mechanical properties can be achieved if precipitations of the first phase and / or precipitations of the Mg: 7-Alı2 phase have a round or block-like shape. This can be done through a coordinated choice of the elements of the third portion and often also with a choice of a suitable cooling rate during production,

erreicht werden. can be achieved.

Ein ausgeprägtes Reduzieren eines Anteiles der Mg1-Alı2-Phase wird erreicht, wenn der dritte Anteil mit Seltenerdmetallen, bevorzugt mit einem Anteil von mehr als 0,0 bis A pronounced reduction in a proportion of the Mg1-Alı2 phase is achieved if the third proportion with rare earth metals, preferably with a proportion of more than 0.0 to

4,0 Gew.-%, gebildet ist. Dadurch ergibt sich eine ausgeprägte Festigkeit und große Dehnbarkeit. 4.0 wt .-%, is formed. This results in a pronounced strength and great elasticity.

Ein ähnlich günstiges Verhalten zeigt sich auch, wenn der dritte Anteil mit Calcium, A similarly favorable behavior is also evident when the third portion with calcium,

bevorzugt mit einem Anteil von mehr als 0,0 bis 4,0 Gew-% gebildet ist. is preferably formed with a proportion of more than 0.0 to 4.0% by weight.

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Es hat sich auch gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn der dritte Anteil mit Seltenerdmetallen, bevorzugt mit einem Anteil von mehr als 0,0 bis 4,0 Gew.-%, und mit Calcium, bevorzugt mit einem Anteil von mehr als 0,0 bis 4,0 Gew.-%, gebildet ist. Dadurch ist eine besonders ausgeprägte Verringerung eines Anteiles der Mg17-Alı2-Phase und in Folge eine große Festigkeit und große Dehnbarkeit ermöglicht. Dies gilt besonders, wenn die Seltenerdmetalle mit einem Anteil von mehr als 0,0 bis 4,0 Gew.-% und Calcium It has also been shown that it is advantageous if the third portion with rare earth metals, preferably with a portion of more than 0.0 to 4.0 wt .-%, and with calcium, preferably with a portion of more than 0, 0 to 4.0 wt .-% is formed. This enables a particularly pronounced reduction in a proportion of the Mg17-Alı2 phase and, as a result, great strength and great elasticity. This is especially true when the rare earth metals with a share of more than 0.0 to 4.0 wt .-% and calcium

mit einem Anteil von mehr als 0,0 bis 4,0 Gew.-% vorgesehen ist. is provided with a proportion of more than 0.0 to 4.0 wt .-%.

Als besonders geeignet zur Erreichung der erfindungsgemäß vorgesehenen Wirkungen hat sich eine Verwendung von Mischmetall bzw. Cer-Mischmetall erwiesen. Günstig ist es entsprechend, wenn der dritte Anteil mit Mischmetall gebildet ist, insbesondere mit einem Anteil von mehr als 0,0 bis 4,0 Gew.-%. Insbesondere in Kombination mit Calcium, bevorzugt entsprechend den vorgenannten Anteilen, ergibt sich eine besonders The use of mixed metal or cerium mixed metal has proven to be particularly suitable for achieving the effects provided according to the invention. It is correspondingly favorable if the third portion is formed with mixed metal, in particular with a portion of more than 0.0 to 4.0% by weight. In particular, in combination with calcium, preferably in accordance with the abovementioned proportions, this results in a particularly

ausgeprägte Festigkeit und große Dehnbarkeit. pronounced strength and great elasticity.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der dritte Anteil mit mehr als 0,0 bis 0,5 Gew.-%, bevorzugt etwa 0,3 Gew.-%, Mangan gebildet ist. Dies verbessert neben It has proven to be advantageous if the third portion is formed with more than 0.0 to 0.5% by weight, preferably about 0.3% by weight, of manganese. This improves alongside

einer Erhöhung der Festigkeit außerdem eine Korrosionsbeständigkeit. an increase in strength also corrosion resistance.

Es hat sich insbesondere bewährt, dass der dritte Anteil mit Seltenerdmetallen, Calcium und Mangan, zweckmäßig gemäß den vorgenannten jeweiligen Anteilen, gebildet ist. Dadurch wird eine große Festigkeit, große Dehnbarkeit und ausgeprägte Korrosionsbeständigkeit erreicht. Vorteilhaft ist es hierfür weiter, wenn der dritte Anteil zudem mit Strontium, bevorzugt mit einem Anteil zwischen 0,1 Gew.-% und 0,8 Gew.-%, It has proven particularly useful that the third portion is formed with rare earth metals, calcium and manganese, expediently in accordance with the aforementioned respective portions. This achieves great strength, great elasticity and excellent corrosion resistance. It is further advantageous for this if the third fraction also contains strontium, preferably with a fraction between 0.1% by weight and 0.8% by weight,

gebildet ist. is formed.

Bewährt hat es sich, wenn die Magnesiumbasislegierung mit mehr als 0,0 bis 1,0 Gew.-%, bevorzugt etwa 0,5 Gew-%, Zink ausgebildet ist. Dadurch wird eine Festigkeit weiter It has proven useful if the magnesium-based alloy is formed with more than 0.0 to 1.0% by weight, preferably about 0.5% by weight, of zinc. This increases strength

verstärkt. reinforced.

Zweckmäßig ist es, wenn die Magnesiumbasislegierung mehr als 10,0 Gew.-% bis etwa 30,0 Gew.-% Aluminium aufweist. Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäß vorgesehenen Wirkungen im Hinblick auf übliche Herstellungsverfahren mit großen It is expedient if the magnesium-based alloy has more than 10.0% by weight to about 30.0% by weight of aluminum. It has been shown that the effects envisaged according to the invention have a large effect with regard to conventional manufacturing processes

Abkühlraten besonders praktikabel erreicht werden können, wenn die Cooling rates can be achieved particularly practically if the

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Magnesiumbasislegierung mehr als 10,0 Gew.-% bis 15,0 Gew.-%, bevorzugt zwischen 10,2 Gew.-% bis 12,5 Gew.-%, Aluminium aufweist. Magnesium-based alloy has more than 10.0% by weight to 15.0% by weight, preferably between 10.2% by weight to 12.5% by weight, of aluminum.

Das weitere Ziel der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Magnesiumbasislegierung erreicht, wobei Ausgangsstoffe der Magnesiumbasislegierung ausgehend von einer flüssigen Phase bzw. einer Schmelze abgekühlt werden, um die erste Phase und anschließend die Mg17Alı2-Phase auszubilden. Entsprechend den erfindungsgemäß vorgesehenen Ausführungen, Merkmalen und Wirkungen der erfindungsgemäßen Magnesiumbasislegierung kann mit dem Verfahren vorteilhaft eine entsprechende Magnesiumbasislegierung hergestellt werden. Da die erste Phase eine Bildungstemperatur aufweist, welche höher als die Bildungstemperatur der Mg17Al:2-Phase ist, wird ein Anteil des Aluminiums in der ersten Phase gebunden und steht im gebundenen Ausmaß nicht mehr für eine Ausbildung der Mg47Alı2-Phase zur Verfügung. Eine Zusammensetzung der flüssigen Phase bzw. Schmelze entspricht der vorstehend erläuterten allgemeinen Zusammensetzung oder gegebenenfalls einer der The further object of the invention is achieved by a method for producing a magnesium-based alloy according to the invention, starting materials of the magnesium-based alloy being cooled starting from a liquid phase or a melt in order to form the first phase and then the Mg17Alı2 phase. Corresponding to the designs, features and effects of the magnesium-based alloy according to the invention provided in accordance with the invention, the method can advantageously be used to produce a corresponding magnesium-based alloy. Since the first phase has a formation temperature which is higher than the formation temperature of the Mg17Al: 2 phase, a portion of the aluminum is bound in the first phase and is no longer available to the extent that the Mg47Alı2 phase is formed. A composition of the liquid phase or melt corresponds to the general composition explained above or, if appropriate, to one of the

ebenfalls erläuterten speziellen Zusammensetzungen. also explained special compositions.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass ein Abkühlen der Ausgangsstoffe mit einer Abkühlrate von mehr als 10 K/s, bevorzugt mehr als 20 K/s, erfolgt. Wie vorstehend bereits ausgeführt, ist dadurch eine Ausbildung der ersten Phase und/oder Mg+-Alı2-Phase als nicht zusammenhängende Struktur erreichbar und werden dadurch zudem Ausscheidungen der ersten Phase und/oder Ausscheidungen der Mg+1-Al12-Phase klein gehalten. Dies verstärkt vorteilhaft eine Festigkeit und Dehnbarkeit der Magnesiumbasislegierung. Wird eine Abkühlrate von mehr als 20 K/s verwendet, sind besonders kleine und homogen verteilte, nicht zusammenhängende Ausscheidungen der ersten Phase und/oder Mgı17Al12-Phase erreichbar, wodurch eine besonders große Festigkeit und große Dehnbarkeit erzielt werden kann. Weitere Vorteile, die sich durch eine solch hohe Abkühlrate ergeben, sind eine zusätzliche Festigkeitserhöhung durch Mischkristallverfestigung sowie eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit. Zweckmäßig ist es hierbei, wenn das Abkühlen derart erfolgt, dass eine derartige Abkühlrate durchgehend zumindest während eines Abkühlens von der Bildungstemperatur der Mg;-Alı2-Phase bis etwa 150 °C unterhalb der Bildungstemperatur der Mg1-Alı2-Phase gegeben ist. Dies gilt It is advantageously provided that the starting materials are cooled at a cooling rate of more than 10 K / s, preferably more than 20 K / s. As already explained above, this makes it possible to form the first phase and / or Mg + -Alı2 phase as a non-contiguous structure and, in addition, the first phase and / or the Mg + 1-Al12 phase deposits are kept small. This advantageously increases the strength and ductility of the magnesium-based alloy. If a cooling rate of more than 20 K / s is used, particularly small and homogeneously distributed, non-contiguous precipitations of the first phase and / or Mgı17Al12 phase can be achieved, as a result of which particularly great strength and great ductility can be achieved. Further advantages that result from such a high cooling rate are an additional increase in strength through solid solution strengthening and improved corrosion resistance. It is expedient here if the cooling takes place in such a way that such a cooling rate is given continuously at least during a cooling from the formation temperature of the Mg; -Alı2 phase to about 150 ° C. below the formation temperature of the Mg1-Alı2 phase. this applies

besonders, wenn das Abkühlen so erfolgt, dass eine derartige Abkühlrate durchgehend especially if the cooling takes place in such a way that such a cooling rate is continuous

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während eines Abkühlens von einer flüssigen Phase der Ausgangsstoffe bis zu einer during cooling from a liquid phase of the starting materials to one

Temperatur 150 °C unterhalb der Bildungstemperatur der Mg1-Alı2-Phase gegeben ist. Temperature is 150 ° C below the formation temperature of the Mg1-Alı2 phase.

Günstig ist es, wenn eine Wärmebehandlung der Magnesiumbasislegierung vorgesehen ist, um einen Anteil der Mg4-Alı2-Phase einzustellen. Es hat sich gezeigt, dass dadurch eine Festigkeit und auch eine Dehnbarkeit weiter optimiert werden können. Insbesondere ist dadurch ermöglicht, eine Festigkeit und Dehnbarkeit der Magnesiumbasislegierung auf einen Einsatzzweck abgestimmt einzustellen. Dies unterscheidet eine erfindungsgemäße Magnesiumbasislegierung beispielsweise von einer üblichen AZ61Magnesiumbasislegierung, bei welcher in der Regel aufgrund deren geringen Aluminiumanteils durch eine Wärmebehandlung keine Verbesserung bzw. kein weiteres It is expedient if heat treatment of the magnesium-based alloy is provided in order to adjust a proportion of the Mg4-Alı2 phase. It has been shown that strength and elasticity can be further optimized as a result. In particular, this makes it possible to adjust the strength and ductility of the magnesium-based alloy to suit a particular application. This distinguishes a magnesium-based alloy according to the invention, for example, from a customary AZ61 magnesium-based alloy, in which, as a rule, no improvement or no further improvement due to its low aluminum content due to heat treatment

zweckgerichtetes Einstellen von Festigkeit und Dehnbarkeit mehr erreichbar ist. purposeful adjustment of strength and elasticity is more achievable.

Bewährt hat es sich, wenn ein Druckgussverfahren oder Lichtbogenschweißen, insbesondere Wire-Arc-Additive-Manufacturing, angewendet wird. Diese Herstellungstechniken werden mit hohen Abkühlraten betrieben, weshalb diese besonders geeignet für eine Herstellung bzw. Verwendung einer erfindungsgemäßen Magnesiumbasislegierung sind, da wie vorstehend ausgeführt hohe Abkühlraten zu besonders großer Festigkeit und großer Dehnbarkeit der Magnesiumbasislegierung führen. Vor allem Wire-Arc-Additive-Manufacturing (WAAM) hat sich als besonders geeignet erwiesen. Dabei wird ein Lichtbogenschweißprozess zum schichtweisen Aufbau eines Bauteiles verwendet. Die beim Wire-Arc-Additive-Manufacturing angewendeten hohen Abkühlraten führen zu homogenen und fein verteilten Ausscheidungen sowohl der ersten Phase als auch der Mg17-Al1:2-Phase, wodurch große Festigkeiten und Dehnbarkeiten erreichbar sind. Dies ermöglicht eine Erzeugung von komplexen Bauteilen It has proven effective if a die casting process or arc welding, in particular wire arc additive manufacturing, is used. These production techniques are operated at high cooling rates, which is why they are particularly suitable for producing or using a magnesium-based alloy according to the invention, since, as stated above, high cooling rates lead to particularly high strength and great ductility of the magnesium-based alloy. Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) in particular has proven to be particularly suitable. An arc welding process is used to build up a component in layers. The high cooling rates used in wire-arc additive manufacturing lead to homogeneous and finely divided precipitates in both the first phase and the Mg17-Al1: 2 phase, which means that great strength and ductility can be achieved. This enables the creation of complex components

mit der erfindungsgemäßen Magnesiumbasislegierung, welche besonders robust sind. with the magnesium-based alloy according to the invention, which are particularly robust.

Mit Vorteil ist ein Vormaterial, Halbzeug oder Bauteil mit einer erfindungsgemäßen Magnesiumbasislegierung oder nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erstellt. Entsprechend den vorstehenden Ausführungen, Merkmalen und Wirkungen der erfindungsgemäßen Magnesiumbasislegierung bzw. einer mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Magnesiumlegierung weist auch ein mit der Magnesiumbasislegierung gebildetes Vormaterial, Halbzeug oder Bauteil eine vorteilhaft A starting material, semi-finished product or component is advantageously produced with a magnesium-based alloy according to the invention or according to a method according to the invention. In accordance with the above statements, features and effects of the magnesium-based alloy according to the invention or a magnesium alloy produced using a method according to the invention, a starting material, semi-finished product or component formed with the magnesium-based alloy also has an advantage

große Festigkeit und große Dehnbarkeit auf. great strength and great elasticity.

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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen ergeben sich aus den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug Further features, advantages and effects result from the exemplary embodiments shown below. In the drawings, to which reference is made

genommen wird, zeigen: is shown:

Fig. 1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Phasendiagramm für Mg-Al; 1 shows a phase diagram for Mg-Al known from the prior art;

Fig. 2 einen Vergleich einer erfindungsgemäßen Magnesiumbasislegierung mit einer üblichen AZ91-Legierung hinsichtlich derer Phasenanteile; 2 shows a comparison of a magnesium-based alloy according to the invention with a conventional AZ91 alloy with regard to the phase components thereof;

Fig. 3 ein Mikrostrukturbild einer erfindungsgemäßen Magnesiumbasislegierung; 3 shows a microstructure image of a magnesium-based alloy according to the invention;

Fig. 4 eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme der Magnesiumbasislegierung der Fig. 4 is a scanning electron micrograph of the magnesium base alloy of the

Fig. 3; Fig. 3;

Fig. 5 ein Spannungs-Dehnungsdiagramm zweier erfindungsgemäßer Magnesiumbasislegierungsproben im Vergleich mit einer üblichen AZ61-Legierungsprobe; 5 shows a stress-strain diagram of two magnesium-based alloy samples according to the invention in comparison with a conventional AZ61 alloy sample;

Fig. 6 ein Mikrostrukturbild der AZ61-Legierungsprobe der Fig. 5. 6 is a microstructure image of the AZ61 alloy sample of FIG. 5.

Fig. 1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Phasendiagramm für eine Legierungszusammensetzung aus Mg und Aluminium, dargestellt bis zu einem Anteil von 60 Gew.-% Aluminium. Eine übliche aus dem Stand der Technik bekannte Legierung mit Mg-AI9% (in Gew.-%) ist mit einer senkrechten, gestrichelten Linie im Phasendiagramm eingezeichnet. Bei einem Abkühlen der Mg-Al9%-Legierung ausgehend von einer flüssigen Phase L erstarrt zuerst ausschließlich eine Mischkristallphase a(Mg). Bei weiterer Abkühlung wird schließlich, wie aus dem Phasendiagramm ersichtlich, ein Eutektikum bzw. eine eutektische Phase, gebildet mit einer Mg17-Alı2-Phase, ausgeschieden. Diese spröde intermetallische Mg41-Alı2-Phase führt üblicherweise zu einer Erhöhung einer Festigkeit einer Mg-Al-Legierung, insbesondere auch der gezeigten Mg-Al9%-Legierung, reduziert jedoch gleichzeitig deren Dehnbarkeit. Je größer der AlAnteil, umso größer ist ein Anteil der Mg17-Alı2-Phase, weshalb kommerzielle 1 shows a phase diagram known from the prior art for an alloy composition of Mg and aluminum, shown up to a proportion of 60% by weight of aluminum. A conventional alloy with Mg-Al9% (in% by weight) known from the prior art is drawn with a vertical, dashed line in the phase diagram. When the Mg-Al9% alloy cools off from a liquid phase L, only a solid solution phase a (Mg) solidifies first. Upon further cooling, a eutectic or a eutectic phase formed with an Mg17-Alı2 phase is finally excreted, as can be seen from the phase diagram. This brittle intermetallic Mg41-Alı2 phase usually leads to an increase in the strength of a Mg-Al alloy, in particular also the Mg-Al9% alloy shown, but at the same time reduces its ductility. The larger the Al content, the greater the Mg17-Alı2 phase, which is why it is commercial

Magnesiumbasislegierungen in der Regel weniger als 10 Gew.-% Aluminium aufweisen. Magnesium-based alloys generally have less than 10% by weight of aluminum.

Im Rahmen einer Entwicklung der erfindungsgemäßen Magnesiumbasislegierung wurden Versuchsreihen mit unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen von Magnesiumbasislegierungen durchgeführt. Zwei erfindungsgemäße Magnesiumbasislegierungen, bezeichnet als AEX11-1 und AEX11-2, dargestellt in Tabelle 1, werden im Folgenden präsentiert und mit bekannten Legierungen aus dem As part of a development of the magnesium-based alloy according to the invention, test series were carried out with different alloy compositions of magnesium-based alloys. Two magnesium-based alloys according to the invention, designated as AEX11-1 and AEX11-2, shown in Table 1, are presented below and with known alloys from the

Stand der Technik verglichen. State of the art compared.

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Tabelle 1: Zwei Legierungsbeispiele und deren Legierungszusammensetzung (in Gew.-%) Table 1: Two alloy examples and their alloy composition (in% by weight)

Wie in Tabelle 1 ersichtlich wurde ein Al-Anteil sowohl der Legierung AEX11-1 als auch der Legierung AEX11-2 in einem Bereich etwas oberhalb von 10,0 Gew.-% gewählt, um vorteilhafte Wirkungen der beiden Legierungen im Vergleich zu üblichen Mg-AlLegierungen aufzuzeigen, welche üblicherweise Al-Anteile von bis zu etwa 9,0 Gew.-% As can be seen in Table 1, an Al content of both the alloy AEX11-1 and the alloy AEX11-2 was selected in a range slightly above 10.0% by weight in order to have advantageous effects of the two alloys in comparison with conventional Mg To show Al alloys, which usually have Al proportions of up to about 9.0% by weight

aufweisen. exhibit.

Fig. 2 zeigt einen Vergleich der AEX11-1-Legierung mit der einer üblichen AZ91Legierung, wobei unterschiedliche Phasenanteile der beiden Legierungen, welche mit der Simulationssoftware Thermocalc berechnet wurden, dargestellt sind. Phasenanteile der AEX11-1-Legierung sind dabei als durchgezogene Linien dargestellt, Phasenanteile der AZ91-Legierung als gestrichelte Linien. Dargestellt sind sowohl für die AEX11-1Legierung als auch für die AZ91-Legierung die Anteile der flüssigen Phase L, der a(Mg) und der Mg1-Al:2-Phase. Weiter dargestellt ist außerdem eine Al: +RE:-Phase der Legierung AEX11-1. RE steht dabei als Abkürzung für Seltenerdmetalle. Fig. 2 stellt ersichtlich dar, dass die AEX11-1-Legierung im Vergleich zur AZ91-Legierung trotz eines höheren Al-Anteiles einen geringeren Anteil der Mg417-Alı2-Phase aufweist. Eine Bildungstemperatur der Mg;-Alı2-Phase liegt sowohl bei AEX11-1 als auch bei AZ91 zwischen 360 °C und 370 °C. Eine Bildungstemperatur der Al: :REs-Phase der AEX11-1Legierung liegt bei etwa 560 °C. Da die Bildungstemperatur der Al: +RE:-Phase deutlich größer ist als die Bildungstemperatur der Mg1-Al12-Phase, wird also bei einem Abkühlen einer Ausgangszusammensetzung der AEX11-1-Legierung ausgehend von der flüssigen Phase durch eine Bildung der Al: +RE:-Phase ein Al-Anteil gebunden, sodass bei einem Erreichen der Bildungstemperatur der Mg1-Alı2-Phase nur noch ein reduzierter Al-Anteil zur Bildung der Mg4-Alı2-Phase zur Verfügung steht. Die Al: +RE:-Phase trägt zu einer großen Festigkeit der AEX11-1 Legierung bei, der reduzierte Anteil der Mg17Alı2-Phase führt zu einer großen Dehnbarkeit der AEX11-1-Legierung. Weitere Phasen der AEX11-1-2 shows a comparison of the AEX11-1 alloy with that of a conventional AZ91 alloy, with different phase proportions of the two alloys, which were calculated with the simulation software Thermocalc, being shown. Phase components of the AEX11-1 alloy are shown as solid lines, phase components of the AZ91 alloy as dashed lines. The proportions of the liquid phase L, the a (Mg) and the Mg1-Al: 2 phase are shown both for the AEX11-1 alloy and for the AZ91 alloy. Also shown is an Al: + RE: phase of the alloy AEX11-1. RE stands for abbreviation for rare earth metals. FIG. 2 clearly shows that the AEX11-1 alloy has a smaller proportion of the Mg417-Alı2 phase than the AZ91 alloy despite a higher Al content. The formation temperature of the Mg; -Alı2 phase is between 360 ° C and 370 ° C in both AEX11-1 and AZ91. The formation temperature of the Al:: REs phase of the AEX11-1 alloy is around 560 ° C. Since the formation temperature of the Al: + RE: phase is significantly higher than the formation temperature of the Mg1-Al12 phase, cooling of a starting composition of the AEX11-1 alloy starting from the liquid phase results in formation of the Al: + RE : Phase bound an Al portion, so that when the formation temperature of the Mg1-Alı2 phase is reached, only a reduced Al portion is available to form the Mg4-Alı2 phase. The Al: + RE: phase contributes to the high strength of the AEX11-1 alloy, the reduced proportion of the Mg17Alı2 phase leads to a high ductility of the AEX11-1 alloy. Further phases of the AEX11-1-

Legierung, wie beispielsweise eine Al-Mn-Phase, sind in Fig. 2 nicht dargestellt, da diese Alloys, such as an Al-Mn phase, are not shown in FIG. 2 because they are

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im Vergleich zur Al: +RE:-Phase vernachlässigbar kleine Anteile aufweisen. Die AEX11-2-have negligibly small proportions compared to the Al: + RE: phase. The AEX11-2-

Legierung zeigt ein zur AEX11-1-Legierung analoges Verhalten. Alloy shows a behavior analogous to the AEX11-1 alloy.

Die Legierungsproben für AEX11-1 und AEX11-2 wurden mit Schwerkraftguss zu Bolzen vergossen und mit einem Strangpressverfahren zu Drähten weiterverarbeitet. Aus den Drähten wurden schließlich mit einem Lichtbogenschweiß verfahren per Wire-Arc-AdditiveManufacturing Probenteile aus der AEX11-1-Legierung bzw. der AEX11-2-Legierung gefertigt. The alloy samples for AEX11-1 and AEX11-2 were cast into bolts using gravity casting and further processed into wires using an extrusion process. Finally, samples were made from the AEX11-1 alloy or the AEX11-2 alloy from the wires using an arc welding process using wire arc additive manufacturing.

Fig. 3 zeigt ein repräsentatives Mikrostrukturbild eines AEX11-1-Probenteiles. Ersichtlich ist ein relativ feines, homogenes Gefüge, welches nadelförmige AIl-REAusscheidungsphasen (in dunkelgrau) sowie Mg17-Alı2-Ausscheidungsphasen (in hellgrau) zeigt. Weiter sind vereinzelt Al-Mn-Phasen (in dunkelgrau und blockförmig), ersichtlich. Vorteilhaft sind die gezeigten Phasen jeweils als nichtzusammenhängende Struktur, insbesondere als isolierte Inseln, ausgebildet, wodurch eine besonders ausgeprägte 3 shows a representative microstructure image of an AEX11-1 sample part. A relatively fine, homogeneous structure can be seen, which shows needle-shaped AlI-RE elimination phases (in dark gray) and Mg17-Alı2 elimination phases (in light gray). Furthermore, isolated Al-Mn phases (in dark gray and block-shaped) can be seen. The phases shown are each advantageously designed as a non-contiguous structure, in particular as isolated islands, as a result of which a particularly pronounced one

Festigkeit erreichbar ist. Die AEX11-2-Probenteile zeigen analoge Mikrostrukturbilder. Strength is achievable. The AEX11-2 sample parts show analog microstructure images.

Fig. 4 zeigt eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme der AEX11-1-Legierung. Gut ersichtlich sind nadelförmige Ausscheidungen der AIl-RE-Phase (in hellgrau) sowie Fig. 4 shows a scanning electron micrograph of the AEX11-1 alloy. Needle-shaped excretions of the AIl RE phase (in light gray) and are clearly visible

Ausscheidungen der Mg:7-Al12-Phase (in dunkelgrau). Excretions of the Mg: 7-Al12 phase (in dark gray).

Vorteilhaft ist die Mg17-Alı2-Phase bzw. die mit dieser gebildete eutektische Phase durch eine Wärmebehandlung auflösbar und im Bedarfsfall anschließend zur The Mg17-Alı2 phase or the eutectic phase formed with it is advantageously dissolvable by a heat treatment and then, if necessary, for

Festigkeitssteigerung wieder ausscheidbar. Strength increase can be eliminated again.

Fig. 5 zeigt ein Spannungs-Dehnungsdiagramm als Ergebnis von DilatometerZugversuchen der Probenteile vor und nach einer Wärmebehandlung. Dargestellt sind Spannungs-Dehnungs-Kurven für ein AEX11-1-Probenteil vor dessen Wärmebehandlung, gekennzeichnet in Fig. 5 mit Bezugszeichen 1, und nach dessen Wärmebehandlung, gekennzeichnet mit Bezugszeichen 2, sowie Spannungs-Dehnungs-Kurven für ein AEX11-2-Probenteil vor dessen Wärmebehandlung, gekennzeichnet mit 5 shows a stress-strain diagram as a result of dilatometer tensile tests of the sample parts before and after a heat treatment. Shown are stress-strain curves for an AEX11-1 sample part before its heat treatment, identified in FIG. 5 by reference number 1, and after its heat treatment, identified by reference number 2, and stress-strain curves for an AEX11-2 sample part before its heat treatment, marked with

Bezugszeichen 3, und nach dessen Wärmebehandlung, gekennzeichnet mit Bezugszeichen 4. Als Vergleich ist zudem eine Spannungs-Dehnungs-Kurve, für eine Reference number 3, and after its heat treatment, identified by reference number 4. As a comparison is also a stress-strain curve for a

übliche AZ61-Legierungprobe, gekennzeichnet in Fig. 5 mit Bezugszeichen 5, dargestellt, usual AZ61 alloy sample, identified in FIG. 5 by reference number 5,

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welche mit einem Verfahren entsprechend dem Herstellungsverfahren der beiden AEX11Probenteile hergestellt ist. Ersichtlich ist, dass das AEX11-1-Probenteil und AEX11-2Probenteil sehr hohe Streckgrenzen aufweisen, welche höher liegen als eine Streckgrenze der AZ61-Legierungsprobe. Dehnbarkeiten des AEX11-1-Probenteiles und AEX11-2-Probenteiles vor der Wärmebehandlung der Probenteile sind dabei niedriger als jene der AZ61-Legierungsprobe. Nach durchgeführter Wärmebehandlung weisen sowohl das AEX11-1-Probenteil als auch das AEX11-2-Probenteil große Festigkeiten und große Dehnbarkeiten auf. Eine Wärmebehandlung ermöglicht damit ein Einstellen von Festigkeit und Dehnbarkeit. Im Falle einer üblichen AZ61-Legierung führt eine Wärmebehandlung hingegen zu keiner Verbesserung von Festigkeit oder Dehnbarkeit. Dies ist bei Betrachtung eines Mikrostrukturbildes der AZ61-Legierungsprobe, dargestellt in Fig. 6, auch verständlich. Im Vergleich mit dem Mikrostrukturbild des AEX11-1-Probenteiles der Fig. 3 zeigt Fig. 6 wesentlich geringere Anteile von ausgeschiedene Phasen. Dies erklärt einerseits die große Dehnbarkeit der AZ61-Legierungsprobe und andererseits die fehlende Möglichkeit, eine Festigkeitssteigerung der AZ61-Legierung durch which is manufactured using a process corresponding to the manufacturing process of the two AEX11 sample parts. It can be seen that the AEX11-1 sample part and AEX11-2 sample part have very high yield strengths, which are higher than a yield strength of the AZ61 alloy sample. Elongations of the AEX11-1 sample part and AEX11-2 sample part before the heat treatment of the sample parts are lower than that of the AZ61 alloy sample. After the heat treatment has been carried out, both the AEX11-1 sample part and the AEX11-2 sample part have great strengths and great elasticity. A heat treatment thus enables the strength and extensibility to be adjusted. In the case of a conventional AZ61 alloy, however, heat treatment does not lead to an improvement in strength or ductility. This is also understandable when considering a microstructure image of the AZ61 alloy sample shown in FIG. 6. In comparison with the microstructured image of the AEX11-1 sample part of FIG. 3, FIG. 6 shows significantly smaller proportions of phases which have been eliminated. This explains on the one hand the great flexibility of the AZ61 alloy sample and on the other hand the lack of possibility to increase the strength of the AZ61 alloy

Wärmebehandlung zu erreichen. Eine erfindungsgemäße Magnesiumbasislegierung weist damit vorteilhaft sowohl eine To achieve heat treatment. A magnesium-based alloy according to the invention thus advantageously has both

große Festigkeit als auch eine große Dehnbarkeit auf und bietet insbesondere die great strength as well as great elasticity and offers in particular the

Möglichkeit, Festigkeit und Dehnbarkeit durch Wärmebehandlung einzustellen. Possibility to adjust strength and elasticity through heat treatment.

Claims

15 20 25 30 14 claims

1. Magnesium-based alloy, comprising (in% by weight)

in a first part magnesium,

in a second proportion more than 10.0% aluminum,

a third portion of one or more elements, which forms at least a first phase with aluminum,

optionally more than 0.0 to 1.0% zinc,

Balance magnesium and manufacturing-related impurities,

wherein the magnesium base alloy contains a Mg1-Alı2 phase and a formation temperature of the first phase is higher than a formation temperature of the Mgı17Al12 phase.

2. Magnesium-based alloy according to claim 1, characterized in that the third portion forms the at least first phase with at least a portion of aluminum,

which in the second proportion exceeds 10% by weight of aluminum.

3. Magnesium-based alloy according to claim 1 or 2, characterized in that the third portion with one or more elements selected from the group consisting of rare earth metals, scandium, calcium, strontium, barium, zirconium,

Manganese and / or lithium is formed.

4. Magnesium-based alloy according to one of claims 1 to 3, characterized in that the third portion forms several different first phases with aluminum, the formation temperatures of which are greater than the formation temperature of the Mgı17Al12 phase.

5. Magnesium base alloy according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first phase and / or the Mg17Alı2 phase in each case as not

coherent structure are formed.

6. Magnesium-based alloy according to one of claims 1 to 5, characterized

characterized in that the third portion with rare earth metals, preferably with one portion

is formed from more than 0.0 to 4.0 wt .-%.

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7. Magnesium-based alloy according to one of claims 1 to 6, characterized in that the third portion is formed with calcium, preferably with a portion of more than 0.0 to 4.0 wt .-%.

8. Magnesium-based alloy according to one of claims 1 to 7, characterized

characterized in that the third portion is formed with mixed metal.

9. A method for producing a magnesium-based alloy according to one of claims 1 to 8, wherein starting materials of the magnesium-based alloy are cooled starting from a liquid phase to the first phase and then the

Form the Mgı17Al12 phase.

10. The method according to claim 9, characterized in that cooling the starting materials at a cooling rate of more than 10 K / s, preferably more than 20 K / s,

he follows.

11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that a heat treatment of the magnesium-based alloy is provided to a portion of the

Mgı17Al12 phase set.

12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that a die casting process or arc welding, in particular wire-arc additives

Manufacturing is applied.

13. Primary material, semi-finished product or component with a magnesium-based alloy

one of claims 1 to 8 or obtainable by a process according to one of claims 9 to 12.