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PREPARATION D'ALLIAGESA BASE DE .MAGNESIUM.
La présente invention est relative à la préparation des alliages à base de magnésium contenant du zinc et du zirconium, et concerne plus par- ticulièrement un procédé d'introduction des métaux d'alliage dans le magné- sium constituant le métal de base.
On sait que l'incorporation d'un certain pourcéntage de zirco- nium, au moins dans certains alliages à base de magnésium, améliore les pro- priétés mécaniques de ceux-ci. Il est également bien connu que de nombreux métaux peuvent former des alliages avec d'autres métaux par introduction directe.
Par exemple, le zinc s'ajoute facilement et directement au magné- sium pour former un alliage magnésium-zinc. Mais dans le cas du zirconium, l'introduction de celui-ci dans le magnésium présente des difficultés, étant donné la différence appréciable existant entre les points de fusion de ces deux métaux, la solubilité relativement faible du zirconium dans le magné- sium fondu et la facilité avec laquelle le zirconium s'oxyde, se combine avec d'autres éléments, ou est précipité par ceux-ci. Si l'on introduit le zirconium sous forme d'un sel ou d'un composé, d'un halogénure par exemple, destiné à être réduit dans 1-'alliage,, l'élément libéré (halogène) a tendan- ce à se combiner avec le magnésium., ce qui est indésirable.
La présente invention a pour objet l'addition directe au magné- sium fondu d'un alliage ternaire auxiliaire destiné à introduire dans le magnésium de base les proportions voulues de zinc et de zirconium., sans les difficultés que présentait jusqu'à présent l'introduction du zirconium dans ces alliages.
Selon l'invention, on obtient l'alliage désiré pour la coulée ou autres usages en préparant un alliage ternaire auxiliaire de zinc,ma gnésium et zirconium et en introduisant celui-ci dans le magnésium fondu.
On a trouvé que la présence de magnésium dans l'alliage auxi- liaire exerce un rôle important. Elle réduit le poids spécifique à la fu- sion de sorte que le zirconium se trouve submergé dans la masse à l'état fluide, ce qui évite la perte de zirconium par oxydation, ou combinaison
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analogue à la surface, que l'on rencontre lorsque l'on ajoute au zinc seul la poudre de zirconium finement divisé. Elle réduit la pression de vapeur du zinc et facilite ainsi l'incorporation du zirconium à ce dernier en per- mettant l'utilisation de températures plus élevées et par suite l'obtention dans l'alliage auxiliaire du rapport zinc-zirconium le plus efficace.
D'au- tre part, elle facilite l'obtention d'un rapport élevé entre le zirconium métallurgiquement effectif et la teneur totale de zirconium dans l'alliage auxiliaire.
Cet alliage auxiliaire se compose essentiellement d'une majeure partie de zinc, de 8 à 15 % de magnésium et de 5 à 30 % de zirconium.
10 % de magnésium constituent le minimum préférable. Un alliage particuliè- rement utile contient du zinc avec 14 % de magnésium et 13% de zirconium.
La teneur en zirconium de cet alliage particulier peut varier entre 12 et 14 %. Le magnésium réduit la pression de vapeur du zinc au point de permet- tre l'introduction du zirconium à des températures comprises entre 750 et 800 C sans perte appréciable de zinc. La majeure partie du zirconium est présente dans l'alliage auxiliaire sous forme acide soluble, forme dont les effets métallurgiques sont les plus avantageux en communiquent les proprié- tés mécaniques voulues à l'alliage de coulée que l'on désire obtenir. Tout le zinc de l'alliage auxiliaire entre dans l'alliage de coulée à préparer, mais une certaine quantité du zirconium n'y entre pas. Par conséquent, le rapport zinc-zirconium dans l'alliage auxiliaire doit être supérieur au rap- port zinc-zirconium de l'alliage de coulée à obtenir.
. L'alliage auxiliaire se prépare en ajoutant le magnésium, au zinc en fusion et en introduisant ensuite dans la masse en fusion le zirco- nium sous forme de poudre métallique, passant de préférence au tamis de 1.550 ouvertures au cm2, ou plus fine, en agitant, et à une température d'environ 750 C. On peut faire varier les proportions de zinc, magnésium et zirconium dans les limites prescrites afin d'obtenir l'alliage auxiliaire le mieux ap- proprié pour introduire dans le magnésium fondu les proportions de zinc et de zirconium que l'on désire trouver dans l'alliage final à base de magné- sium.
On peut, de préférence, mélanger la poudre de zirconium avec un sel ou mélange de sels formant fondant ayant un point de fusion inférieur à la température d'alliage utilisée. Ce fondant a principalement pour but de permettre à l'alliage de s'effectuer sans oxydation du zirconium et à former une couche recouvrante de fondant protecteur sur l'alliage en fusion, ainsi qu'autour de chaque particule de zirconium avant son incorporation à la masse en fusion. L'utilisation d'un fondant d'halogénure normal, tel que 50 % de chlorure de magnésium - 50 % de chlorure de potassium, permet d'ob- tenir ces résultats, mais on peut également se dispenser de ce fondant soli- de protecteur en utilisant un creuset d'alliage clos, duquel l'air est chas- sé et son entrée empêchée par la présence d'un courant de gaz inerte, tel que l'hélium ou l'argon épurés.
Mais, en cas d'utilisation d'un sel fondant, le poids spécifique de l'alliage auxiliaire permet facilement la séparation du fondant en fusion, de l'alliage, sous forme de laitier surnageant lors- que l'alliage est achevé.
On sait que certains métaux tels que le fer, le silicium, le ti- tane et l'aluminium ont un effet nuisible sur les propriétés mécaniques des alliages à base de magnésium contenant du zirconium, en empêchant l'intro- duction d'une quantité effective suffisante de zirconium par la formation de composés insolubles. Le zinc, le magnésium et le zirconium utilisés doi- vent donc être pratiquement excempts de ces impuretés.
Pour la préparation de l'alliage définitif à base de magnésium, on fait fondre le magnésium, puis on lui ajoute l'alliage auxiliaire et l'on maintient la température à environ 800 C jùsqu'à ce que l'alliage auxi- liaire soit fondu et uniformément incorporé à la masse.
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PREPARATION OF ALLOYS BASED ON .MAGNESIUM.
The present invention relates to the preparation of magnesium-based alloys containing zinc and zirconium, and relates more particularly to a process for introducing alloying metals into the magnesium constituting the base metal.
It is known that the incorporation of a certain percentage of zirconia, at least in certain alloys based on magnesium, improves the mechanical properties of these. It is also well known that many metals can form alloys with other metals by direct introduction.
For example, zinc is easily and directly added to magnesium to form a magnesium-zinc alloy. But in the case of zirconium, the introduction of the latter into magnesium presents difficulties, given the appreciable difference existing between the melting points of these two metals, the relatively low solubility of zirconium in the molten magnesium and the ease with which zirconium oxidizes, combines with, or is precipitated by, other elements. If the zirconium is introduced in the form of a salt or a compound, for example a halide, intended to be reduced in the alloy, the liberated element (halogen) tends to be reduced. combine with magnesium, which is undesirable.
The object of the present invention is the direct addition to the molten magnesium of an auxiliary ternary alloy intended to introduce into the base magnesium the desired proportions of zinc and zirconium, without the difficulties which hitherto has presented. introduction of zirconium in these alloys.
According to the invention, the desired alloy is obtained for casting or other uses by preparing an auxiliary ternary alloy of zinc, magnesium and zirconium and by introducing the latter into the molten magnesium.
The presence of magnesium in the auxiliary alloy has been found to play an important role. It reduces the specific gravity to the fusion so that the zirconium is submerged in the mass in the fluid state, which prevents the loss of zirconium by oxidation, or combination
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analogous to the surface, which is encountered when finely divided zirconium powder is added to zinc alone. It reduces the vapor pressure of the zinc and thus facilitates the incorporation of the zirconium into the latter by allowing the use of higher temperatures and hence obtaining in the auxiliary alloy the most efficient zinc-zirconium ratio.
On the other hand, it facilitates obtaining a high ratio between the metallurgically effective zirconium and the total zirconium content in the auxiliary alloy.
This auxiliary alloy consists essentially of a major part of zinc, 8 to 15% of magnesium and 5 to 30% of zirconium.
10% magnesium is the preferable minimum. A particularly useful alloy contains zinc with 14% magnesium and 13% zirconium.
The zirconium content of this particular alloy can vary between 12 and 14%. Magnesium reduces the vapor pressure of the zinc to the point where the zirconium can be introduced at temperatures between 750 and 800 C without appreciable loss of zinc. Most of the zirconium is present in the auxiliary alloy in soluble acid form, the form the metallurgical effects of which are most advantageous in imparting the desired mechanical properties to the desired casting alloy. All of the zinc in the auxiliary alloy goes into the casting alloy to be prepared, but some of the zirconium does not. Therefore, the zinc-to-zirconium ratio in the auxiliary alloy must be greater than the zinc-to-zirconium ratio of the casting alloy to be obtained.
. The auxiliary alloy is prepared by adding magnesium to the molten zinc and then introducing into the molten mass the zirconium in the form of metallic powder, preferably passing through a sieve of 1,550 openings per cm2, or finer, in stirring, and at a temperature of about 750 C. The proportions of zinc, magnesium and zirconium can be varied within the prescribed limits in order to obtain the most suitable auxiliary alloy for introducing the proportions of molten magnesium into the molten magnesium. zinc and zirconium which is desired in the final magnesium-based alloy.
The zirconium powder can preferably be mixed with a salt or mixture of salts forming a flux having a melting point lower than the alloy temperature used. The main purpose of this flux is to allow the alloy to take place without oxidation of the zirconium and to form a covering layer of protective flux on the molten alloy, as well as around each zirconium particle before its incorporation into the mixture. molten mass. Using a normal halide flux, such as 50% magnesium chloride - 50% potassium chloride, will achieve these results, but this solid protective flux can also be dispensed with. using a closed alloy crucible from which air is driven out and its entry prevented by the presence of a stream of inert gas, such as stripped helium or argon.
However, when a flux salt is used, the specific gravity of the auxiliary alloy readily permits separation of the molten flux from the alloy as a slag supernatant when the alloy is complete.
It is known that certain metals such as iron, silicon, titanium and aluminum have a deleterious effect on the mechanical properties of magnesium-based alloys containing zirconium by preventing the intro- duction of an amount. sufficient effective zirconium by the formation of insoluble compounds. The zinc, magnesium and zirconium used must therefore be practically free from these impurities.
For the preparation of the final magnesium-based alloy, the magnesium is melted, then the auxiliary alloy is added to it and the temperature is maintained at about 800 C until the auxiliary alloy is melted and uniformly incorporated into the mass.