BE503698A - - Google Patents

Description

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  PERFECTIONNEMENTS AUX ALLIAGES A BASE DE MAGNESIUM. 



   On a fait de nombreuses tentatives pour préparer des alliages à base de magnésium présentant une haute résistance au fluage aux températures élevées. Dans ce but on a proposé d'utiliser des alliages binaires contenant jusqu'à 10% de cérium ou de préparer des alliages contenant du cérium en même temps que certains autres élémentspar exemple du manganèse, du cobalt et du   calcium.   Bien que ces additions de cérium se soient montrées efficaces en aug- mentant la résistance au   fluage,   les alliages en général ne sont pas satis- faisants en particulier parce qu'ils tendent à être trop fragiles à la tem- pérature ambiante. 



   On a récemment proposé d'utiliser des alliages à base de magné- sium contenant jusqu'à environ   1%   de zirconium en même temps qu'environ 1 à 4% de cérium et on a trouvé que ces alliages avaient une meilleure résistance au fluage aux températures élevées et des propriétés améliorées à la   tempéra-   ture ambiante. 



   Dans le but de modifier les propriétés des alliages contenant du zirconium et des métaux des terres rares,on a ajouté du zinc et trouvé que, en plus de faciliter la préparation de coulées dans le   sable,   cette addition entraîne une amélioration marquée des propriétés de résistance au fluage aux températures supérieures à 250 . Cependant ces alliages, bien que possédant encore une résistance raisonnablement bonne au fluage sous des charges de   l'or-   dre de   1,5   kg par mm2   à   des températures de 300  ou plus, présentant une vites- se trop élevée de fluage pendant les premières heures.

   La vitesse totale de fluage de ces alliages sous des charges supérieures à 1,5   kg   par mm2, à des températures supérieures à   3000   est telle que ces alliages deviennent   inutili-   sables pour beaucoup d'applications. 



   On   s'est   donc efforcé de trouver un alliage possédant la combi- naison suivante de propriétés : 

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1 ) Résistance élevée au fluage jusqu'à et au-dessus de   300 ,   aussi bien au début qu'à la fin de l'essai. 



   2 ) Absence de début de fluage tertiaire jusqu'à une durée d'es- sai   d'au   moins 1000 heures 
3 ) Bonne résistance à la tension aux températures ambiantes. 



     4 )   Allongement suffisant aux températures ambiantes. 



   5 ) Bonne résistance à la corrosion. 



   6 ) Bonnes propriétés de coulée. 



   On a déterminé que   l'on   obtient cette combinaison de propriétés, comprenant une résistance tout à fait remarquablement élevée au fluage jusqu' à, et au-dessus de   300 ,   avec des alliages contenant en plus du zirconium du thorium et du zinc en proportion relative convenable.   On   peut également réa- liser des alliages présentant une résistance satisfaisante au fluage à des   tem-   pératures de   300    ou plus en ajoutant des métaux des terres rares aux consti- tuants alliés précités à savoir le thorium, le zinc et le zirconium. 



   La teneur en zirconium doit être de 0,1 à 0,9% et au moins 0,1% et de préférence au moins 0,4% doivent être présents à   1?état   soluble, c'est-   à-dire,   sous une forme facilement soluble (en même temps que le magnésium) dans une solution aqueuse d'acide chlorhydrique constitué par 30 ce de HCl (densité   1,16)   et 85 ce   d'eau,   suffisamment d9acide étant ajouté pendant la dissolution pour maintenir la concentration initiale. 



   La concentration en thorium pour le but de la présente invention n'est pas inférieure à   9/10   de la proportion en zinc et pas supérieure à 3 fois la quantité de zinc. La quantité totale de thorium et de zinc considérés en-- semble n'est pas supérieure à 10%.La quantité de thorium   n'est   également pas supérieure à 9/10 du pourcentage de zinc plus   2,75%     c'est-à-dire     s'il   y a 2% de zinc, le thorium ne doit pas dépasser   4,55%.   De   plus,   le pourcentage de thorium doit être compris entre 1 et 6% et celui de zinc entre   1/2   et 5%.

   De préférence le pourcentage de thorium n'est pas supérieur à 1,5% plus 9/10 du pourcentage de zinc et de préférence pas inférieur à 1,4 fois le pourcentage de zinc moins 1,5%. De préférence également la teneur en thorium est comprise entre 2 et   5,75%   et celle en zinc entre   0,75   et   4,75%.   Un pourcentage infé- rieur ou supérieur en zinc   n'offre   pas la résistance élevée au fluage désira- ble et un pourcentage plus élevé en zinc a une répercussion nuisible sur les autres propriétés de   l'alliage,   telles que   l'allongement   aux températures ambiantes. 



   La présente invention concerne des alliages présentant une ré- sistance au fluage à des températures de l'ordre de 300 à   320    très supérieu- re à celle des autres alliages à base de magnésium et en fait très supérieure à celle des alliages ordinaires à base d'aluminium et cette résistance élevée au fluage qui est atteinte en même temps   qu'une   bonne résistance   à   la tension aux températures ambiantes et que d'autres propriétés mécaniques suffisamment bonnes, représente un progrès remarquable et inattendu dans cette technique. 



   Les alliages selon la présente invention ne contiennent de pré- férence aucun autre métal que ceux mentionnés en particuliers, par exemple l'ar- gent et le cuivre qui, s'ils sont présents ne doivent pas au total dépasser 1% dans le cas de l'argent et de préférence être inférieur à   0,05%   tandis que dans le cas du cuivre,il ne doit pas dépasser 1% et être de préférence   in-   férieur à 0,02%. 



   Une barre d'essai en alliage selon l'invention et coulée   selon   la British Standards Spécification n    L.101   figure 1, traitée thermiquement à   315    pendant 24 heures et soumise à l'essai de fluage à 315  sous une charge de 2,3 kg par mm2, présente une déformation de fluage inférieure à 2% et géné- ralement très inférieure à   2%.  par exemple inférieure à 0,6%. 



   Par comparaison, des essais similaires sur des alliages conte- 

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 nant 0,7% de zirconium, 3% de cérium, le reste étant du magnésium, présentent des déformations de fluage de l'ordre de 3,5% sous une charge de seulement 1,15 kg par mm2 à 3150 et on obtient un fluage similaire avec des alliages à base de magnésium ne contenant que du zirconium, du zinc et des métaux des terres rares. 



   C'est également un résultat très surprenant que les proportions de thorium à zinc donnant la résistance maximum au fluage selon la invention constituent également des alliages ayant la résistance maximum à la   corro-   sion en solution aqueuse de chlorure de sodium. 
 EMI3.1 
 
<tb> 



  A <SEP> titre <SEP> d'exemple, <SEP> on <SEP> peut <SEP> citer <SEP> l'alliage <SEP> suivant <SEP> : <SEP> 
<tb> 
<tb> Zirconium <SEP> 0,7%
<tb> 
<tb> Thorium <SEP> 3,1%
<tb> 
<tb> Zinc <SEP> 2,5%
<tb> 
<tb> Magnésium <SEP> le <SEP> reste
<tb> 
 
Une barre d'essai coulée ayant la composition ci-dessus et   réali-   sée selon la British Standards Spécification précitée, traitée thermiquement à 3150 pendant 24 heures avait les propriétés suivantes aux températures ambian- tes : Limite de rupture kg par mm2: 19 à 20 Limite élastique à 0,1% " " " : 7,75 Allongement sur 5 cm 7 à 8 
Sur le même alliage, le pourcentage de déformation par fluage après 500 heures à 315  est de 0,30 sous une contrainte de 2,3 kg par mm2. 



   D'autres métaux que   l'on   peut utilement tolérer dans les allia- ges sont les suivants : 
 EMI3.2 
 
<tb> Métaux <SEP> des <SEP> terres <SEP> rares <SEP> jusque <SEP> a <SEP> 4%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> (plus <SEP> particulièrement <SEP> 0,1 <SEP> à <SEP> 0,7%)
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Béryllium <SEP> jusque <SEP> 0,1%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Calcium <SEP> " <SEP> 0,2%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Mercure <SEP> " <SEP> 3 <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Plomb <SEP> " <SEP> 1 <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Thallium <SEP> " <SEP> 1 <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Lithium <SEP> " <SEP> 12% <SEP> |
<tb> 
 
La proportion totale des métaux alliés autres que le magnésium ne doit pas dépasser 15%. 



   Les alliages selon la présente invention sont spécialement uti- les pour la fabrication d'éléments de moteurs ou analogues, éléments soumis à des contraintes à des températures supérieures à 250  en fonctionnement.

Claims (1)

1. RESUME =========== La présente invention concerne un alliage à base de magnésium présentant les caractéristiques suivantes appliquées isolément ou en combi- nais on : 1 ) L'alliage consiste en zirconium en quantité comprise entre 0,1 et 0,9%, au moins 0,1% étant présents sous forme soluble, en thorium entre 1 et 6%, en zinc entre 0,5 et 5%, le pourcentage de thorium étant compris entre 9/10 et 3 fois le pourcentage de zinc mais ne dépassant pas 9/10 de la teneur en zinc de plus de 2,75%, le thorium et le zinc ensemble ne dépassant pas 10%.

   2 ) L'alliage contient également au moins un des constituants suivants : <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 <tb> Métaux <SEP> des <SEP> terres <SEP> rares <SEP> jusque <SEP> a <SEP> 4% <tb> <tb> Béryllium <SEP> " <SEP> 0,1% <tb> <tb> Calcium <SEP> " <SEP> 0,2% <tb> <tb> Argent <SEP> " <SEP> 1 <SEP> % <tb> <tb> Cuivre <SEP> " <SEP> 1 <SEP> % <tb> <tb> Mercure <SEP> " <SEP> 3 <SEP> % <SEP> <tb> Plomb <SEP> " <SEP> 1 <SEP> % <tb> <tb> Thallium <SEP> " <SEP> 1 <SEP> % <tb> <tb> Lithium <SEP> " <SEP> 12 <SEP> % <tb> <tb> <tb> 3 ) <SEP> L'alliage <SEP> contient <SEP> également <SEP> au <SEP> moins <SEP> un <SEP> des <SEP> constituants <tb> suivants <tb> <tb> Argent <SEP> jusqu'à <SEP> 0,05% <tb> <tb> Cuivre <SEP> " <SEP> 0,02% <tb> 4 )

   La teneur en thorium est d'au moins 2% et ne dépasse pas 9/10 du pourcentage de zinc de plus de 1 1/2% et n'est pas inférieure à 1,4 fois le pourcentage de zinc de plus de 1 1/2%.

   5 ) L'alliage contient un ou plusieurs métaux des terres rares en quantité comprise entre 0,1 et 0,7%.