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Publication number: BE503699A
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Description


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  PERFECTIONNEMENTS AUX ALLIAGES A BASE DE MAGNESIUM. 



   La   présente invention   concerne les alliages à base de magnésium. 



   On a fait   jusquici   de nombreuses tentatives pour préparer des alliages à base de magnésium possédant une résistance particulièrement élevée à la rupture, une limite élastique très élevée et une résistance élevée au flua- ge aux températures élevées de 19ordre de 250-320 . 



   Dans le but d'améliorer la résistance au fluage on a proposé d'utiliser des alliages binaires contenant jusqu'à environ 10% de cérium ou de préparer des alliages contenant du cérium avec certains autres éléments, par exemple du manganèse, du cobalt et du calcium. Ces additions de cérium se sont montrées efficaces en augmentant la résistance au fluage mais les alliages ne sont pas satisfaisants en général car ils tendent à devenir trop fragiles à la température ambiante. 



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



   Dans le but de modifier les propriétés de coulée et   d'autres   pro- priétés d'alliage contenant du zirconium et des métaux de terres rares, on a ajouté du zinc et trouvé que en plus de faciliter l'obtention de coulée dans le sablecette addition entraîne une amélioration marquée des propriétés de fluage aux températures supérieures à 2500.Cependant ces alliages,bien que possédant encore une résistance raisonnablement bonne au fluage sous des char- ges de l'ordre de 1,5 kg par mm2 à des températures supérieures à   3000.  sont tels qu'ils ne sont pas satisfaisants pour beaucoup d'applications. 



   On s'est donc efforcé de trouver un alliage ayant la combinaison suivante de propriétés : 

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1 ) Résistance élevée au fluage jusque à et au-dessus de 2500 aus- si 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 ) Une résistance à la rupture et une limite élastique à 0,1% particulièrement élevées 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 à la rupture et une limite élastique très élevée avec une excellente résistance au fluage jusqu'à et au dessus de 250  avec des   al-   liages contenant, en même temps que du zirconium, du thorium et du zinc en pro- portion relative spécialement choisie. 



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



   Pour le but à atteindre de la présente invention, la teneur en thorium est comprise entre 1 et 4%, la teneur en zinc est comprise entre 1 1/2 et 7 1/2%, le thorium représente entre 3 et   7/10   de la teneur en zinc et la teneur totale en thorium et en zinc ensemble n'est pas supérieure à   10%.   La teneur en thorium est de préférence d'au moins 1,5% et celle en zinc entre 3,5 et   6%.   



   Dans ces proportions, on peut constituer des alliages présen- tant les propriétés minimum suivantes sur une barre d'essai coulée suivant la British Standards Spécification L. 101 figure 1, après traitement thermique à 3159 pendant 24 heures. 



    1 ) Déformation de fluage inférieure à 1,5 à 250  sous une contrainte de 1,5 kg par mm pendant 500 heures.   



   2 ) Limite de rupture 15,4 kg par mm2 
3 ) Limite élastique à 0,1%, 7 kg par mm 
4 ) Allongement 3%. 



   On a obtenu les valeurs indiquées ci-dessous dans l'intervalle de composition préféré. 



   Limite élastique à 0,1% : 13 à 15,5 kg par mm2. 



   Limite de rupture : 23 à 27 kg par mm2 
Allongement sur cms : 7   à 12   %. 



   Par comparaison on a trouvé que les alliages déjà connus conte- nant du zirconium et du cérium avec ou sans zinc donnent des déformations de fluage beaucoup plus élevées. Le meilleur de ces alliages connus peut présen- ter de très bonnes propriétés mécaniques à la température ambiante mais non la combinaison   d'une   résistance élevée au fluage- et des propriétés satisfaisan- tes à la température ambiante permise par les alliages selon la présente- inven- tion. 



   Ainsi on peut citer à titre d'exemple l'alliage suivant préparé selon l'invention: 
Zirconium   0,7 %   
Thorium 2 % 

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 EMI3.1 
 Zinc 4..5% 
Magnésium le reste 
Des barres dressai de la composition précédente coulées selon la British Standards Spécification No.  L.101   traitées thermiquement à 250  pendant 24 heures, présentent les propriétés suivantes à la température ambiante : 
 EMI3.2 
 Limite élastique à 0,1% 14 à 1495 kg par maza Limite de rupture : 26 à 27 kg par mu 2. o Allongement sur 5 cms : 8 à 13%. 



   La déformation par  :fluage   est de   0,11%   à 2500 sous une contrainte de 1,5 kg par mm2 pendant 500 heures 
Une barre dressai analogue donne une déformation de fluage de 
 EMI3.3 
 1,75% après 100 heures à 315  sous une contrainte de 2,3 kg par mm2. 
 EMI3.4 
 
<tb> On <SEP> cite <SEP> l'alliage <SEP> suivant <SEP> comme <SEP> autre <SEP> exemple.
<tb> 
<tb> 



  Zirconium <SEP> 0,79%
<tb> 
<tb> Thorium <SEP> 1,1%
<tb> 
<tb> Métaux <SEP> des <SEP> terres <SEP> rares <SEP> 1,8 <SEP> %
<tb> 
<tb> Zinc <SEP> 2,3%
<tb> Magnésium <SEP> le <SEP> reste
<tb> 
 
Des barres d'essai analogues de cet alliage soumises à des essais analogues ont montré les propriétés indiquées ci-dessous. 
 EMI3.5 
 



  Limite élastique à 0,1: 9 kg par mu Limite de rupture : 16 kg par mrrf. 



  Allongement sur 5 cms : 4 â %. 



  La déformation par fluage est de ,3 à 315  sous une charge de 1,15 kg par mm2 pendant 500 heures. 



   Il est particulièrement intéressant de noter que les propriétés mécaniques des alliages selon l'invention nécessitentpour des propriétés mé- caniques données, une teneur en   thorium,   inférieure à celle de tout autre allia- 
 EMI3.6 
 ge à base de magnésium contenant du zirconiua, du thorium et du zinc. 



   La proportion totale de tous les métaux alliés autres que le magnésium ne doit pas dépasser   15%.   



   Les alliages selon la présente invention sont particulièrement utiles pour la fabrication d'éléments utilisés dans des moteurs ou analogues, éléments soumis à des contraintes à des températures supérieures à   2500.   



   Les alliages selon la présente invention peuvent contenir un ou plusieurs des éléments suivants : 
 EMI3.7 
 
<tb> Métaux <SEP> des <SEP> terres <SEP> rares <SEP> jusqu'à <SEP> 4%
<tb> 
<tb> (plus <SEP> particulièrement <SEP> 0,1 <SEP> à <SEP> 0,7%)
<tb> 
<tb> Béryllium <SEP> " <SEP> 0,1%
<tb> 
 
 EMI3.8 
 Calcium " 0,2% 
 EMI3.9 
 
<tb> Mercure <SEP> " <SEP> 3 <SEP> %
<tb> 
<tb> Plomb <SEP> " <SEP> 1 <SEP> %
<tb> 
<tb> Thallium <SEP> " <SEP> 1 <SEP> %
<tb> 
<tb> Lithium <SEP> " <SEP> 12 <SEP> %
<tb> 
 
 EMI3.10 
 Les alliages selon la présente invention ne contiennent de préfixé- rence aucun autre métal allié que ceux mentionnés en particulier par exemple 1'argent et le- cuivre s'ils sont présents ne doivent pas dépasser 1% et de pré- férence moins de 0,05% dans le cas de argent   et 3%   et de préférence moins de   0,

  02%   dans le cas du cuivre.

Claims

RESUME.- La présente invention concerne un alliage à base de magnésium pré- sentant les caractéristiques suivantes appliquées isolément ou en combinaison: 1 ) Il consiste en zirconium en quantité de 0,4 à 0,9% au moins 0,4% étant présents sous forme soluble, 1 à 4% de thorium, 1,5, à 7,5% de zinc, les pourcentages de thorium étant compris entre 3 et 7/10 du pourcentage de zinc, la quantité totale de thorium et de zinc ensemble ne dépassant pas 10%.

2 ) L'alliage contient également un des constituents suivants au moins : EMI4.1 <tb> Métaux <SEP> des <SEP> terres <SEP> rares <SEP> jusqu'à <SEP> 4 <SEP> % <tb> <tb> Bérillium <SEP> " <SEP> 0,1% <tb> <tb> Calcium <SEP> " <SEP> 0,2% <tb> <tb> Argent <SEP> 1 <SEP> % <tb> Cuivre <SEP> " <SEP> 1 <SEP> % <tb> <tb> Mercure <SEP> " <SEP> 3 <SEP> % <tb> <tb> Plomb <SEP> " <SEP> 1 <SEP> % <tb> <tb> Thallium <SEP> " <SEP> 1 <SEP> % <tb> <tb> Lithium <SEP> " <SEP> 12 <SEP> % <tb> 3 ) L'alliage contient également au moins un des constituants suivants : Argent jusqu'à 0,05% Cuivre " 0,02% 4 ) La teneur en thorium est au moins 1,5% et la teneur en zinc est comprise entre 3,5 et 6%.

5 ) L'alliage contient un ou plusieurs métaux des terres rares en quantité ne dépassant pas 0,7% et non inférieure à 0,1%.