CH211147A

CH211147A - Magnesiumlegierung.

Info

Publication number: CH211147A
Authority: CH
Inventors: Aktiengesellsc Farbenindustrie
Original assignee: Ig Farbenindustrie Ag
Priority date: 1937-11-28
Filing date: 1938-11-25
Publication date: 1940-08-31
Also published as: FR845843A; DE934017C; CH211148A

Description


      magnesiumlogierung.   <B>-</B>    Die vorliegende Erfindung bezieht sich  auf eine     Magn-esiumle"gierung    mit     überwie-          gendem        Magnesiumgehalt.     



  Die Entwicklung der hochprozentigen       -4a,gnesium,o-asslegierungen    wurde in erster  Linie durch den Umstand bestimmt,     dass    die  einzige Möglichkeit zur     Erzielung    eines       kristallinisehen        Gussgefüges    von technisch  brauchbaren Festigkeitseigenschaften bei  Magnesium in dem     Hinzuleg#eren.    von Le  gierungskomponenten mit härtend -wirkenden  Eigenschaften bestand. Bis heute wurden für  diesen Zweck fast ausschliesslich Aluminium  und Zink verwendet.

   Diese Metalle üben,  bei Anwendung in den gebräuchlichen Men  genverhältnissen von     4-10%    Aluminium,  gegebenenfalls zusammen mit bis zu     3%     Zink, eine härtende und     ko-rnverkleinernde     Wirkung auf das Magnesium. aus, das an  sieh weich ist und nach dem Erstarren eine  grob     kristaHinische,        radialstrahlige    Struktur  aufweist.

      Je nach ihrer besonderen Zusammen  setzung und<B>je.</B>     naab.    der Art des, angewand  ten Giessverfahrens (Sand-, Kokillen- oder       Spritzguss)    weisen diese bekannten     Magne-          siumgusslegierungen    im     unvergüteten    Zustand  eine Zugfestigkeit von     16-22        kg/mm#    auf,  bei einer Dehnung von<B>3-1,2 %,</B> einer Streck  grenze von<B>8-12</B>     kg/mm#    und einer     Kerb,-          zähigkeit    von<B>0,

  5</B>     mkg/#em'        ("Werkstoffhand-          buch        Nichkisenmeta,1,le"   <B>1936,</B> Blatt     K,).     



  Ein Nachteil dieser bekannten     Magne-          siumlegierungen    ist aber darin zu erblicken,       dass    sie während der Erstarrung zur Bildung       sogenannter        Mkrolunker,    das heisst feiner  Haarrisse im Gefüge, neigen.

   Diese     Mikro-          lunker    machen die     Gussstücke,    nicht nur 'bis  zu einem gewissen Grad durchlässig für  Flüssigkeiten oder Gase, sondern sie beein  trächtigen auch unter gewissen Umständen,  infolge ihrer Kerbwirkung, wesentlich die  guten mechanischen Eigenschaften, die an  sich bei gesundem Gefüge     deT        Gussstücke    er-           reichbar    sind. Dieser Nachteil macht sieh  besonders an     hochbea.nspruchten    Stellen der       GussstüeL-e    bemerkbar, die entsprechend ver  stärkt -werden müssen.

   Die Neigung der be  kannten     Gusslegierungen,    solche     Mikrolunlier     <B>zu</B> bilden, scheint mit ihrem verhältnismässig  hohen Gehalt an Legierungsbildnern zusam  menzuhängen, der im Vergleich zu reinem  oder     niedrio,        leciertem        Magnüsium        züi    einem  grossen     Erstarrungsintervall    führt.

   Die bis  herigen Versuche, der Bildung solcher     3likro-          lunker    entgegenzuwirken, beschränkten sieh  auf eine ausgedehnte Verwendung von     soge-          nannten        Abschreckplaften    und andern     31a.ss-          nahmen    zur raschen Abkühlung der gefähr  deten     Gefügebereiehe.        Solehe        lUassnahmen     sind jedoch teuer und in der Praxis häufig  schwierig zu beherrschen.  



  In Erkenntnis der Bedingungen, die     f        vir     die Bildung eines     mikrolunkerfreien        Guss-          ,crefüges    von hoher     Feistigkeit    massgebend  <B>D</B>  sind, nämlich     Feinkörnigkeit    und kleines       Erstari#uiio-.sintervall.    wurden systematisch  Versuche durchgeführt die zur Auffindung  von Legierungsbildnern dienen sollten,     wel-          ehe    auf     Nagnesium    eine stark kornver  feinernde Wirkung ausüben, und zwar auch  dann, wenn sie in Mengenverhältnissen an  gewendet würden,

   die zur Erzielung einer  erheblichen     -#'erbreiterun",    des     Erstariuncs-          intervalles;    nicht ausreichend sind.  



  Eine viel stärkere Kornverfeinerung als  ,durch den Zusatz der bisher üblichen     orösseren     Mengen an Aluminium und Zink zu       sium    wird durch     Zulegierung    von     Zirkon    in       tn    en  -Mengen von<B>0,05</B> bis     --)iwo    erzielt.

   Bei Zu  satz von     Zirkon    zum     Magonesium    in den     vor-          .erwähnten        Mengenvierhältnissen    ist ausserdem  das     Erstarrungosintervall    der erhaltenen     L#e-          gierung    noch so klein,     dass    eine solche Le  gierung ohne     wah-rnehinba.re        Mikrolunker-          bildung    erstarrt.

   Die kornverfeinernde Wir  kung des     Zirkoniums    auf reines     311,agnesium     (im     Gusszustand   <B>:</B> Zugfestigkeit<B>9</B> bis  <B>13</B>     kg/MM2,    Dehnung     5-6/o")        igt        #so    stark,  <B><I>kn</I></B>       dass    schon ein Zusatz von     0,5%        Zi-rkon    der       Legierun-    eine Zugfestigkeit von<B>18,5</B>     k,0;

  /MM2     n<B>en C</B>  und eine Streckgrenze von<B>7</B>     k,-/mm'    verleiht,         welehe    Werfe     iiitliezit    denen der bisher ge  brauchten     Gusslegierungen    gleichkommen.  en,  Ausserdem wird die     N.linung    auf     21?o'    und  die     lZerbAbigkeit    auf<B>1,5</B>     Mkg/CM2     n erhöht.

         Diesse    Werte sind also wesentlich     böher    als  die entsprechenden Werte der gebräuchlichen  Die Werte, die schon mit der binären  erreicht wer  den,     köniien    aber     dureh        Zitsatz    anderer     Le-          ,gierungsbildner        nocli    erhöht werden.

   Es hat  sieh dabei aber gezeigt,     dass    durchaus nicht  alle der für     31agnesium    möglichen Legie  rungsbildner für den vorliegenden Zweck  brauchbar sind. sondern     dass    im Gegenteil die  Anwesenheit verschiedener solcher Legie  rungsbildner das     Zirkon    mehr oder weniger  an der     Au#sübung    seiner günstigen Wirkun  gen     bindürt.    Es wurde nämlich gefunden,       dass    solche     Le-ierungsbildner    nicht zulässig  sind, die mit dem     Zirkon    zu     ausseigernden          Legierungsbestandteilen    zusammentreten.

   In  dieser     ITinsieht    eignen sieh als Legierungs  bildner     züm    Beispiel die Metalle Cadmium  und Zink. Zusätzlich oder statt dieser kön  nen     foloende    Metalle verwendet werden:       Cer,    Silber.     Thallium,        Thorium,    Kupfer,  Beryllium, Wismut, Blei     und/oder        Caleium.     Andere Metalle dagegen, wie z. B.     Alumi-          n1111n#        s11i7,ii-iin,    Zinn, Kobalt.

   Nickel, Anti  mon und     Manggan,    die bei gleichzeitiger     Ge-          ,        -en-        %virl        im        -eselimo17enen        Magnesium        an-          seheinend        lioeliselimelzende    Legierungsbe  standteile     bilden.,sind    nicht geeignet.

   Ausser  dem soll aber     vorztitrsweise,    wie schon er  wähnt. die Menge der Legierungsbildner  en  nicht hinreichen, um eine     me#rkbare        Ver-          ,1.rösserung    des     Ersfiirrungsintervalles    der bi  nären     31#i"iiesitizri-Zii-Izonlegieruiio-    zu     bewir-          C    in       ken,    da     sonest    der Vorteil der     Mikrolunker-          freibeit    der Legierung fortschreitend verlo  ren gehen würde.

   Daraus folgt,     dass    die  Menge der genannten     Legierungsbildner        vor-          il        el          zugsweise    diejenige Menge, die in fester     Lö-          n        el          sung    aufgenommen werden kann, nicht     über-          zn          sehreiten    sollte.  



  Die vorliegende Erfindung betrifft also  eine     Magnesiumlegierung    mit     überwiegendtm          eD        tD        ZD              H   <B>2</B>     agnesiumgehalt,        die        dadurch        gekennzeich-          net    ist,     dass    sie<B>0,05-2%</B>     Zirkon    und noch  mindestens ein     Legierunggselement    enthält,  das mit dem     Zirkon    nicht zu     ausseigernden     Legierungsbestandteilen zusammentritt.

    



  Da die     Korrosionsbeständigkeit    von     Guss-          legierungen    durch ein     feinkörniges    und  dichtes Gefüge begünstigt wird, so ist die  erfindungsgemässe Legierung     bezügliell        Kür-          rosionsbeständigkeit    und besonders im Hin  blick auf     Spannungskürrosionsfestigkeit,    den  besten bisher bekannten Legierungen auf       Magnessiumbasis    gleichwertig.

   Der Zusatz  von Mangan,     #dassonst    als notwendig für die  Verbesserung der     Karrosio-nsfestigkeit    auge-         s#elien    wurde,     erübrigtsich.,    er würde im vor  liegenden     Fa,11    das     Zirkon    zudem noch     hin-          d-ern,    seine günstigen Wirkungen auszuüben.  



  Das feine Korn, das sich bei der Erstar  rung der erfindungsgemässen Legierung bil  det, bleibt auch nach wiederholtem Ein  schmelzen und Umgiessen der Legierung er  halten. Die Bildung des feinkörnigen Ge  <I>füges.</I> ist praktisch unabhängig von der<B>Ab-</B>  kühlungsgeschwindigkeit der gegossenen Le  gierung; sie tritt also sowohl beim     Kokillen-          guss    als     auell    beim     Sandguss    ein.  



  Im folgenden     werdeneinige    Beispiele von  geeigneten     ternären        bezw.        quaternären        Guss-          legierungen    genannt.

    
EMI0003.0039     
  
    Zugfestigkeit <SEP> Dehnung <SEP> Streckgrenze
<tb>  Legierung <SEP> kg/mm' <SEP> kg/mM2
<tb>  Magnesium <SEP> mit <SEP> <B>1 <SEP> %</B> <SEP> Zr <SEP> und <SEP> <B>5 <SEP> % <SEP> Cd</B> <SEP> 20,1 <SEP> 21 <SEP> <B>8,5</B>
<tb>  Magnesium <SEP> mit <SEP> <B>1 <SEP> %</B> <SEP> Zr, <SEP> <B>5 <SEP> % <SEP> Cd, <SEP> 1 <SEP> %</B> <SEP> Zn.

   <SEP> 20,0 <SEP> <B>23,0 <SEP> 8,0</B>
<tb>  Magnesium <SEP> mit <SEP> <B>1 <SEP> %</B> <SEP> Zr, <SEP> 2 <SEP> <B>% <SEP> Cd, <SEP> 3 <SEP> %</B> <SEP> Zu <SEP> <B>25,0</B> <SEP> 20,0 <SEP> 12,0       Die guten Eigenschaften der     vorbBs,ohrie-          benen    Legierungen, insbesondere ihre her  vorragende Dehnbarkeit     und        Kerbzähigkeit,          mat'hen,sie    auch für die     Verarbeitting    zu     ver-          kneteten    Erzeugnissen geeignet.

       Zwax    zeigt  schon eine     binäxe,    Legierung, die etwa 2<B>%</B>       Zirkon    enthält, nach der     Yergütung    Festig  keitswerte, die denjenigen der gebräuchlichen  verkneteten     Magnesiumlegierungen,        die    er  hebliche Mengen Aluminium     und    gegebenen  falls auch Zink enthalten, gleichkommen,  während sie hinsichtlich     Uhigkeit    diesen     ge-          hräuchlichen    Legierungen wesentlich über  legen Ist. Bei den Legierungen gemäss Er  findung, z.

   B. solchen, die Cadmium oder  Zink enthalten, wird sowohl die Festigkeit  der     verkneteten    Legierungen erhöht als auch  das     VerhäHnis    zwischen Zugfestigkeit und  Dehnung verbessert. Von Wichtigkeit ist  noch der Umstand,     dass    insbesondere die     ver-          kneteten    Legierungen sich vor den bekannten  verkneteten Legierungen durch ihre     Schweiss-          ba,rkeit    auszeichnen.

      Die mit den     bekannten    verkneteten     Mag-          nesium-Legierungen    erzielbaren mechanischen       Eigenscha,ften    Sind etwa folgende:  
EMI0003.0069     
  
    Zugfestigkeit <SEP> <B>= <SEP> 28-37</B> <SEP> kg/mm#
<tb>  Streckgrenze <SEP> <B>= <SEP> 20-28</B> <SEP> kg/mm#
<tb>  Dehnung <SEP> <B>= <SEP> 7-16 <SEP> %</B>
<tb>  Kontraktion <SEP> <B>= <SEP> 9-30%</B>       (Siehe     "Werksto#ffhandbuoli        Nieliteisenme-          ta,U,e"   <B>1936,</B> Blatt     K"    Legierungen<B>A.</B> Z. M.,  <B>A.</B> Z.<B>855,</B> V<B>1).</B>  



  Eine verknetete Legierung der Zusam  mensetzung:  
EMI0003.0074     
  
    <B>l%</B> <SEP> Zr
<tb>  <B>3%</B> <SEP> Zn
<tb>  2% <SEP> <B>Cd</B>
<tb>  Rest <SEP> Magnesium       weist eine Zugfestigkeit von<B>38,0</B>     kg/TnTn',     eine Streckgrenze von 34,0     kg/n#m#,    eine  Dehnung von<B>192,5%</B> und eine Kontraktion  von     46,0%    auf.

Claims

PATENTANSPRUCH: Alagnesiumlegierung mit überwieo-en.dem Magnesiumgehalt dadurch gekennzeiehnet, dass sie0,05-2% Zirkon und noch min destens ein Legierungselement, enthält, das mit dem Zirkon nicht zu ausseiggerndeu Le gierungsbestandteilen zusammentritt.

UNTERANSPRüCHE: 1. Leg rung na.eh Patentanspriieh. dadurch nie gf#I-veninzeichnet, dass sie noch Zink ent hält. 2. Legierung nach Patentanspruch und Un- t,era.nizprue,h 1, gekennzeichnet durch ,einen Gehalt an Zink in einer Menge, die die Sättigungsgrenze für die Misch- kristallbildung nicht Übersteigt. e5 t5 3. Legierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss sie noch Cadmium. enthält. 4.

Legierung nach Patentanspruch und Un teranspruch3, gekennzeichnet durch ,einen Gehalt an CadmiumineinerL#lenge, die die Sättiggungsgrenze für die Miseh- kristallbildung nicht übersteigt. 5. Legierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch Cer enthält. 6. Legieriing nach Palentanspriieb. dadureh 2n (re C kennzeichnet, dass sie noch Silber ent hält.

7. Legierung nacli Patentanspruch, dadurch ,()"l#eiijizeiebriel, dass sie noch Thallium enthält. 8. Legierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet. dass sie noch Thorium enthält.. 9. Legierting nach Patentanspruch, dadurch n gekennzeichnet, dass sie noch Kupfer enthält.

1.0. Legiei-ung naeb Patentanspruch, dadurch , gel, :ennzeichnet, dass sie noch Beryllium enthält. 11. liegierking nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch Wismut enthält. 12. Legierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch Blei enthält.

13. Legierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass oie noch Caleium enthält.