Alliage de magnésium La présente invention se rapporte aux alliages de magnésium, destinés à être utilisés sous forme de pièces moulées ou de pièces ouvrées.
Dans la description de notre brevet N 295743, nous avons décrit des alliages à base de magnésium (connus sous la désigna tion d'alliages ZTl ayant une résistance extra ordinairement élevée au fluage aux hautes températures.
Ces alliages contiennent. du zirconium, de 0,1 à 0,9 0/0 ; du thorium, de 1 à 6 % ; et du zinc, de 0,5 à 5 % ; la teneur préférée en thorium étant entre les neuf dixièmes et trois fois le pourcentage du zinc, mais n'excédant pas les neuf dixièmes de la teneur en zinc de plus de deux et trois quarts pour cent, le thorium et le zinc ensemble n'excédant pas dix pour cent.
Dans les re cherches que nous avons poursuivies pour des alliages ayant une grande résistance au fluage aux températures élevées, nous avons fait des essais avec des adjonctions de manganèse aux alliages contenant du thorium, mais nous avons trouvé que cela tend à produire des alliages à grain quelque peu grossier, avec en conséquence de faibles propriétés mécaniques à la tempé rature ordinaire. En vue d'éliminer ce dés avantage, nous avons alors expérimenté divers traitements pour affiner le grain, mais sans succès.
On savait que des adjonctions de zirco nium produiraient un affinement du grain d'alliages à base de magnésium en l'absence d'éléments tels que l'aluminium, le manganèse et le silicium, qui se combinent avec le zirco nium pour former des particules insolubles. Ce principe a été énoncé dans la description du brevet anglais No 511137 et a été ensuite con firmé par divers investigateurs. La solubilité de tous ces éléments dans du magnésium conte nant du zirconium a été jusqu'à présent consi dérée comme négligeable, et dans le cas de l'aluminium, du silicium et du fer, elle n'excède pas environ 0,01 %.
Cependant, nous avons 'maintenant trouvé que 1e manganèse diffère des autres éléments gênants, en ceci que, quoique des adjonctions de zirconium aux alliages contenant du manga nèse aient ordinairement pour effet une préci pitation de particules insolubles contenant du manganèse et du zirconium, il est possible de retenir dans l'alliage une quantité faible mais utile de chacun d'eux, et que, lorsque cela est appliqué à des alliages de magnésium conte nant du thorium et du zinc, on peut atteindre une résistance extraordinairement élevée au fluage aux hautes températures.
Le manganèse et le zirconium contribuent tous deux à cette haute résistance au fluage, et la présence du manganèse dans ces alliages a pour effet une résistance à la corrosion appréciablement meil leure que celle obtenue autrement sans lui. On constate que pour un pourcentage donné de zirconium en solution, il y a une certaine quan tité maximum de manganèse qui peut être tolérée.
Ainsi, par exemple, si l'alliage contient seulement 0,4 % de zirconium, il est possible d'avoir jusqu'à environ 0,25 % de manganèse aussi présent en solution, alors que, si l'alliage contient seulement 0,
2 % de zirconium, il peut contenir jusqu'à 0,3 % de manganèse en solu- tion.
La présente invention a pour objet un al liage contenant
EMI0002.0034
Magnésium <SEP> .. <SEP> au <SEP> moins <SEP> 85 <SEP> 0/0
<tb> Zirconium <SEP> <B>........</B> <SEP> de <SEP> 0,2 <SEP> <B>à <SEP> 0,7 <SEP> /0</B>
<tb> Manganèse <SEP> . <SEP> . <SEP> au <SEP> moins <SEP> <B>0,100/0</B>
<tb> Zinc <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> de <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 5,0 <SEP> %
<tb> Thorium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> ... <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> de <SEP> 1,0 <SEP> à <SEP> 6,0 <SEP> 0/0 De préférence;
la quantité de zirconium est comprise entre 0,3 et 0,6%, et celle de man- ganèse est d'au moins 0,15 %. On tiendra compte du fait que les proportions du zirco nium et du manganèse sont approximativement en relation inverse l'une par rapport à l'autre.
Nous avons trouvé, en outre, que la proportion du thorium est de préférence de 0,6 à trois fois le pourcentage du zinc, et que les pourcen tages combinés du thorium et du zinc ne doivent pas dépasser de préférence 10 0/0. Nous avons trouvé que des résultats particulièrement bons sont obtenus quand la teneur en thorium est de 2,6 à 6,0 %, et la teneur en zinc, de 1,0 à 5,0 %,
et que la teneur en thorium est de 2 -f- six dixièmes de la teneur en zinc à 2,5 fois la teneur en zinc, le thorium et le zinc ensemble n'excédant pas 10'%. La teneur en thorium peut avantageusement être supérieure à 1,5 plus les neuf dixièmes de la teneur en zinc.
La composition approximative suivante (dénommée alliage ZTM) s'est trouvée convenir particulièrement
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<I>Composition <SEP> de <SEP> l'alliage <SEP> ZTM</I>
<tb> Thorium <SEP> 3,5 <SEP> 0/0
<tb> Zinc <SEP> <B>--------</B> <SEP> 2,0%
<tb> Zirconium <SEP> 0,5%
<tb> Manganèse <SEP> . <SEP> 0,2% le magnésium, impuretés mises à part, formant le reste.
On cite ici, à titre d'exemple, les résultats d'essais effectués avec les alliages suivants
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Déformation <SEP> en <SEP> a/o <SEP> par <SEP> fluage <SEP> au <SEP> bout <SEP> de
<tb> Alliage <SEP> Composition <SEP> Contrainte <SEP> 100 <SEP> 500 <SEP> 750 <SEP> 1000
<tb> Th. <SEP> Zn. <SEP> Zr. <SEP> Mn.
<SEP> kg/cm' <SEP> heures <SEP> heures <SEP> heures <SEP> heures
<tb> ZTl <SEP> 3,0 <SEP> 2,5 <SEP> 0,81 <SEP> - <SEP> 157 <SEP> 0,12 <SEP> 0,60 <SEP> 1,33 <SEP> > <SEP> 2,0
<tb> ZTM <SEP> 3,2 <SEP> 2,4 <SEP> 0,55 <SEP> 0,19 <SEP> <SEP> 0,12 <SEP> 0,25 <SEP> 0,33 <SEP> 0,42
<tb> AZTM <SEP> 2,9 <SEP> 2,4 <SEP> 0,42 <SEP> 0,21 <SEP> <SEP> 0,15 <SEP> 0,30 <SEP> 0,37 <SEP> 0,48
<tb> ZTl <SEP> 3,0 <SEP> 2,7 <SEP> 0,60 <SEP> - <SEP> 118 <SEP> 0,09 <SEP> 0,47 <SEP> 1,07 <SEP> > <SEP> 2,0
<tb> ZTM <SEP> 3,7 <SEP> 2,1 <SEP> 0,47 <SEP> 0,21 <SEP> 197 <SEP> 0,13 <SEP> 0,52 <SEP> 0,84 <SEP> 1,30 Température des essais 350 C.
Ces essais ont été faits sur des barres d'essai coulées au sable, conformément à la British Standard Spécification L 101 ; ces barres ont été traitées par la chaleur à 3500 C pendant 16 heures. Les essais ont été effectués à 350 C. On peut voir d'après les résultats des trois pre miers essais indiqués dans la table ci-dessus que; dans ces conditions d'essai, les alliages ZTM montrent une résistance au fluage consi- dérablement améliorée pendant des périodes de contrainte de plus de 100 heures, en compa raison avec l'alliage ZT1 ayant sensiblement les mêmes teneurs en thorium et zinc.
En outre, les résultats des deux derniers essais montrent que l'alliage ZTM, d'une teneur en thorium légèrement plus élevée et d'une teneur en zinc plus faible, possède une résistance au fluage à long terme sous une tension de 197 kg/cm2 supérieure à celle de l'alliage ZT/ sous une tension de seulement 118 kg/cm2.
L'augmentation de résistance à la corrosion d'un alliage ZTM par rapport à un alliage ZT/ est mise en évidence par les essais suivants, effectués en immergeant complètement les échantillons pendant 28 jours dans une solu tion de sel à 3 0/0, saturée d'hydroxyde de magnésium.
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Alliage <SEP> Composition <SEP> Vitesse <SEP> de <SEP> corrosion
<tb> Th. <SEP> Zn. <SEP> Zr. <SEP> Mn. <SEP> mg/cm2/jour
<tb> ZTl <SEP> 2,7 <SEP> 2,3 <SEP> 0,53 <SEP> - <SEP> 0,96 <SEP> (moyenne <SEP> de <SEP> 3 <SEP> essais)
<tb> ZTM <SEP> 2,7 <SEP> 1,9 <SEP> 0,43 <SEP> 0,19 <SEP> 0,37 <SEP> 5 > L'alliage selon la présente invention peut encore contenir de faibles quantités d'autres métaux, par exemple Métaux des terres rares jusqu'à 4 % (plus particulièrement 0,1 à 0,7 0/0)
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Béryllium <SEP> <B>....</B> <SEP> . <SEP> <B>-----</B> <SEP> jusqu'à <SEP> 0,1 <SEP> %
<tb> Calcium <SEP> . <SEP> .
<SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <SEP> 0,2%
<tb> Mercure <SEP> .... <SEP> .. <SEP> <SEP> 3 <SEP> %
<tb> Plomb <SEP> ............ <SEP> <SEP> 1 <SEP> 0/0
<tb> Thallium <SEP> .......... <SEP> <SEP> 1 <SEP> %
<tb> Lithium <SEP> .......... <SEP> <SEP> 1 <SEP> %
<tb> Indium <SEP> .......... <SEP> <SEP> 1 <SEP> 0/0
<tb> Tellure <SEP> <B>....</B> <SEP> . <SEP> <B>...</B> <SEP> - <SEP> <B>...</B> <SEP> <SEP> <B>0,1%</B> S'il y a du plomb, la teneur peut en être de 0,01 à 1,0 0/0, et de préférence de 0,025 à 0,5, par exemple de 0,25 0/0.
L'effet avantageux du plomb sur la résis tance au fluage d'alliages ZTM à 3500 C est montré par les résultats d'essais suivants. Les essais de corrosion dont les résultats sont indi qués dans la même table, montrent que le plomb a un effet négligeable sur la résistance à la corrosion d'alliages ZTM lorsqu'il est ajouté en des quantités jusqu'à 0,
15 %.
EMI0003.0030
Vitesse <SEP> de
<tb> corrosion
<tb> mg/cmz/jour
<tb> (28 <SEP> jours
<tb> /o <SEP> déformation <SEP> par <SEP> fluage <SEP> d'immersion
<tb> à <SEP> 197 <SEP> kg/cm2 <SEP> totale
<tb> à <SEP> 350 <SEP> C <SEP> au <SEP> bout <SEP> de <SEP> dans <SEP> solution
<tb> Th. <SEP> Zn. <SEP> Zr. <SEP> Mn.
<SEP> <B>Pb.</B> <SEP> 100 <SEP> 500 <SEP> 1000 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> % <SEP> NaCI
<tb> saturée <SEP> de
<tb> heures <SEP> heures <SEP> heures <SEP> Mg(OH)2)
<tb> 3,2 <SEP> 2,0 <SEP> 0,41 <SEP> 0,<B>1</B>7 <SEP> - <SEP> 0,20 <SEP> 0,48 <SEP> 0,82 <SEP> 1,1
<tb> <B>3,1.</B> <SEP> 2,0 <SEP> 0,40 <SEP> 0,18 <SEP> 0,025 <SEP> 0,17 <SEP> 0,45 <SEP> 0,74 <SEP> 0,7
<tb> 3,0 <SEP> 2,0 <SEP> 0,41 <SEP> 0,18 <SEP> 0,055 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,8
<tb> 3,0 <SEP> 2,0 <SEP> 0,40 <SEP> 0,18 <SEP> 0,096 <SEP> 0,10 <SEP> 0,25 <SEP> - <SEP> 0,8
<tb> 3,0 <SEP> 2,0 <SEP> <B>039</B> <SEP> 0,17 <SEP> 0,154 <SEP> 0,10 <SEP> 0,22 <SEP> 0,38 <SEP> 1,2