DE102009038449A1 - Magnesiumlegierung - Google Patents

Abstract

Magnesiumlegierung der Zusammensetzung Mangan 1,5 bis 2,2 Cer 0,5 bis 2,0 Lanthan 0,2 bis 2,0, wobei sich die Angaben auf Gewichtsprozent an der Legierung beziehen und Magnesium sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen den auf 100 Gew.-% verbleibenden Restanteil an der Legierung einnehmen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Magnesiumlegierung für technische Anwendungszwecke sowie die Verwendung zur Herstellung stranggepreßter Halbzeuge bzw. Bauteile sowie von Blechen.
• Magnesiumlegierungen sind Leichtbauwerkstoffe, die in der Kraftfahrzeugtechnik, im Motorenbau, in der Luft- und Raumfahrttechnik oder anderen konstruktiven Leichtbau zur Anwendung kommen.
• Bei sehr guten Festigkeitseigenschaften und einem geringen spezifischen Gewicht sind Magnesiumlegierungen als metallische Konstruktionsmaterialien vor allem für den Fahrzeug- und Flugzeugbau von hohem Interesse.
• Gerade im Fahrzeugbau wird eine Reduzierung des Gewichts benötigt, da aufgrund steigender Komfort- und Sicherheitsstandards zusätzliche Elemente eingebaut werden. Auch ist der Leichtbau für die Konstruktion von energiesparenden Fahrzeugen von Bedeutung. Bei der Verarbeitung von Magnesiumwerkstoffen kommt den Verfahren – Urformen durch Druckgießen sowie Umformen durch Strangpressen, Schmieden, Walzen, Streck- oder Tiefziehen eine wachsende Bedeutung zu. Mit diesen Verfahren lassen sich Leichtbauteile herstellen, für die insbesondere im Fahrzeugbau wachsender Bedarf besteht.
• Bekannt ist aus der DE 806 055 eine Magnesiumlegierung, die durch eine Zusammensetzung von 0,5 bis 10% Metalle der Gruppe Seltenerden, Rest Magnesium mit der Maßgabe, daß die Seltenerden sich wenigstens zu 50%, vorzugsweise wenigstens zu 75% aus Neodym, höchstens bis zu 25% aus Lanthan und Cer getrennt oder zusammen und aus Praseodym und kleinen Mengen Samarium und Spuren der Elemente der Yttriumgruppe als Rest zusammensetzen, wobei eins oder mehrere der nachfolgenden Elemente Mangan, Aluminium, Calzium, Thorium, Quecksilber, Beryllium, Zink, Cadmium und Zirkon zugesetzt werden.
• Aus der DE 42 08 504 A1 ist eine Magnesiumlegierung bekannt, die 2 bis 8% Seltenerdmetalle enthält, wobei das Seltenerdmetall aus Samarium besteht.
• Weitere Legierungen, die neben dem Hauptbestandteil Magnesium, Mangan und weitere Elemente aus der Gruppe der sp-Metalle und/oder Aluminium, Kupfer, Eisen, Nickel, Calzium u. a. enthalten, sind beispielsweise aus den DE 199 15 276 A1 , DE 196 38 764 A1 , DE 679 156 , DE 697 04 801 T2 , DE 44 46 898 A1 bekannt.
• Die bekannten Magnesiumlegierungen weisen die unterschiedlichsten Nachteile auf.
• Bei Anwesenheit von Calzium können Warmrisse nach dem Gießen in einem Gußverfahren mit hoher Abkühlgeschwindigkeit, beispielsweise beim Spritzguß, entstehen. Bei Legierungen, die Magnesium-Aluminium-Zink-Mangan- bzw. Magnesium-Aluminium-Mangan enthalten, vermindert sich die Festigkeit bei höheren Temperaturen.
• Insgesamt verschlechtert sich das Umformverhalten, die Schweißbarkeit oder die Korrosionsbeständigkeit.
• Die Kaltverformbarkeit der gebräuchlichsten Magnesiumlegierungen ist aufgrund der hexagonalen Kristallstruktur und der geringen Duktilität begrenzt. Die meisten Magnesiumlegierungen verhalten sich bei Raumtemperatur spröde. Für bestimmte Umformverfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus Magnesiumlegierungen ist neben einer hohen Zugfestigkeit ein duktiles Verhalten notwendig. Durch eine höhere Duktilität ist ein verbessertes Umform- und Deformationsverhalten möglich, gegebenenfalls auch eine höhere Festigkeit und Zähigkeit. Viele der bekannten Magnesiumlegierungen weisen mit dem Herstellzustand stark variierende Eigenschaften auf.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Magnesiumlegierung zu entwickeln, die für die Herstellung von Blechen, Schweißdraht, Strangpreß- und/oder Druckgußprofilen bzw. -bauteilen geeignet ist, das heißt, die gute Verformungseigenschaften, eine hohe Korrosionsbeständigkeit, verbesserte Schweißbarkeit, hohe Streckgrenze sowie eine gute Kaltumformbarkeit besitzt.
• Erfindungsgemäß wird dies durch eine Magnesiumlegierung der Zusammensetzung

  Mangan	1,5 bis 2,2
  Cer	0,5 bis 2,0
  Lanthan	0,2 bis 2,0,

  erreicht, wobei sich die Angaben auf Gewichtsprozent (Gew%) an der Legierung beziehen und Magnesium sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen den auf 100 Gew% verbleibenden Restanteil an der Legierung einnehmen.
• Die Magnesiumlegierung weist eine Streckgrenze Rp 0,2 von mindestens 140 Mpa auf sowie gute Festigkeitseigenschaften über einen größeren Temperaturbereich und einen hohen Kriechwiderstand, bei einer ausreichenden Verformbarkeit.
• Die erfindungsgemäße Magnesiumlegierung kann Anwendung finden für die Herstellung von Blechen, Halbzeugen oder Strangpreß- und/oder Druckgußteilen und -profilen sowie zur Herstellung von Schweißdrähten. Daraus können dann spezielle Teile, vorzugsweise für die Anwendung im Fahrzeugbau, Zugbau, Schiffbau und Flugzeugbau, wie Sitz-, Fenster- oder Türrahmen, Fahrzeugaußenhäute, Gehäuse, Träger, Halterungen, Stützen und andere Kleinteile hergestellt werden.
• Eine besonders vorteilhafte Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Magnesiumlegierung ergibt sich, wenn diese aus den Bestandteilen 97% Magnesium, 1,8% Mangan 0,6% Cer und 0,4% Lanthan besteht, wobei der Rest herstellungsbedingte Verunreinigungen sind.
• Die Legierung mit dieser Zusammensetzung zeichnet sich durch eine gute Korrosionsbeständigkeit, ein verbessertes Kaltumformverhalten, ein geringeres Warmkriechverhalten sowie durch eine hohe Streckgrenze aus.
• Diese Magnesiumlegierung kann insbesondere für die Herstellung von Blechen, von Strangpreß- und/oder Druckgußprofilen bzw. -bauteilen sowie für gezogene Schweißdrähte verwendet werden.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - DE 806055 [0005]
• - DE 4208504 A1 [0006]
• - DE 19915276 A1 [0007]
• - DE 19638764 A1 [0007]
• - DE 679156 [0007]
• - DE 69704801 T2 [0007]
• - DE 4446898 A1 [0007]

Claims (4)

1. Magnesiumlegierung der Zusammensetzung Mangan 1,5 bis 2,2 Cer 0,5 bis 2,0 Lanthan 0,2 bis 2,0, wobei sich die Angaben auf Gewichtsprozent an der Legierung beziehen und Magnesium sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen den auf 100 Gew% verbleibenden Restanteil an der Legierung einnehmen.
2. Magnesiumlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Streckgrenze Rp 0,2 von mindestens 140 Mpa aufweist.
3. Magnesiumlegierung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnesiumlegierung zur Herstellung von Strangpreß- und/oder Druckgußprofilen verwendet wird.
4. Magnesiumlegierung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnesiumlegierung zur Herstellung von gezogenen Schweißdrähten verwendet wird.