DE102013110779A1 - Process for the production of semi-finished products from a magnesium alloy and band or profile-shaped semi-finished product from a magnesium alloy - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus einer Magnesiumlegierung, bei dem eine Magnesiumlegierung in einem Schmelzofen (3) aufgeschmolzen und anschließend mittels einer Gießeinrichtung (4) und einer Formungseinrichtung (5) in ein band- oder profilförmiges Halbzeug (1, 1', 1'') geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung vor dem Formen des Halbzeuges (1, 1', 1'') anorganische Verstärkungsfasern (2, 2') zugegeben werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein band- oder profilförmiges Halbzeug (1, 1', 1'') aus einer Magnesiumlegierung, die anorganische Verstärkungsfasern (2, 2') enthält.The invention relates to a method for the production of semi-finished products from a magnesium alloy, in which a magnesium alloy is melted in a melting furnace (3) and then by means of a casting device (4) and a shaping device (5) in a band or profile-shaped semi-finished (1, 1 ' , 1 ''), characterized in that inorganic reinforcing fibers (2, 2 ') are added to the molten magnesium alloy prior to forming the semifinished product (1, 1', 1 ''). Furthermore, the invention relates to a band or profile-shaped semi-finished product (1, 1 ', 1' ') made of a magnesium alloy containing inorganic reinforcing fibers (2, 2').

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus einer Magnesiumlegierung, bei dem eine Magnesiumlegierung in einem Schmelzofen aufgeschmolzen und anschließend mittels einer Gießeinrichtung und einer Formungseinrichtung in ein band- oder profilförmiges Halbzeug geformt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein band- oder profilförmiges Halbzeug aus einer Magnesiumlegierung.The invention relates to a method for the production of semi-finished products from a magnesium alloy, in which a magnesium alloy is melted in a melting furnace and then formed by means of a casting device and a shaping device in a band or profile-shaped semifinished product. Furthermore, the invention relates to a band or profile-shaped semi-finished magnesium alloy.

Bleche und andere Halbzeuge aus herkömmlichen Magnesiumlegierungen zeichnen sich bei guter Festigkeit durch ein geringes Gewicht aus. Sie werden daher insbesondere im Fahrzeug-Leichtbau verwendet. Im Vergleich zu Blechen oder Halbzeugen aus Stahl, insbesondere Vergütungsstählen, weisen jedoch solche aus herkömmlichen Magnesiumlegierungen eine oftmals eher unbefriedigende Festigkeit auf. So liegt die Zugfestigkeit der heute industriell üblichen Magnesiumblechwerkstoffe bzw. Magnesiumbleche unterhalb von Rm = 300 MPa. Für eine Vielzahl von Anwendungen in den Bereichen Industrie und Fahrzeugbau werden allerdings höhere Anforderungen an die Festigkeit gestellt als sie mit den derzeit verfügbaren Magnesiumblechwerkstoffen erreichbar sind. Bekanntlich ist die Umformung von Magnesiumblechwerkstoffen bei Raumtemperatur stark beschränkt. Erst ab einer Temperatur von ca. 225°C lassen sich Magnesiumblechwerkstoffe gut umformen. Aufgrund der in der Regel temperierten Umformung von Magnesiumblechwerkstoffen sind Wärmebehandlungen zur Erhöhung der Festigkeit nur bedingt wirksam. Eine Erhöhung der Festigkeit von Magnesiumblechwerkstoffen würde den möglichen Einsatzbereich dieser Werkstoffe erheblich erweitern sowie zu größeren Produktionsmengen führen und letztlich auch einen positiven Effekt auf die Wettbewerbsfähigkeit dieser Werkstoffe haben. Die Festigkeit von Blechwerkstoffen wird im Wesentlichen durch die Legierungszusammensetzung, die Walzbehandlung und die Wärmebehandlung beeinflusst. Für eine gegebene Legierung bewegt sich die Prozessführung für das Walzen und die Wärmebehandlung jeweils in bestimmten Grenzen, dem sogenannten Prozessfenster. Maßgebend sind in diesem Zusammenhang sowohl technische als auch wirtschaftliche Aspekte. Die Auswahl der Legierung erfolgt ebenfalls anhand der genannten Aspekte, so dass die Entwicklung einer neuen Legierung oftmals nur das letzte Mittel für einen bestimmten Anwendungsfall sein kann und in der Regel den vertretbaren Aufwand bei weitem überschreitet.Sheets and other semi-finished products made of conventional magnesium alloys are characterized by good strength and low weight. They are therefore used in particular in lightweight vehicle construction. However, compared to sheets or semi-finished products made of steel, in particular tempered steels, those of conventional magnesium alloys often have rather unsatisfactory strength. For example, the tensile strength of the currently industrially customary magnesium sheet materials or magnesium sheets is below Rm = 300 MPa. For a variety of industrial and automotive applications, however, the strength requirements are higher than those achievable with the currently available magnesium sheet materials. As is known, the deformation of magnesium sheet materials is very limited at room temperature. Only starting at a temperature of about 225 ° C, magnesium sheet materials can be formed well. Due to the usually tempered deformation of magnesium sheet materials heat treatments to increase the strength are only partially effective. An increase in the strength of magnesium sheet materials would significantly increase the potential use of these materials, lead to higher production volumes and, ultimately, have a positive effect on the competitiveness of these materials. The strength of sheet materials is essentially influenced by the alloy composition, the rolling treatment and the heat treatment. For a given alloy, the process control for the rolling and the heat treatment moves within certain limits, the so-called process window. Decisive in this context are both technical and economic aspects. The choice of alloy is also based on the above aspects, so that the development of a new alloy often can only be the last resort for a particular application and usually exceeds the reasonable cost by far.

Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich die Zugfestigkeit von Blechwerkstoffen sowie profilförmigen Halbzeugen aus Magnesiumlegierungen, insbesondere Magnesiumknetlegierungen, in wirtschaftlicher Weise erhöhen lässt. Insbesondere lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein band- oder profilförmiges Halbzeug aus einer Magnesiumlegierung zur Verfügung zu stellen, das gegenüber herkömmlichen Magnesiumhalbzeugen eine höhere Zugfestigkeit bei günstigen Herstellungskosten aufweist.Against this background, the invention has the object to provide a method by which the tensile strength of sheet materials and profiled semi-finished magnesium alloys, in particular Magnesiumknetlegierungen can be increased in an economical manner. In particular, the invention has for its object to provide a band or profile-shaped semi-finished magnesium alloy available, which has over conventional magnesium semi-finished a higher tensile strength at low production costs.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bzw. durch ein Halbzeug mit den im Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, this object is achieved by a method having the features specified in claim 1 or by a semifinished product having the features specified in claim 14.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Magnesiumlegierung, vorzugsweise Magnesiumknetlegierung, in einem Schmelzofen aufgeschmolzen, d. h. in einen schmelzflüssigen Zustand gebracht, und anschließend mittels einer Gießeinrichtung und einer Formungseinrichtung in ein band- oder profilförmiges Halbzeug geformt, wobei der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung vor dem Formen des Halbzeuges anorganische Verstärkungsfasern zugegeben werden.In the method according to the invention, a magnesium alloy, preferably Magnesiumknetlegierung, melted in a melting furnace, d. H. brought into a molten state, and then formed by means of a casting device and a shaping device in a band or profiled semi-finished, wherein the molten magnesium alloy before forming the semifinished inorganic reinforcing fibers are added.

Das erfindungsgemäße band- oder profilförmige Halbzeug ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass dessen Magnesiumlegierung anorganische Verstärkungsfasern enthält.The strip or profile-shaped semifinished product according to the invention is accordingly characterized in that its magnesium alloy contains inorganic reinforcing fibers.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein band- oder profilförmiges Halbzeug aus einer Magnesiumlegierung, vorzugsweise Magnesiumknetlegierung geschaffen, das gegenüber herkömmlichen Magnesiumhalbzeugen eine erheblich höhere Zugfestigkeit bei relativ günstigen Herstellungskosten aufweist.As a result of the solution according to the invention, a band-shaped or profile-shaped semi-finished product made of a magnesium alloy, preferably magnesium-wrought alloy, is produced, which has a considerably higher tensile strength compared to conventional magnesium semi-finished products at relatively low production costs.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung solche anorganische Verstärkungsfasern zugegeben werden, die eine Zugfestigkeit von mindestens 2.000 MPa, vorzugsweise mindestens 3.000 MPa, besonders bevorzugt mindestens 3.500 MPa aufweisen. Auf diese Weise lassen sich Magnesiumbleche oder profilförmige Magnesiumhalbzeuge erzielen, die eine Zugfestigkeit aufweisen, welche größer ist als die Zugfestigkeit von Stahlblechen bzw. profilförmigen Stahlprofilen.A preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the inorganic magnesium alloy is added to the molten magnesium alloy having a tensile strength of at least 2,000 MPa, preferably at least 3,000 MPa, more preferably at least 3,500 MPa. In this way, magnesium sheets or profile-shaped magnesium semi-finished products can be achieved, which have a tensile strength which is greater than the tensile strength of steel sheets or profiled steel profiles.

Als anorganische Verstärkungsfasern werden gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens Kohlenstofffasern, keramische Fasern und/oder metallische Fasern zugegeben werden, wobei die Zugabe (Einlagerung) von Kohlenstofffasern besonders bevorzugt ist.Carbon fibers, ceramic fibers and / or metallic fibers are added as inorganic reinforcing fibers according to a further embodiment of the method according to the invention, the addition (incorporation) of carbon fibers being particularly preferred.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Verstärkungsfasern in Form von Kurzfasern zugegeben werden, wobei die Länge der Kurzfasern geringer ist als die Dicke des herzustellenden bandförmigen Halbzeuges. Diese Ausgestaltung vereinfacht die Erzielung einer weitgehend homogenen Verteilung der Verstärkungsfasern in der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung. Ferner ist diese Ausgestaltung auch hinsichtlich der Umformbarkeit des faserverstärkten Magnesiumhalbzeugs, insbesondere des faserverstärkten Magnesiumblechs von Vorteil, beispielsweise wenn es in der nachfolgenden Weiterbearbeitung in ein komplexes dreidimensionales Bauteil umgeformt werden soll.A further embodiment of the method according to the invention provides that the reinforcing fibers added in the form of short fibers be, with the length of the short fibers is less than the thickness of the produced strip-shaped semifinished product. This embodiment simplifies the achievement of a substantially homogeneous distribution of the reinforcing fibers in the molten magnesium alloy. Furthermore, this embodiment is also advantageous in terms of the formability of the fiber-reinforced magnesium semi-finished product, in particular of the fiber-reinforced magnesium sheet, for example if it is to be converted into a complex three-dimensional component in the subsequent processing.

Alternativ oder ergänzend zu Verstärkungsfasern in Form von Kurzfasern können nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Verstärkungsfasern in Form von Langfasern zugegeben werden, wobei die Länge der Langfasern größer ist als die Dicke des herzustellenden bandförmigen Halbzeuges. Die Zugabe solcher Langfasern trägt zur Erzielung einer besonders hohen Zugfestigkeit des bandförmigen Magnesiumhalbzeuges bei. Vorzugsweise beträgt die Länge der zugegebenen Langfasern mindestens das 1,5-fache, besonders bevorzugt mindestens das 2-fache der Dicke des herzustellenden bandförmigen Halbzeuges.Alternatively or in addition to reinforcing fibers in the form of short fibers, reinforcing fibers in the form of long fibers can also be added according to a further embodiment of the method according to the invention, wherein the length of the long fibers is greater than the thickness of the band-shaped semifinished product to be produced. The addition of such long fibers contributes to the achievement of a particularly high tensile strength of the band-shaped magnesium semi-finished product. The length of the added long fibers is preferably at least 1.5 times, more preferably at least 2 times, the thickness of the strip-shaped semifinished product to be produced.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern ungerichtet der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung zugegeben werden. Auf diese Weise lässt sich ein faserverstärktes Magnesiumhalbzeug, insbesondere Magnesiumband mit weitgehend isotropen Eigenschaften erzielen.A further embodiment of the method according to the invention is characterized in that the reinforcing fibers are added undirected to the molten magnesium alloy. In this way, it is possible to achieve a fiber-reinforced magnesium semi-finished product, in particular magnesium tape with largely isotropic properties.

Alternativ oder ergänzend können die Verstärkungsfasern in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch gerichtet der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung zugegeben werden. Auf diese Weise lässt sich ein faserverstärktes Magnesiumhalbzeug, insbesondere Magnesiumband erzielen, das zumindest bereichsweise anisotrope Eigenschaften aufweist.Alternatively or additionally, the reinforcing fibers in a further embodiment of the invention may also be added to the molten magnesium alloy. In this way, it is possible to achieve a fiber-reinforced magnesium semi-finished product, in particular magnesium tape, which has anisotropic properties at least in some areas.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Verstärkungsfasern im Schmelzofen der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung zugegeben werden. Diese Ausgestaltung ist insbesondere hinsichtlich der Erzielung einer weitgehend homogen Verteilung der Verstärkungsfasern in der Metallmatrix von Vorteil.A further embodiment of the method according to the invention provides that the reinforcing fibers are added to the molten magnesium alloy in the melting furnace. This refinement is advantageous in particular with regard to achieving a largely homogeneous distribution of the reinforcing fibers in the metal matrix.

Alternativ oder ergänzend können die Verstärkungsfasern in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung auch innerhalb der Gießeinrichtung zugegeben werden. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein faserverstärktes Magnesiumhalbzeug mit gezielt unterschiedlicher Verteilung der Verstärkungsfasern, insbesondere ein Magnesiumhalbzeug mit partieller Faserverstärkung gewünscht ist.Alternatively or additionally, the reinforcing fibers can be added in a further embodiment of the invention, the molten magnesium alloy also within the pouring device. This embodiment is particularly advantageous if a fiber-reinforced magnesium semi-finished product with specifically different distribution of the reinforcing fibers, in particular a semi-finished magnesium product with partial fiber reinforcement is desired.

Dementsprechend sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die anorganischen Verstärkungsfasern lediglich einem oder mehreren bestimmten Bereichen der schmelzflüssigen Magnesiumschmelze zugegeben werden oder bestimmten Bereichen der schmelzflüssigen Magnesiumschmelze in unterschiedlicher Menge, in unterschiedlicher Orientierung (z. B. ungerichtet und gerichtet) und/oder mit unterschiedlicher Faserlänge zugegeben werden. Das so erhaltene band- oder profilförmige Halbzeug ist in diesem Fall dadurch gekennzeichnet, dass es Abschnitte mit unterschiedlichem Verstärkungsfaseranteil, unterschiedlicher Faserausrichtung und/oder unterschiedlicher Faserlänge oder eine partielle Faserverstärkung aufweist.Accordingly, an embodiment of the invention provides that the inorganic reinforcing fibers are added only to one or more specific areas of the molten magnesium melt or to different areas of the molten magnesium melt in different amounts, in different orientations (eg non-directional and directional) and / or different Fiber length are added. In this case, the strip or profile-shaped semi-finished product obtained in this way is characterized in that it has sections with different reinforcement fiber content, different fiber orientation and / or different fiber length or a partial fiber reinforcement.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern in Form eines textilen Flächengebildes, vorzugsweise in Form eines Gewebes der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung zugegeben werden. Auch diese Ausgestaltung trägt zur Erzielung einer besonders hohen Zugfestigkeit des bandförmigen Magnesiumhalbzeuges bei. Vorzugsweise wird das textile Flächengebilde in diesem Fall so ausgewählt oder zugeschnitten, dass dessen Abmessungen der Größe der jeweiligen Breite sowie Länge des bandförmigen Halbzeuges entsprechen.A further embodiment of the method according to the invention is characterized in that the reinforcing fibers are added in the form of a textile fabric, preferably in the form of a fabric of the molten magnesium alloy. This embodiment also contributes to achieving a particularly high tensile strength of the band-shaped magnesium semi-finished product. In this case, the textile fabric is preferably selected or cut so that its dimensions correspond to the size of the respective width and length of the band-shaped semi-finished product.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Verstärkungsfasern in einer Gießdüse, vorzugsweise einer Gießwalzdüse, und/oder in einem Gießwalzspalt der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung zugegeben werden. Diese Ausgestaltung ist insbesondere hinsichtlich der Realisierung eines Magnesiumbandes mit partieller Faserverstärkung oder eines faserverstärkten Magnesiumbandes mit Abschnitten unterschiedlichen Fasergehaltes, unterschiedlicher Faserlängenverteilung und/oder unterschiedlicher Faserorientierung von Vorteil.A further embodiment of the method according to the invention provides that the reinforcing fibers are added in a casting nozzle, preferably a Gießwalzdüse, and / or in a Gießwalzspalt the molten magnesium alloy. This refinement is advantageous in particular with regard to the realization of a magnesium band with partial fiber reinforcement or a fiber-reinforced magnesium band with sections of different fiber content, different fiber length distribution and / or different fiber orientation.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:The invention will be explained in more detail with reference to a drawing illustrating several embodiments. They show schematically:

1 bis 4 Abschnitte verschiedener erfindungsgemäßer Magnesiumblechwerkstoffe; 1 to 4 Sections of various inventive magnesium sheet materials;

5 eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Magnesiumblechwerkstoffes mit ungerichteten und/oder gerichteten Verstärkungsfasern; und 5 an apparatus for producing a magnesium sheet material according to the invention with non-directional and / or directional reinforcing fibers; and

6 eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Magnesiumblechwerkstoffes mit einem darin eingelagerten, aus Verstärkungsfasern erzeugten textilen Flächengebilde. 6 an apparatus for producing an inventive Magnesium sheet material with a stored therein, made of reinforcing fibers fabric.

In den 1 bis 4 sind beispielhaft Abschnitte verschiedener Magnesiumbleche 1, 1', 1'', 1''' dargestellt. Die Zugfestigkeit dieser Magnesiumbleche 1, 1', 1'', 1''' ist durch Einlagerung einer Faserverstärkung in die Metallmatrix gegenüber der Zugfestigkeit herkömmlicher Magnesiumbleche erheblich erhöht. Die Faserverstärkung ist aus anorganischen Fasern 2, 2' gebildet, vorzugsweise aus Kohlenstofffasern, keramische Fasern und/oder metallische Fasern. Die verwendeten Verstärkungsfasern 2, 2' besitzen eine Zugfestigkeit von mindestens 2.000 MPa, wobei solche mit einer Zugfestigkeit von mindestens 3.500 MPa besonders bevorzugt sind.In the 1 to 4 are exemplary sections of various magnesium sheets 1 . 1' . 1'' . 1''' shown. The tensile strength of these magnesium sheets 1 . 1' . 1'' . 1''' is significantly increased by incorporation of fiber reinforcement into the metal matrix over the tensile strength of conventional magnesium sheets. The fiber reinforcement is made of inorganic fibers 2 . 2 ' formed, preferably from carbon fibers, ceramic fibers and / or metallic fibers. The used reinforcing fibers 2 . 2 ' have a tensile strength of at least 2,000 MPa, with those having a tensile strength of at least 3,500 MPa being particularly preferred.

Der in 1 dargestellte Magnesiumblechwerkstoff 1 enthält kurzfaserige Verstärkungsfasern 2, vorzugsweise Kohlenstofffasern. Die Länge der Fasern 2 ist kürzer als die Dicke des Magnesiumblechs 1. Dagegen enthält der in 2 dargestellte Magnesiumblechwerkstoff 1' langfaserige Verstärkungsfasern 2', vorzugsweise Kohlenstofffasern. Die Länge der Fasern 2' ist größer als die Dicke des Magnesiumsblechs 1. Die Verstärkungsfasern 2, 2' der in den 1 und 2 dargestellten Magnesiumbleche 1 bzw. 1' sind gerichtet und verlaufen im Wesentlichen parallel zur Walzrichtung des Magnesiumblechwerkstoffes. Im Unterschied dazu zeigt 3 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Verstärkungsfasern 2 und/oder 2' eines erfindungsgemäßen Magnesiumblechs 1'' ungerichtet zueinander in der Metallmatrix eingelagert sind.The in 1 illustrated magnesium sheet material 1 contains short fiber reinforced fibers 2 , preferably carbon fibers. The length of the fibers 2 is shorter than the thickness of the magnesium sheet 1 , In contrast, contains in 2 illustrated magnesium sheet material 1' long-fiber reinforced fibers 2 ' , preferably carbon fibers. The length of the fibers 2 ' is greater than the thickness of the magnesium sheet 1 , The reinforcing fibers 2 . 2 ' in the 1 and 2 shown magnesium sheets 1 respectively. 1' are directed and are substantially parallel to the rolling direction of the magnesium sheet material. In contrast, shows 3 an embodiment in which the reinforcing fibers 2 and or 2 ' a magnesium sheet according to the invention 1'' are stored undirected to each other in the metal matrix.

Alternativ zu den kurzfaserigen und/oder langfaserigen Verstärkungsfasern 2, 2' oder ergänzend dazu kann in der Metallmatrix eines erfindungsgemäßen Magnesiumblechs auch mindestens ein textiles Flächengebilde 2'' aus anorganischen Verstärkungsfasern, vorzugsweise Kohlenstofffasern eingelagert sein, wie dies schematisch in 4 dargestellt ist. Das textile Flächengebilde 2'' ist hier in Form eines Gewebes ausgeführt. Die Schussfäden oder Kettfäden des Gewebes 2'' verlaufen parallel bzw. quer zur Walzrichtung des Magnesiumblechwerkstoffes.Alternatively to the short-fiber and / or long-fiber reinforced fibers 2 . 2 ' or in addition, in the metal matrix of a magnesium sheet according to the invention, at least one textile fabric can also be used 2 '' be embedded inorganic reinforcing fibers, preferably carbon fibers, as shown schematically in FIG 4 is shown. The textile fabric 2 '' is executed here in the form of a fabric. The weft threads or warp threads of the fabric 2 '' parallel or transverse to the rolling direction of the magnesium sheet material.

Die Walzrichtung des Magnesiumblechwerkstoffes ist in den 1 bis 4 jeweils durch einen Pfeil angezeigt.The rolling direction of the magnesium sheet material is in the 1 to 4 each indicated by an arrow.

Die textile bzw. gewebeartige Faserverstärkung 2'' ist so bemessen, dass sie in ihren Dimensionen der Größe der jeweiligen Breite sowie Länge des Magnesiumblechs 1''' entspricht.The textile or fabric-like fiber reinforcement 2 '' is sized so that in their dimensions the size of the respective width and length of the magnesium sheet 1''' equivalent.

Die Zugabe der Verstärkungsfasern 2 und/oder 2'' erfolgt vor und/oder während des Gießprozesses zur Herstellung des erfindungsgemäßen band- oder profilförmigen Halbzeuges. Hierzu werden entsprechende Fasern 2 und/oder 2'' in die schmelzflüssige Phase der Magnesiumlegierung, also noch vor dem Gießwalzspalt bzw. Stranggießmundstück hinzugegeben. Hierbei können insbesondere recycelte Faserwerkstoffe eingesetzt werden, die beispielsweise bei der Verarbeitung von anorganischen Faserwerkstoffen oder bei der Entsorgung von anorganischen Faserwerkstoffen der oben genannten Art anfallen.The addition of the reinforcing fibers 2 and or 2 '' takes place before and / or during the casting process for the production of the strip or profile-shaped semifinished product according to the invention. For this purpose, appropriate fibers 2 and or 2 '' in the molten phase of the magnesium alloy, that is added before the casting roll gap or continuous casting. In this case, in particular recycled fiber materials can be used, for example, incurred in the processing of inorganic fiber materials or in the disposal of inorganic fiber materials of the type mentioned above.

In 5 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Magnesiumblechwerkstoffes mit ungerichteten und/oder gerichteten Verstärkungsfasern dargestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Schmelzofen 3 zum Aufschmelzen (Verflüssigen) einer Magnesiumlegierung bzw. Herstellen einer schmelzflüssigen Magnesiumlegierung, eine Gießeinrichtung 4 und eine Formungseinrichtung 5. Die Gießeinrichtung 4 weist eine Gießdüse 4.1 auf, die in einen Gießwalzspalt 5.1 mündet.In 5 a device for producing a magnesium sheet according to the invention is shown with non-directional and / or directional reinforcing fibers. The device comprises a melting furnace 3 for melting (liquefying) a magnesium alloy or producing a molten magnesium alloy, a casting device 4 and a molding device 5 , The pouring device 4 has a pouring nozzle 4.1 on that into a cast roll nip 5.1 empties.

Die Formungseinrichtung ist durch Walzen 5.2, 5.3 gebildet, die den Gießwalzspalt 5.1 definieren. Der Gießeinrichtung 4 ist eine Einrichtung 6 zur Zuführung von lang- und/oder kurzfaserigen Verstärkungsfasern 2, 2', vorzugsweise Kohlenstofffasern zugeordnet. Die Zuführeinrichtung 6 kann beispielsweise in Form eines Stetigförderers, insbesondere eines Gurtförderers ausgeführt sein. Die über Zuführeinrichtung 6 zugeführten Verstärkungsfasern 2, 2' gelangen durch eine Öffnung in einen am Schmelzofen 3 angeschlossenen Gießkanal 4.2 der Gießeinrichtung 4.The shaping device is by rolling 5.2 . 5.3 formed, which the casting roll gap 5.1 define. The pouring device 4 is a facility 6 for supplying long- and / or short-fiber reinforced fibers 2 . 2 ' , preferably associated with carbon fibers. The feeder 6 can be performed for example in the form of a continuous conveyor, in particular a belt conveyor. The over feeder 6 supplied reinforcing fibers 2 . 2 ' pass through an opening in one of the melting furnace 3 connected pouring channel 4.2 the pouring device 4 ,

Die lang- und/oder kurzfaserigen Verstärkungsfasern 2, 2' können ungerichtet wie auch gerichtet in die Metallschmelze gegeben werden, um ein Gießwalzband 1, 1' bzw. 1'' mit im Wesentlichen isotropen oder anisotropen Eigenschaften zu erzeugen. Ein Abschnitt eines Gießwalzbandes 1'' mit ungerichteten Verstärkungsfasern 2, 2' und somit im Wesentlichen isotropen Eigenschaften ist in 3 dargestellt.The long and / or short fiber reinforcing fibers 2 . 2 ' can be fed into the molten metal in a non-directional as well as directional manner, around a cast rolled strip 1 . 1' respectively. 1'' with substantially isotropic or anisotropic properties. A section of a cast rolled strip 1'' with undirected reinforcing fibers 2 . 2 ' and thus essentially isotropic properties is in 3 shown.

In 6 ist die Herstellung eines Magnesiumbandes 1''' mit integriertem textilen Flächengebilde 2'', vorzugsweise Gewebe, aus Kohlenstofffasern oder ähnlichen Verstärkungsfasern dargestellt. Die zur Herstellung eines solchen Magnesiumbandes 1''' hergerichtete Vorrichtung umfasst wiederum einen Schmelzofen 3 zum Schmelzen (Verflüssigen) einer Magnesiumlegierung bzw. Herstellen einer schmelzflüssigen Magnesiumlegierung, eine Gießeinrichtung 4 und eine Formungseinrichtung 5. Die Formungseinrichtung 5 ist aus zwei einen Gießwalzspalt 5.1 definierenden Walzen 5.2, 5.3 gebildet. Die Gießeinrichtung 4 ist mit einer in den Gießwalzspalt 5.1 mündenden Gießdüse 4.1 versehen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine (nicht näher dargestellte) Abwickeleinrichtung für ein aus anorganischen Verstärkungsfasern erzeugtes Textil-Coil 7. Die Zuführung des textilen Flächengebildes (z. B. Kohlenstofffasergewebes) 2'' in die schmelzflüssige Magnesiumlegierung kann mittels geeigneter Zuführeinrichtungen, z. B. Führungs- und/oder Umlenkrollen 8, in die Gießeinrichtung, insbesondere die Gießdüse, oder direkt in den Gießwalzspalt 5.1 erfolgen.In 6 is the production of a magnesium tape 1''' with integrated textile fabric 2 '' , Preferably fabric, made of carbon fibers or similar reinforcing fibers. The for the production of such a magnesium tape 1''' prepared device in turn comprises a melting furnace 3 for melting (liquefying) a magnesium alloy or producing a molten magnesium alloy, a casting device 4 and a molding device 5 , The shaping device 5 is two of a cast roll nip 5.1 defining rollers 5.2 . 5.3 educated. The pouring device 4 is with one in the casting nip 5.1 pouring nozzle 4.1 Mistake. Furthermore, the device comprises an unwinding device (not shown) for a textile coil produced from inorganic reinforcing fibers 7 , The feeding of the textile fabric (eg carbon fiber fabric) 2 '' in the molten magnesium alloy can by means of suitable feeders, for. B. guide and / or pulleys 8th into the casting device, in particular the casting nozzle, or directly into the casting roll gap 5.1 respectively.

Die Ausführung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind weitere Varianten möglich, die auch bei einer von den gezeigten Ausführungsbeispielen abweichenden Gestaltung von der in den beiliegenden Ansprüchen angegebenen Erfindung Gebrauch machen. So umfasst die Erfindung beispielsweise auch Aufführungsformen, bei denen profilförmige Halbzeuge aus einer Magnesiumlegierung, insbesondere Magnesiumknetlegierung, welcher die hier genannten Verstärkungsfasern 2, 2' bzw. Verstärkungsgewebe 2'' zugegeben werden, hergestellt werden.The embodiment of the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings. Rather, further variants are possible, which make use of the invention indicated in the appended claims also in a different design of the embodiments shown. Thus, for example, the invention also encompasses performance forms in which profile-shaped semi-finished products of a magnesium alloy, in particular magnesium wrought alloy, which comprises the reinforcing fibers mentioned here 2 . 2 ' or reinforcing fabric 2 '' be added to be prepared.

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus einer Magnesiumlegierung, bei dem eine Magnesiumlegierung in einem Schmelzofen (3) aufgeschmolzen und anschließend mittels einer Gießeinrichtung (4) und einer Formungseinrichtung (5) in ein band- oder profilförmiges Halbzeug (1, 1', 1'', 1''') geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung vor dem Formen des Halbzeuges (1, 1', 1'', 1''') anorganische Verstärkungsfasern (2, 2', 2'') zugegeben werden.Process for the production of magnesium alloy semifinished products, in which a magnesium alloy in a melting furnace ( 3 ) and then by means of a pouring device ( 4 ) and a molding device ( 5 ) in a band or profiled semi-finished product ( 1 . 1' . 1'' . 1''' ), characterized in that the molten magnesium alloy prior to molding of the semifinished product ( 1 . 1' . 1'' . 1''' ) inorganic reinforcing fibers ( 2 . 2 ' . 2 '' ) are added. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als anorganische Verstärkungsfasern (2, 2', 2'') solche zugegeben werden, die eine Zugfestigkeit von mindestens 2.000 MPa, vorzugsweise mindestens 3.000 MPa, besonders bevorzugt mindestens 3.500 MPa aufweisen.Process according to claim 1, characterized in that as inorganic reinforcing fibers ( 2 . 2 ' . 2 '' ) are added which have a tensile strength of at least 2,000 MPa, preferably at least 3,000 MPa, more preferably at least 3,500 MPa. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als anorganische Verstärkungsfasern (2, 2', 2'') Kohlenstofffasern, keramische Fasern und/oder metallische Fasern zugegeben werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that as inorganic reinforcing fibers ( 2 . 2 ' . 2 '' ) Carbon fibers, ceramic fibers and / or metallic fibers are added. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern in Form von Kurzfasern (2) zugegeben werden, wobei die Länge der Kurzfasern (2) geringer ist als die Dicke des bandförmigen Halbzeuges (1, 1'').Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reinforcing fibers in the form of short fibers ( 2 ), the length of the short fibers ( 2 ) is less than the thickness of the band-shaped semi-finished product ( 1 . 1'' ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern in Form von Langfasern (2') zugegeben werden, wobei die Länge der Langfasern (2') größer ist als die Dicke des bandförmigen Halbzeuges (1', 1'', 1''').Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reinforcing fibers in the form of long fibers ( 2 ' ), the length of the long fibers ( 2 ' ) is greater than the thickness of the band-shaped semi-finished product ( 1' . 1'' . 1''' ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (2, 2') ungerichtet der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung zugegeben werden.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the reinforcing fibers ( 2 . 2 ' ) are added undirected to the molten magnesium alloy. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (2, 2') gerichtet der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung zugegeben werden.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the reinforcing fibers ( 2 . 2 ' ) are added to the molten magnesium alloy. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (2, 2') im Schmelzofen (3) der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung zugegeben werden.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the reinforcing fibers ( 2 . 2 ' ) in the melting furnace ( 3 ) of the molten magnesium alloy. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (2, 2') in der Gießeinrichtung (4) der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung zugegeben werden.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the reinforcing fibers ( 2 . 2 ' ) in the pouring device ( 4 ) of the molten magnesium alloy. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern in Form eines textilen Flächengebildes (2''), vorzugsweise in Form eines Gewebes zugegeben werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reinforcing fibers in the form of a textile fabric ( 2 '' ), preferably in the form of a fabric. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde (2'') so ausgewählt oder zugeschnitten wird, dass dessen Abmessungen der Größe der jeweiligen Breite sowie Länge des bandförmigen Halbzeuges (1'') entsprechen.A method according to claim 10, characterized in that the textile fabric ( 2 '' ) is selected or cut so that the dimensions of the size of the respective width and length of the band-shaped semi-finished product ( 1'' ) correspond. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern in einer Gießdüse, vorzugsweise einer Gießwalzdüse (4.1) der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung zugegeben werden.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the reinforcing fibers in a casting nozzle, preferably a Gießwalzdüse ( 4.1 ) of the molten magnesium alloy. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern in einem Gießwalzspalt (5.1) der schmelzflüssigen Magnesiumlegierung zugegeben werden.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the reinforcing fibers in a casting roll gap ( 5.1 ) of the molten magnesium alloy. Band- oder profilförmiges Halbzeug (1, 1', 1'', 1''') aus einer Magnesiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnesiumlegierung anorganische Verstärkungsfasern (2, 2', 2'') enthält.Ribbon or profiled semifinished product ( 1 . 1' . 1'' . 1''' magnesium alloy, characterized in that the magnesium alloy comprises inorganic reinforcing fibers ( 2 . 2 ' . 2 '' ) contains. Halbzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt ist.Semifinished product according to claim 14, characterized in that it is produced by a method according to one of claims 1 to 13.
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