DE112007002016T5

DE112007002016T5 - High strength non-flammable magnesium alloy

Info

Publication number: DE112007002016T5
Application number: DE112007002016T
Authority: DE
Inventors: Tomio Tosu-shi Satoh; Hidetoshi Tosu-shi Ueno; Yoji Tosu-shi Ogawa
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2009-07-23
Also published as: US20090269237A1; WO2008026333A1

Abstract

Hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung, hergestellt durch Zugeben zumindest eines zusätzlichen Additivs, ausgewählt aus Kohlenstoff (C), Molybdän (Mo), Niob (Nb), Silizium (Si), Wolfram (W), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Magnesiumsilicid (Mg₂Si) und Siliziumkarbid (SiC) zu einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung, hergestellt durch Zugabe von 0,5 bis 5,0 Massen-% von Kalzium zu einer Magnesiumlegierung.High strength non-combustible magnesium alloy prepared by adding at least one additional additive selected from carbon (C), molybdenum (Mo), niobium (Nb), silicon (Si), tungsten (W), aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), magnesium silicide ( Mg ₂ Si) and silicon carbide (SiC) to a nonflammable magnesium alloy prepared by adding 0.5 to 5.0 mass% of calcium to a magnesium alloy.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung, bei welcher die mechanische Stärke einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung verbessert wird.The The present invention relates to a high strength non-combustible magnesium alloy. in which the mechanical strength of a non-combustible Magnesium alloy is improved.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Magnesiumlegierungen sind sehr leicht, weshalb sie verstärkt als Ersatz für Aluminium oder Aluminium-Legierungen verwendet werden. Magnesiumlegierungen gehören zu den leichtesten Metallen in der praktischen Verwendung und weisen beispielsweise eine recht hohe spezifische Festigkeit und spezifische Elastizitätsmodul-Werte auf, die sich durch Teilung von Stärke und Elastizitätsmodul durch Dichte ergeben. Dies führt dazu, dass ein wachsender Bedarf für solche Magnesiumlegierungen zukünftig auf industriellen Gebieten erwartet wird, auf denen ein leichtes Gewicht gefordert wird. Obwohl Titan- und Aluminium-Legierungen stark genug sind, weisen sie Nachteile auf, beispielsweise ein weniger leichtes Gewicht und schlechtere stoßabsorbierende Eigenschaften als Magnesiumlegierungen.magnesium alloys are very light, which is why they are increasingly used as a substitute for Aluminum or aluminum alloys are used. magnesium alloys are among the lightest metals in the practical Use and have, for example, a very high specific Strength and specific elastic modulus values, characterized by division of strength and modulus of elasticity resulting in density. This causes a growing Need for such magnesium alloys in the future is expected in industrial areas where a light Weight is required. Although titanium and aluminum alloys strong enough, they have disadvantages, for example a less Light weight and poorer shock absorbing properties as magnesium alloys.

Obwohl gewöhnliche Magnesiumlegierungen eine vergleichsweise hohe spezifische Festigkeit aufweisen, ist ihre absolute Festigkeit niedriger als diejenige von Titan- oder Aluminiumlegierungen. Ein weiterer bekannter Nachteil von Magnesiumlegierungen ist ihr niedriger Zündpunkt, was zu leichter Brennbarkeit führt. Es wurden daher nicht brennbare Magnesiumlegierungen vorgeschlagen, in welchem Kalzium zu einer Magnesiumlegierung hinzugegeben wird, um den Zündpunkt der letzteren zu erhöhen und eine nicht brennbare Magnesiumlegierung zu schaffen, welche sich nicht leicht entzündet, wobei die nicht brennbare Magnesiumlegierung einer plastischen Bearbeitung wie etwa Extrusion, Walzen oder dergleichen unterzogen wird (Patentdokument 1).Even though ordinary magnesium alloys a comparatively high have specific strength, their absolute strength is lower as that of titanium or aluminum alloys. Another well-known Disadvantage of magnesium alloys is their low ignition point, which leads to easy flammability. It was not flammable magnesium alloys proposed in what calcium is added to a magnesium alloy around the ignition point increase the latter and a non-combustible magnesium alloy which does not ignite easily, being the non-combustible magnesium alloy of a plastic treatment such as extrusion, rolling or the like is subjected (Patent Document 1).

Es wurden verschiedene verbesserte Magnesiumlegierungen vorgeschlagen, die darauf abzielen, eine Festigkeit zu erreichen, die derjenigen von Titan- oder Aluminiumlegierungen entspricht. Beispielsweise wurden Magnesiumlegierungen und Verfahren zur Herstellung derselben vorgeschlagen, bei welchen die Magnesiumlegierungen eine hohe Festigkeit, eine hohe spezifische Festigkeit und eine kleine Korngröße nach plastischer Verformung aufweisen, welche nicht brennbaren Magnesiumlegierungen erhalten werden durch Zugabe einer vorbestimmten Menge von Ca, Zn und X zu Mg (wobei X ein Element der seltenen Erden bezeichnet, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Y, Ce, La, Nd, Pr, Sm und Mm), wobei die Magnesiumlegierung eine Struktur aufweist, in welcher die vorstehend genannten Komponenten fein verteilt sind (siehe beispielsweise Patentdokument 2). Die Feinstruktur wird im einzelnen durch Zugabe einer vorbestimmten Menge eines Elements der seltenen Erden und durch Zerstäubung zur Schnellverfestigung erreicht.It various improved magnesium alloys have been proposed which aim to achieve a strength similar to that of titanium or aluminum alloys. For example, were Magnesium alloys and methods for producing the same proposed, in which the magnesium alloys high strength, a high specific strength and a small grain size after plastic deformation, which non-combustible magnesium alloys can be obtained by adding a predetermined amount of Ca, Zn and X to Mg (where X denotes a rare earth element, selected from the group consisting of Y, Ce, La, Nd, Pr, Sm and Mm), the magnesium alloy having a structure in which the above components are finely divided (see, for example, Patent Document 2). The fine structure is in individual by adding a predetermined amount of an element rare earth and by atomization for quick solidification reached.

Es wurde ferner eine Magnesiumlegierung vorgeschlagen, welche 0,03 bis 0,54 At-% eines gelösten Atoms aus der Gruppe 2 oder 3 der Lanthanoid-Serie des Periodensystems enthält, welches einen größeren Atomradius als Magnesium aufweist, sowie Ausgleichsmagnesium, wobei die Magnesiumlegierung gleichermaßen eine hohe Festigkeit und hohe Leitfähigkeit aufweist (siehe beispielsweise Patentdokument 3). Diese Magnesiumlegierung weist eine Feinkornstruktur auf, in welcher die durchschnittliche Korngröße nicht größer ist als 1,5 μm und die gelösten Atome in der Nähe der Korngrenzen stärker in einer Konzentration des 1,5- bis 10-fachen auftreten als die gelösten Atome in den Kristallkörnern.It Furthermore, a magnesium alloy was proposed which was 0.03 to 0.54 at.% of a dissolved group 2 or 3 of the lanthanoid series of the periodic table contains has a larger atomic radius than magnesium, and compensating magnesium, with the magnesium alloy equally high strength and high conductivity (see for example, Patent Document 3). This magnesium alloy points a fine grain structure in which the average grain size not greater than 1.5 microns and the dissolved Atoms near the grain boundaries stronger in one Concentration of 1.5 to 10 times occur as the dissolved ones Atoms in the crystal grains.

Andere vorgeschlagene Magnesiumlegierungen zeigen sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe Leitfähigkeit auf und umfassen eine Legierung, in welcher Magnesium 1,0 bis 4,0 At-% von Zn und 1,0 bis 4,5 At-% von Y in einem vorbestimmten Zusammensetzungsverhältnis von Zn und Y enthält, wobei die Struktur der Legierung gleichermaßen eine Zwischenmetallverbindung Mg₃Y₂Zn und Mg₁₂YZn mit einer langperiodischen Struktur enthält (siehe beispielsweise Patentdokument 4). Die Dehngrenze, die Zugstärke und die Streckdehnung der Legierung werden aufgrund der gleichzeitigen Anwesenheit der Zwischenmetallverbindung Mg₃Y₂Zn und der langperiodischen Phase von Mg₁₂YZn verbessert.Other proposed magnesium alloys exhibit both high strength and high conductivity and include an alloy in which magnesium is 1.0 to 4.0 at% of Zn and 1.0 to 4.5 at% of Y in a predetermined amount Composition ratio of Zn and Y, wherein the structure of the alloy equally includes an intermetallic compound Mg ₃ Y ₂ Zn and Mg ₁₂ YZn having a long-periodic structure (see, for example, Patent Document 4). The yield strength, tensile strength and elongation at break of the alloy are improved due to the simultaneous presence of the intermetallic compound Mg ₃ Y ₂ Zn and the long periodic phase of Mg ₁₂ YZn.

Wie zuvor beschrieben, weisen nicht brennbare Magnesiumlegierungen, die man durch Zugabe von Kalzium zu einer Magnesiumlegierung erhält, einen hohen Zündpunkt, eine hohe mechanische Stärke und eine gute Handhabbarkeit auf. Es wurden daher Techniken zur Ausnutzung dieser vorteilhaften Eigenschaften vorgeschlagen, durch welche solche nicht brennbaren Magnesiumlegierungen in Produkte wie etwa Helme (siehe beispielsweise Patentdokument 5) und Brillengestelle (siehe beispielsweise Patentdokument 6) eingearbeitet wurden. Ferner können Magnesiumlegierungen potentiell in Bauteile in einer großen Vielfalt von Anwendungen verwendet werden, beispielsweise in beweglichen Aufbauten von Automobilen, in Zweirädern, Schienenfahrzeugen, Luftfahrzeugen, Robotern und dergleichen, sowie in Hilfsvorrichtungen, Vorrichtungen für ältere Menschen und dergleichen.As described above, non-combustible magnesium alloys obtained by adding calcium to a magnesium alloy have high ignition point, high mechanical strength and good handleability. Therefore, there have been proposed techniques for utilizing these advantageous properties by incorporating such non-combustible magnesium alloys into products such as helmets (see, for example, Patent Document 5) and spectacle frames (see, for example, Patent Document 6). Furthermore, magnesium alloys can potentially be incorporated into components in a wide variety of applications used, for example, in movable structures of automobiles, in two-wheeled vehicles, rail vehicles, aircraft, robots and the like, as well as in auxiliary devices, devices for the elderly and the like.

Solche Bauteile erfordern unvermeidlicherweise eine Verbindung, insbesondere ein Schweißen zwischen Bauteilen. Es wurden unterschiedliche Magnesiumslegierungen-Schweißtechnologien entwickelt, beispielsweise Laserschweißen, TIG-Schweißen, MIG-Schweißen und dergleichen. Es wurde eine Magnesium-Schweißlinie offenbart, bei welcher beispielsweise ein Grundmaterial wie etwa ein extrudiertes Produkt einer Magnesiumbasis-Legierung, allerdings nicht eine nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung, gezogen wird, gefolgt von einem Oberflächen-Abschälen, zur Erzeugung einer Magnesium-Schweißlinie mit einer exzellent zu reinigenden Oberfläche (siehe beispielsweise Patentdokument 7). Obwohl dies keine nicht brennbaren Magnesiumlegierungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind, weisen bekannte Drähte aus einer Legierung auf Magnesiumbasis eine hervorragende Stärke und Leitfähigkeit auf und umfassen beispielsweise Legierungen auf Magnesiumbasis mit Komponenten wie etwa Al, Mn, Zn, Zr und Elemente der seltenen Erden (siehe beispielsweise Patentdokument 8).Such Components inevitably require a connection, in particular a welding between components. There were different Magnesium alloys welding technologies developed, for example Laser welding, TIG welding, MIG welding and the same. A magnesium weld line was disclosed in which, for example, a base material such as an extruded Product of a magnesium-based alloy, but not one combustible magnesium alloy according to the present invention Invention, followed by surface peeling, to produce a magnesium welding line with an excellent surface to be cleaned (see, for example, Patent Document 7). Although these are not non-combustible magnesium alloys according to the present invention, have known wires a magnesium-based alloy is an excellent strength and conductivity and include, for example, alloys magnesium based with components such as Al, Mn, Zn, Zr and elements rare earth (see, for example, Patent Document 8).

Wie zuvor erwähnt, weisen nicht brennbare Magnesiumlegierungen, die man durch Zugabe von Kalzium zu einer Magnesiumlegierung erhält, einen hohen Zündpunkt, eine hohe mechanische Stärke und eine gute Handhabbarkeit auf. Spezifische Beispiele, in denen diese Vorteile ausgenutzt werden, zeigen die oben erwähnten Patentdokumente 5 und 6, welche Verbindungen offenbaren, in denen getrennte Teile einstückig verbunden werden, wobei die Teile aneinander anstoßen und durch Schmelzschweißen wie beispielsweise durch Laserschweißen, TIG-Schweißen oder MIG-Schweißen verbunden werden.

Patentdokument 1: JP 2000-109963 A
Patentdokument 2: JP 9-41065 A
Patentdokument 3: JP 2006-16658 A
Patentdokument 4: JP 2006-97037 A
Patentdokument 5: JP 2005-350808 A
Patentdokument 6: JP 2005-196094 A
Patentdokument 7: JP 2006-263744 A
Patentdokument 8: Japanisches Patent Nr. 3592310

As previously mentioned, non-combustible magnesium alloys obtained by adding calcium to a magnesium alloy have high ignition point, high mechanical strength and good handleability. Specific examples in which these advantages are exploited are shown in the above-mentioned patent documents 5 and 6 which disclose connections in which separate parts are integrally connected, the parts abutting each other and being produced by fusion welding such as laser welding, TIG welding or MIG welding. Welding are connected.

Patent Document 1: JP 2000-109963 A
Patent Document 2: JP 9-41065 A
Patent Document 3: JP 2006-16658 A
Patent Document 4: JP 2006-97037 A
Patent Document 5: JP 2005-350808 A
Patent Document 6: JP 2005-196094 A
Patent Document 7: JP 2006-263744 A
Patent Document 8: Japanese Patent No. 3592310

Wie zuvor beschrieben, wurden unterschiedliche Technologien zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Magnesiumlegierungen vorgeschlagen. Magnesiumlegierungen bleiben jedoch mit verschiedenen Problemen verhaftet, so dass sie für verschiedene Produkte nur unzufriedenstellend und unzureichend verwendbar sind. Die Anmelder hatten bereits die Technologie des Patentdokuments 1 beansprucht, in welchem eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung eine Legierung mit 1,0 bis 15 Massen-% Ca ist, zu welcher Al und Zn teilweise hinzugegeben werden. Die vorliegende Erfindung, welche die zuvor erwähnte Technologie weiter entwickelt, bildet eine noch stärkere Legierung. In Patentdokument 2 müssen teure seltene Erden hinzugegeben werden, und daher ist die hierdurch erzeugte Legierung unvermeidlicherweise eine hochpreisige Legierung. Ferner erfordert die Technologie des Patentdokuments 2 eine Zerstäubung zur Schnellverfestigung und erfordert hoch technologische Mittel. Obwohl die Legierung gemäß Patentdokument 2 eine hohe Festigkeit aufweist, mit einer Dehngrenze von 510 bis 635 MPa, ist die Bruchdehnung dieser Legierung sehr klein, nämlich mit 1,0 bis 4,0%, was charakteristisch für ein hoch brüchiges Material ist.As previously described, were different technologies for improvement the mechanical properties of magnesium alloys proposed. However, magnesium alloys remain with various problems arrested, so that they are only unsatisfactory for various products and are insufficiently usable. The applicants already had the Technology of Patent Document 1, in which a high-strength non-combustible magnesium alloy is an alloy of 1.0 to 15 Mass% Ca, to which Al and Zn are partially added. The present invention, which includes the aforementioned technology further developed, forms an even stronger alloy. In Patent Document 2, expensive rare earths must be added and therefore the alloy produced thereby is unavoidable a high-priced alloy. Furthermore, the technology of the Patent Document 2 atomization for rapid solidification and requires highly technological means. Although the alloy according to patent document 2 has a high strength, with a yield strength of 510 to 635 MPa, the breaking elongation of this alloy is very small, viz with 1.0 to 4.0%, which is characteristic for a highly brittle Material is.

Patentdokument 3 zeigt eine Legierung mit verbesserter Streckspannung und Dehnung. Mit Ausnahme des spezifischen Lösungsatoms Ca sind jedoch alle weiteren Elemente seltene Erden, welches zu einer hochpreisigen Legierung führt, wie im vorstehend genannten Fall. Die Magnesiumlegierung gemäß Patentdokument 4 erreicht eine Zugfestigkeit von 390 bis 520 MPa und eine Bruchdehnung von 4,5 bis 10,3% bei gleichzeitiger Anwesenheit der Zwischenmetallverbindung Mg₃Y₂Zn und der langperiodischen Phase Mg₁₂YZn. Dies zeigt, dass eine Kombination von hoher Stärke und hoher Dehnbarkeit nicht bei Anwesenheit entweder der Zwischenmetallverbindung oder der langperiodischen Phase allein erreicht werden kann.Patent Document 3 shows an alloy having improved yield stress and elongation. However, with the exception of the specific solute Ca, all other elements are rare earths, resulting in a high-priced alloy, as in the case mentioned above. The magnesium alloy according to Patent Document 4 attains a tensile strength of 390 to 520 MPa and an elongation at break of 4.5 to 10.3% in the coexistence of the intermetallic compound Mg ₃ Y ₂ Zn and the long-periodic phase Mg ₁₂ YZn. This shows that a combination of high strength and high ductility can not be achieved in the presence of either the intermetallic compound or the long period phase alone.

Die Technologie des Patentdokuments 7 betrifft eine Magnesiumschweißlinie, wobei der Zweck dieser Technologie ist, die Reinigungsmöglichkeit der Oberfläche der Schweißlinie zu verbessern. Diese Technik betrifft nicht die Zusammensetzung eines sogenannten Schweißzusatzes, wie etwa einer Schweißlinie oder eines Schweißstabs. Ferner ist die Schweißlinie keine nicht brennbare Magnesiumlegierung. Obwohl sich die Technologie des Patentdokuments 8 auf einen Legierungsdraht auf Magnesiumbasis bezieht, umfaßt der Draht Komponenten wie etwa Al, Mn, Zn, Zr und Elemente der seltenen Erden. Die Zusammensetzung des Drahts aus einer Legierung auf Magnesiumbasis unterscheidet sich somit von derjenigen der hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung der vorliegenden Erfindung. Es ist der Zweck des Patentdokuments 8, eine Feder unter Verwendung des Drahtes zu schaffen. Obwohl Patentdokument 8 die Möglichkeit erwähnt, den Draht als Schweißlinie zu verwenden, wird kein spezifisches Ausführungsbeispiel einer solchen Verwendung offenbart. Ferner betrifft die Schweißlinie keine nicht brennbare Magnesiumlegierung.The technology of Patent Document 7 relates to a magnesium welding line, the purpose of this technology being to improve the cleaning capability of the surface of the weld line. This technique does not concern the composition of a so-called welding filler, such as a welding line or a welding rod. Furthermore, the weld line is not a nonflammable magnesium alloy. Although the technology of Patent Document 8 refers to a magnesium-based alloy wire, the wire includes components such as Al, Mn, Zn, Zr, and rare earth elements. The composition of the magnesium based alloy wire thus differs from that of the high strength noncombustible magnesium alloy of the present invention. It is the purpose of Patent Document 8, a spring to create using the wire. Although Patent Document 8 mentions the possibility of using the wire as a welding line, no specific embodiment of such use is disclosed. Furthermore, the weld line does not relate to a nonflammable magnesium alloy.

Patentdokument 5 offenbart die Möglichkeit der Verwendung einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung in einem Helm, und das Merkmal des Schweißens einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung, was fallweise Schmelzschweißen wie etwa Laserschweißen, TIG-Schweißen, MIG-Schweißen oder dergleichen erfordern kann. Patentdokument 5 erwähnt jedoch kein spezifisches Beispiel für ein solches Merkmal. Bei dem Gegenstand des Patentdokuments 5 ist darüber hinaus die nicht brennbare Magnesiumlegierung das Material, das auf der Schweißseite geschweißt wird, und kein Schweißzusatz zum Schweißen.Patent document 5 does not disclose the possibility of using one combustible magnesium alloy in a helmet, and the feature of the Welding a nonflammable magnesium alloy, what occasional fusion welding such as laser welding, TIG welding, MIG welding or the like may require. However, Patent Document 5 does not mention a specific one Example of such a feature. In the subject matter of Patent document 5 is also the non-combustible Magnesium alloy the material that on the welding side is welded, and no welding filler for welding.

Somit werden die Vorteile der zuvor beschriebenen Magnesiumlegierungen der Patentdokumente 2, 3 und 4 durch ihre Nachteile bezüglich Eigenschaften aufgewogen, die für Konstruktionsmaterialien erforderlich sind. In allen Fällen werden teure Materialien wie seltene Erden zu den Legierungen hinzugegeben. Dies ist insofern problematisch, als das die Magnesiumlegierungen, die schließlich hergestellt werden, entsprechend teuer werden. Obwohl Patentdokumente 5 und 6 Verbindungstechnologien offenbaren, sind die dort verwendeten nicht brennbaren Magnesiumlegierungen nicht die erfindungsgemäße hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Technologien aus den Patentdokumente 7 und 8 schließen die Ver besserung der Oberflächeneigenschaften einer Schweißlinie ein oder die Verwendung seltener Erdelemente, und betreffen die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Drahtes selbst. In beiden Patentdokumenten 7 und 8 sind die Eigenschaften des Drahtes, welcher nicht die nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, unzureichend.Consequently become the advantages of the magnesium alloys described above Patent Documents 2, 3 and 4 by their disadvantages Properties outweighed those for construction materials required are. In all cases, expensive materials how rare earths added to the alloys. This is insofar more problematic than the magnesium alloys that eventually be made accordingly expensive. Although patent documents 5 and 6 reveal connection technologies are the ones used there non-combustible magnesium alloys are not the invention High strength nonflammable magnesium alloy according to present invention. The technologies from the patent documents 7 and 8 conclude the improvement of the surface properties a welding line or the use of rare earth elements, and concern the improvement of the mechanical properties of the Wire itself. In both Patent Documents 7 and 8, the characteristics are of the wire, which is not the non-combustible magnesium alloy according to the present invention is insufficient.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Im Lichte der o. g. Aspekte der herkömmlichen Technologien, sucht die vorliegende Erfindung die folgenden Ziele zu erreichen.in the Light of o. G. Aspects of traditional technologies, The present invention seeks to achieve the following objects.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine nicht brennbare Magnesiumlegierung zu schaffen, welche hohe Festigkeitseigenschaften aufweist, einschließlich hoher Zugfestigkeit und hoher Dehngrenze, durch Zusatz unterschiedlicher Elemente und/oder Verbindungen, ohne dass Legierungselemente verwendet werden, die auf Elemente der seltenen Erden beschränkt sind.It It is an object of the present invention to provide a nonflammable magnesium alloy to provide which has high strength properties, including high tensile strength and high yield strength, by adding different Elements and / or connections without using alloying elements which are limited to elements of the rare earths are.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine nicht brennbare Magnesiumlegierung zu schaffen, welche eine verbesserte stabile Schweißbarkeit bei niedrigen Kosten aufweist und als Schweißzusatz verwendet werden kann.It Another object of the present invention is a noncombustible To provide magnesium alloy, which is an improved stable Weldability at low cost and as welding filler can be used.

Die vorliegende Erfindung erreicht die o. g. Ziele auf Grundlage der folgenden Mittel.The The present invention achieves the above-mentioned. Goals based on the following means.

Die hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 1 ist eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung, die hergestellt wird durch Zugeben zumindest eines zusätzlichen Additivs, ausgewählt aus Kohlenstoff (C), Molybdän (Mo), Niob (Nb), Silizium (Si), Wolfram (W), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Magnesiumsilicid (Mg₂Si) und Siliciumkarbid (SiC) zu einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung, hergestellt durch Zugabe von 0,5 bis 5,0 Massen-% von Kalzium zu einer Magnesiumlegierung.The high strength noncombustible magnesium alloy according to Invention 1 is a high strength noncombustible magnesium alloy prepared by adding at least one additional additive selected from carbon (C), molybdenum (Mo), niobium (Nb), silicon (Si), tungsten (W ), Alumina (Al ₂ O ₃ ), magnesium silicide (Mg ₂ Si), and silicon carbide (SiC) to a nonflammable magnesium alloy prepared by adding 0.5 to 5.0 mass% of calcium to a magnesium alloy.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 2 wird gebildet durch Erfindung 1, bei welcher die Menge von Kohlenstoff (C) des zusätzlichen Additivs 0,1 bis 0,3 Massen-% beträgt.A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 2 is formed by Invention 1, in which the amount of carbon (C) of the additional additive is 0.1 to 0.3 mass%.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 3 wird gebildet durch Erfindung 1, bei welcher die Menge von Molybdän (Mo) des zusätzlichen Additivs 1,0 bis 12,0 Massen-% beträgt.A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 3 is formed by Invention 1, wherein the amount of molybdenum (Mo) of the additional additive is 1.0 to 12.0 mass%.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 4 wird gebildet durch Erfindung 1, bei welcher die Menge von Niob (Nb) des zusätzlichen Additivs 0,5 bis 5,0 Massen-% beträgt.A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 4 is formed by Invention 1, in which the amount of niobium (Nb) of the additional additive is 0.5 to 5.0 mass%.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 5 wird gebildet durch Erfindung 1, bei welcher die Menge von Silicium (Si) des zusätzlichen Additivs 0,5 bis 6,0 Massen-% beträgt.A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 5 is formed by Invention 1, in which the amount of silicon (Si) of the additional additive is 0.5 to 6.0 mass%.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 6 wird gebildet durch Erfindung 1, bei welcher die Menge von Wolfram (W) des zusätzlichen Additivs 5,0 bis 40,0 Massen-% beträgt.A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 6 is formed by Invention 1, in which the amount of tungsten (W) of the additional additive is 5.0 to 40.0 mass%.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 7 wird gebildet durch Erfindung 1, bei welcher die Menge von Aluminiumoxid (Al₂O₃) des zusätzlichen Additivs 1,0 bis 5,0 Massen-% beträgt.A high strength noncombustible magnesium alloy according to Invention 7 is formed by Invention 1 in which the amount of alumina (Al ₂ O ₃ ) of the additional additive is 1.0 to 5.0 mass%.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 8 wird gebildet durch Erfindung 1, bei welcher die Menge von Magnesiumsilicid (Mg₂Si) des zusätzlichen Additivs 2,0 bis 6,0 Massen-% beträgt.A high-strength noncombustible magnesium alloy according to the invention 8 is formed by invention 1 in which the amount of magnesium silicide (Mg ₂ Si) of the additional additive is 2.0 to 6.0 mass%.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 9 wird gebildet durch Erfindung 1, bei welcher die Menge von Siliciumkarbid (SiC) des zusätzlichen Additivs 0,7 bis 20,0 Massen-% beträgt.A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 9 is formed by Invention 1, in which the amount of silicon carbide (SiC) of the additional additive is 0.7 to 20.0 mass%.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 10 wird gebildet durch Erfindung 1, bei welcher die Magnesiumlegierung eine Magnesiumlegierung mit 0 bis 12,0 Massen-% Aluminium enthält, 0 bis 5,0 Massen-% Zink und nicht mehr als 0,5 Massen-% Mangan.A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 10 is formed by Invention 1, in which the magnesium alloy contains a magnesium alloy with 0 to 12.0% by mass of aluminum, 0 to 5.0 mass% of zinc and not more than 0.5 mass% of manganese.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 11 wird gebildet durch Erfindung 1, bei welcher die Magnesiumlegierung aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: AZ31-Legierung, AZ61-Legierung, AZ80-Legierung, AZ91-Legierung, AZ92-Legierung, AZ50-Legierung, AM60-Legierung und AM 100-Legierung, gemäß der American Society for Testing and Materials (ASTM).A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 11 is formed by Invention 1, in which the magnesium alloy selected from the following group: AZ31 alloy, AZ61 alloy, AZ80 alloy, AZ91 alloy, AZ92 alloy, AZ50 alloy, AM60 alloy and AM 100 alloy, according to the American Society for Testing and Materials (ASTM).

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 12 wird gebildet durch Erfindung 1, bei welcher die nicht brennbare Magnesiumlegierung ein zerkleinertes Produkt enthält, das erhalten wird aus einem Basismaterial der nicht brennbaren Magnesiumlegierung.A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 12 is formed by Invention 1, in which the nonflammable Magnesium alloy containing a minced product that is obtained from a base material of the non-combustible magnesium alloy.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 13 wird gebildet durch Erfindung 1, bei welcher die hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung eine Legierung ist, die hergestellt wird durch Zugeben des zusätzlichen Additivs, gefolgt von plastischer Bearbeitung, bei welcher eine dauerhafte Verformung durch Anwendung einer äußeren Kraft durchgeführt wird.A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 13 is formed by Invention 1, in which the high-strength not flammable magnesium alloy is an alloy that is manufactured is added by adding the additional additive followed by plastic working, in which a permanent deformation performed by applying an external force becomes.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 14 wird gebildet durch Erfindung 12, bei welcher das zerkleinerte Produkt aus Schneidspänen besteht, die durch Schneiden erhalten werden, oder aus einem Pulver derselben.A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 14 is formed by invention 12, in which the comminuted Product consists of cutting chips by cutting be obtained, or from a powder thereof.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 15 wird gebildet durch Erfindung 13, bei welcher die plastische Bearbeitung eine Extrusion, Ziehen, Walzschmieden oder Walzen ist, oder eine Kombination von einer oder mehreren dieser Bearbeitungsarten.A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 15 is formed by invention 13, in which the plastic Machining is an extrusion, drawing, rolling or rolling, or a combination of one or more of these types of processing.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 16 wird gebildet durch eine der vorhergehenden Erfindungen 1 bis 15, bei welcher eine Legierung, die gebildet wird durch Zugabe des zusätzlichen Additivs, eine Legierung ist, die einen Schweißzusatz bildet.A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 16 is formed by one of the preceding inventions 1 to 15, in which an alloy formed by adding the additional additive, an alloy that is a filler forms.

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß Erfindung 17 wird gebildet durch Erfindung 16, bei welcher der Schweißzusatz ein drahtförmiges oder stangenförmiges Schweißmaterial ist.A high-strength non-combustible magnesium alloy according to the invention 17 is formed by Invention 16, in which the welding filler a wire-shaped or rod-shaped welding material is.

Wie oben erwähnt, ist die hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung eine preiswerte nicht brennbare Magnesiumlegierung, welcher eine Zugfestigkeit und eine hohe Dehngrenze durch ergän zende Additive in Form verschiedener Elemente und/oder Verbindungen verliehen werden, ohne Verwendung von Legierungselementen, die auf teure Elemente seltener Erden beschränkt sind, und durch Formen, Sintern und plastisches Bearbeiten eines zerkleinerten Produkts. Da der Zündpunkt durch die Zugabe von Ca erhöht ist, kann die nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung als Schweißzusatz unter gewöhnlichen Bedingungen verwendet werden, ohne dass starke Ausdünstungen beim Schweißen auftreten (solche Ausdünstungen sind Substanzen, die durch Hitze während des Schweißens oder des Scherens verdampft werden und welche in feste Mikropartikel abkühlen). Ferner ist die Bindungsfähigkeit der hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung bei niedrigen Kosten verbessert, durch effektive Verwendung eines zerkleinerten Produkts wie etwa Schneidspänen oder dergleichen.As mentioned above is the high strength non-combustible magnesium alloy According to the present invention, a low-cost non-combustible magnesium alloy having a tensile strength and a high yield strength by supplementing additives in the form various elements and / or compounds are awarded without Use of alloying elements that are rarer on expensive items Earths are limited, and by molding, sintering and plastic Edit a shredded product. Because the ignition point increased by the addition of Ca, the non-flammable Magnesium alloy according to the present invention as Welding filler used under ordinary conditions be without strong fumes during welding occur (such exhalations are substances by Heat during welding or shearing are evaporated and which cool to solid microparticles). Furthermore, the binding ability of the high-strength non-combustible Magnesium alloy improved at low cost, through effective use a shredded product such as cutting chips or like.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist ein Datendiagramm von Zugfestigkeits-Testversuchsergebnissen einer hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung, in welcher C zu einem zerkleinerten Produkt einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca-Legierung" hinzugegeben wurde; 1 is a data plot of tensile strength test trial results of a high-strength not combustible magnesium alloy in which C has been added to a crushed product of a non-combustible magnesium alloy "AM60B + 2Ca alloy";

2 ist ein Datendiagramm von Zugfestigkeits-Versuchsergebnissen einer hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung, bei welcher Mo zu einem zerkleinerten Produkt einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca-Legierung" hinzugegeben wurde; 2 Fig. 10 is a data plot of tensile strength test results of a high strength nonflammable magnesium alloy in which Mo was added to a crushed product of a nonflammable magnesium alloy "AM60B + 2Ca alloy";

3 ist ein Datendiagramm von Zugfestigkeits-Versuchsergebnissen einer hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung, bei welcher Nb zu einem zerkleinerten Produkt einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca-Legierung" hinzugegeben wurde; 3 Fig. 10 is a data plot of tensile strength test results of a high strength noncombustible magnesium alloy in which Nb was added to a crushed product of a non-flammable magnesium alloy "AM60B + 2Ca alloy";

4 ist ein Datendiagramm von Zugfestigkeits-Versuchsergebnissen einer hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung, bei welcher Si zu einem zerkleinerten Produkt einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca-Legierung" hinzugegeben wurde; four FIG. 11 is a data plot of tensile strength test results of a high strength noncombustible magnesium alloy in which Si has been added to a crushed product of a nonflammable magnesium alloy "AM60B + 2Ca alloy"; FIG.

5 ist ein Datendiagramm von Zugfestigkeits-Versuchsergebnissen einer hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung, bei welcher W zu einem zerkleinerten Produkt einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca-Legierung" hinzugegeben wurde; 5 Fig. 11 is a data plot of tensile strength test results of a high strength noncombustible magnesium alloy in which W was added to a crushed product of a nonflammable magnesium alloy "AM60B + 2Ca alloy";

6 ist ein Datendiagramm von Zugfestigkeits-Versuchsergebnissen einer hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung, bei welcher Al₂O₃ zu einem zerkleinerten Produkt einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca-Legierung" hinzugegeben wurde; 6 Fig. 10 is a data plot of tensile strength test results of a high strength nonflammable magnesium alloy in which Al ₂ O _{3 was added} to a crushed product of a nonflammable magnesium alloy "AM60B + 2Ca alloy";

7 ist ein Datendiagramm von Zugfestigkeits-Versuchsergebnissen einer hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung, bei welcher Mg₂Si zu einem zerkleinerten Produkt einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca-Legierung" hinzugegeben wurde; 7 Fig. 10 is a data plot of tensile strength test results of a high strength noncombustible magnesium alloy in which Mg ₂ Si was added to a crushed product of a nonflammable magnesium alloy "AM60B + 2Ca alloy";

8 ist ein Datendiagramm von Zugfestigkeits-Versuchsergebnissen einer hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung, bei welcher SiC zu einem zerkleinerten Produkt einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca-Legierung" hinzugegeben wurde; 8th Fig. 10 is a data plot of tensile strength test results of a high strength noncombustible magnesium alloy in which SiC was added to a crushed product of a nonflammable magnesium alloy "AM60B + 2Ca alloy";

9 ist ein Datendiagramm zur Darstellung von Zugfestigkeits-Versuchsergebnissen, einschließlich eines Vergleichsbeispiels, einer Platte, die mit einer hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung, welche zusätzliche additive Elemente enthielt, als Schweißzusatz geschweißt wurde; und 9 Fig. 12 is a data diagram illustrating tensile test results, including a comparative example, of a plate welded with a high strength nonflammable magnesium alloy containing additional additive elements as a filler; and

10 ist ein Datendiagramm zur Darstellung von Zugfestigkeits-Versuchsergebnissen, einschließlich eines Vergleichsbeispiels, einer Platte, die unter Verwendung einer hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung, welche zusätzliche Additiv-Verbindungen enthielt, als Schweißzusatz geschweißt wurde. 10 Figure 13 is a data plot illustrating tensile test results, including a comparative example, of a panel welded using a high strength noncombustible magnesium alloy containing additional additive compounds as a filler.

BESTE FORM ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGBEST FORM FOR IMPLEMENTATION THE INVENTION

Hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung Ausführungsformen der nicht brennbaren Magnesiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung werden im folgenden detailliert beschrieben.high-strength non-combustible magnesium alloy embodiments of the non-combustible magnesium alloy according to The present invention will be described in detail below.

Zum leichteren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird zunächst die Magnesiumlegierung erläutert. Die Magnesiumlegierung ist beispielsweise gemäß der American Society for Testing and Materials (im folgenden als "ASTM" bezeichnet) oder nach dem japanischen Industriestandard (nachfolgend als "JIS" bezeichnet) standardisiert. Magnesiumlegierungen können grob unterteilt werden in gegossene Magnesiumlegierungen und geschmiedete Legierungen. Im folgenden werden die Bereiche für minimale bis maximale Werte der mechanischen Eigenschaften angegeben, wie sie in ASTM und JIS für beide Arten von Legierungen angegeben werden. Die chemischen Zusammensetzungen dieser Legierungen sind standardisiert und nach dem Stand der Technik bekannt, so dass auf eine genaue Beschreibung derselben verzichtet werden kann.To the easier understanding of the present invention first explained the magnesium alloy. The Magnesium alloy is, for example, according to the American Society for Testing and Materials (hereinafter referred to as "ASTM" or Japanese Industrial Standard (hereinafter standardized as "JIS"). Magnesium alloys can roughly divided into cast magnesium alloys and forged ones Alloys. The following are the areas for minimal given maximum values of mechanical properties, such as they are given in ASTM and JIS for both types of alloys become. The chemical compositions of these alloys are standardized and known in the art, so on a detailed description of the same can be dispensed with.

Die mechanischen Eigenschaften gegossener Magnesiumlegierungen sind wie folgt. Zugfestigkeit: 140 MPa (AM100A-F-Material) bis 270 MPa (ZK61A-T5, T6 als behandeltes Material). Dehngrenze: 70 MPa (AM100A-F-Material) bis 180 MPa (ZK61A-T5, T6 als behandeltes Material). Dehnung: Um 0% (AM100A-F-Material) bis 10% (AM50A-F-Material).The mechanical properties of cast magnesium alloys are as follows. Tensile strength: 140 MPa (AM100A-F material) to 270 MPa (ZK61A-T5, T6 as treated material). Yield strength: 70 MPa (AM100A-F material) up to 180 MPa (ZK61A-T5, T6 as treated material). Elongation: Um 0% (AM100A-F material) to 10% (AM50A-F material).

Die mechanischen Eigenschaften geschmiedeter Magnesiumlegierungen sind wie folgt. Zugfestigkeit: 190 MPa (AZ31C-O-Material) bis 310 MPa (ZK60A-T5 behandeltes Material). Dehngrenze: 90 MPa (AZ31C-O-Material) bis 230 MPa (ZK60A-T5 behandeltes Material). Dehnung: 4% (AZ31C-H14 behandeltes Material) bis 13% (AZ31C-O-Material).The mechanical properties of forged magnesium alloys are as follows. Tensile strength: 190 MPa (AZ31C-O material) to 310 MPa (ZK60A-T5 treated material). Yield strength: 90 MPa (AZ31C-O material) to 230 MPa (ZK60A-T5 treated material). Elongation: 4% (AZ31C-H14 treated material) to 13% (AZ31C-O material).

Plastische Bearbeitung und thermomechanische Behandlung bewirken, dass sich die mechanischen Eigenschaften von Metallen, wie etwa Stärke und Dehnbarkeit, bei geschmiedeten Legierungen wesentlich stärker verbessern als bei gegossenen Legierungen. Obwohl sich mechanische Eigenschaften auch bei Magnesiumlegierungen wie oben beschrieben verbessern, verbessern sich Stärke und Dehnbarkeit nicht in dem Ausmaß wie in anderen Metallen. Weitere technische Entwicklungen führten zu den Technologien, die in den oben beschriebenen Patentdokumenten dargestellt sind.plastic Machining and thermomechanical treatment cause that the mechanical properties of metals, such as starch and ductility, much stronger in forged alloys better than cast alloys. Although mechanical Properties also with magnesium alloys as described above improve, strength and elasticity do not improve to the same extent as in other metals. Further technical Developments led to the technologies used in the above described patent documents are shown.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung, welcher die Nichtbrennbarkeit mittels Zugabe von Ca verliehen wurde, ferner ein zusätzliches Additiv hinzugegeben, in Form preiswerter Elemente oder Verbindungen, zur Verbesserung der mechanischen Stärke der nicht brennbaren Magnesiumlegierung. Die vorliegende Ausführungsform schlägt eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung vor, deren mechanische Eigenschaften eine Zugfestigkeit umfassen, die nicht kleiner ist als 419 MPa bei Raumtemperatur, und deren Dehngrenze nicht kleiner ist als 380 MPa, und welche erhalten wird durch Verwendung eines zerkleinerte Produkts einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung, die anschließend geformt, gesintert und plastisch bearbeitet wird.at In the present embodiment, a noncombustible Magnesium alloy, which the Nichtbrennbarkeit by means of addition was given by Ca, also an additional additive added, in the form of inexpensive elements or compounds, to Improving the mechanical strength of non-flammable Magnesium alloy. The present embodiment proposes a high-strength non-combustible magnesium alloy whose mechanical Properties include a tensile strength that is not smaller as 419 MPa at room temperature, and their yield strength not smaller is as 380 MPa, and which is obtained by using a comminuted product of a nonflammable magnesium alloy, which then shaped, sintered and plastically processed becomes.

Diese Legierung wird im folgenden erläutert. Die Magnesiumlegierung, die in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, ist eine gegossene Magnesiumlegierung, die gemäß ASTM als "AM60D" bezeichnet wird. Die Legierungen, für welche die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, sind nicht notwendigerweise auf diese gegossene Magnesiumlegierung "AM60D" beschränkt, sondern es kann sich auch um andere Magnesiumlegierungen handeln. Zu dieser Legierung werden 0,5 bis 5,0 Massen-% Ca hinzugegeben. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden 2 Massen-% Ca hinzugegeben.These Alloy is explained below. The magnesium alloy, those in the embodiments of the present invention is a cast magnesium alloy that has been prepared in accordance with ASTM as "AM60D" is called. The alloys for which the embodiment of the present invention used are not necessarily on this cast magnesium alloy "AM60D" limited, but it can be other Magnesium alloys act. 0.5 to 5.0 mass% Ca added. In the present embodiment 2% by mass of Ca are added.

AM60D ist eine gegossene hochreine Magnesiumlegierung, welche wenig Fe-, Ni- und Cu-Unreinheiten im Hinblick auf eine Verbesserung des Korrosionswiderstands enthält. Die grundsätzliche chemische Zusammensetzung dieser Legierung ist: 5,5 bis 6,5 Massen-% Al, 0,24 bis 0,6 Massen-% Mn und Magnesium zum Ausgleich. Kalzium wird dieser Legierung hinzugegeben, um eine nicht brennbare Magnesiumlegierung zu erzielen. Wie zuvor beschrieben, reicht die Menge des hinzugegebenen Kalziums vorzugsweise von 0,5 bis 5,0 Massen-%.AM60B is a cast high purity magnesium alloy containing little Fe, Ni and Cu impurities with a view to improving the corrosion resistance contains. The basic chemical composition this alloy is: 5.5 to 6.5 mass% Al, 0.24 to 0.6 mass% Mn and magnesium to compensate. Calcium is added to this alloy, to achieve a nonflammable magnesium alloy. As before described, the amount of added calcium preferably from 0.5 to 5.0 mass%.

Magnesium weist eine dicht gepackte hexagonale Kristallstruktur auf. Daher ist die plastische Verarbeitbarkeit von Magnesium bei Raumtemperatur sehr schlecht, und daher kann Magnesium nicht kalt verarbeitet werden. Obwohl die plastische Verarbeitbarkeit sich bei einer Heißbearbeitung verbessert, bleibt Magnesium schwieriger zu Feinstrukturen zu verarbeiten als andere Metalle. Daher umfaßt die Verarbeitung von Magnesiumlegierungen hauptsächlich Gussmethoden. Die Abgüsse, die durch Gießen erhalten werden, sowie geschmiedete und gestauchte Materialien, die durch plastische Bearbeitung erhalten werden, erhalten oft ihre Endform durch Spanbearbeitung. Es bestehen jedoch Grenzen bei der Behandlung von Schneidspänen, die während der Spanbearbeitung erzeugt werden, was zu Lasten der Behandlungskosten geht, während die Wiederverwertung unbehandelter Schneidspäne als Recyclingmaterial mit verschiedenen Problemen verbunden ist.magnesium has a densely packed hexagonal crystal structure. Therefore is the plastic processability of magnesium at room temperature very bad, and therefore magnesium can not be cold processed. Although the plastic processability is in a hot working improved, magnesium remains more difficult to process fine structures as other metals. Therefore, the processing includes magnesium alloys mainly casting methods. The casts made by Casting can be obtained, as well as forged and compressed Received materials obtained by plastic working often their final shape through chip processing. However, there are limits in the treatment of cutting chips during The chip processing can be generated at the expense of the treatment costs goes while recycling untreated cutting chips As recycling material is associated with various problems.

Obwohl die effektive Verwendung von Schneidspänen der Gegenstand fortlaufender Untersuchungen war, sind keine abschließenden Fälle bekannt geworden, in welchen solche Versuche zur praktischen Verwendung geführt wurden. Im vorliegenden Beispiel wurden Schneidspäne aus nicht brennbarer Magnesiumlegierung als Basismaterial verwendet. Diese nicht brennbare Magnesiumlegierung kann aufgrund ihrer guten Schneideigenschaften mit hoher Geschwindigkeit gefräst werden. Schneidspäne können daher in größerem Umfang anfallen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Schneidspäne begrenzt und kann auch Pulver oder kleinteilige Brocken umfassen, sofern diese spanartig sind.Even though the effective use of cutting chips the object ongoing investigations were not exhaustive Cases have become known in which such attempts to practical use. In the present Example were cutting chips made of non-flammable magnesium alloy used as base material. This non-combustible magnesium alloy because of its good cutting properties at high speed be milled. Cutting chips can therefore incurred on a larger scale. The present invention but is not limited to cutting chips and can also Powders or small chunks include, if spanish are.

Verfahren zur Herstellung der hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung.method for producing the high-strength non-combustible magnesium alloy.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei der vorliegenden Ausführungsform war die grundlegende Magnesiumlegierung die nicht brennbare Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca-Legierung", zu welcher zwei Massen-% Ca hinzugegeben wurde. Obwohl AM60B ursprünglich eine gegossene Magnesiumlegierung ist, kann sie auch einer plastischen Bearbeitung wie etwa Extrusion oder dergleichen unterzogen werden, wenn sie heiß verarbeitet wird. Eine plastische Bearbeitung schließt beispielsweise Extrusion, Ziehen, Schmieden, Walzschmieden, Walzen und dergleichen ein. Die Zugabe von zwei Massen-% Ca zu dem AM60B erlaubt ein Anheben der Zündtemperatur der nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca-Legierung", welche durch Zugabe von 2 Massen-% Ca zu dieser AM60B-Legierung erhalten wird, auf 200 bis 300°C.In the following, a method for producing the high-strength noncombustible magnesium alloy according to the present invention will be explained. In the present embodiment, the basic magnesium alloy was the non-combustible magnesium alloy "AM60B + 2Ca alloy" to which two mass% of Ca was added. Although AM60B is originally a cast magnesium alloy, it may also be subjected to plastic working such as extrusion or the like when hot is processed. Plastic working includes, for example, extrusion, drawing, forging, rolling, rolling and the like. The addition of two mass% Ca to the AM60B allows raising the ignition temperature of the non-combustible magnesium alloy "AM60B + 2Ca alloy" obtained by adding 2 mass% of Ca to this AM60B alloy to 200 to 300 ° C C.

Dies führt dazu, dass Schmelzvorgänge sicher in der Atmosphäre durchgeführt werden können. Die nicht brennbare Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca-Legierung" muß kleine spanartige Stücke aufweisen, die für einen nachfolgenden Zerkleinerungsschnitt geeignet sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurden geeigneterweise Schneidspäne verwendet, die vom Schneiden der nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca-Legierung" stammen. Es erübrigt sich zu sagen, dass die kleinen spanartigen Stücke nicht auf Schneidspäne beschränkt sind, die durch Spanbearbeitung erzeugt werden, und es können beispielsweise verschiedene Schneidspäne und Schleifstaub als Abfall verschiedener mechanischer Bearbeitungsprozesse verwendet werden, sowie Pressabfall von einer Scherbearbeitung, von Lochen oder dergleichen, Zerkleinerungsabfall von Zerkleinerern, oder ein zerkleinertes Produkt kleiner spanartiger Stücke von Gussvorgängen oder Schmiedevorgängen. Eine Kugelmühle oder dergleichen kann dazu verwendet werden, ein zerkleinertes Produkt aus solchen kleinen spanartigen Stücken zu erzeugen.This causes melting in the safe Atmosphere can be performed. The non-combustible magnesium alloy "AM60B + 2Ca alloy" must be small have span-like pieces, which are for a subsequent Shredding cut are suitable. In the present embodiment For example, cutting chips used by the Cutting non-combustible magnesium alloy "AM60B + 2Ca alloy" come. Needless to say, the little spanish Pieces not limited to cutting chips that are generated by chip processing, and it can for example, various cutting chips and sanding dust used as waste from various mechanical machining processes as well as press waste from shearing, from punching or the like, crushing waste of crushers, or a shredded product of small spanish pieces of castings or Forging operations. A ball mill or the like can be used to make a shredded product out of such to produce small spanish pieces.

Bei der nicht brennbaren Magnesiumlegierung der vorliegenden Ausführungsform wurde die Nichtbrennbarkeit durch Zugabe von Ca erzielt, und es ist daher sicher, das zerkleinerte Produkt in der Atmosphäre bei gewöhnlichen Temperaturen stehen zu lassen. Beispielsweise liegt die niedrigste Explosivgrenze eines zerkleinerten Produkts der nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca" mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 146 μm bei 100 Mg/m³.In the noncombustible magnesium alloy of the present embodiment, incombustibility has been achieved by adding Ca, and it is therefore safe to allow the minced product to stand in the atmosphere at ordinary temperatures. For example, the lowest explosive limit of a comminuted product of the non-combustible magnesium alloy "AM60B + 2Ca" with an average particle size of 146 μm is 100 Mg / m ³ .

Dieser Wert ist höher als derjenige von Aluminiumstaub (35 Mg/m³) und liegt in der Größenordnung von Eisenstaub (< 120 mg/m³). Das zerkleinerte Produkt kann daher leicht gehandhabt werden, bei wesentlich reduzierter Explosionsgefahr.This value is higher than that of aluminum dust (35 Mg / m ³ ) and is of the order of iron dust (<120 mg / m ³ ). The shredded product can therefore be handled easily, with significantly reduced risk of explosion.

Ein vorbestimmtes Element oder eine Verbindung wird hinzugegeben als ergänzendes Additiv, was ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, wenn man ein zerkleinertes Produkt aus kleinen spanartigen Stücken erhält. Das ergänzende Additiv ist nicht auf ein Element der seltenen Erden beschränkt und kann unterschiedliche Elemente oder vorbestimmte Verbindungen derselben umfassen, etwa in den folgenden Anteilen: 0,1 bis 0,3 Massen-% C, 1,0 bis 12,0 Massen-% Mo, 0,5 bis 5,0 Massen-% Nb, 0,5 bis 6,0 Massen-% Si, 5,0 bis 40,0 Massen-% W, 1,0 bis 5,0 Massen-% Al₂O₃, 2,0 bis 6,0 Massen-% Mg₂Si, 0,7 bis 20,0 Massen-% SiC.A predetermined element or compound is added as a supplementary additive, which is a feature of the present invention when obtaining a minced product of small chip-like pieces. The supplemental additive is not limited to a rare earth element and may include various elements or predetermined compounds thereof, such as in the following proportions: 0.1 to 0.3 mass% C, 1.0 to 12.0 mass% Mo, 0.5 to 5.0 mass% Nb, 0.5 to 6.0 mass% Si, 5.0 to 40.0 mass% W, 1.0 to 5.0 mass% Al ₂ O ₃ , 2.0 to 6.0 mass% Mg ₂ Si, 0.7 to 20.0 mass% SiC.

Diese Begrenzungen bezüglich der Arten von Elementen oder Verbindungen und der Zugabemengen derselben bezeichnen die Bereiche, innerhalb derer der hergestellten nicht brennbaren Magnesiumlegierung eine hohe Festigkeit verliehen werden kann, welcher Effekt der Erhöhung der Festigkeit außerhalb dieser Bereiche schwächer ist. Eine Art oder ausgewählte verschiedene Arten der Elemente oder Verbindungen werden zusätzlich hinzugegeben, um gleichzeitig die Zerkleinerung der kleinen spanartigen Stücke und die Kombination der Elemente oder Verbindungen durchzuführen. Im einzelnen wird die Erstarrungsstruktur der nicht brennbaren Magnesiumlegierung in Form der kleinen spanartigen Stücke durch den Zerkleinerungsprozess aufgebrochen und in eine feine homogene Struktur umgewandelt. Gleichzeitig hiermit wird der ergänzende Zusatz gleichförmig in das Pulver aufgenommen, so dass hierdurch die feine und homogene Struktur der nicht brennbaren Magnesiumlegierung geschaffen wird.These Limitations regarding the types of elements or connections and the addition amounts thereof denote the areas within one of the manufactured non-combustible magnesium alloy high strength can be conferred, what effect of increase the strength outside of these areas weaker is. A style or selected different types of elements or compounds are additionally added to simultaneously the crushing of the small spanish pieces and the Combination of elements or connections. Specifically, the solidification structure of the non-combustible magnesium alloy broken up in the form of small spanish pieces by the comminution process and converted into a fine homogeneous structure. Simultaneously herewith the supplementary additive becomes uniform in the Powder added, so that thereby the fine and homogeneous structure non-combustible magnesium alloy is created.

Formen und SinternShaping and sintering

Die zerkleinerte nicht brennbare Magnesiumlegierung, die somit eine feine und homogene Struktur aufweist, wird anschließend geformt und gesintert. Das Formen kann sowohl durch Kaltformen oder durch Heißformen erfolgen, doch zur Abkürzung dieses Vorgangs wird das Formen bevorzugt durch Heißformen durchgeführt, da letzteres gleichzeitig mit dem Sintern stattfinden kann. Sintern durch gepulsten elektrischen Strom ist ein bekanntes Verarbeitungsverfahren, bei welchem eine Probe in eine Graphitform gefüllt wird und anschließend durch einen Fluß pulsartiger Ströme gesintert wird, während die Probe komprimiert wird. In dem vorliegenden Beispiel ist die Probe das zuvor beschriebene zerkleinerte Produkt aus der nicht brennbaren Magnesium legierung. Ein solches Verarbeitungsverfahren ist insofern vorteilhaft, dass das zerkleinerte Produkt mit guter Effizienz erhitzt werden kann, und das Sintern kann schnell durchgeführt werden.The crushed non-combustible magnesium alloy, which is thus a has fine and homogeneous structure, is subsequently shaped and sintered. The molding can be done either by cold forming or by hot forming, but for brevity In this process molding is preferably carried out by hot forming, since the latter can take place simultaneously with the sintering. sintering by pulsed electric current is a known processing method, in which a sample is filled into a graphite mold and then pulsatile through a flow Currents are sintered while the sample is compressed becomes. In the present example, the sample is that previously described Crushed product made of non-flammable magnesium alloy. Such a processing method is advantageous in that the shredded product can be heated with good efficiency, and sintering can be done quickly.

Ein barrenförmiger gesinterter Block aus dem zerkleinerten Produkt der nicht brennbaren Magnesiumlegierung wird anschließend durch plastische Verarbeitung geformt und gesintert. Durch Ausübung einer Scherverformung des gesinterten Blocks hat die plastische Bearbeitung die Wirkung einer Stärkung der Kohäsion innerhalb des zerkleinerten Produkts oberhalb derjenigen des gesinterten Blocks, während die Mikrostruktur des gesinterten Blocks noch feiner wird. Plastische Bearbeitungsverfahren schließen beispielsweise Extrusion, Walzen, Ziehen, Schmieden, Walzschmieden und dergleichen ein. Im vorliegenden Beispiel wird Heißextrusion bei einer Temperatur entsprechend oder oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Materials durchgeführt, da eine Extrusion die Ausübung einer beträchtlichen Scherverformung des Werkstücks bietet. In gewissem Umfang verursacht eine hohes Extrusionsverhältnis eine vergrößerte mechanische Stärke des bearbeiteten Materials. Eine übermäßige Erhöhung des Extrusionsverhältnisses führt jedoch zu einer verkürzten Lebensdauer der Extrusionsform oder zu einer Beschädigung der Form und erfordert eine größere Extrusionsanlage, neben anderen Nachteilen. Dementsprechend liegt das Extrusionsverhältnis vorzugsweise maximal bei etwa 120.A billet-shaped sintered block of the crushed product of the non-combustible magnesium alloy is then molded and sintered by plastic working. By performing shear deformation of the sintered block, the plastic working has the effect of strengthening the Koha within the crushed product above that of the sintered block, while the microstructure of the sintered block becomes even finer. Plastic processing methods include, for example, extrusion, rolling, drawing, forging, rolling forging and the like. In the present example, hot extrusion is performed at a temperature equal to or above the recrystallization temperature of the material because extrusion provides for the exercise of significant shear deformation of the workpiece. To a certain extent, a high extrusion ratio causes an increased mechanical strength of the machined material. However, excessive increase of the extrusion ratio results in shortened life of the extrusion die or damage to the die, and requires a larger extrusion equipment, among other disadvantages. Accordingly, the extrusion ratio is preferably at most about 120.

Durch dieses Extrusionsformen werden die zerkleinerten Partikel in dem gesinterten Block stark aneinander gebunden, aufgrund der Scherdeformation, der sie unterzogen werden. Die Partikel der Zwischenmetall-Verbindungen, die ursprünglich in der nicht brennbaren Magnesiumlegierung enthalten sind, sowie auch das zusätzliche Additiv bilden hierdurch eine Struktur, die homogen in der Magnesium-Matrix verteilt ist. Die Magnesium-Matrix-Kristallpartikel werden aufgrund der Rekristallisation noch feiner, welche aufgrund der Heißextrusion stattfindet. Dies führt zu verbesserten mechanischen Eigenschaften und erhöhter Stärke. Anders als bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann die Magnesiumlegierung auch wirksam verwendet werden, wenn sie 0 bis 12,0 Massen-% Aluminium, 0 bis 5,0 Massen-% Zink und nicht mehr als 0,5 Massen-% Mangan enthält. Effektive Ergebnisse können auch erzielt werden durch Verwendung einer Magnesiumlegierung aus den folgenden Legierungen: AZ31-Legierung, AZ61-Legierung, AZ80-Legie rung, AZ91-Legierung, AZ92-Legierung, AM50-Legierung, AM60-Legierung und AM 100-Legierung, gemäß der American Society for Testing and Materials (ASTM).By This extrusion molding will be the crushed particles in the sintered block strongly bonded together due to shear deformation, which they are subjected to. The particles of intermetallic compounds, originally in non-combustible magnesium alloy are included, as well as form the additional additive thus a structure that distributes homogeneously in the magnesium matrix is. The magnesium matrix crystal particles are due to recrystallization even finer, which takes place due to the hot extrusion. This leads to improved mechanical properties and increased strength. Unlike the one described above Embodiment, the magnesium alloy can also be effective used when they are 0 to 12.0 mass% aluminum, 0 to Containing 5.0% by mass of zinc and not more than 0.5% by mass of manganese. Effective results can also be achieved by use magnesium alloy of the following alloys: AZ31 alloy, AZ61 alloy, AZ80 alloy, AZ91 alloy, AZ92 alloy, AM50 alloy, AM60 alloy and AM 100 alloy, according to the American Society for Testing and Materials (ASTM).

Die vorliegende Erfindung kann auch in einem Schweißzusatzmetall verwendet werden, indem die hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung mit den vorstehend genannten Eigenschaften als Basismaterial verwendet wird. Schweißzusätze, die während des Schweißens verwendet werden, wie etwa Schweißstäbe oder Schweißlinien (auch als "Schweißdrähte" bezeichnet), umfassen hierbei die hochfeste Magnesiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welcher zu einer Magnesiumlegierung 0,5 bis 5 Massen-% Kalzium (Ca) zugegeben wurden, und ergänzend zumindest ein Zusatz aus C, Mo, Nb, Si, W, Al₂O₃, Mg₂Si, SiC. Eine solche Legierung weist einen höheren Zündpunkt und eine größere Festigkeit auf.The present invention can also be used in a filler metal by using the high-strength noncombustible magnesium alloy having the above-mentioned properties as a base material. Welding consumables used during welding, such as welding rods or welding lines (also referred to as "welding wires"), include the high-strength magnesium alloy according to the present invention in which 0.5 to 5 mass% of calcium (Ca) is added to a magnesium alloy. and at least one additive of C, Mo, Nb, Si, W, Al ₂ O ₃ , Mg ₂ Si, SiC were added. Such an alloy has a higher ignition point and greater strength.

Die Nichtbrennbarkeit reduziert das Risiko von Feuer oder dergleichen, die durch Funken während des Verbindens erzeugt werden, welches somit sicher vonstatten gehen kann. Bekanntlich kühlen Substanzen, die während des Schweißens durch die Hitze verdampft werden, in Dämpfe fester Mikropartikel aus. Das Auftreten solcher Dämpfe kann jedoch durch Verwendung des Schweißzusatzmetalls gemäß der vorliegenden Erfindung unterdrückt werden. Die vorliegende Erfindung kann somit zur Verbesserung der Schweißumgebung am Schweißort beitragen.The Non-combustibility reduces the risk of fire or the like which are generated by sparks during the connection, which can be done safely. As you know, cool Substances that pass through the during welding Heat are evaporated, in vapors solid microparticles out. However, the occurrence of such vapors may be by use of the filler metal according to the present invention Be suppressed invention. The present invention can thus improve the welding environment at the welding site contribute.

Schweißzusätze erhält man beispielsweise durch Extrusion oder Drahtziehen unter Verwendung von Walzformen, die für das Drahtziehen spezialisiert sind. Aufgrund der vorstehend genannten Extrusion oder des Drahtziehens kann das zusätzliche Additiv, das in dem Schweißzusatz gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist, noch homogener in der Magnesiummatrix verteilt werden. Die Schweißstruktur wird dann noch homogener, was eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften ermöglicht.welding consumables obtained for example by extrusion or wire drawing using rolled forms suitable for wire drawing are specialized. Due to the aforementioned extrusion or wire drawing may be the additional additive, the in the welding filler according to the present Invention even more homogeneously distributed in the magnesium matrix become. The weld structure then becomes even more homogeneous, which allows an improvement of the mechanical properties.

Als Schweißzusatzmetall kann die hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung in allen Schweißtechniken verwendet werden, bei welchen Magnesium oder Magnesiumlegierungen geschweißt werden, doch sie kann insbesondere beim TIG-Schweißen oder beim MIG-Schweißen verwendet werden. In den nachfolgenden Beispielen wird die Verbindung durch TIG-Schweißen geschaffen. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das erläuterte Beispiel beschränkt ist.When Welding filler metal can be the high-strength non-flammable Magnesium alloy according to the present invention be used in all welding techniques in which Magnesium or magnesium alloys are welded, but it can be used especially in TIG welding or at MIG welding can be used. In the following examples the connection is created by TIG welding. It It is understood that the present invention is not explained to that Example is limited.

(Beispiel 1)(Example 1)

Die Legierung des vorliegenden Beispiels umfaßt eine Basis aus der nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca", zu welcher 2,0 Massen-% von Ca hinzugegeben wurden, um die Nichtbrennbarkeit der AM60B-Legierung zu erreichen. Zu dieser Basis wurden als ergänzende Additive Elemente oder Verbindungen aus C, Mo, Nb, Si, W, Al₂O₃, Mg₂Si und SiC hinzugegeben, so dass die Zusammensetzung erreicht wurde, die in Tabelle 1 wiedergegeben ist. Schneidspäne in Form von Drehbankabfall wurden als die kleinen spanförmigen Stücke der Legierung gemäß des vorliegenden Beispiels verwendet. Diese Schneidspäne wurden in einer Kugelmühle zerkleinert, um ein zerkleinertes Produkt zu erzeugen. Die zusätzlichen Additive wurde gleichzeitig mit dem zerkleinern zugegeben, so dass die Additive hierdurch homogen verteilt und kombiniert wurden. Die zerkleinerten Produkte der nicht brennbaren Magnesiumlegierung, die auf diese Weise in der Kugelmühle vorbereitet wurden, wurden dann in der Atmosphäre durch gepulsten elektrischen Strom gesintert und ausgeformt, bei einer Sintertemperatur von 480°C für 20 Minuten. Die gesinterten Blöcke in Form von Barren wurden dann mit einem Extrusionsverhältnis von 110 und bei einer Extrusionstemperatur von 480°C heiß extrudiert. Muster wurden in der Längsrichtung der so erzielten extrudierten Produkte entnommen und auf ihre Zugfestigkeit, ihre Dehngrenze und ihre Bruchdehnung bei Raumtemperatur untersucht. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zugfestigkeit nicht kleiner war als 419 MPa und dass die Dehngrenze nicht kleiner war als 380 MPa bei allen Mustern, was die Wirkung der vorliegenden Erfindung zeigt. Tabelle 1 Versuchs material Zusammensetzung (Gewichts-%) AM60B+2Ca C Mo NB Si W Al₂O₃ Mg₂Si SiC 1 99.9 0.1 2 99.8 0.2 3 98.9 1.1 4 94.5 5.5 5 89.5 10.5 6 99.0 1.0 7 95.4 4.6 8 99.0 1.0 9 95.0 5.0 10 94.8 5.2 11 87.9 18.1 12 63.7 36.3 13 98.9 1.1 14 95.6 4.4 15 97.8 2.2 16 94.5 5.5 17 90.1 9.9 18 98.2 1.8 19 91.3 8.7 20 83.4 16.6 Tabelle 2 Zugversuchsergebnisse Versuchsmaterial Zugfestigkeit (MPa) Dehngrenze (MPa) Bruchdehnung (%) 1 427 423 3.3 2 441 433 8.4 3 427 410 18.4 4 434 400 13.0 5 444 426 8.6 6 433 420 13.7 7 438 431 6.1 8 439 414 6.6 9 448 427 3.8 10 424 418 7.2 11 447 420 14.6 12 476 456 6.0 13 429 397 14.3 14 444 425 9.6 15 419 383 14.3 16 459 434 8.6 17 454 430 7.7 18 428 426 11.5 19 490 443 9.4 20 467 437 5.0 The alloy of the present example comprises a non-combustible magnesium alloy base "AM60B + 2Ca" to which 2.0 mass% of Ca has been added to achieve the incombustibility of the AM60B alloy. To this base, as additional additives, elements or compounds of C, Mo, Nb, Si, W, Al ₂ O ₃ , Mg ₂ Si and SiC were added to obtain the composition shown in Table 1. Turning chips in the form of lathe was used as the small chip-shaped pieces of the alloy according to the present example. These chips were ground in a ball mill to produce a crushed product. The additional additives were simultaneity tig with the crushing added, so that the additives were thereby homogeneously distributed and combined. The crushed products of the non-combustible magnesium alloy thus prepared in the ball mill were then sintered and shaped in the atmosphere by pulsed electric current, at a sintering temperature of 480 ° C for 20 minutes. The sintered blocks in the form of ingots were then extruded hot at an extrusion ratio of 110 and at an extrusion temperature of 480 ° C. Samples were taken in the longitudinal direction of the extruded products thus obtained and examined for tensile strength, yield strength and elongation at room temperature. The test results are summarized in Table 2. The results show that the tensile strength was not lower than 419 MPa and that the yield strength was not smaller than 380 MPa for all the samples, showing the effect of the present invention. Table 1 Trial material Composition (% by weight) AM60B + 2 Ca C Not a word NB Si W Al ₂ O ₃ Mg ₂ Si SiC 1 99.9 0.1 2 99.8 0.2 3 98.9 1.1 four 94.5 5.5 5 89.5 10.5 6 99.0 1.0 7 95.4 4.6 8th 99.0 1.0 9 95.0 5.0 10 94.8 5.2 11 87.9 18.1 12 63.7 36.3 13 98.9 1.1 14 95.6 4.4 15 97.8 2.2 16 94.5 5.5 17 90.1 9.9 18 98.2 1.8 19 91.3 8.7 20 83.4 16.6 Table 2 tensile test test material Tensile strength (MPa) Yield strength (MPa) Elongation at break (%) 1 427 423 3.3 2 441 433 8.4 3 427 410 18.4 four 434 400 13.0 5 444 426 8.6 6 433 420 13.7 7 438 431 6.1 8th 439 414 6.6 9 448 427 3.8 10 424 418 7.2 11 447 420 14.6 12 476 456 6.0 13 429 397 14.3 14 444 425 9.6 15 419 383 14.3 16 459 434 8.6 17 454 430 7.7 18 428 426 11.5 19 490 443 9.4 20 467 437 5.0

1 bis 8 illustrieren Daten für jedes Element oder für jede Verbindung der oben genannten Ergebnisse. Diese Fig. sind Datendiagramme zur Erläuterung der Zugfestigkeit, der Dehngrenze und der Bruchdehnung gegen die Zugabemengen der verschiedenen Elemente oder Verbindungen, wobei 1 der Zugabe von C entspricht, 2 der Zugabe von Mo, 3 der Zugabe von Nb, 1 to 8th illustrate data for each element or for each compound of the above results. These figures are data diagrams illustrating the tensile strength, the yield strength and the elongation at rupture against the addition amounts of the various elements or compounds, wherein FIG 1 corresponds to the addition of C, 2 the addition of Mo, 3 the addition of Nb,

4 der Zugabe von Si, 5 der Zugabe von W, 6 der Zugabe von Al₂O₃, 7 der Zugabe von Mg₂Si und 8 der Zugabe von SiC. four the addition of Si, 5 the addition of W, 6 the addition of Al ₂ O ₃ , 7 the addition of Mg ₂ Si and 8th the addition of SiC.

Wie diese Datendiagramme klar darstellen, zeigen diese Ergebnisse, dass in allen Fällen, in welchen die zusätzlichen Additive in dem vorliegenden Beispiel hinzugegeben wurden, sich die mechanische Stärke über diejenige herkömmlicher nicht brennbarer Magnesiumlegierungen unter Zugabe von Ca hinaus verbesserte, wie sie in Patentdokument 1 dargestellt ist, welche Legierung keine zusätzlichen Additive enthält. Beispielsweise war die Zugstärke nicht kleiner als 419 MPa in allen Fällen, in denen ein ergänzendes Additiv hinzugegeben wurde. Es kann daher gesagt werden, dass die vorstehend genannten hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierungen eine größere Stärke aufweisen als die Basismaterialien. In den Fig. bezeichnen die Werte von 0% Zugabemenge die Ergebnisse der nachfolgenden Vergleichsbeispiele. Die nachfolgenden Vergleichsbeispiele wurden zu Vergleichszwecken mit dem vorliegenden Beispiel durchgeführt. Die Ergebnisse des vorliegenden Beispiels übertreffen diejenigen aller nachfolgenden VergleichsbeispieleAs clearly represent these data diagrams, these results show that in all cases, in which the additional additives added in the present example, the mechanical Strength over that of conventional not combustible magnesium alloys with the addition of Ca improved, as shown in Patent Document 1, which alloy is not contains additional additives. For example the tensile strength was not less than 419 MPa in all cases, in which a supplementary additive was added. It can therefore be said that the above high-strength non-combustible magnesium alloys a larger one Thickness than the base materials. In the Figs. The values of 0% addition amount denote the results of the following Comparative examples. The following comparative examples were for comparison with the present example. The results of the present example outperform those all the following comparative examples

(Vergleichsbeispiel 1)Comparative Example 1

Vergleichsbeispiel 1 wurde mit einer herkömmlichen nicht brennbaren Magnesiumlegierung durchgeführt, welcher die zusätzlichen Additive gemäß der vorliegenden Erfindung fehlten. Schneidspäne als Drehbankabfall von der Bearbeitung einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca" mit der gleichen chemischen Zusammensetzung wie derjenigen des Erfindungsbeispiels wurden in einer Kugelmühle zu einem zerkleinerten Produkt verarbeitet. Das zerkleinerte Produkt wurde dann geformt und gesintert durch Sintern mittels gepulsten elektrischen Stroms unter den gleichen Bedingungen wie das Erfindungsbeispiel. Der gesinterte Block in Form eines Barrens wurde dann heiß extrudiert mit einem Extrusionsverhältnis von R = 110 und einer Extrusionstemperatur von T = 480°C, unter den gleichen Bedingungen wie das Erfindungsbeispiel. Das erzeugte extrudierte Produkt wurde auf Zugfestigkeit bei Raumtemperatur in der Längsrichtung getestet. Die Ergebnisse des Zugfestigkeitsversuch ergaben eine Zugfestigkeit von 415 MPa, eine Dehngrenze von 364 MPa und eine Bruchdehnung von 23%. Diese Werte sind als Werte von 0% zusätzlicher Additive am linken Ende der 1 bis 8 dargestellt, welche die Ergebnisse des Erfindungsbeispiels darstellen.Comparative Example 1 was conducted with a conventional nonflammable magnesium alloy lacking the additional additives according to the present invention. Cutting chips as a lathe waste from the processing of a non-combustible magnesium alloy "AM60B + 2Ca" having the same chemical composition as that of the invention example were processed into a crushed product in a ball mill. The crushed product was then molded and sintered by pulsed electric current sintering under the same conditions as the invention example. The Gesin The block in the form of a billet was then extruded hot with an extrusion ratio of R = 110 and an extrusion temperature of T = 480 ° C, under the same conditions as the invention example. The produced extruded product was tested for tensile strength at room temperature in the longitudinal direction. The results of the tensile test showed a tensile strength of 415 MPa, a yield strength of 364 MPa and an elongation at break of 23%. These values are given as values of 0% additional additives at the left end of the 1 to 8th which illustrate the results of the invention example.

(Vergleichsbeispiel 2)(Comparative Example 2)

Vergleichsbeispiel 2 wurde an einer herkömmlichen nicht brennbaren Magnesiumlegierung durchgeführt, welcher die zusätzlichen Additive fehlten, die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind. Ein Pressen einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca" mit genau der gleichen chemischen Zusammensetzung wie derjenigen des Erfindungsbeispiels wurde mit einem Extrusionsverhältnis von R = 110 bei einer Extrusionstemperatur von T = 480°C unter den gleichen Bedingungen wie bei dem Erfindungsbeispiel durchgeführt. Das erhaltene Extrusionsprodukt wurde bei Raumtemperatur auf Zugfestigkeit in Längsrichtung getestet. Die Ergebnisse des Zugfestigkeitsversuchs ergaben eine Zugfestigkeit von 305 MPa, eine Dehngrenze von 242 MPa und eine Bruchdehnung von 18%.Comparative example 2 was based on a conventional nonflammable magnesium alloy performed, which the additional additives were missing, those according to the present invention are provided. Pressing a nonflammable magnesium alloy "AM60B + 2Ca" with exactly the same chemical composition as that of the invention example was used with an extrusion ratio of R = 110 at an extrusion temperature of T = 480 ° C performed under the same conditions as in the invention example. The obtained extrusion product was tested for tensile strength at room temperature tested longitudinally. The results of the tensile test gave a tensile strength of 305 MPa, a yield strength of 242 MPa and an elongation at break of 18%.

(Vergleichsbeispiel 3)(Comparative Example 3)

Vergleichsbeispiel 3 wurde an einer herkömmlichen nicht brennbaren Magnesiumlegierung durchgeführt, welcher die ergänzenden Additive gemäß der vorliegenden Erfindung fehlten. Ein Schmiedeteil aus einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca" mit genau der gleichen chemischen Zusammensetzung wie das Erfindungsbeispiel wurde heiß extrudiert und anschließend heiß gezogen. Das erzielte Zugprodukt wurde bei Raumtemperatur auf Zugfestigkeit in der Längsrichtung getestet. Die Ergebnisse des Zugfestigkeitsversuchs ergaben eine Zugfestigkeit von 286 MPa, eine Dehngrenze von 198 MPa und eine Bruchdehnung von 16%.Comparative example 3 was based on a conventional nonflammable magnesium alloy performed, which the supplementary additives lacked according to the present invention. One Forged part made of non-flammable magnesium alloy "AM60B + 2Ca" with exactly the same chemical composition as the invention example was hot extruded and then drawn hot. The obtained tensile product was at room temperature to tensile strength tested in the longitudinal direction. The results of the tensile test gave a tensile strength of 286 MPa, a yield strength of 198 MPa and an elongation at break of 16%.

(Beispiel 2)(Example 2)

In dem vorliegenden Beispiel wurde der Verbindungseffekt beurteilt, wenn die hochfesten nicht brennbaren Magnesiumlegierungen, die in den 1 bis 8 dargestellt sind, als Schweißdraht benutzt wurden, welcher ein Schweißzusatzmetall beim Magnesiumlegierungsschweißen ist. Als zu schweißendes Element wurde eine Platte verwendet (Plattendicke: 2 mm), extrudiert aus einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca", die erhalten wird durch Zusatz von zwei Massen-% von Ca, um die Nichtbrennbarkeit der AM60B-Legierung zu gewährleisten. Das Schweißen wurde als TIG-Schweißen ausgeführt. Die Hauptschweißbedingungen waren wie folgt.In the present example, the bonding effect was evaluated when the high strength noncombustible magnesium alloys used in the 1 to 8th are used as a welding wire, which is a filler metal in magnesium alloy welding. As a member to be welded, a plate (plate thickness: 2 mm) extruded from a nonflammable magnesium alloy "AM60B + 2Ca" obtained by adding two mass% of Ca was used to ensure the incombustibility of the AM60B alloy. Welding was done as TIG welding. The main welding conditions were as follows.

Es wurde eine reine Wolframelektrode mit einem Durchmesser von 2,4 mm verwendet, wobei der Abstand zwischen der Elektrode und dem Basismetall 2 mm betrug, die Schweißgeschwindigkeit betrug 200 mm/min, mit Gleichstrom von 100 A, und Argongas wurde als Inertgas verwendet, bei einer Strömungsrate von 12 L/min. Nach dem Schweißen wurde die Schweißschicht entfernt, um ein Muster zu bilden, das dann auf Zugfestigkeit getestet wurde, um die Verbindungsstärke zu beurteilen. Die Zugfestigkeitsversuchsergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben und sind in den 9 und 10 dargestellt. 9 zeigt die Ergebnisse für jedes zusätzlich hinzugegebene Element, während 10 die Ergebnisse für jede zusätzlich hinzugegebene Verbindung darstellt. In den 9 und 10 stellt die horizontale Achse die Art des zusätzlichen Additivs und dessen Zusammensetzung dar. Mit Ausnahme der zusätzlichen Additive 5 Si und 9 Mg₂Si überschritten die Ergebnisse des Beispiels diejenigen der Vergleichsbeispiele und bestätigten den Effekt der vorliegenden Erfindung. Die Ergebnisse in den Fällen der zusätzlichen Additive 5 Si und 9 Mg₂Si ergaben sich aufgrund von Fehlschweißungen, verursacht durch grobe Schweißdefekte. Diese Festigkeitsversuchsergebnisse sind daher nicht normal. Tabelle 3 Schweißzusatzmetall-Zusammensetzung Zugfestigkeit (MPa) 0.1C 224 0.2C 228 1Mo 222 6Mo 231 11Mo 222 1Nb 241 5Nb 231 1Si 193 5Si 59 5W 191 18W 196 36W 176 1Al₂O₃ 226 4Al₂O₃ 188 2Mg₂Si 230 5Mg₂Si 199 9Mg₂Si 75 2SiC 181 9SiC 192 17SiC 178 Vergleichsbeispiel 173 A pure tungsten electrode having a diameter of 2.4 mm was used with the distance between the electrode and the base metal being 2 mm, the welding speed was 200 mm / min, with direct current of 100 A, and argon gas was used as the inert gas a flow rate of 12 L / min. After welding, the weld layer was removed to form a pattern which was then tested for tensile strength to assess bond strength. The tensile test results are given in Table 3 and are in the 9 and 10 shown. 9 shows the results for each additional element added while 10 represents the results for each additional compound added. In the 9 and 10 represents the horizontal axis, the nature of the additional additive and its composition. Except for the additional additives 5 Si and 9 Mg ₂ Si, the results of the example exceeded those of the comparative examples and confirmed the effect of the present invention. The results in the cases of the additional additives 5 Si and 9 Mg ₂ Si were due to misfires caused by coarse weld defects. These strength test results are therefore not normal. Table 3 Filler metal composition Tensile strength (MPa) 0.1C 224 0.2C 228 1mo 222 6mo 231 11Mo 222 1nb 241 5nb 231 1si 193 5Si 59 5W 191 18W 196 36W 176 1Al ₂ O ₃ 226 4Al ₂ O ₃ 188 2Mg ₂ Si 230 5Mg ₂ Si 199 9Mg ₂ Si 75 2SiC 181 9SiC 192 17SiC 178 Comparative example 173

Vergleichsbeispiel 4Comparative Example 4

Im vorliegenden Beispiel wurde die Verbindungswirkung beurteilt, wenn als Schweißzusatzmetall eine herkömmliche nicht brennbare Magnesiumlegierung verwendet wurde, welcher die zusätzlichen Additive gemäß der vorliegenden Erfindung fehlten. Als ein Schweißzusatzmetall, d. h. als ein Schweißdraht in dem vorliegenden Vergleichsbeispiel wurde ein gezogenes Produkt verwendet, das durch Heißextrusion hergestellt wurde, gefolgt von Heißziehen, eines Schmiedestücks einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung "AM60B+2Ca". TIG-Schweißen wurde unter Verwendung des gleichen zu schweißenden Materials und unter den gleichen Schweißbedingungen wie bei dem Erfindungsbeispiel durchgeführt. Nach dem Schweißen wurde die Schweiß-Deckschicht entfernt, um ein Muster zu bilden, das anschließend auf Zugfestigkeit untersucht wurde, um die Verbindungsstärke zu beurteilen, wie bei dem Erfindungsbeispiel. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 als "Vergleichsbeispiel" wiedergegeben und sind in den 9 und 10 als "Vergleichsbeispiel" dargestellt. Die gemeinsame Zugfestigkeit der geschweißten Platte in dem Vergleichsbeispiel betrug 173 MPa, weniger als in allen Erfindungsbeispielen.In the present example, the bonding effect was evaluated when using as a filler metal a conventional nonflammable magnesium alloy lacking the additional additives according to the present invention. As a welding filler metal, that is, as a welding wire in the present comparative example, a drawn product prepared by hot extrusion was used, followed by hot drawing, a forging of a non-combustible magnesium alloy "AM60B + 2Ca". TIG welding was performed using the same material to be welded and under the same welding conditions as in the invention example. After welding, the weld overlay was removed to form a pattern, which was subsequently examined for tensile strength to evaluate the bond strength as in the invention example. The results are given in Table 3 as "Comparative Example" and are in the 9 and 10 shown as a "Comparative Example". The combined tensile strength of the welded plate in the comparative example was 173 MPa, less than in all the invention examples.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Eine hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung wird erhalten durch Zugeben zumindest eines zusätzlichen Additivs, ausgewählt aus Kohlenstoff (C), Molybdän (Mo), Niob (Nb), Silicium (Si), Wolfram (W), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Magnesiumsilicid (Mg₂Si) und Siliciumkarbid (SiC) zu kleinen spanartigen Stücken einer nicht brennbaren Magnesiumlegierung, die hergestellt wird durch Zugabe von 0,5 bis 5,0 Massen-% Kalzium zu einer Magnesiumlegierung, zur Herstellung eines zerkleinerten Produkts, und durch Unterziehen desselben einem Formvorgang, einem Sintern und einer plastischen Bearbeitung. Die hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung zeigt hervorragende Verbindungseigenschaften und kann daher die Schweißbarkeit verbessern, wenn sie als Schweißzusatzmetall verwendet wird.A high strength noncombustible magnesium alloy is obtained by adding at least one additional additive selected from carbon (C), molybdenum (Mo), niobium (Nb), silicon (Si), tungsten (W), aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), magnesium silicide (Mg ₂ Si) and silicon carbide (SiC) into small chip-like pieces of a noncombustible magnesium alloy prepared by adding 0.5 to 5.0 mass% of calcium to a magnesium alloy, producing a crushed product, and subjecting it to the same a molding process, a sintering and a plastic processing. The high strength nonflammable magnesium alloy exhibits excellent bonding properties and therefore can improve weldability when used as a filler metal.

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Claims

High strength non-combustible magnesium alloy prepared by adding at least one additional additive selected from carbon (C), molybdenum (Mo), niobium (Nb), silicon (Si), tungsten (W), aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), magnesium silicide ( Mg ₂ Si) and silicon carbide (SiC) to a nonflammable magnesium alloy prepared by adding 0.5 to 5.0 mass% of calcium to a magnesium alloy.

High-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 1, in which the carbon content (C) of the additional Additive 0.1 to 0.3 mass%.

High-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 1, in which the content of molybdenum (Mo) of the additional Additive 1.0 to 12.0 mass%.

High-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 1, in which the content of niobium (Nb) of the additional Additive is 0.5 to 5.0 mass%.

High-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 1, in which the content of silicon (Si) of the additional Additive 0.5 to 6.0 mass%.

High-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 1, in which the content of tungsten (W) of the additional Additive 5.0 to 40.0% by mass.

A high-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 1, wherein the content of alumina (AL ₂ O ₃ ) of the additional additive is 1.0 to 5.0 mass%.

The high-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 1, wherein the content of magnesium silicide (Mg ₂ Si) of the additional additive is 2.0 to 6.0 mass%.

High-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 1, in which the content of silicon carbide (SiC) of the additional Additive 0.7 to 20.0 mass%.

High-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 1, in which the magnesium alloy with 0 to 12.0% by mass of aluminum Contains 0.5-5.0% by mass of zinc and not more as 0.5% by mass of manganese.

High-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 1, in which the magnesium alloy is selected from the following group is: AZ31 alloy, AZ61 alloy, AZ80 alloy, AZ91 alloy, AZ92 alloy, AM50 alloy, AM60 alloy and AM100 alloy, according to the AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (ASTM).

High-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 1, in which the non-combustible magnesium alloy is a crushed Contains product obtained from a base material non-combustible magnesium alloy.

High-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 1, in which the high-strength non-combustible magnesium alloy is an alloy made by adding the extra Additive, followed by plastic working, in which a permanent deformation by application of an outer Force is performed.

High-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 12, in which the shredded product of cutting chips which are obtained by chip processing or one Powder of the same.

High-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 13, in which the plastic working an extrusion, drawing, Roll forging or rolling is, or a combination of one or several of these types of processing.

High strength non-combustible magnesium alloy according to one of claims 1 to 15, wherein an alloy, the is formed by adding the additional additive, a Alloy is that forms a metallic filler.

High-strength non-combustible magnesium alloy according to claim 16, in which the metallic welding filler is a wire-shaped or rod-shaped welding material.