DE1179008B

DE1179008B - Magnesiumknetlegierungen und deren Verwendung

Info

Publication number: DE1179008B
Application number: DEF25102A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Karl-Ernst Mann
Original assignee: FUCHS FA OTTO
Current assignee: FUCHS FA OTTO
Priority date: 1956-07-27
Filing date: 1956-07-27
Publication date: 1964-10-01

Description

Magnesiumknetlegierungen und deren Verwendung Für die Herstellung von Flugmotoren und Gasturbinen verwendete Magnesiumlegierungen mit guten Festigkeitseigenschaften bei höheren Temperaturen sind bekannt. Diese Legierungen besitzen Gehalte von 0,1 bis 12 °/o Thorium und 0,1 bis 2 °/o Zirkonium ; auch wird ein weiterer möglicher Gehalt von bis 12°/o Cer angegeben. 1n diesen Legierungen können auch durch Zirkonium nicht ausfällbare Legierungselemente, wie Silber, Thallium, Kupfer, Beryllium, Wismut, Blei, Calcium, Zink und Kadmium, in Mengen von insgesamt nicht mehr als etwa 100/, vorhanden sein.
Die Verwendung von Zirkonium macht diese Legierungen aber kostspielig, und die Anwesenheit von Zirkonium führt infolge der beschränkten Löslichkeit des Zirkoniums im geschmolzenen Magnesium zur Ausbildung der bekannten Zirkoniumnester im Gefüge, was sich im Halbzeug festigkeits- und korrosionsmäßig nachteilig auswirkt. Gegenstand der Erfindung sind Magnesiumknetlegierungen aus 1 bis 501, Zink, über 3 bis 70/" vorzugsweise bis 60/" Thorium und gegebenenfalls bis 3 °/", vorzugsweise 0,5 bis 2,5°/0, Mangan, Rest Magnesium, bzw. die Verwendung von Legierungen mit denselben Zink-und Mangangehalten, jedoch noch 0,5 bis 3 °/o Thorium für die Herstellung von Gegenständen, die neben hohen Festigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur hohe Festigkeitseigenschaften, insbesondere bei langzeitiger Belastung, bei erhöhten Temperaturen aufweisen müssen. Die Eigenschaften dieser zirkoniumfreien Legierungen bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen ergeben sich aus dem folgenden Beispiel.
Eine Magnesiumlegierung mit 1,1 °/o Zink, 2,0 °/o Thorium, 1,501, Mangan wurde auf der Strangpresse zu Rundstangen mit einem Durchmesser von 18 mm verpreßt. Die Festigkeitswerte der Legierung bei 20, 100, 200 und 300°C im nicht vergüteten Zustande zeigt die folgende Zahlentafel.

Eine Dauerstandbelastung mit 4,7 kg/mm2 bei 250°C.` ergibt nach 1000 Stunden eine Gesamtdehnung von 0,27 °/o.
Diese technologischen Eigenschaften sind denen stranggepreßter Rundstangen der gleichen Abmessung aus einer Magnesiumlegierung sonst gleicher Zusammensetzung, die aber statt Mangan Zirkonium enthält, zumindest gleichwertig.
Es ist zwar bereits eine Sandgußlegierung aus 6 °/o Zink, 20/0 Thorium, Rest Magnesium, hergestellt worden, doch hat diese bekannte Legierung infolge ihres höheren Zinkgehaltes und ihres grobkörnigen Gußgefüges eine geringere Warmfestigkeit als die erfindungsgemäßen Magnesium-Thorium-Zink-Knetlegierungen.
Für Magnesiumlegierungen, die sich durch hohe Korrosionsbeständigkeit, gute Schweißbarkeit und Tiefziehfestigkeit auszeichnen, ist auch schon eine Zusammensetzung vorgeschlagen worden, nach der die Legierungen neben Magnesium eins oder mehrere der Metalle Zirkonium, Beryllium, Thorium und Lanthan in Mengen einzeln bis zu 30/" insgesamt bis zu 511/, und gegebenenfalls noch Aluminium, Zink, Kupfer, Mangan und Silicium einzeln oder zu mehreren bis zu 10 °/" enthalten.
In die Vielzahl der danach möglichen Legierungszusammensetzungen ist zwar auch eine Magnesiumlegierung mit 1 bis 511/, Zink, 0,5 bis 31/, Thorium und gegebenenfalls bis zu 3 °/o Mangan eingeschlossen; über die erfindungsgemäß ermittelten Warmfestigkeitseigenschaften, insbesondere bei langzeitiger Belastung, einer solchen Legierung ist aber nichts bekannt.
Die erfindungsgemäßen Legierungen können außer den genannten Gehalten an Zink, Thorium und gegebenenfalls Mangan, außerdem noch Gehalte an Cer bis zu 4 °/o, vorzugsweise bis zu 2 °/", aufweisen, Weitere Gehalte der erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen an noch mindestens einem der Metalle Kadmium, Silber, Zinn, Kupfer, Thallium, Wismut und Blei beeinträchtigen die guten Eigenschaften der Legierungen nicht, wenn ihre Gesamtmenge 5 °/" nicht überschreitet. Auch sind den Brandschutz fördernde Zusätze von 0,001 bis 0,010/0 Beryllium nicht abträglich.
Die Einbringung des Thoriums in die erfindungsgemäßen Legierungen erfolgt in bekannter Weise mit Hilfe thoriumreicher Vorlegierungen oder noch besser in Form von durch Magnesium reduzierbaren Thoriumverbindungen.

Claims

Patentansprüche: 1. Magnesiumknetlegierungen, bestehend aus 1 bis 5 0/0 Zink, über 3 bis 7 0/0, vorzugsweise bis 6 0/a, Thorium sowie gegebenenfalls bis 3 0/0, vorzugsweise 0,5 bis 2,5°/0, Mangan, Rest Magnesium.
2. Verwendung von Legierungen mit Zink- und Mangangehalten nach Anspruch 1, jedoch Gehalten von 0,5 bis 3 0/0 Thorium, Rest Magnesium, für die Herstellung von Gegenständen, die neben hohen Festigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur hohe Festigkeitseigenschaften, insbesondere bei langzeitiger Belastung, bei erhöhten Temperaturen aufweisen müssen.
3. Legierungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem bis 40/0, vorzugsweise bis 20%, Cer enthalten.
4. Magnesiumknetlegierung mit 0,5 bis 70/0 Thorium, mit Zink- und Mangangehalten nach Anspruch l und gegebenenfalls Cergehalten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch mindestens eines der Metalle Kadmium, Silber, Zinn, Thallium, Wismut und Blei in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 501, enthalten.
5. Legierungen nach Anspruch 4 mit Gehalten von über 3 bis 7'/, Thorium, dadurch gekennzeichnet, daß sie außer den Metallen Kadmium, Silber, Zinn, Thallium, Wismut und Blei oder an Stelle eines oder mehrerer dieser Metalle noch Kupfer enthalten, wobei jedoch die Gesamtmenge der genannten sieben Metalle 5 0/0 nicht überschreitet.
6. VerwendungvonLegierungennachAnspruch4 mit Gehalten von 0,5 bis 3 0/0 Thorium, die außer den Metallen Kadmium, Silber, Zinn, Thallium, Wismut und Blei oder an Stelle eines oder mehrerer dieser Metalle noch Kupfer enthalten, wobei jedoch die Gesamtmenge der genannten sieben Metalle 50/0 nicht überschreitet, für den in Anspruch 2 genannten Zweck.
7. Legierungen nach den Ansprüchen 1, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch Zusätze von 0,001 bis 0,010/0 Beryllium enthalten. B. Verwendung von Legierungen nach den Ansprüchen 2 und 6, die noch Zusätze von 0,001 bis 0,010/OBeryllium enthalten, für den inAnspruch2 genannten Zweck. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift für Metallkunde, Bd. 46 (1955), S. 344; Auszüge deutscher Patentanmeldungen, Bd.19, S.440.