DE1248306B - Zinkhaltige Legierung auf Magnesiumbasis und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES JfflTWl· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 40 b -23/00

Nummer: 1 248 306

Aktenzeichen: M63117VIa/40b

1 248 306 Anmeldetag: 13.November 1964

Auslegetag: 24. August 1967

Die Erfindung bezieht sich auf zinkhaltige Legierungen auf der Basis von Magnesium, die wenigstens 80% Magnesium enthalten. Wie allgemein bekannt ist, bewirkt in Magnesiumlegierungen das Vorhandensein einer Korngrenzenphase eine erhöhte Sprödigkeit und andere ungünstige Legierungseigenschaften. Daher ist es Aufgabe der Erfindung, diese schädliche Wirkung auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

Der Zusatz von Seltenen Erdmetallen zu Magnesium bewirkt beispielsweise, wenn er einen gewissen Prozentsatz übersteigt, die Bildung einer spröden Korngrenzenphase. Diese Korngrenzenphase kann, vorausgesetzt, daß der Anteil der Seltenen Erdmetalle einen bestimmten Prozentsatz nicht übersteigt, durch eine an sich bekannte Wärmebehandlung in Lösung gebracht werden, so daß auf diese Weise die die Sprödigkeit erhöhende Wirkung herabgesetzt werden kann. Übersteigt jedoch der Gehalt an Seltenen Erdmetallen die Grenze der festen Löslichkeit, so ist es unmöglich, die Korngrenzenphase durch eine an sich bekannte Wärmebehandlung in Lösung zu bringen.

Enthält die Magnesiumlegierung zusätzlich noch Zink, so ist die durch den Zusatz von Seltenen Erdmetallen gebildete Korngrenzenphase bekanntlich sehr stabil und kann nicht durch eine an sich bekannte Wärmebehandlung in Lösung gebracht werden.

Es ist weiterhin bekannt, daß der Zusatz bestimmter Elemente, wie beispielsweise von Seltenen Erdmetallen und Thorium, zu Magnesiumlegierungen, insbesondere zu zinkhaltigen Legierungen, technische Vorteile mit sich bringt, wie beispielsweise eine Verbesserung der Formbeständigkeit beim Gießen sowie eine bessere Eignung zur Bearbeitung mittels plastischer Verformung. Die Verwendung von Zusätzen von Seltenen Erdmetallen oder Thorium ist jedoch derzeit durch die unerwünschte Erhöhung der Sprödigkeit durch diese Zusätze begrenzt.

Gemäß einem Merkmal dieser Erfindung ist vorgesehen, daß eine zinkhaltige Magnesiumlegierung mit einem Legierungszusatz versehen wird, der wenigstens teilweise aus einem Element aus der Gruppe der Seltenen Erdmetalle und Thorium besteht und der wenigstens teilweise in einer Korngrenzenphase angereichert ist, daß die Legierung anschließend in Gegenwart von Wasserstoff erhitzt wird, um eine Umsetzung des Legierungszusatzes mit dem Wasserstoff und dadurch ein Eindiffundieren der Korngrenzenphase in das Grundmaterial zu bewirken.

Im Fall der vorliegenden Erfindung wird auch Yttrium zu den Seltenen Erdmetallen gezählt. Außerdem wird im folgenden die mit Wasserstoff reagie-

Zinkhaltige Legierung auf Magnesiumbasis und
Verfahren zu deren Herstellung

Anmelder:

Magnesium Elektron Limited,
Swinton, Manchester (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

Philip Andrew Fisher, Swinton, Manchester

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 15. November 1963 (45 142)

rende Komponente der Legierung als »aktive« Komponente bzw. 'als »aktiver« Bestandteil bezeichnet.

Der Wasserstoff kann sich beispielsweise mit der »aktiven« Komponente an den Korngrenzen unter Bildung von Hydriden umsetzen und so die Korngrenzenphase angreifen. Auf diese Weise werden dann eine oder mehrere Komponenten dieser Phase in Freiheit gesetzt und können im Magnesium in Lösung gehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Wasserstoff mit einem bereits in der «-Phase gelösten »aktiven« Bestandteil reagiert und so die Auflösung weiterer Teile der Korngrenzenphase durch einen fortschreitenden Angriff auf die bereits gelöste »aktive« Komponente ermöglicht.

So besitzt z. B. eine Legierung auf der Basis von Magnesium, die einen Zinkgehalt von 6% und einen Zirkoniumgehalt von 0,6 bis 0,9% aufweist, eine außerordentliche Festigkeit bei Raumtemperatur. Diese Legierung hat jedoch eine ausgeprägte Neigung zur Porenbildung beim Gießen, was zu einer beträchtlichen Verminderung der Festigkeit führt. Durch diese Tendenz zur Bildung von Poren — es handelt

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sich hierbei um Mikrolunker sehr geringer Größe — wird die gewerbliche Verwertbarkeit dieser Legierung erheblich beschränkt. Es ist außerdem bekannt, daß diese Neigung zur Porenbildung durch den Zusatz von Metallen aus der Gruppe der Seltenen Erdmetalle vermindert werden kann. Als Zusatz eignen sich beispielsweise handelsübliches Cer-Mischmetall oder Neodym-Praseodym-Mischmetall; diese Zusätze setzen jedoch die Zugfestigkeit der Legierung herab und machen sie so für kommerzielle Zwecke uninteressant.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden der Legierung eines oder mehrere Seltene Erdmetalle hinzugefügt; anschließend wird die Legierung einer Wärmebehandlung in Gegenwart von Wasserstoff unterworfen. Dabei setzt eich der Wasserstoff mit einem oder mehreren der Seltenen Erd» metalle um. Die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Ergebnisse dienen zur Veranschaulichung der mit Hilfe des Verfahrens nach der Lehre der ίο Erfindung zu erzielenden Verbesserungen.

Legierung auf Magnesiumbasis mit 6 % Zink und 0,7 % Zirkonium

Atmosphäre während der Wärmebehandlung	0,1-Streck- grenze kp/mm2	0,2-Streck- grenze kp/mm2	Zugfestigkeit kp/mm2	Bruchdehnung %
SO2 (allgemein übliche Atmosphäre für die Behand
lung von Mg-Legierungen	17,5	19,1	27,5	3
Wasserstoff	16,8	18,4	25,8	2

Legierung auf Magnesiumbasis mit 6% Zink, 2% Seltenen Erdmetallen und 0,7% Zirkonium

Atmosphäre während der Wärmebehandlung	0,1-Streck- grenze kp/mm2	0,2-Streck- grenze kp/mm2	Zugfestigkeit kp/mm2	Bruchdehnunc %
SO2	8,35 16,4	9,45 18,4	17,8 30,2	6,3 16,5	Wasserstoff

Die oben aufgeführten Ergebnisse wurden an Gußprobestücken erhalten. Die barrenförmigen Probestücke wurden entsprechend der britischen Standardvorschrift L. 101, F i g. Nr. 1 hergestellt. Die Wärmebehandlung wurde in allen Fällen 24 Stunden lang bei 500⁰C in einer SO₂- bzw. Wasserstoff-Atmosphäre durchgeführt; anschließend wurde die Wärmebehandlung 64 Stunden lang bei 125°C in Luft fortgesetzt.

Im Fall der an Hand des oben beschriebenen Beispiels näher bezeichneten Legierung hängt die durch die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung erzielte Verbesserung der mechanischen Eigenschaften mit der Veränderung der an den Korngrenzen der Legierung vorhandenen Phase zusammen. Diese Korngrenzenphase ist sowohl für die Verminderung der Porosität als auch für die damit verbundene Verbesserung der Dehnungseigenschaften verantwortlich. Diese Phase ist normalerweise stabil und kann durch eine Wärmebehandlung in der herkömmlichen Weise nicht ohne weiteres in Lösung gebracht werden.

Es ist anzunehmen, daß durch das Einbringen von Wasserstoff während der Wärmebehandlung die in der Legierung vorhandenen Seltenen Erdmetalle in Hydride übergeführt werden, was zu einem Zusammenbruch der ursprünglichen Korngrenzenphase führt; dies hat wiederum die Aufhebung ihres schädigenden Einflusses zur Folge.

Die Wahrscheinlichkeit für eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit, durch Zugabe einer »aktiven« Komponente kann demnach durch vergleichende metallographische Untersuchungen an Proben, die einer Wärmebehandlung in der herkömmlichen Art und an solchen die einer Wärmebehandlung nach der Lehre der Erfindung unterworfen wurden, abgeschätzt werden.

Bei derartigen vergleichenden metallographischeo Untersuchungen wurde festgestellt, daß brauchbare Phasenumwandlungen bei solchen Magnesiumlegierungen stattfinden, die Thorium enthalten, d. h. bei denen der Anteil der Seltenen Erdmetalle ganz oder teilweise durch Thorium ersetzt ist. In gleicher Weise kann Yttrium als »aktive« Komponente zur Anwendung kommen.

Die erfindungsgemäße zinkhaltige Legierung auf Magnesiumbasis mit einem Zusatz, der teilweise in das Grundmaterial eindiffundiert und dort in gelöster Form enthalten ist, zeichnet sich dadurch aus, daß sie außer Verunreinigungen folgende Bestandteile enthält:

SelteneErdmetalle 0,2 bis 6%

Zink 0,25 bis 10%

Zirkonium 0 bis 1 %

Mangan 0 bis 2,5%

Wasserstoff wenigstens 50 cm*

je 100 g Legierung

Magnesium Rest

wobei das Verhältnis zwischen Zirkonium und Mangan so gewählt ist, daß bei einem Mindestgehalt von 0,3 % der einen Komponente der Anteil der anderen kleiner oder gleich 0,2 % istin Legierungen, die kein Zirkonium enthalten^ dafür jedoch einen Eisengehalt von beispielsweise 0,03 bis 0,1% aufweisen, beträgt der SiliciumanteiI weniger als 0,05%.

Die Legierung kann außerdem noch folgende Bestandteile aufweisen, falls es wünschenswert ist:

Ag 0 bis 8%

Cd Obis 5%

Li Obis 6%

Ca 0 bis 1,0%

Ga Obis 2,0%

In 0 bis 2,0%

Tl Obis 5,0%

Pb Obis 1,0%

Cu Obis 0,25%

Bi 0 bis 1,0%

Th Obis 3%

Fe 0,03 bis 0,1%

Be Obis 0,5%

Der folgende, mehr begrenzte Zusammensetzungsbereich ist vorzuziehen:

S. E 0,75 bis 4%

Zn 3 bis 8%

Zr 0,3 bis 1,0%

Ag Obis 0,25%

Wasserstoff mindestens 50 cm³

je 100 g Legierung

Zur Herstellung duktiler Legierungen, die eine ausreichende Streckgrenze aufweisen, kann der Gehalt an Seltenen Erdmetallen und an Zink auf folgende Werte reduziert werden:

S.E 0,75 bis 1,5%

Zn 3,5 bis 5%

Durch die folgenden Anteile an Seltenen Erdmetallen und Zink wird eine hohe Streckgrenze in Verbindung mit guter Duktilität erreicht:

S.E 1,75 bis 4,5%

Zn 5,5 bis 7,5%

Durch folgende Zusammensetzung lassen sich die besten Ergebnisse in bezug auf die Streckgrenze erreichen:

S.E 1,75 bis 4%

Zn 5 bis 8%

Zr 0,3 bis 1,0%

Ag 0,5 bis 5%

Dabei wurde bisher in der Praxis der Gehalt an bestimmten Elementen, insbesondere an Zink, durch deren ungünstige Wirkung auf bestimmte Legierungseigenschaften, wie z. B. Porosität, Neigung zur Bildung von Rissen beim Erstarren, Schweißbarkeit usw., begrenzt. Andererseits wird diese ungünstige Wirkung bekanntlich durch den Zusatz von in der vorliegenden Erfindung als »aktiv« bezeichneten Komponenten abgeschwächt. Geht man nun nach der Lehre der Erfindung vor, so ist es möglich, den zulässigen Anteil bestimmter Komponenten der Legierung über das bisher gebräuchliche Maß hinaus zu steigern und so brauchbare Legierungen mit hoher Festigkeit herzustellen.

Da bekanntlich der Zusatz von »aktiven« Komponenten die Neigung der Legierungen auf Magnesiumbasis zur Bildung von Rissen beim raschen Abkühlen, z. B. beim Abschrecken in Wasser oder Öl, unterdrückt, ist zu erwarten, daß es durch die Anwendung der der Erfindung zugrunde liegenden erfinderischen

Lehre gelingt, auch solche Legierungssysteme einer raschen Abkühlung zu unterwerfen, bei denen es bisher praktisch nicht möglich war. Durch eine derartige rasche Abkühlung dürfte sich eine weitere Verbesserung der Festigkeitseigenschaften der Legierung erzielen lassen.

Der Zusatz von Silber (bis zu 6%) als Legierungsmaterial bewirkt bekanntlich bei Legierungen auf Magnesiumbasis, die einen Gehalt von 6% Zink

ίο und 0,7% Zirkonium aufweisen, eine auffallende Verbesserung der Zugfestigkeit. Andererseits hat dieser Zusatz den Nachteil, eine merkliche Neigung der Legierung zur Bildung kleinster Poren beim Gießen hervorzurufen, was zu einer erheblichen Einschränkung der gewerblichen Verwertbarkeit führt. Untersuchungen haben ergeben, daß die Anwendung der Lehre der Erfindung bei silberhaltigen Legierungen eine weitgehende Porenfreiheit bewirkt, wobei gleichzeitig durch die Wärmebehandlung in

ao Wasserstoff die günstigen Eigenschaften dieser Legierungen wiederhergestellt werden können. Anscheinend hat zwar die Zugabe von Silber eine Verlangsamung des Angriffs des Wasserstoffs auf die Korngrenzenphase zur Folge, jedoch gelingt es durch eine geringe

«5 Verlängerung der Einwirkungsdauer des Wasserstoffs gegenüber derjenigen bei silberfreien Legierungen, eine vollständige bzw. praktisch vollständige Umwandlung dieser Phase zu erreichen.

Bei der Verwendung von Thorium als aktiver Legierungsbestandteil ist die Erhöhung der Sprödigkeit durch die gebildete Korngrenzenphase bekanntlich geringer als bei der Verwendung von Seltenen Erdmetallen, allerdings ist für manche Anwendungsgebiete die die Sprödigkeit erhöhende Wirkung noch zu stark. Es erscheint deshalb zweckmäßig, den Anteil der Seltenen Erdmetalle in der Legierung ganz oder teilweise durch Thorium als »aktive« Komponente zu ersetzen, insbesondere dann, wenn eine nur teilweise Umwandlung der Korngrenzenphase erwünscht ist. In diesem Fall kann der Thoriumgehalt etwa 0,5 bis 2,5%, der Gehalt an Seltenen Erdmetallen etwa 0,75 bis 2,5% betragen. Soweit es erwünscht ist, daß Seltene Erdmetalle mit vermindertem Lanthangehalt verwendet werden, empfiehlt sich die Verwendung von Didym, d. h. einem Gemisch von Neodym und Praseodym.

Bei Magnesiumlegierungen für den Gebrauch bei erhöhten Temperaturen ist bekanntlich die Verwendung von Seltenen Erdmetallen oder Thorium als wesentlicher Legierungsbestandteil vorteilhaft. Werden derartige Legierungen einer Wärmebehandlung in der oben beschriebenen Weise unterworfen, so erleiden sie einen Verlust an Temperaturbeständigkeit, der von einer Umwandlung des wesentlichen Legierungsbestandteils in eine für die Verwendung bei hohen Temperaturen unbrauchbare Form herrührt. Diese Umwandlung des »aktiven« Elements kann jedoch unterbrochen werden, beispielsweise durch die entsprechende Wahl von Einwirkungsdauer und Temperatur. Auf diese Weise gelingt es, den verbleibenden Teil, d. h. den noch nicht umgewandelten Teil des aktiven Elementes seiner anderen Funktion, d. h. der Ausbildung einer temperaturbeständigen Form zuzuführen. Auf diese Weise ist es möglich, gießfähige Legierungen mit guten Festigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur, die überdies noch eine gute Temperaturbeständigkeit bei hohen Temperaturen aufweisen, herzustellen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung bezieht sich auf Legierungen mit hohem Dämpfungsvermögen. Bekanntlich besitzt eine binäre Magnesiumlegierung mit namentlich 0,6% Zirkonium ein hohes Dämpfungsvermögen und wird demgemäß für entsprechende kommerzielle Zwecke verwendet. Die Gießfähigkeit dieser Legierung ist jedoch sehr gering, so daß ihre kommerzielle Verwertbarkeit für Zwecke, die ein hohes Dämpfungsvermögen erfordern, durch die Unmöglichkeit komplizierte bzw. zusammengesetzte Formen zu gießen, begrenzt wird.

Durch Zugabe von im Vorhergehenden aufgeführten »aktiven« Komponenten wird bei gleichzeitiger Zugabe von Zink die Gießfähigkeit der binären Magnesium-Zirkonium-Legierung wesentlich verbessert, jedoch bewirkt die Zugabe von »aktiven« Metallen eine Verringerung des Dämpfungsvermögens.

In ähnlicher Weise besitzen bekanntlich reines Magnesium und manganhaltige Magnesiumlegierungen ein hohes Dämpfungsvermögen; ihre Verwendung in der Praxis scheitert jedoch daran, daß es unmöglich ist, aus ihnen Werkstücke mit komplizierter Formgebung durch Gießen herzustellen. Die Gießfähigkeit solcher Legierungen kann ebenfalls durch Zugabe von im Vorhergehenden aufgeführten »aktiven« Kornponenten verbessert werden, was jedoch wiederum eine Herabsetzung des Dämpfungsvermögens zur Folge hat. Das Dämpfungsvermögen von Magnesiumlegierungen, die »aktive« Komponenten enthalten, kann durch eine Wärmebehandlung in einer Wasser-Stoffatmosphäre verbessert werden.

Zur Herstellung von Legierungen, die sich sowohl durch gute Formbarkeit, insbesondere durch Gießfähigkeit, als auch durch gute Dämpfungseigenschaften auszeichnen, sind die folgenden Zusammen-Setzungen zu bevorzugen:

S. E 0,2 bis 4%

Zn 0,25 bis 3%

Zr 0,3 bis 1,0%

Wasserstoff wenigstens 50 cm³

je 100 g Legierung

Enthält die Legierung kein Zirkonium, so beträgt der Gehalt an Seltenen Erdmetallen vorzugsweise 0,25 bis 3% bei einem Zinkgehalt von 3,5 bis 8% und einem Mangangehalt von 0,15 bis 2,5%; der Silbergehalt beträgt dabei 0 bis 0,25 % oder, falls besonders gute Eigenschaften erwünscht sind, 0,25 bis 5%· Diese Legierungen lassen sich nach den bekannten Methoden sehr gut plastisch verformen.

Die Wärmebehandlung der Magnesiumlegierungen kann in einem Temperaturbereich, der sich von 150 °C bis in die unmittelbare Nähe der Soliduskurve erstreckt, vorgenommen werden. Im allgemeinen werden Temperaturen von wenigstens 450⁰C zur Herbeiführung der Hydridbildung angewendet, während die nachfolgende Warmauslagerung bei Temperaturen nicht über 250" C vorgenommen wird.

Zur Durchführung der Wärmebehandlung nach der Lehre der Erfindung ist es erforderlich, daß die Legierung die Möglichkeit hat, eine merkliche Menge Wasserstoff zu absorbieren. Der Wasserstoffgehalt der Legierung soll wenigstens 50 cm³ je 100 g und kann bis zu 80 cm³ je 100 g Legierung betragen.

Die Wärmebehandlung kann in einer Wasserstoffatmosphäre oder in einer wasserstoffreichen Atmosphäre, wie z. B. in Ammoniak, Kohlenwasserstoffgasen usw., durchgeführt werden; außerdem kann sie

in einer Feuchtigkeit enthaltenden Atmosphäre erfolgen; in diesem Fall wird das in der Atmosphäre enthaltene Wasser durch die Magnesiumlegierung reduziert und der Wasserstoff in Freiheit gesetzt. Außerdem kann die Wärmebehandlung auch in anderen Medien, z. B. im Salzbad, durchgeführt werden; Voraussetzung ist dabei allerdings, daß die Zusammensetzung des Salzbades so gewählt ist, daß sie für eine Wärmebehandlung von Legierungen auf Magnesiumbasis geeignet ist. So gelten beispielsweise Nitratbäder als ungeeignet, da hierbei die Gefahr einer explosionsartigen Reaktion zwischen dem Magnesium und den geschmolzenen Nitraten besteht, Chloridbäder können dagegen ohne Gefahr verwendet werden. Als Wasserstoffspender werden in diesem Fall Hydroxyde oder instabile Hydride, wie z. B. Natriumhydrid, hinzugefügt. Die Zuführung von Wasserstoff kann außerdem durch Elektrolyse erfolgen.

In Übereinstimmung mit den bekannten Regeln der Gasabsorption ist anzunehmen, daß bei der Durchführung der Wärmebehandlung die Geschwindigkeit der Wasserstoffabsorption mit dem Wasserstoffdruck im umgebenden Medium zunimmt; es ist weiterhin anzunehmen, daß eine vollständige oder teilweise Ionisation des Wasserstoff enthaltenden Mediums eine Beschleunigung der WasserstofFabsorption bewirkt.

Außerdem wurde festgestellt, daß durch eine geeignete Oberflächenbehandlung der Magnesiumlegierung, z. B. durch Aufrauhen mittels Sandstrahlen, durch Aufbringen eines Chromatüberzuges oder durch Auftragen einer Salzlösung auf die Oberfläche der Magnesiumlegierung, eine Beschleunigung der Wasserstoffabsorption erreicht werden kann.

Weiterhin wurde festgestellt, daß durch andere Oberflächenbehandlungsmethoden die Absorption von Wasserstoff vermindert oder praktisch unterbunden werden kann; so bewirkt beispielsweise die anodische Reinigung von Magnesiumoberflächen in Ammoniumdifluoridlösung, daß die behandelte Oberfläche gegen die Absorption von Wasserstoff praktisch resistent ist. Durch Überziehen der Magnesiumoberfläche mit geschmolzener Borsäure läßt sich das Eindringen von Wasserstoff vollständig unterbinden, ebenso durch Anbringen eines dicht abschließenden Stahlbleches.

Auf diese Weise ist es möglich, Gegenstände aus Magnesiumlegierungen herzustellen, bei denen in bestimmten ausgewählten Bereichen spezifische mechanische Eigenschaften bevorzugt ausgebildet sind, während in anderen Bereichen andere spezifische Eigenschaften besonders ausgeprägt sind.

So kann beispielsweise ein Gußstück aus einer Legierung auf Magnesiumbasis, die namentlich 3% Seltene Erdmetalle, 3% Zink ^und 0,6% Zirkonium enthält, hergestellt werden. Diese Legierung ist bei erhöhter Temperatur beständig und läßt sich sehr gut durch Gießen verformen, lediglich die Duktilität ist gering; diese besitzt eine Bruchdehnung von etwa 5%· Durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann eine Steigerung der Bruchdehnung auf etwa 15% erreicht werden, es ist jedoch zu erwarten, daß durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei dieser Legierung eine Verminderung der Temperaturbeständigkeit eintritt. Durch die Anbringung von Masken auf bestimmte Bereiche des Gußstückes kann die Wasserstoff behandlung auf die unmaskierten Bereiche beschränkt werden; auf

Claims (12)

diese Weise gelingt es, einen Formkörper zu erhalten, der in bestimmten Bereichen eine ausreichende Kriechfestigkeit und in anderen Bereichen eine gute Duktilität aufweist. Es wurde weiterhin festgestellt, daß durch geeignete Wahl von Behandlungsdauer, Temperatur, Behandlungsmedium für die Wärmebehandlung u. dgl. die Umwandlungsgeschwindigkeit des »aktiven« Bestandteils gesteuert werden kann, wodurch erreicht werden kann, daß die Veränderung der Eigenschaften auf eine bestimmte Tiefe unter der Oberfläche des behandelten Körpers beschränkt wird. Die Lehre der Erfindung kann demnach dazu benutzt werden, Gegenstände aus Legierungen auf Magnesiumbasis herzustellen, deren Eigenschaften z. B. in bezug auf Festigkeit usw. an der Oberfläche wesentlich von den Eigenschaften im Inneren verschieden sind. Es ist weiterhin bekannt, daß durch die Zugabe von im Vorhergehenden aufgeführten »aktiven« Metallen die Verformbarkeit von Magnesiumlegierungen wesentlich verbessert werden kann; allerdings wird ihre Anwendbarkeit durch die damit verbundene Beeinträchtigung der Festigkeit begrenzt. Die nach der Lehre der Erfindung hergestellten und behandelten Legierungen können außerdem durch Schmieden verformt werden. Durch die Anwendung der Erfindung gelingt es, Gußstücke herzustellen, die eine 0,1-Streckgrenze von mindestens 14kp/mm2 bei einer Bruchdehnung von wenigstens 7% aufweisen. Diese Zahlen wurden an Hand von Probestücken, die aus Gußstücken geschnitten worden waren, ermittelt. Patentansprüche: 35 45

1. Zinkhaltige Legierung auf Magnesiumbasis mit einem Zusatz, der teilweise in das Grundmaterial eindiffundiert und dort in gelöster Form enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie außer Verunreinigungen folgende Bestandteile enthält:

SelteneErdmetalle .. 0,2 bis 6%

Zink 0,25 bis 10%

Zirkonium 0 bis 1 %

Mangan 0 bis 2,5%

Wasserstoff wenigstens 50 cm³

je 100 g Legierung
Magnesium Rest

wobei das Verhältnis zwischen Zirkonium und Mangan so gewählt ist, daß bei einem Mindestgehalt von 0,3% der einen Komponente der Anteil der anderen kleiner oder gleich 0,2% ist.

2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eines oder mehrere der folgenden Elemente in den angegebenen Mengen enthält:

Silber bis zu 8%

Cadmium bis zu 5 %

Lithium bis zu 6 %

Calcium bis zu 1,0%

Gallium bis zu 2,0%

Indium bis zu 2,0 %

Thallium bis zu 5,0 %

Blei bis zu 1,0%

Kupfer bis zu 0,25%

Wismut bis zu 1,0 %

60

65

Thorium bis zu 3 %

Eisen bis zu 0,1 %

Beryllium bis zu 0,05%

3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Zusammensetzung aufweist:

SelteneErdmetalle .. 0,75 bis 4%

Zink 3 bis 8%

Zirkonium 0,3 bis 1,0%

Silber Obis 0,25%

Wasserstoff wenigstens 50 cm³

je 100 g Legierung

Magnesium Rest

4. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anteile an Seltenen Erdmetallen und Zink folgende Werte aufweisen:

SelteneErdmetalle 0,75 bis 1,5%

Zink 3,5 bis 5%

5. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anteile an Seltenen Erdmetallen und Zink folgende Werte aufweisen:

SelteneErdmetalle 1,75 bis 4%

Zink 5,5 bis 7,5%

6. Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Zusammensetzung aufweist:

Seltene Erdmetalle .. 1,75 bis 4%

Zink 5 bis 8%

Zirkonium 0,3 bis 1,0%

Silber 0,5 bis 5%

Wasserstoff wenigstens 50 cm³

je 100 g Legierung

Magnesium Rest

7. Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Zusammensetzung aufweist:

SelteneErdmetalle 0,75 bis 2,5%

Zink 5 bis 8%

Zirkonium 0,3 bis 1,0 %

Silber 0,5 bis 5,0%

Thorium 0,5 bis 2,5%

Magnesium Rest

8. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Zusammensetzung aufweist:

Seltene Erdmetalle .. 0,25 bis 3 %

Zink 3,5 bis 8%

Mangan 0,15 bis 2,5 %

Silber Obis 5%

Wasserstoff wenigstens 50 cm³

je 100 g Legierung

Magnesium Rest

9. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Zusammensetzung aufweist:

Seltene Erdmetalle .. 0,2 bis 4% Zink Obis 3%

709 638/458

Zirkonium 0,3 bis 1,0 %

Wasserstoff wenigstens 50 cm³

je 100 g Legierung
Magnesium Rest

10. Verfahren zum Einbringen von Wasserstoff in eine zinkhaltige Legierung auf Magnesiumbasis nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens ein Element der Seltenen Erdmetalle und gegebenenfalls Thorium enthaltende Legierung mit wenigstens teilweise damit angereicherter Korngrenzenphase in Gegenwart von Wasserstoff auf eine Temperatur zwischen 150° C und dem Erweichungspunkt erhitzt wird, bis der Wasserstoffanteil in der Legierung wenigstens 50 cm³ je 100 g Legierung

beträgt, worauf sich eine Warmauslagerung bei unter 250°C in Luft anschließt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen in Gegenwart von Wasserstoff so lange fortgesetzt wird, bis der Wasserstoffgehalt in der Oberflächenschicht der Legierung mehr als 50 cm³ je 100 g Legierung und im Inneren bzw. in gegen die Einwirkung des Wasserstoffs absichtlich geschützten Oberflächenbereichen weniger als 50 cm³ je 100 g Legierung beträgt.

12. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Werkstoff für Gußstücke mit einer 0,1-Streckgrenze von mindestens 14kp/mm² und einer Bruchdehnung von mindestens 7%·

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