DE1608193A1 - Magnesium alloy - Google Patents
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. E Weickmann, Dr. Ing. A. WeickmannPatent attorneys Dipl.-Ing. E Weickmann, Dr. Ing.A. Weickmann
Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
0,No. 20199 OL 8110, no. 20199 OL 811
8 MÜNCHEN 27, DEN8 MUNICH 27, DEN
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22MÖHLSTRASSE 22, CALL NUMBER 48 3921/22
Norsk. Hydro-Slektrisk KvaelstofaktieselskabNorsk. Hydro-Slektrisk Kvaelstofaktieselskab
Oslo / NorwegenOslo / Norway
MagnesiumlegierungMagnesium alloy
Die Erfindung betrifft legierungen auf Magnesiumbasis, welche Aluminium und Caleium enthalten.The invention relates to alloys based on magnesium, which Contains aluminum and caleium.
Legierungen dieser Art mit hohem Kriechwiderstand bei geringfügig erhöhten Temperaturen, beispielsweise im Bereich von 125 bis 175 C, sind bekannt. Derartige legierungen enthaltennormalerweise 2 bis 10 Gew.-# Aluminium,, 0,001 bis 0,5 /* Mangan, 0,5 bis.- 2,5 $ Calcium, bis zu 4 io Zink, bis zu 0,5 $ Kupfer und bis zu O95 $ Silicium, wobei der Rest, abgesehen von Verunreinigungen* aus Magnesium besteht. Diese legierungen weisen jedoch Nachteile auf,, die ihre praktische Verwendbarkeit stark beeiöträchtigen und in manchen Fällen ihre industrielle Verwendung verhindern. Der eohwerwiegendote Nachteil besteht in der tärmarißbildung beim GnB9 insbesondereAlloys of this type with high creep resistance at slightly elevated temperatures, for example in the range from 125 to 175 ° C., are known. Such alloys normally contain 2 to 10 wt .- # ,, aluminum 0.001 to 0.5 / * manganese, 0.5 bis.- 2.5 $ calcium, up to 4 io zinc, up to 0.5 $ copper and up to O 9 5 $ silicon, the remainder, apart from impurities *, consisting of magnesium. However, these alloys have drawbacks that greatly impair their practical utility and, in some cases, prevent their industrial use. The major disadvantage consists in the formation of troughs in the GnB 9 in particular
009849/Ό41-3.009849 / Ό41-3.
beim Druck-Spritzguß.in pressure injection molding.
Ea wurde bereits vorgeschlagen, die Wärmerißneigung dieser Legierungen zu beseitigen, indem den Legierungen mindestens 0,01 Gew.-$, vorzugsweise 0,015 bis 0,050 Gew.-$ Eisen zugesetzt werden. Dies erwies sich jedoch nicht als sehr zufriedenstellend.Ea has already been proposed to eliminate the tendency to heat cracking of these alloys by adding at least 0.01 Wt .- $, preferably 0.015 to 0.050 wt .- $ iron can be added. However, this was not found to be very satisfactory.
Uunmehr wurde gefunden, daß die Wärmerißneigung von Legierungen auf Magnesiumbasis, welche Aluminium und Calcium enthalten, deutlich verringert werden kann, wenn der Zinkgehalt in der Legierung auf ein viel niedrigeres Mveau als bisher verwendet verringert wird. Erfindungsgemäß wird der maximale Zinkgehalt auf 0,6 °J>, vorzugsweise auf höchstens 0,5 fof beschränkt. Besonders bevorzugt ist ein Zinkgehalt zwischen 0,1 und 0,3 Gew.-$> der Legierung und sehr zufriedenstellende Legierungen enthalten 7,5 bis 9,5 $> Aluminium, 0,7 bis 1,0 $ Calcium und 0,1 bis 0,3 # Zink.It has also been found that the tendency to heat cracking of magnesium-based alloys which contain aluminum and calcium can be significantly reduced if the zinc content in the alloy is reduced to a much lower level than previously used. According to the invention, the maximum zinc content is limited to 0.6 ° J>, preferably to a maximum of 0.5 fo f . . Particularly preferred is a zinc content between 0.1 and 0.3 wt is - $> of the alloy and very satisfactory alloys contain 7.5 to 9.5 $> aluminum, 0.7 to 1.0 $ calcium and from 0.1 to 0.3 # zinc.
Es wurden zahlreiche Legierungen hergestellt, deren Zusammensetzungen im nachstehend angegebenen Bereich liegen:.Numerous alloys have been made, their compositions are in the range given below:
Der Rest besteht, abgesehen von Verunreinigungen, aus Magnesium, Diese Legierungen wurden in einer industriellen Druck-Spritzguß-The remainder, apart from impurities, consists of magnesium. These alloys were used in an industrial pressure injection molding
009849/0413 _ 3 _009849/0413 _ 3 _
Vorrichtung unter Herstellung kommerzieller ÜJeile gegossen, von denen bekannt war, daß sie für Wärmerisse anfällig sind. Dabei wurde gefunden, daß diese Legierungen für Wärmereissen nicht anfälliger waren als ähnliche übliche Magnesiumlegierungen, welche Al und Zn aber kein Calcium enthalten (AZ91 legierungen) und hinsichtlich" .-des. Kriechwiderstands bei 15O0G mit den einen höheren Zinkgehalt aufweisenden ealciumhaltigen legierungen vergleichbar sind. Die Härte und Zugfestigkeitseigenschaften der erfindungsgemäßeu legierungen ist mit denen von AZ91 bei Raumtemperatur vergleichbar. v Device cast to make commercial parts known to be prone to thermal cracking. It has been found that these alloys for thermal cracking were not susceptible than similar conventional magnesium alloys containing Al and Zn but do not contain calcium (alloys AZ91) and with respect to ".-Des. Creep resistance at 15O 0 G with a higher zinc content having ealciumhaltigen alloys comparable are. the hardness and tensile properties of the alloys erfindungsgemäßeu is comparable with those of AZ91 at room temperature. v
Weitere legierungen wurden dann hergestellt,, deren Zusammensetzungen in cten folgenden Bereich fielen;Other alloys were then made, their compositions fell in the following area;
Rest Magnesium, abgesehen von Verunreinigungen.Rest of magnesium, apart from impurities.
Diese legierungen wurden zum Schalenhartguß verwendet unter Anwendung einer modifizierten (verbesserten) Versuchsschale der in Gießerei 45, Heft 26 (1958) Seite 761 bis 765 beschriebenen Art. Hierbei wurde gefunden, daß legierungen für Wärmerisse nicht anfälliger sind als Übliche legierungen, die kein Calcium enthalten (AZ91-legierungen) und hinsichtlich des Kriechwi/derstands beiThese alloys have been used for chilled casting using a modified (improved) test shell of the in Foundry 45, Issue 26 (1958) pages 761 to 765 described type. It was found that alloys are not more susceptible to heat cracks are common alloys that do not contain calcium (AZ91 alloys) and in terms of creep resistance
009849/0413 ~ 4 "009849/0413 ~ 4 "
15O0O mit den calciumhaltigen Legierungen mit höherem Zinkgehalt vergleichbar sind. Die Härte und Zugfestigkeitseigenschaften dieser erfindungsgemäßen Legierungen erwiesen sich als mit denen von AZ91 bei Raumtemperatur vergleichbar.15O 0 O are comparable with the calcium-containing alloys with a higher zinc content. The hardness and tensile properties of these alloys according to the invention were found to be comparable to those of AZ91 at room temperature.
Zu Vergleichszwecken wurden Legierungen hergestellt, deren Zusammensetzungen in den folgenden Bereichen lagen:For comparison purposes, alloys were prepared whose compositions were in the following areas:
Aluminium 6 - 10 $Aluminum $ 6-10
Mangan 0,10 - 0,30 $> Manganese $ 0.10-0.30>
Calcium 0,6 - 1,0$ ·Calcium 0.6 - 1.0 $
Zink 0,61 - 1,0 ^Zinc 0.61 - 1.0 ^
Rest Magnesium, abgesehen von Verunreinigungen. Die Legierungen wurden in der gleichen Versuchsschale gegossen wie sie bei den oben erwähnten Legierungen verwendet wurde, d.h. sowohl in einer Industrie-Druck-Spritzguß-Vorrichtung und in einer modifizierten (verbesserten) Versuchsschale der in Gießerei 45, Heft 26 (1958) Seite 761 bis 765 beschriebenen Art. Hierbei wurde eine beträchtliche Neigung zur Wärmerißbildung festgestellt.Rest of magnesium, apart from impurities. The alloys were cast in the same test pan as used in the above-mentioned alloys, i.e. both in an industrial pressure injection molding machine and in a modified (improved) test shell of the type described in Foundry 45, Issue 26 (1958) pages 761 to 765. Here a significant tendency towards heat cracking was found.
Außerdem wurden nachstehende Versuchsreihen ausgeführt, die ebenfalls die Vorteile der erfindungsgemäßen Legierung gegenüber den bekannten calciumhaltigen Legierungen mit höherem Zinkgehalt zeigen.In addition, the following series of tests were carried out, which also the advantages of the alloy according to the invention over the show known calcium-containing alloys with a higher zinc content.
- 5 009849/04.13 - 5 009849 / 04.13
Drei verschiedene Magnesiumbasislegierungen wurden zum Druckguß verwendet unter Herstellung von Teilen unterschiedlicher Form (unten angegeben). Diese Legierungen waren ιThree different magnesium-based alloys have been used for die casting to produce parts of various shapes (given below). These alloys were ι
Legierung I i 9 # Al, (kein Oa), 0,8 <fo Zn, 0,2 $ Mn, Legierung II ί 9 # Al, 0,8 $ Ca, 0,15 $ Zn, 0,2 # Mn, Legierung ΙΙΙϊ 9 ί> Al,. 0,8 $ Oa, 0,8 ^ Zn, 0,2 # Mn, Rest Magnesium, abgesehen von Verunreinigungen.Alloy I i 9 # Al, (no Oa), 0.8 <fo Zn, 0.2 $ Mn, alloy II ί 9 # Al, 0.8 $ Ca, 0.15 $ Zn, 0.2 # Mn, Alloy ΙΙΙϊ 9 ί> Al ,. 0.8 $ Oa, 0.8 ^ Zn, 0.2 # Mn, remainder magnesium, apart from impurities.
,Die vier in der nachstehenden Tabelle angegebenen Arten von Teilen wurden aus jeder der Legierungen I, II und III im Druckguß hergestellt und zwar in Mengen, die zwischen30 und 2500 Gießlingen lagen. Die Ergebnisse zeigt die nachstehende Tabelles, The four types of parts shown in the table below were die cast from each of alloys I, II and III namely in amounts between 30 and 2500 castings lay. The results are shown in the table below
Gießling I II IIICasting I II III
a) Ventildeckel kein kein beträchtliche Wärme-a) valve cover no no considerable heat
Wärmeriß Wärmeriß risse an Stellen, woHeat cracks Heat cracks in places where
sich die Wandstärke verändertthe wall thickness changes
b) Schreibmaschi- n . «■ . Wärmerissa an rechtnendeckel winkligen Eckenb) typewriter. «■. Warmth on the right cover angled corners
c) Gehäuse " ' sehr gerin- beträchtliche Neic) Housing "'very little- considerable Nei
ge Neigung gung zu Wärmerissen zu Wärme- (80 $ der Gießlinge "rissen unbrauchbar)Ge tendency to heat cracks to heat (80 $ of the castings "ripped unusable)
d) Aschenschale* wenige Ris- wenige Ris- starke Risse ind) Ash tray * few cracks - few cracks - strong cracks in
se an schar- se an schso?- großer Zahl fen Ecken fen Ecken ' ■se to sharp to schso? - large number fen corners fen corners' ■
* Diese Aschenschal®j die eine Vielzahl von Rippen und scharfen Ecken aufwies, wurde besonders als rißempfindlicher Gießling für Versuchszwecke entworfen.* This Ash Tray®j which has a multitude of ribs and sharp Had corners, was especially designed as a crack-sensitive casting for test purposes.
00 98 4.9/0413 Λ - 6 -00 98 4.9 / 0413 Λ - 6 -
Zusätzliche Versuche unter Verwendung der oben beschriebenen legierungen I, II und III mit geringen Mengen Si und unterschiedlichen Mengen Mn ergaben keine1 erkennbare Wirkung von Silicium oder Mangan auf die Wärmerißneigung.Additional experiments using the above-described alloys I, II and III with small amounts of Si and varying amounts of Mn 1 revealed no discernible effect of silicon or manganese on the Wärmerißneigung.
Die Legierung I besitzt, wie aus der obigen Tabelle zu ersehen ist, gute Wärmerißeigenschaften, diese Legierungen besitzen jedoch bekanntlich einenverhältnismäßig geringen Kriechwiderstand im Gegensatz zu den neuen Legierungen II, welche gute Wärmerißeigenschaften und guten Kriechwiderstand vereinigen. Die Tabelle zeigt auch, daß die bekannten Legierungen III, die einen guten Kriechwiderstand aufweisen, schlechte Eigenschaften hinsichtlich Wärmerißbildung besitzen.Alloy I has, as can be seen from the table above is good heat cracking properties, but these alloys have is known to have a relatively low creep resistance in contrast to the new alloys II, which combine good heat cracking properties and good creep resistance. The table also shows that the known alloys III, which have good creep resistance, are poor in properties Have heat cracking.
Die erfindungsgemäßen Legierungen lassen sich leicht zum Druckspritzguß verwenden und zeigen, wie aus dem Obigen hervorgeht, eine stark verringerte Neigung zu Wärmerissen, während sie den hohen Kriechwiderstand (Dauerstandsfestigkeit) beibehalten, welcher die bekannten calciumhaltigen Legierungen auf Magnesiumbasis kennzeichnet. The alloys according to the invention can easily be used for pressure injection molding and, as can be seen from the above, show a greatly reduced tendency to heat cracking while using the maintain high creep resistance (fatigue strength), which characterizes the well-known calcium-containing alloys based on magnesium.
Die Legierungen können oxydationsbeständig gemacht werden durch den Üblichen Zusatz einer kleinen Menge Beryllium, ohne daß hierdurch ihre erwünschten Eigenschaften merk/lieh beeinträchtigt werden.The alloys can be made resistant to oxidation by the usual addition of a small amount of beryllium without noticeably impairing their desired properties will.
- 7 0088 4 9/0413- 7 0088 4 9/0413
Die Tatsache, daß ein gewisser Zinkgehalt in der erfindungsgemäßen Legierung bevorzugt wird, beruht auf der günstigen Wirkung von Zink hinsichtlich der allgemeinen Gießeigenschaften von Legierungen der vorliegenden Art»The fact that a certain zinc content in the invention Alloy is preferred is based on the beneficial effect of zinc on the general casting properties of alloys of the present kind »
-8-009849/0413 -8- 009849/0413
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Cited By (3)
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DE102004004892B4 (en) * | 2003-01-31 | 2009-04-30 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki, Kariya | Method for producing a casting from a heat-resistant magnesium alloy |
US8123877B2 (en) | 2003-01-31 | 2012-02-28 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Heat-resistant magnesium alloy for casting heat-resistant magnesium alloy cast product, and process for producing heat-resistant magnesium alloy cast product |
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Also Published As
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