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LEGIERUNG AUF MAGNESIUMBASIS Die Legierung bezieht sich auf das Gebiet
der Buntmetallindustrie, insbesondere auf leichte Konstruktionslegierungen, und
kann für während des Betriebs einer Wärmewlrkung ausgesetzten Telle verwendet werden.
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Im ausland sind hitzebeständige Magnesium-Thorium-Legierungen folgender
Marken bekannt: HK 31, die folgende Elemente in Gew.% enthält: 2,5 - 4,0 Thorium,
0,4 - 1,0 Zirkonium, mindestens 0,3 Zink, alles übrige - Magnesium, und HZ 32, die
folgende Bestandteile in Gew.-% enthält: 2,5 - 4,0 Thorium, 0,5 - 1,0 Zirkonium,
1,7 - 2,5 Zink, alles übrige Magnesium.
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Auf Grund der radiologischen Toxizität von Thorium ist jedoch die
Produktion der genannten Legierungen mit einem Schädlichkeit
für
die Gesundheit der Menschen und der Notwendigkeit, spezialisierte Zonen und Abteilungen
zu schaffen, verbunden.
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Bekannt ist eine@ Legierung mit Yttrium (s. USA-Patentschrif 3419385),
die 4,8 Gew.% Yttrium, 2,1 Gew.% Zink, 0,7 Gew.% Zirkonium und alles übrige Magnesium
enthält. Jedoch weist diese Legierung verhältnismäßig niedrige mechanische Eigenschaften
auf und enthält eine große Menge des kostspieligen Metalls Yttrium.
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Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der aufgezählten Nachteile.
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Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, eine Legierung auf
Magnesiumbasis zu entwickeln, die keine radioaktiven und toxischen Zusätze enthält
und hohe mechanische Eigenschaften besitzt.
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Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß man eine Yttrium, Zink, Zirkonium
und Beimengungen enthaltende Legierung geschaffen hat, die gemäß der Erfindung zusätzlich
Neodym bei folgendem Verhältnis der Bestandteile in Gew.% enthält: 0,8 - 6 Yttrium,
0,5 - 4 Neodym, 0,1 - 2,2 Zink, 0,31 - 1,1 Zirkonium, und Beimengungen bis 0,05
Kupfer, bis 0,2 Mangan, alles übrige - Magnesium.
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Das vorhandensein von Yttrium, Neodym und Zink in der vorgeschlagenen
Legierung sichert eine vorteilhafte Kombination von hoher Hitzebeständigkeit mit
hoher Festigkeit durch Legieren der festen Lösung und Bilden intermetallischer Phasen
von erhöhter Wärmestabilität.
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Das Legierungsmittel Zirkonium, das ein effektiver Kornzerkleiner
@ist,
trägt nicht nur zur Erhöhung der mechanischen Eigenschaften bei kurzzeitiger Dehnung,
sondern auch zur wesentlichen Verbesserung der verarbeitungs- und Gieeigenschaften
der Legierung bei.
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Im Vergleich zu den bekannten hitzebeständigen Magnesiumlegierungen
fehlt in der vorgeschlagenen Legierung Thorium, das radiologisch toxisch ist.
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Die mechanischen Eigenschaften der vorgeschlagenen Legierung sind
im Vergleich zu den Eigenschaften bekannter Legierungen auf Magnesiumbasis in der
Tabelle 1 angegeben.
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Tabelle 1.
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20°C 300°C 400°C #0,2 #8 #1 #0,2 #@ #1 #0,2/100 #0,2 #@ kp/mm² %
kp/mm² % kp/ kp/mm² mm² die vorgeschlagene Legierung 12 22 4 10 15 10 3,5 5 8 20
HK 31 9 19 4 7 13,5 10 2,3 3,5 6,5 20 HZ 32 9 19 6 4,2 7,7 20 3,7 3 6 30 Legierung
nach dem USB-Patent 3419385 der Zusammensetzung: 4,8% Y,2,1% Zn, 0,7% Zr 10,2 18,2
« - - 2,1 - - -beS 315°C
#0,2 - Fließgrenze ## - Festigkeitsgrenze
#1 - relative Dehnung #0,2/100 - Hitzebeständigkeit bedeuten Wie aus Tabelle 1 ersichtlich,
ist die erfindungsgemäße Legierung<den Eigenschaften bei Zimmertemperatur nach>
den bekannten Magnesium-Thorium-Legierungen <> überlegen und zwar liegen die
Festigkeitsgrenze um 15% und die Fließgrenze um 25% höher. Bei erhöhten Temperaturen
weist die vorgeschlagene Legierung die besten Eigenschaften beider bekannten Magnesium-Thorium
Legierungen auf. So ist sie bei kurzzeitiger Dehnung bei 300°C der Legierung HK
31 um 30% und der Legierung HZ 32 der Fließgrenze nach um das 2,5fache überlegen,
der Festigkeitsgrenze nach ist sie um 10% besser als die Legierung HK 31 und zweimal
so gut wie die Legierung HZ 32. Unter Dauerbelastung gleicht die Kriechgrenze ungefähr
der der Legierung HZ 32 und ist um das 1,5-fache der der Legierung HK 31 überlegen.
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Weiterhin sind Beispiele der Verwirklichung der vorgeschlagenen Erfindung
angeführt.
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Beispiel 1.
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Es wurde eine Legierung auf Magnesiumbasis folgender Zusammensetzung
in Gew.% genommen: 1,4 Yttrium, 1,6 Neodym, 0,3 Zink, 0,6 Zirkonium, alles übrige
- Magnesium. Die genannte
Legierung wurde einer thermischen Behandlung
unterworfen, dle aus folgenden Etappen bestand: Erhitzen zur Härtung, Abkühlen an
der Luft oder in Heißwasser und Altern.
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Nach der genannten thermischen Behandlung hatte dLe Legierung folgende
mechanischen Eigenschaften: Fließgrenze #0,2 = 12 kp/mm² Festigkeitsgrenze ## =
26 kp/mm² Dehnung #1 = 6% Hitzebeständigkeit bei 300°C #100 = 6 kp/mm² Beispiel
2.
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Es wurde eine Legierung folgender Zusammensetzung: 2,2 Gew.% Yttrium,
2,3 Gew.% Neodym, 0,6 Gew.% Zink, 0,6 Gew.% Zirkonium, alles übrige Magnesium, genommen
und einer thermlschen Behandlung unterworfen, dLe auch aus folgenden Etappen bestand:
Erhitzen zur Härtung, Abkühlen an der Luft oder in Heißwasser und Altern.
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Die mechanischen Eigenschaften der vorgeschlagenen Legierung sind
folgende: Fließgrenze #0,2 = 15 kp/mm² Festigkeitsgrenze ## = 28-30 kp/mm² Dehnung
#@ = 4» Hitzebeständigkeit bei 300°C #100 = 6-6,5 Kp/mm² bei 250°C #100 = 11,5 -
13 kp/mm² #0,2/100 = 7,5 - 8,5 kp/mm² bei 200°C #100 = 18 kp/mm² 409839/0494#0,2/100
= 11,5 kp/mm²
Beispiel 3.
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Es wurde eine Legierung genommen, die foglende Bestandteile, in Gew.%
enthielt: 4,0 Yttrium, 0,5 Neodym, 2,0 Zink, 0,3 Zirkonium, alles übrlge Magnesium.
Dle genannte Legierung wurde einer thermischen Behandlung unterworfen, dLe auch
aus folgenden Operationen bestand: erhitzen zur Härtung, Abkühlen an der Luft oder
in Heißwasser und Altern.
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Die mechanischen Eigenschaften der vorgeschlagenen Legierung sind
folgende: Fließgrenze #0,2 = 11 kp/mm² Festigkeitsgrenze Gg = 18 kp/mm2 dehnung
#1 = 3-6% Hitzebeständigkeit bei 300°C #100 = 6-7 kp/mm² Die Legierung auf Magnesiumbasis
der vorgeschlagenen Zusammensetzung besitzt eine hohe Hitzebeständigkeit in Kombination
mit hoher Festigkeit und guten Verarbeitungseigenschaften.
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In der Zusammensetzung der Legierung gibt es keine radioaktiven und
toxischen Zusätze.
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Es wird empfohlen, die Legierung zur Fertigung von gußteilen zu verwenden,
die sich im Betrieb auf 300°C (dauernd) und 400°C (kurzzeitig) erhitzen.
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Der Einsatz der erfindungsgemäßen Legierung an Stelle von Aluminium-
und in manchen Fällen Titanlegierungen wird zur wesent lichen Reduzierung des Gewichtes
der Teile beitragen.