DE2431763A1

DE2431763A1 - Antimagnetische legierung auf aluminiumbasis und verfahren zur herstellung der legierung

Info

Publication number: DE2431763A1
Application number: DE19742431763
Authority: DE
Inventors: Joszef Lackner
Original assignee: SZEKESFEHERVARI KOENNYUEFEMMUE
Current assignee: SZEKESFEHERVARI KOENNYUEFEMMUE
Priority date: 1973-07-20
Filing date: 1974-07-02
Publication date: 1975-02-06
Also published as: FR2237971B3; DE2431763C2; FR2237971A1; HU167172B

Description

DIpl.-Ing. Heinz BardeMe

MGnchan 22, !!e.ir.str. 15,TeI. 292559 Postanschrift München 26, Postfach 4

Hünchen, den 2. Juli 1974

Mein Seichen: P 19ü6

Anmelder: Szekesfehervari ^önnyüfemmü Adonyi u. 64
Szekesfehervar
Ungarn

ANTIMAGNETISCHE LEGIERUNG AUF ALUMINIUMBASIS UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DER LEGIERUNG

Die Erfindung betrifft eine antimagnetische Legierung auf Aluminiumbasis, insbesondere zu elektrischen oder magnetischen Vorrichtungen. Ebenfalls bezieht sich die Erfindung auf das Verfahren zur Herstellung solcher Legierung.

Es ist bekannt, dass bei Vorrichtungen, die auf magnetischem oder elektrischem Prinzip arbeiten, wesent-

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liehe ist die durch die Bestandteile auf das zu messende magnetische oder elektrische Feld ausgeübte Störwirkung zu vermindern. Diese Störwirkung ist mit dem resultanten Dipolmoment des Bestandteiles proportional, wobei die Grosse

P = V _O

beträgt, wobei V = das Volumen des Bestandteiles, H =

= das äussere magnetische Feld und 0( = die auf die Raumeinheit bezogene magnetische Suszeptibilität bezeichnen. Demzufolge stört das Feld der in den einzelnen Bestandteilen der Einrichtung induzierten magnetischen Dipolmomente das zu messende magnetische Feld umso weniger, je kleiner die Suszeptibilität des Werkstoffes des BEstandteils ist. Ebenfalls hängt die Grosse des Dipolmoments von dem Volumen des Bestandteils ab, das umso kleiner bemessen werden kann, je grössere Festigkeitswerte der Werkstoff aufweist.

Zu diesen Zwecken ist die Anwendung der s.g. antimagnetischen Legierungen allgemein verbreitet. Die Berylliumbronzen bilden die meist bekannte antimagnetische Legierungsgruppe. Die Suszeptibilität der Berylliumbronze ist recht günstig, es sind Werte kleiner, als 0,5.10 cge/cm³ bekannt; einen Nachteil bedeuten jedoch das hohe spezifische Gewicht und die aufwändige Herstellung. Ein weiterer Nachteil der Berylliumbronze besteht darin, dass ihre Beständigkeit gegen die Korrosion verhältnismässig gering ist.

Ebenfalls ist es wohlbekannt, dass obwohl das Aluminium nicht gut magnetisierbar ist, aufweist die dar-

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aus hergestellte Legierung ziemlich ungünstige magnetische Eigenschaften. Derzeit ist die Herstellung und Anwendung von Aluminiumlfegierungen mit guten magnetischen Eigenschaften d.h. mit niedriger magnetischer Suszeptibilität, nicht bekannt. Die Anwendung des Aluminiums und dessen Legierungen zu magnetischen Zwecken ist offensichtlich dadurch begrenzt, dass die technologischen und physikalischen Parameter, die die magnetischen Eigenschaften des Aluminiums und dessen Legierungen bestimmen, unbekannt 6ind. Mangels dieser bestand nicht die Möglichkeit die magnetischen Eigenschaften der Aluminiumlegierungen zu optimalisieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine billige Legierung bzw. Legierungsgruppe auszuarbeiten, deren magnetische Eigenschaften denjenigen der Berylliumbronzen annähern, und gleichzeitig eine wesentlich bessere Beständigkeit gegen die Korrosion aufweisen. Ebenfalls beabsichtigen wir durch unsere Erfindung ein Verfahren zustandezubringen, mit Hilfe dessen die erwähnten Aluminiumlegierungen einfach, betriebssicher und unter geringem Aufwand hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine antimagnetische Legierung gelöst, die 2-4,5 % Magnesium-, gegebenenfalls Lithium zu einem stöchiometrischen Verhältnis von 1 bis 1,2 % oder 7 bis 8 % Zink enthält. Der gesamte Mangan- und Chrominhalt der Legierung kann höchstens 0, 1% betragen.

Die erfindungsgemässe Legierung kann hergestellt werden, indem mach dem Giessen, Homogenisieren und Druckverformung die Härtung und letzte Wärmebehandlung derwei-

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se durchgeführt wird, dass die Legierung von einer Temperatur über dem Grenzwert der SubstitutionsmischkristallbiIdling auf Raumtemperatur gekühlt, und gegebenenfalls in dem Bereich zwischen der Raumtemperatur und der.oberen "Grenztemperatur des Zonenzustandes angelassen wird.

Die Erfindung beruht an der Erkennung, dass die Reinheit des Grundstoffes der Aluminiumlegierungen den Wert der Suszeptibilität unwesentlich beeinflusst, dagegen vermindern gewisse Legxerungsbestandtexle, namentlich das Lithium, das Magnesium und das Zink, falls diese in gelöstem Zustand vorhanden sind, oder s.g. GÜINIER-PRESTON-Zonen bilden, die magnetische Suszeptibilität.

Diese Verminderung ausübende Wirkung hängt mit der spezialen Elektronenstruktur des Aluminiums zusammen. Die obenerwähnten Atome verändern die Struktur, da sich die Zahl ihrer Valenzelektronen von jener des Aluminiums unterscheidet und wenn sie sich in das Aluminium einbauen, wird das Kristallgitter deformiert. Die Änderung der Elektronenstruktur zieht die Änderung der damit zusammenhängenden physikalischen -Kennzeichen nach sich, so verändert sich auch die magnetische Suszeptibilität. Dieser vermindernden Wirkung wird durch die Löslichkeitsgrenze der Legierungsbestandteil und die Eigenschaften der Elektronenstruktur eine untere theoretische Grenze gesetzt. Diese untere Grenze gibt bei Legierungen mit traditionsgemässem Aluminiumbasis eine magnetische Suszeptibilität mit dem Volumenwert von 0.8*10 cgs/cm .

Durch das erfindungsgemässe Verfahren kann erreicht werden, dass die Gesamtmenge der Legierungsbestandteile Substitutionsmischkristall bzw. Zonen bildet, was dxe

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günstigen magnetischen Eigenschaften und gleichzeitig die entsprechenden mechanischen Charakteristiken gewährleisten.

Sollten diese LegierungnTm^tandteile eine separate Phase bilden, Jiört diese, eine Verminderung ausübende Wirkung auf, genauer gesagt, wird pie ura eine Grössenardnung kleiner; eben darum verschlechtern die heterogenisierenden Wärmebehandlungen die Suszeptibilität der Legierung. Ebenfalls verschlechtern Mangan und Chrom, wenn auch in geringer Menge vorhanden, die Suszeptibilität.

Die Erfindung wird anhand Ausführungsbeispiele" näher erläutert:

Beispiel 1

Eine Aluminiumlegierung mit Zink- und Magnesiumgehalt wurde aus einem Aluminiumgrundstoff 99,5% Reinheit hergestellt. Die Legierung enthielt 7,5% Zink und 2,0 % Magnesium. Der Mangan- und Chromgehalt betrug insgesamt 0,07 %. Die Legierung wurde durch halbkontinuierlichen Strangguss hergestellt, darauffolgend 12 Stunden lang bei 47O-H8O°C homogenisiert und an der Luft abgekühlt. Nachher wurde das Material mit den, bei der Formung von Aluminiumlegierungen mit hohem Zinkgehalt üblichen Parametern, verformt. Die Proben mit einem Durchmesser von 10 mm wurden bei 480⁰C, mit einer Aushaltensdauer von 50 Minuten gehärtet, die Kühlung fand in Wasser statt.

Die letzte Wärmebehandlung kann zweierleiweise durchgeführt werden. Ein Teil davon wurde .bei 120⁰C mit einer Aushaltensdauer von 12 Stunden angelassen, die Wärmebehandlung des übrigbleigenden Teils wurde durch Lagernlassen bei Raumtemperatur gelöst. Die Dauer des Lagernlas-

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sens belief auf 3 Monate.

Die mechanischen und magnetischen Eigenschaften der fertigen aritimagnetischen Legierungen sind in Tabelle 1. zusammengestellt.

Tabelle 1

Material	% 2	kp/mm	X
	kp/mm^	. 48-50	cgs/cm
angelassen	40-42		l,25.1O"⁶
durch Lagernlassen		38-4O
behandelt	25-26	1,2 .10"⁶

Beispiel 2

Eine Legierung mit Lithium- und Magnesiumgehalt wurde aus einem Aluminiumgrundstoff 99,5% Reinheit hergestellt. Die Legierung enthielt 1,1% Lithium und 4,0% Magnesium. Der Mangan- und Chromgehalt betrug insgesamt 0,06 %. Die Legierung wurde durch halbkontinuierlichen Strangguss, unter Anwendung von 50 % Kaliumchlorid- 50 % Lithiumchloridflussmittel hergestellt. Die Legierung wurde 12 Stunden lang, bei 500-51O⁰C homogenisiert und auf der Luft abgehühlt. Nachher fand die Verformung unter Anwendung der im Beispiel 1 beschriebenen Technologie statt Die Proben mit einem Durchmesser von 20 mm wurden mit einer Aushaltenedauer von 60 Minuten, bei 510⁰C gehärtet.

Die mechanischen und magnetischen Eigenschaften der fertigen Legierung sind in Tabelle 2 zusammengestellt:

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-7-Tabelle 2

0,2 B T( kp/mm² kp/mm^ cgs/cm

10-12 2U-25 O,9.1O"⁶

Beispiel 3

Wir haben eine Legierung mit Magnesiumgehalt aus einem Aluminiumgrundstoff 99,5% Reinheit hergestellt. Die Legierung enthielt Ή,5% Magnesium, der Mangan- und Chromgehalt betrug insgesamt 0,07%.

Das Giessen der Legierung und die Verformung wurde mit dem Beispiel 1 übereinstimmend durchgeführt. Proben mit einem Durchmesser von ?5 mm wurden verfertigt. Die letzte Wärmebehandlung wurde mit einer, bei 5H0°C durchgeführten Härtung gelöst. Pas Aushalten dauerte 1 Stunde lang, Kühlung erfolgte in Wasser.

Die mechanischen und magnetischen Eigenschaften der fertigen Legierung sind in Tabelle 3 zusammengestellt: ■ -.'

Tabelle 3

kp/mm² kp/mm^ cgs/cm.^J,

10-12· 2 H-25 O,9.1O"⁶

Aus den Tabellen geht es klar hervor, dass die magnetischen Eige^^ciiaf^eiV günstig 'und mit entsprechenden

Festigkeitscharakteristjiken gepaart sind.

Obzwar die magnetische Suszeptibilität um ein geringes die Suszeptibilität der Berylliumbronzen überschreitet, ermöglicht das niedrigere spezifische Gewicht eine um das Fünf-Zehnfache billigere Herstellung, dazu kommen noch die besseren Korrosionseigenschaften der Aluminiumlegierungen; demzufolge können die erwähnten Legierungen überall angewendet werden, wo neben den verhältnismässig schwächeren magnetischen Eigenschaften das geringere spezifische Gewicht, niedrigere Produktionskosten und eine erhöhte. Beständigkeit gegen Ifcrrosion wesentlich sind.

Die magnetische Suszeptibilität der erfindungsgemässen Legierungen beträgt etwa die Hälfte bis drei Zehntel der SuszeptiÜLität der bekannten Aluminiumlegierungen, so kann die auf das magnetische Feld ausgeübte Störwirkung, d.h. der Messfehler der Einrichtung durch Anwendung der Legierung auf ein Drittel bis ein Zehntel herabgesetzt werden.

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Claims

PATEMTANSPRÜCHE

1. Antimagnetische Legierung auf Aluminiumbasis, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 2 bis i*,5 % Magnesium udn gegebenenfalls 1 bis 1,2 % Lithium oder 7 bis 8 % Zink in einem stöchiometrischen Verhältnis enthält und der Gesamtgehalt an Mangan und Chrom höchstens 0,1 % beträgt.

2. Verfahren zur Herstellung der Legierung nach Patentanspruch 1, durchgeführt durch eine, das Giessen, die Homogenisierung, Verformung, Härtung und letzte Wärmebehandlung umfaasende Technologiei dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung und die letzte Wärmebehandlung derart erfolgt, dass die Gesamtmenge der Legierungsbestandteile Substitutionsmischkristall oder Zonen bildet, d.h. die Legierung von einer Temperatur Über der Grenze der Substitutionsmischkristallbildung auf Raumtemperatur abgekühlt, gehärtet und gegebenenfalls in dem Bereich zwiechen der Raumtemperatur und der oberen Grenztemperatur des Zonenzustandes angelassen wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2 bei einer Aluminium - Magnesium - Zinklegierung, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung von 480⁰C durch Wasserkühlung erfolgt und die Legierung in der Abhängigkeit der Abmessungen mit einer Aushaltsdauer von 30 bis 60 Minuten, bei 120⁰C, 12 Stunden lang angelassen wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 2 bei Aluminium - Magnesium - Lithiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung in der Abhängigkeit der Abmessungen, von 510⁰C durch Wasserkühlung,

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mit einer Aushaltensdauer von ^O bis GO Minuten durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch 2 bei Aluminium - Magnesiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung in der Abhängigkeit der Abmessungen mit einer Anhaltsdauer von 30 bis 60 Minuten, von 54O°C durch Wasserkühlung erfolgt.

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