DE4446898A1 - Magnesiumlegierung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnesiumlegierung für techni­ sche Anwendungszwecke.

Magnesium enthaltende Metallegierungen werden in großem Umfang in der Automobilindustrie, der Elektronikindustrie, der Luft/Raumfahrt-In­ dustrie und auf verschiedenen anderen Gebieten der Technik eingesetzt. Dabei sind insbesondere solche Legierungen von Vorteil, die hochtempe­ raturkriechfest sind und daher in einer Umgebung mit hoher Temperatur eingesetzt werden können.

Es sind bereits verschiedene Magnesiumlegierungen entwickelt und ge­ normt worden, wie die Magnesiumlegierungen JIS H 5203 (MC1-MC10) und JIS H 5303 (MDC1A, MDC1B). Für den Einsatz bei hohen Temperatu­ ren ist die von der Firma Dow Chemical entwickelte Legierung AE42 mit der Zusammensetzung Mg-4%Al-2%SE (SE = Seltene Erdelemente) ebenfalls gut bekannt.

Solche wärmebeständigen Magnesiumlegierungen sind jedoch beim Form­ guß schlecht anwendbar, wo nach dem Formen eines Metallgegenstandes eine schnelle Abkühlung bewirkt werden muß.

Darüber hinaus erhöhen die in solchen Legierungen enthaltenen Seltenen Erdelemente (nachfolgend abgekürzt als SE bezeichnet) die Kosten und führen zu einer Verminderung der Hochtemperaturkriechfestigkeit.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Magne­ siumlegierung anzugeben, mit der die Nachteile des oben angesprochenen Standes der Technik überwunden werden können.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Mg- Al-SE-Magnesiumlegierung anzugeben, die eine geringere Menge Seltene Erdelemente enthält und dennoch ihre hohe Kriechfestigkeit beibehält und günstige Biegeeigenschaften besitzt.

Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man bei einer Mg-Al-SE-Magnesiumlegierung den Anteil an Seltenen Er­ delementen verringert und durch eine geringe Menge Calcium ersetzt.

Die oben gestellte Aufgabe wird daher gelöst mit der Magnesiumlegierung gemäß Hauptanspruch. Der Unteranspruch betrifft eine bevorzugte Aus­ führungsform dieses Erfindungsgegenstandes.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine Magnesium enthaltende Metalle­ gierung oder Magnesiumlegierung, die 1,5 bis 10 Gew.-% eines Alumini­ umbestandteils (Al), weniger als 2 Gew.-% eines Seltenen Erdelementbe­ standtells (SE), 0,25 bis 5,5 Gew.-% eines Calciumbestandteils (Ca) und Magnesium (Mg) und unvermeidbare herstellungsbedingte Verunreini­ gungen als Rest enthält.

Die Erfindung sei im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Spannungsdiagramm, welches die Reißfestig­ keit, die Streckgrenze und die Dehnung in Abhän­ gigkeit vom Al-SE-Gehalt verdeutlicht;

Fig. 2 eine Kurvendarstellung, welche die minimale Kriechrate von Legierungen mit unterschiedlichen Gehalten von Seltenen Erdelementen in Abhängig­ keit vom Aluminiumgehalt verdeutlicht;

Fig. 3 eine Kurvendarstellung welche die Abhängigkeit der Spannung vom Ca-Gehalt bei verschiedenen Eigenschaften in Legierungen verdeutlicht, die Seltene Erdelemente innerhalb eines gegebenen Bereiches enthalten; und

Fig. 4 eine Kurvendarstellung, welche die minimale Kriechrate von Calcium enthaltenden Legierungen in Abhängigkeit von einer gegebenen Menge von in der Legierung enthaltenen Seltenen Erdelementen aufzeigt.

Erfindungsgemäß werden Mg-Al-SE-Magnesiumlegierungen geschaffen, worin der Gehalt an Seltenen Erdelementen (SE) vermindert ist, während gleichzeitig eine geringe Menge Calcium eingeführt wird und gleichzeitig ein hohes Maß der Kriechfestigkeit beibehalten bleibt. Erfindungsgemäß können zur Verbesserung des Biegeverhaltens der Legierung als zusätzli­ che Bestandteile Kupfer oder Zink einzeln oder in Kombination in die Le­ gierung eingebracht werden. Die Legierung kann weiterhin Mangan in ge­ ringen Mengen, vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 0,5 Gew.-% enthalten.

Unter Anwendung an sich bekannter Schmelzverfahren wurden in einem Stahltiegel, aus dem Nickelbestandteile entfernt worden sind, in einer Gasatmosphäre aus SF₆, CO₂ oder Luft verschiedene erfindungsgemäße Legierungen und Vergleichslegierungen hergestellt.

In der nachfolgenden Tabelle I sind 38 Legierungen angegeben, welche 19 erfindungsgemäße Legierungen und 19 Vergleichslegierungen umfassen, darunter auch die oben angesprochene herkömmliche Legierung. Aus den verschiedenen Legierungen hergestellte Prüfkörper wurden bezüglich ver­ schiedener Eigenschaften untersucht, wie der Reißfestigkeit oder Reißfe­ stigkeit bei Bruch, der Streckgrenze, der Dehnung und der minimalen Kriechrate. In der Tabelle II sind die dabei ermittelten Ergebnisse der ver­ schiedenen Legierungen aufgeführt.

Tabelle I

Tabelle II

Wie aus den obigen Tabellen hervorgeht, zeigen die Legierungen der (erfin­ dungsgemäßen) Beispiele 1 bis 12 günstige mechanische Eigenschaften bei verringertem Gehalt an Seltenen Erdelementen im Vergleich zu der Le­ gierung AE42 und auch den anderen Vergleichsleglerungen, wobei trotz vermindertem Seltenen Erdgehalt die Hochtemperaturkriechfestigkeit beibehalten bleibt. Darüber hinaus verdeutlichen die (erfindungsgemä­ ßen) Beispiele 13 bis 15, daß bei einem Gehalt an Cu und/oder Zn als Le­ gierungsbestandteil eine Reißfestigkeit von etwa 200 MPa und eine Streck­ grenze von etwa 80 MPa erzielt werden kann. Gleichzeitig erzielt man eine minimale Kriechrate von 2,0×10^-4%/h bei sehr günstigen gleichmäßigen Hochtemperaturzugeigenschaften.

Aus den Tabellen geht weiterhin hervor, daß im Vergleich zu der Legierung AE42 und den anderen Vergleichsbeispielen die erfindungsgemäßen Magnesiumlegierungen eine verbesserte Hochtemperatur-Kriechfestig­ keit besitzen.

Claims (2)

1. Magnesiumlegierung, enthaltend:
1,5 bis 10 Gew.-% Aluminium (Al),
weniger als 2 Gew.-% Seltene Erdelemente (SE),
0,25 bis 5,5 Gew.-% Calcium (Ca) und
Magnesium als Rest.

2. Magnesiumlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich 0,2 bis 2,5 Gew.-% Kupfer und/oder Zink enthält.