NO179290B - Fremgangsmåte for forbedring av oppförselen for magnesiumlegeringer med henblikk på mikrokrymping - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for forbedring av oppførselen for magnesiumlegeringer med henblikk på mikrokrymping.

Magnesiumlegeringer menes her å omfatte alle de som inneholder fra 4 til 10 vekt-56 aluminium og minst et element fra gruppen; Zn (opptil 3 %), Mn (opptil 1 $ >), og Si (opptil 1 %) som hovedtilsetningselementer idet resten er magnesium.

Legeringer som ASTM-standarder definerer som følger, skal mere spesielt nevnes: - AZ63 (legering inneholdende 6,0 vekt-# aluminium, 3,0 % sink, minst 0,15 % mangan)

AZ80 (legering inneholdende 8,5 vekt-# aluminium, 0,5 %

sink, minst 0,12 % mangan)

AZ91 (legering inneholdende 8,7 vekt-# aluminium, 0,7 H>

sink, minst 0,13 % mangan)

- AZ92 (legering inneholdende 9,0 vekt-# aluminium, 2,0 % sink, minst 0,1 % mangan) - AM60 (legering inneholdende 6,0 vekt-# aluminium, 0,13 % mangan) - AM100 (legering inneholdende 10,0 vekt-56 aluminium, 0,1 # mangan) - AS41 (legering inneholdende 4,2 vekt-# aluminium, 0,35 % mangan).

Disse legeringer har gode mekaniske egenskaper og utmerket korrosjonsmotstandsevne. Imidlertid har de generelt mikrokrympinger i strukturen når de hellestøpes fra flytende metall, enten i en sandform, i en tett form eller ved støping under trykk. Dette skyldes det faktum at metallet trekker seg sammen under størkning, sågar helt opp i en grad av flere volum-56. Evis intet flytende metall tilsettes i kontrak-sjonssonen dannes det et hulrom, noe som resulterer i dannelsen av et hulrom eller en krymping.

Når metallets størkningsintervall er meget langt slik tilfellet er for de ovenfor nevnte legeringer, dannes det en relativt utstrakt, pastalignende sone i det støpte stykket, i hvilken kontraksjonen gradvis skjer. Det flytende metall må således finnes sin vei mellom de faste dendritter en lang avstand og kan ikke fylle hulrommene. Som en konsekvens av dette dannes det mikroaktiviteter, fordelt mellom kornene ut gjennom den pastalignende sone; disse beskrives som mikrokrympinger. Nu har mikrokrympingen en tendens til å redusere de mekaniske egenskaper i stykkene som inneholder slike. Når det videre gjelder tynnveggede stykker danner de åpne porer som gjør stykkene ubrukbare for anvendelser der de underkastes trykk.

Når man ønsker å oppnå støpte stykker fra disse legeringer med gode mekaniske egenskaper eller i det minste tette, oppstår problemet med å forhindre dannelse av slike mikrokrympinger uten derved å måtte gi avkall på andre egenskaper som for eksempel korrosjonsmotstandevnen.

Problemet er selvfølgelig ikke nytt og fagmannen på magne-siumlegeringsstøping har søkt løsninger for å bøte på de nevnte problemer.

For eksempel er det funnet at tilsetning av kalsium reduserer nærværet av mikroporøsiteten i magnesiumlegeringene som angitt ovenfor. GB-PS 847.992 kan nevnes på dette området. Dette patent angir på side 2, linje 95 til 99, at magnesiumlegeringer med høyt innhold av aluminium og sink har en tendens til å danne mikrokrympinger og at nærværet av kalsium sterkt reduserer tendensen. Det skal imidlertid påpekes at ifølge krav 1 er de benyttede mengder fra 0,5 til 3 K>. Dette er relativt store mengder og slike mengder skaper visse vanskeligheter ved fremstillingen, spesielt adhesjon av metall og/eller stykker til utstyret.

Man har derfor søkt å finne en annen løsning med mindre mangler. Dette har ført til utvikling av en fremgangsmåte for forbedring av oppførselen for magnesiumlegeringer med henblikk på mikrokrymping under støping der legeringene inneholder 4 til 10 vekt-# aluminium og minst et element fra gruppen; Zn (opptil 3 <&), Mn (opptil 1 %) , og Si (opptil 1 %) som hovedtilsetningselementer, og der fremgangsmåten karakteriseres ved at strontium i en mengde fra 0,01 til 2 vekt-# settes til legeringene før støping.

Oppfinnelsen omfatter således tilsetning av et element av jordalkalimetallfamilien, nemlig strontium, til magnesium-1egeringen.

Nærværet av strontium i magnesiumlegeringer er angitt annensteds: GB-PS 687.934m 687.935 og 1.354.363. kan nevnes i denne forbindelse. Disse dokumenter angår imidlertid legeringer inneholdende litium og zirkonium og/eller Kadmium og sølv. Når det gjelder strontium opptrer dette blant andre legerende elementer som sink, Kadmium, torium, kvikksølv, sølv, barium, kalsium og bly, og elementet er ikke tilskrevet noen spesiell funksjon. Det er nu funnet at tilsetningen av strontium til de ovenfor nevnte magnesiumlegeringer har følgende virkninger: konsentrering av mikrokrympingen i en relativt begrenset sone i støpestykket og i ethvert tilfelle i en sone nær støpemunnen, det vil si i delen i umiddelbar nærhet av tilmatningspunktet, noe som muliggjør oppnåelse av hele

støpestykker ved forlengelse av sonen;

i vesentlig grad å redusere forskjellen mellom minimum-densitet og den densitet for legeringen der strontium-innholdene er høyest;

for derved å forbedre de mekaniske egenskaper for arbeidsstykket som oppnås uten derved å gi avkall på korrosj onsmotstandsevnen.

Mengden strontium som tilsettes er fra 0,01 til 2 vekt-# av legeringen. Under 0,01 # er virkningen neglisjerbar og over 2 # finnes tilsetningen å være skadelig fordi en stor mengde intermetalliske forbindelser dannes, noe som gjør metallet sprøtt.

Tilsetningen skjer fortrinnsvis i form av elementet, på i og for seg kjent måte.

Eksempel 1

Formålet er å vise den respektive virkning av tilsetningen av strontium og kalsium på arbeidsstykkenes densiteter.

Parallellepipediske prøvestykker med dimensjoner 15 mm x 30 mm x 250 mm støpes under like betingelser i sandformer ved en temperatur på 700°C.

Når de er fjernet fra formen undersøkes de ved hjelp av røntgenstråler og densiteten måles og utviklingen av densiteten i legeringen studeres som en funksjon av avstanden fra støpemunnen.

AZ91-legeringer inneholdende (a) 0; 0,018; 1 henholdsvis 2 % strontium og (b) 0,018; 1 henholdsvis 2 # kalsium underkastes denne metode.

Resultatene er gitt i diagrammene 1, 2 og 3 som sammenligner virkningen av både kalsium og strontium for hvert av disse innhold.

I prøvene inneholdende strontium finner man at:

densiteten ved en avstand på 150 mm fra munnen så og si er

lik den teoretiske densitet for legeringen;

jo høyere strontiuminnhold, jo mere reduseres innholdet av mikroporer;

feil konsentreres i en liten sone mens resten av prøven er friskere enn AZ91. Når det gjelder en industriell installering ville feilsonen bli matet med en stiger.

Hva angår kalsium har dette også en virkning selv om den er betydelig mindre bred enn den til strontium.

Eksempel 2

Formålet med dette eksempel er å vise virkningen av strontium på de mekaniske egenskaper for legering AZ91. Prøver uten mikrokrympinger i tilstandene T4 og T6 og inneholdende 0 og 0,3 5é strontium underkastes belastningsprøver ved omgivelses-temperatur og verdiene for elastisitetsgrensen RO,2, bruddstyrken Rm og forlengelsen A måles. Resultatene er gitt i følgende tabell.

Man skal huske på at tilstandene T4 og T6 tilsvarer oppløs-ningsvarmebehandlinger fulgt av en naturlig aldrings-behandling i det første tilfellet og en kunstig i det andre.

Det ble funnet at tilsetningen av strontium ikke ugunstig påvirker de mekaniske belastningsegenskaper og sågar forbedrer elastisitetsgrensen for legeringen i tilstanden T4. Fordi videre nærvær av strontium garanterer at det ikke vil være noe mikrokrymping kan man være sikker på at de oppnådde verdier er representative for egenskapene for hele stykket, et resultat som er mere vanskelig å oppnå i fravær av strontium.

Eksempel 3

Formålet med dette eksempel er å vise virkningen av strontium på korrosjonsmotstandsevnen.

For dette formål blir prøver av ÅZ91 inneholdende 0, 0,018 og 0,3 % strontium, tatt fra sentrum av de støpte prøver og gitt T4- eller T6-behandling, underkastes påvirkning av en vandig oppløsning inneholdende 5 vekt-# natriumklorid i 3 dager hvorefter vekttapet for prøven måles.

Resultatene er gitt i den følgende tabell:

Disse resultater viser at tilsetningen av strontium fører til en betydelig reduksjon i vekttapet for prøven, spesielt for innhold på 0,3 %.

Således reduserer fraværet av mikrokrymping i vesentlig grad det spesifikke overflateareal for prøvene og forbedrer som et resultat av dette, korrosjonsmotstandsevnen.

Oppfinnelsen kan anvendes spesielt for fremstilling av girkasser og konstruksjonsdeler for bærbare regnemaskiner.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for forbedring av oppførselen for magnesiumlegeringer med henblikk på mikrokrymping under støping med legeringer som inneholder 4 til 10 vekt-# Ål og minst et element fra gruppen; Zn (opptil 3 %), Mn (opptil 1 <&), og Si (opptil 1 %) som hovedtilsetningselementer, karakterisert ved at strontium i en mengde fra 0,01 til 2 vekt-# settes til legeringene før støping.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strontium tilsettes i form av elementært strontium.