NO764228L - - Google Patents

Description

Mag n e s 1 u rn 1 e g e r i ri g e r

Nærværende -oppfinnelse vedrører nye magnesium-legeringer.

Magnesium-legeringer finner anvendelse overalt hvor liten vekt

er viktig, og spesielt anvendes magnesium-legeringer i luftfarts-teknologien. Magnesiumlegeringer er kjent for sine gode mekaniske egenskaper, og da spesielt for høy flytegrense som bibeholdes selv ved høye temperaturer. Slike legeringer inneholder sølv, vanligvis i en mengde på - 3 vekts-$, og neodym, som kan tilsettes i form av en blanding av sjeldne jordmetaller.

Norsk patentsøknad nr. 75^3^^ beskriver legeringer som inneholder sølv, neodym og thorium og, hvis ønsket, yttrium. Yttrium antas å øke legeringenes stabilitet med hensyn til strekk-egenskaper ved høyere temperaturer, d.v.s. i størrelsesorden ca. 250°C, samt forbedre motstanden mot kryping. Legeringene, som er beskrevet i norsk patentsøknad nr. 75^2^<;>+, og som inneholder yttrium og thorium, inneholder imidlertid minst 3 vekts-$ yttrium. Yttrium er et meget dyrt materiale.

Ifølge nærværende oppfinnelse har man Tunnet at det ved tilsetning av mindre mengder yttrium til magnesiumlegeringer, som inneholder sølv og neodym, kan fremskaffes legeringer som egner seg for støping, og som har fordelaktige mekaniske egenskaper såsom motstand mot kryping ved høyere temperaturer. Hvis innholdet av yttrium er mindre enn 0,5 vekts-$ bør også thorium være tilstede.

Ifølge et aspekt ved nærværende oppfinnelse er det fremskaffet en magnesiumlegering, som, bortsett fra jern og andre urenheter, i vektsk inneholder følgende:

hvorved mengden av sjeldne jordmetaller samt Th ikke overstiger 2,0$, og hvorved, når ikke mer enn 0,5$ Y forekommer, rninimums-mengden av Th er bestemt av formelen Th = 0, 5 - Y , hvor

4

Th og Y betyr henholdsvis ^-mengde Th og Y.'

Minimumsmengden av thorium er slik at den kan være

0% ved yttrium^innhold på 0,5$ eller mer og øke lineært til en mengde på 0, 1% ved minimums-ihnholdet av yttrium på 0, 1% i henhold til ovenstående formel. Det bør nevnes at yttrium her ikke regnes som sjeldent jordmetall.

Når innholdet av yttrium er mindre enn 1% er,ifølge en utførelsesform av nærværende oppfinnelse, minimumsmengden av thorium bestemt ved formelen:

Ifølge denne utførelsesform er minimumsmengden av thorium 0% ved yttrium-innhold på 1% eller mer, og innholdet av thorium øker lineært til en verdi på 0, 2% ved minimums-innholdet av yttrium på 0, 1%.

De sjeldne jordmetallerie utgjøres fortrinnsvis av minst 75 vekts-# neodym. De inneholder fortrinnsvis ikke mer enn 15$ cerium og lantan tilsamrrien, aller helst ikke mer enn<%>~, da disse elementer har en ufordelaktig virkning på legeringens mekaniske egenskaper. Cerium og lantan kan med fordel i alt vesentlig.unngås.

■ Zlrkon kan forekomme 1 en mengde på opp til 1. 0%, fortrinnsvis minst 0, k%, 1 den hensikt å bevirke kornforfinlng.

Opp til 2, 0% mangan kan også forekomme, men den samlede maksirnum-mengde av zirkon og mangan er begrenset av deres gjensidige løselighet.

Andre i magnesium løselige elementer kan være nærværende, forutsatt at de ved forming av legeringene ikke ugunstig oåvirker herdingsbehahdlingen eller senker smeltepunktet så meget at dette hindrer oppløsningen, av de sjeldne jordmetallene ved varme-behanling. Disse elementer og deres mengdevise tillatte forekomster er som' følger:

■' - For å oppnå optimale mekaniske egenskaper er innholdet av sølv.fortrinnsvis 2 - y%. Varmebehandling er normalt nødvendig for oppnåelse av optimale mekaniske egenskaper i den støpte legering. Varme - • behandlingen omfatter vanligvis.innherding i oppløsnlngsbehandllng ved ens høyere^temperatur etterfulgt .av bråavkjøling samt elding for å oppnå .utsklllingsherding. Den nevnte oppløsnlngsbehandllng kan utføres .ved en temperatur fra 485°C til legeringens solidus-.temperatur samt elding ved en temperatur fra 100°C til ?75°C.

Typiske fremstillings-betingelser er oppløsnings-behandling ved ca. 525°C 1Acå. 8 timer og eldning ved 200°C i 16 timer.

Når legeringen inneholder mer enn 0, 1% Cu bør høytempera-• tur-behandlingen være forutgått av en behandling ved en temperatur som ikke overskrider 485°C, f.eks. 465°C, for å unngå en begynnende

smelting.

Legeringene ifølge nærværende oppfinnelse skal i det følgende nærmere beskrives ved hjelp av eksempler.

Eksempel

Legeringene med-sammensetninger som vist i etterfølgende tabell ble fremstilt: Legeringene 1, 2 og 3 er legeringer som tjener som sammenlignings-legéringer.

Sølv ble tilsatt som rent sølv eller som en sølv/ magnesium-legering. De sjeldne jordmetallene ble tilsatt som et "blandingsmetall" eller en magnesium/sjelden Jordmetall-herdelegering. I alle tilfeller utgjordes dét sjeldne jordmetallet av minst 60 vekts-# neodym og ikke'mer enn tilsammen y% lantan og cerium. Thorium ble tilsatt som en magnesium/thorium-legering eller som r,,en thorium. Zlrkon ble tilsatt som magnesium/zirkon-herdemiddel eller tilført via et reduserbart ziirkonhalogenid. Yttrium ble tilsatt som ren yttrium eller som magriesium-yttrium-herdelegering.

• De støpte prøvestykkene ble varmebehandlet ved 525°C i 8.timer etterfulgt av bråkjøling og eldning i 16 timer ved 200°C. Flytegrense og maksimal strekkfasthet samt forlengelse • ble målt ved 250°C ifølge British, Standard 3688. Kryping ved 250°C ble målt ved hjelp av British Standard 3500, del 3. De mekaniske egenskapene ved romtemperatur ble målt i henhold til British Standard 18. Resultatene vises i den følgende tabell.

Man ser at mens tilsetningen av yttrium praktisk talt ikke hadde noen ugunstig.virkning på strekkfas.thets-egenskapene til legeringen, så fikk man en merkbar forbedring med hensyn til motstand mot kryping.

Når det gjelder legering 3 ser man at krype-egenskapene til legeringen, som inneholder mindre enn 0,5 vekts-# yttrium og

ikke. noe thorium, ble dårligere enn lignende legeringer som inne-holdt thorium og yttrium.

Følgende kan sies med hensyn til legeringene som har

sammensetninger i henhold til nærværende oppfinnelse:

(a) Tilsetningen av relativ små mengder yttrium til magnesiumlegeringer, som inneholder sølv, neodym og thorium, er fordelaktig med hensyn til økning av krype-motstand ved høyere temperaturer; (b) Gode mekaniske egenskaper ved høyere temperaturer kan fåes med legeringer som inneholder yttrium og thorium eller i det minste 0,5 vekts-# yttrium.

Yttrium kan tilsettes til legeringene ifølge oppfinnelsen som ren.yttrium, men kan også tilsettes under lavere omkostninger i form av en blanding av yttrium og sjeldne jordmetaller, som inneholder minst 60$, fortrinnsvis minst 65$ yttrium.

Claims (8)

1. Magnesiumlegering, karakterisert ved at den bortsett fra Jern og andre forurensninger inneholder minst 88 vekts-# Mg, 1,6-3«5 vekts-# Ag, 0,1-2,3 vekts-# sjeldne jordmetaller hvorav minst 60 vekts-# er neodym, 0-2,3 vekts-# Th, 0,1-2,5 vektar^ Y, 0-0,5-,vekts-# Zn, 0-1,0 vekts-# Cd, 0-6,0 vekts-# Li, 0-0,8 vekts-# Ca, 0-2,0 vekts-# Ga, 0-2,6 vekts-# In, 0-5,0 vekts-# Tl, 0-1,0 v'ekts-# Pb, 0-1,0 vekts-# Bi, 0-0,15 vekts-# Cu, 0-1,0 vekts-# Zr, 0-0,2 vekts-# Mn, hvorved mengden av sjeldne ,Jordmetaller og thorium tiIsammen ikke overstiger 3# 0 vekts-#, og når mengden yttrium ikke overstiger 0,5 vekts-# er minimumsmengden Th gitt ved hjelp av ligningenTn °*5 - Y 4 hvor Th og Y er prosentuelle'vektsmengder av henholdsvis Th og Y, og hvorved de maksimale mengdene av Zr og Mn tiIsammen er begrenset av deres gjensidige løselighet.

<2> . Legering.Ifølge krav 1, karakterisert ved at de sjeldne jordmetallene utgjøres av minst 75 vekts-# neodym,

3. Legering ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved ' åt de'sjeldne jordmetallene utgjøres av ikke mer enn 15 vekts-# lantan'og cerium tilsammen.

4. Legering ifølge krav 3»karakterisert v e d at de sjeldne Jordmetallene utgjøres av ikke mer enn 3 vektsk lantan og cerium tilsammen.

5. Legering ifølge krav 4, karakterisert v e d ,at de sjeldne Jordmetallene i alt vesentlig ikke inneholder lantan eller cerium.

6. Legering ifølge'ett av. de foregående krav, karakterisert ved at minimumsmengden av thorium er definert ved hjelp av ligningen ,Th 1 - Y når mindre 1 vekts-# —_ yttrium forekommer. * J

7» Legering'ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at den inneholder minst 0,4 vekts-# zirkon.'

8. Legering ifølge ett av de foregående krav, karakterisert v é d at den inneholder fra 2 til j5 vekts-# sølv.

9* ' Fremgangsmåte for fremstilling av en varmebehandlet 'gjenstand av en legering ifølge ett av de foregående krav, "le a r akter- i'.$•>©.. jf t , v' e d at man foretar oppløsnings varme behandling av dén. formede gjenstand ved en temperatur fra 485°C <1> tii legeringens' solidu^-temperatur,' hvoretter man bråkjøler gjenstanden å gjør denne til gjenstand for eldning ved en temperatur fra 100°C til 275°C.. yi0.> Fremgangsmåte ifølge krav 9, ,k"a rakt ev'r i s e r t ved at gjenstanden blir oppløsnings-behandlet ved en temperatur på ca. 525°C i ca. 8 timer. 11....; Fremgangsmåte ifølge, krav 9 eller 10, karakterisert ved at gjenstanden, som er tilvirket av leger-, ingen som inneholder mer enn 0,1 vekts-% kobber, blir gjenstand for oppløsningsvarme-behandling ved en temperatur som ikke overstiger 485°C, og hvoretter man foretar oppløsningsvarme-behandling ved en høyere temperatur. 12. Fremgangsmåte ifølge krav 9, 10 eller 11, k a r a k - t e r i s e r t v e d at gjenstanden blir eldet ved en temperatur på ca. 200°C i en tid på ca. 16 timer.