PT1957221E - A combination of casting process and alloy compositions resulting in cast parts with superior combination of elevated temperature creep properties, ductility and corrosion performance - Google Patents

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Abstract

A process for casting a magnesium alloy consisting of 2.0-6.00% by weight of aluminium, 3.00-8.00% by weight of rare earth metals (RE-metals), the ratio of the amount of RE-metals to the amount of aluminium expressed as % by weight being larger than 0.8, at least 40% by weight of the RE-metals being cerium, less than 0.5% by weight of manganese, less than 1.00% by weight of zinc, less than 0.01% by weight of calcium less than 0.01% by weight of strontium and the balance being magnesium and unavoidable impurities, the total impurity level being below 0.1% by weight, wherein the alloy is cast in a die the temperature of which is controlled in the range of 180-340° C., the die is filled in a time which expressed in milliseconds is equal to the product of a number between 5 and 500 multiplied by the average part thickness expressed in millimeter, the static metal pressures being maintained during casting between 20-70 MPa and is subsequently intensified up to 180 MPa.

Description

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DESCRIÇÃODESCRIPTION

"UMA COMBINAÇÃO DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO E COMPOSIÇÕES DE LIGA QUE RESULTAM EM PEÇAS FUNDIDAS COM COMBINAÇÃO SUPERIOR DE PROPRIEDADES DE FLUÊNCIA A ALTAS TEMPERATURAS, DUCTILIDADE E DESEMPENHO DE CORROSÃO" A invenção reporta-se a um processo de fundição de uma liga de magnésio que consiste em 2.0 - 6,00 % em peso de alumínio, 3.00 - 8, 00 % em peso de metais de terras raras (metais RE) , sendo a razão da quantidade de metais RE para a quantidade de alumínio, expressa em % em peso, superior a 0,8, pelo menos 40 % em peso de metais RE sendo cério, menos de 0,5 % em peso de manganésio, menos de 1,00 % em peso de zinco, menos de 0,01% em peso de cálcio menos de 0,01% em peso de estrôncio e o resto sendo magnésio e impurezas inevitáveis, o nível total de impureza sendo inferior a 0,1 % em peso." A COMBINATION OF THE FOUNDATION PROCESS AND LEAD COMPOSITIONS THAT RESULT IN COATED PARTS WITH HIGHER COMBINATION OF FLUENCY PROPERTIES AT HIGH TEMPERATURES, DUCTILEITY AND CORROSION PERFORMANCE " The invention relates to a process for the melting of a magnesium alloy consisting of 2.0 - 6.00% by weight of aluminum, 3.00 - 8.00% by weight of rare earth metals (RE metals), the ratio of the amount of metals ER for the amount of aluminum, expressed as weight%, greater than 0.8, at least 40% by weight of ER metals being cerium, less than 0.5% by weight manganese, 00% by weight of zinc, less than 0.01% by weight of calcium less than 0.01% by weight of strontium and the remainder being magnesium and unavoidable impurities, the total level of impurity being less than 0.1% by weight .

As ligas à base de magnésio são amplamente utilizadas como peças fundidas nas indústrias aeroespacial e de automóvel. As peças fundidas com ligas à base de magnésio podem ser produzidas por métodos de fundição convencionais, que incluem a fundição por molde, fundição em areia, fundição com coquilhas permanentes e semi-permanentes, fundição com coquilha de gesso e fundição de investimento.Magnesium-based alloys are widely used as castings in the aerospace and automotive industries. Castings with magnesium-based alloys can be produced by conventional casting methods, which include die-casting, sand casting, casting with permanent and semi-permanent castings, cast-die casting and investment casting.

As ligas à base de magnésio demonstram um número de propriedades particularmente vantajosas que instigaram uma procura crescente por peças fundidas com ligas à base de magnésio na indústria automóvel. Estas propriedades incluem baixa densidade, uma alta relação entre força e peso, boa fundibilidade, fácil usinabilidade e boas caracteristicas de amortecimento. 2Magnesium-based alloys demonstrate a number of particularly advantageous properties that have instigated a growing demand for magnesium-based alloy castings in the automotive industry. These properties include low density, high strength-to-weight ratio, good meltability, easy machinability and good damping characteristics. 2

As ligas fundidas de magnésio mais comuns, tais como as ligas de Mg-Al ou as ligas de Mg-Al-Zn, são conhecidas por perderem a sua resistência à fluência a temperaturas superiores a 120° C. As ligas de Mg-At-Si foram desenvolvidas para aplicações a temperaturas mais elevadas e oferecem apenas uma pequena melhoria na resistência à fluência. As ligas do sistema Mg-Al-Ca e Mg-Al-Sr oferecem uma melhoria adicional na resistência à fluência, mas uma grande desvantagem destas ligas são os problemas que apresentam de fundibilidade. Este problema é particularmente evidente com velocidades de metal elevadas que colidem directamente com a superficie de molde, o chamado efeito do golpe de ariete. É sabido que a liga AE48 (4% de AP, 2-3 % de RE) oferece uma melhoria significativa em propriedades de temperaturas elevadas e corrosão.The most common magnesium fused alloys, such as Mg-Al alloys or Mg-Al-Zn alloys, are known to lose their creep resistance at temperatures above 120 ° C. Mg-Al- Si were developed for applications at higher temperatures and offer only a small improvement in creep resistance. The Mg-Al-Ca and Mg-Al-Sr system alloys offer a further improvement in creep resistance, but a major disadvantage of these alloys is the problems of melting. This problem is particularly evident with high metal speeds that directly collide with the mold surface, the so-called water hammer effect. It is known that the AE48 alloy (4% AP, 2-3% RE) offers a significant improvement in high temperature and corrosion properties.

As ligas de Mg-Al que contêm elementos como o estrôncio (Sr) e o cálcio (Ca) oferecem um melhoria adicional nas propriedades de fluência, apesar de ser à custa de uma redução na fundibilidade. As ligas do sistema Mg-Al-Ca e Mg-Al-Sr oferecem uma melhoria adicional na resistência à fluência, mas uma grande desvantagem destas ligas são os problemas que apresentam de fundibilidade. Este problema é particularmente evidente com velocidades de metal elevadas que colidem directamente com a superficie de molde, o chamado efeito do golpe de ariete.Mg-Al alloys containing elements such as strontium (Sr) and calcium (Ca) offer further improvement in creep properties, although at the expense of a reduction in melting. The Mg-Al-Ca and Mg-Al-Sr system alloys offer a further improvement in creep resistance, but a major disadvantage of these alloys is the problems of melting. This problem is particularly evident with high metal speeds that directly collide with the mold surface, the so-called water hammer effect.

Nas Figuras IA e 1 B, em anexo, mostram-se esquematicamente máquinas de fundição em molde de câmaras frias e de câmaras quentes, respectivamente, cada máquina tem um molde 10, 2 0 equipado com um sistema de amortecimento hidráulico 11, 21, respectivamente. O metal fundido é introduzido no molde através de um cilindro de disparo 12, 22 equipado com um pistão de 13, 23, respectivamente. No sistema de câmara fria é necessário um sistema auxiliar para medição do metal para o cilindro 3 de disparo horizontal. A máquina de câmara quente (Fig. 1 B) usa um sistema de pistão vertical (12, 23) directamente na liga fundida.Attached Figures 1A and 1B are schematically shown in cold chamber and hot runner die casting machines, respectively, each machine having a die 10, 20 equipped with a hydraulic damping system 11, 21 respectively . The molten metal is introduced into the mold through a firing cylinder 12, 22 equipped with a piston 13, 23, respectively. In the cold chamber system an auxiliary system for measuring the metal is required for the horizontal firing cylinder 3. The hot-chamber machine (Fig. 1B) uses a vertical piston system (12, 23) directly in the molten alloy.

Para obter o desempenho excelente das ligas Mg-Al-Re, é imperioso que as ligas sejam fundidas em condições de arrefecimento extremamente rápidas. Este é o caso do processo de fundição em molde de alta pressão. 0 molde de aço 10, 20 é equipado com um sistema de arrefecimento a óleo (ou água) que controla a temperatura do molde no intervalo entre 200 e 300°C. Um pré-requisito para uma boa qualidade é um tempo de preenchimento do molde curto para evitar a solidificação do metal durante o preenchimento. E recomendado um tempo de preenchimento do molde na ordem dos 10 s x espessura média da peça (mm) . Este e obtido forçando a liga através de um portão com altas velocidades, tipicamente no intervalo entre 30 e 300 m/s. Velocidades de êmbolo até 10 m/s com diâmetros suficientemente grandes são usadas para obter os volumes de fluxo desejados no cilindro de disparo para atingir os tempos de preenchimento curtos necessários. É frequente utilizar pressões estáticas do metal de 20-70 MPa e subsequente intensificação da pressão até 150 MPa. Com este método de fundição, a taxa de arrefecimento resultante do componente encontra-se tipicamente no intervalo entre 10 e 1000 °C/s, dependendo da espessura do componente a ser fundido. Para as ligas AE este é um factor chave na determinação das propriedades, tanto por causa da taxa de arrefecimento geralmente alta da peça, como, em particular, da taxa de arrefecimento extremamente elevada da camada superficial.To obtain the excellent performance of the Mg-Al-Re alloys, it is imperative that the alloys are melted under extremely rapid cooling conditions. This is the case with the high pressure mold casting process. The steel mold 10, 20 is equipped with an oil (or water) cooling system which controls the mold temperature in the range of 200-300 ° C. A prerequisite for good quality is a short mold fill time to avoid solidification of the metal during filling. It is recommended a mold filling time in the order of 10 s x average piece thickness (mm). This is obtained by forcing the alloy through a gate with high speeds, typically in the range of 30 to 300 m / s. Piston speeds up to 10 m / s with sufficiently large diameters are used to obtain the desired flow volumes in the firing cylinder to achieve the short fill times required. Static metal pressures of 20-70 MPa and subsequent pressure intensification are often used up to 150 MPa. With this casting method, the resulting cooling rate of the component is typically in the range of 10 to 1000 ° C / sec, depending on the thickness of the component to be melted. For AE alloys this is a key factor in determining the properties, both because of the generally high cooling rate of the part, and in particular the extremely high cooling rate of the surface layer.

Na Fig. 2, em anexo, apresenta-se a relação entre o intervalo de solidificação e a microestrutura. No eixo horizontal mostra-se a taxa de solidificação, expressa em °C/s, e na escala vertical da esquerda mostram-se os espaçamentos entre braços dendriticos secundários, expressos em pm, ao passo que na escala vertical da direita 4 apresenta-se o diâmetro do grão, expresso em pm. A Linha 30 indica o tamanho do grão obtido, ao passo que a linha 31 corresponde ao valor obtido para os espaçamentos entre braços dendriticos secundários.In Fig. 2, the relationship between the solidification interval and the microstructure is presented in the annex. The horizontal axis shows the solidification rate, expressed in ° C / s, and the vertical vertical scale shows the spacings between secondary dendritic arms, expressed in pm, while in the vertical scale of the right 4 the diameter of the grain, expressed in pm. Line 30 indicates the size of the grain obtained, while line 31 corresponds to the value obtained for the spacings between secondary dendritic arms.

Com a fundição em molde, o refinamento do grão é obtido através da taxa de arrefecimento. Tal como mencionado anteriormente, as taxas de arrefecimento no intervalo entre 10 e 1000 °C/s são normalmente atingidas. Isto tipicamente resulta em tamanhos de grão entre os 5 e 100 pm. É sobejamente conhecido que o tamanho do grão fino beneficia a ductilidade de uma liga. Esta relação é ilustrada na Fig. 3, em anexo, que representa a relação entre o tamanho do grão e o alongamento relativo. No eixo horizontal o tamanho do grão providenciado foi expresso em pm, ao passo que o eixo vertical dá o alongamento relativo expresso em %. No gráfico mostram-se duas composições diferentes, primeiro Mg puro, linha 35, e uma liga de Mg designada AZ91, linha 36.With mold casting, grain refinement is achieved through the cooling rate. As mentioned above, cooling rates in the range of 10 to 1000 ° C / sec are usually attained. This typically results in grain sizes between 5 and 100 pm. It is well known that fine grain size benefits the ductility of an alloy. This relationship is illustrated in Fig. 3, attached, which represents the relationship between grain size and relative elongation. In the horizontal axis the grain size provided was expressed in pm, while the vertical axis gives the relative elongation expressed in%. In the graph two different compositions are shown, first pure Mg, line 35, and a Mg alloy designated AZ91, line 36.

Também é sobejamente conhecido que o tamanho do grão fino é benéfico para o rendimento da força de tracção de uma liga. Esta relação (Hall-Petch) está representada na Fig. 4., em anexo. No eixo horizontal está representado o diâmetro do grão, expresso em d (-0,5), no qual foi expresso em pm, e no eixo vertical mostra-se o rendimento da força de tracção, expresso em MPa.It is also well known that fine grain size is beneficial to the yield of the tensile strength of an alloy. This relation (Hall-Petch) is shown in Fig. 4, attached. The horizontal axis shows the grain diameter, expressed in d (-0.5), in which it was expressed in pm, and the vertical axis shows the yield of the tensile force, expressed in MPa.

Assim, é evidente que o tamanho do grão fino proporcionado pelas taxas de arrefecimento muito elevadas facilitadas pelo processo de fundição em molde é condição necessária para obter resistência à tracção e ductilidade. O termo fundibilidade descreve a capacidade de uma liga para ser fundida num produto final com as funcionalidades e propriedades requeridas. Este geralmente contém 3 categorias; (1) a capacidade para formar uma peça com todas as caracteristicas e dimensões geométricas 5 desejadas, (2) a capacidade para produzir uma peça densa com as propriedades desejadas, e (3) os efeitos nas ferramentas de fundição em molde, no equipamento da instalação de fundição e na eficiência do processo de fundição em molde. 0 pedido de Patente Alemã 2122148 descreve ligas do tipo Mg-Al-RE, principalmente ligas de Mg-Al-RE com teor em RE &lt; 3 % em peso, embora ligas com teor em RE superior também sejam discutidas. É sabido que a liga AE42 (4% Al, 2-3% RE) oferece uma melhoria significativa das propriedades a elevadas temperaturas e de corrosão. Está comprovado que pequenas adições de RE a ligas de Mg-Al conduzem a uma melhoria significativa nas propriedades de corrosão, mas a uma deterioração da fundibilidade, já que ocorrem com mais frequência problemas com a aderência do molde. Na Fig. 5, em anexo, representam-se as zonas de fundibilidade excelentes, baixa, e muito baixa no sistema Mg-Al-Re. No eixo horizontal está representada a quantidade de Al, expressa em % em peso, ao passo que no eixo vertical representa-se a quantidade de RE, expressa em % em peso. A linha 40 representa a linha que indica a solubilidade de RE a 680 °C, enquanto que a linha 41 indica a solubilidade de RE a 640 °C. A região 42 (escura) representa a composição com fundibilidade muito baixa. A região 43 (intermédia) representa a composição com baixa fundibilidade e a região 44 (clara) representa as composições com excelente fundibilidade. Tal como ilustrado na Fig. 5, a fundibilidade piora à medida que aumenta o teor em RE da liga. Contudo, tal como a Fig. 5 indica, existe uma região com RE &gt;3,5 % em peso (o limite superior é restringido pela solubilidade de RE), Al entre 2,5% a 5,0% e, além disso, descrito por uma razão de % de RE/% de Al superior a 0,8, em que a fundição em molde a alta pressão é excelente.Thus, it is evident that the size of the fine grain provided by the very high cooling rates facilitated by the die casting process is a necessary condition to obtain tensile strength and ductility. The term fusibility describes the ability of an alloy to be fused to an end product with the requisite functionalities and properties. This usually contains 3 categories; (1) the ability to form a part having all desired geometric characteristics and dimensions (5), (2) the ability to produce a dense part with the desired properties, and (3) the effects on die cast tools, casting process and the efficiency of the mold casting process. German patent application 2122148 describes Mg-Al-RE type alloys, mainly Mg-Al-RE alloys with RE content < 3% by weight, although alloys with higher ER content are also discussed. It is known that the AE42 (4% Al, 2-3% RE) alloy offers a significant improvement of properties at elevated temperatures and corrosion. It has been shown that small additions of RE to Mg-Al alloys lead to a significant improvement in corrosion properties but to a deterioration of meltability, as problems with mold adhesion more often occur. In Fig. 5, the excellent, low, and very low melting zones are shown in the Mg-Al-Re system. In the horizontal axis is represented the amount of Al, expressed in% by weight, while in the vertical axis the amount of RE, expressed in% by weight, is represented. Line 40 represents the line indicating the solubility of RE at 680øC, while line 41 indicates the solubility of RE at 640øC. Region 42 (dark) represents the very low melting composition. The (intermediate) region 43 represents the low melting composition and the (clear) region 44 represents the compositions having excellent melting. As shown in Fig. 5, melting becomes worse as the ER content of the alloy increases. However, as Fig. 5 indicates, there is a region with RE> 3.5% by weight (the upper limit is restricted by the solubility of RE), Al between 2.5% and 5.0%, and in addition , described by a ratio of% RE /% Al higher than 0.8, wherein the die casting at high pressure is excellent.

Desta forma, é um objecto da presente invenção proporcionar ligas à base de magnésio, de custo 6 relativamente baixo, com desempenhos melhorados a altas temperaturas e fundibilidade melhorada.Thus, it is an object of the present invention to provide relatively low cost magnesium based alloys with improved performances at high temperatures and improved melting.

Devido à formação de fases dispersóides de AlxREy, as composições da presente invenção minimizam a fracção do volume da fase frágil de Mg17Al12 (a razão RE/AI nas fases dispersóides aumenta com o aumento do teor em % de RE/ % de AI na liga) . Devido ao facto de que a fase eutéctica de Mg17Al2 derrete a cerca de 420°C, as ligas de Mg-Al convencionais, como AM50, AM60 e AZ91, terão um alcance de solidificação de cerca de 200°C, tal como representado na Fig. 6, em anexo. A Fig 6 mostra a fracção sólida (expressa em % em peso) no eixo horizontal versus a temperatura (°C) no eixo vertical para um número de ligas. As ligas Mg-Al-RE com razões de % de RE/ % de Al como as especificadas na presente invenção solidificarão completamente a cerca de 570°C, logo o alcance de solidificação é apenas aproximadamente 50°C.Due to the formation of dispersed phases of AlxREy, the compositions of the present invention minimize the fraction of the fragile phase volume of Mg17Al12 (the RE / AI ratio in the dispersed phases increases with increasing the% content of RE /% AI in the alloy) . Because the eutectic phase of Mg17Al2 melts at about 420Â ° C, conventional Mg-Al alloys, such as AM50, AM60 and AZ91, will have a solidification range of about 200Â ° C, as shown in Fig. 6 in the Annex. Fig. 6 shows the solid fraction (expressed in wt.%) On the horizontal axis versus the temperature (° C) on the vertical axis for a number of alloys. Mg-Al-RE alloys with RE%% Al ratios as specified in the present invention will solidify completely at about 570 ° C, so the solidification range is only about 50 ° C.

Em geral, o aumento do teor em alumínio nas ligas Mg-Al fundidas por injecção melhora a fundibilidade em molde. Isto deve-se ao facto de que as ligas de Mg-Al têm um grande alcance de solidificação, o que as torna, por inerência, difíceis de fundir a menos que uma quantidade suficientemente grande de eutéctica esteja presente no final da solidificação. Isto pode explicar a boa fundibilidade de AZ91 D consistente com as curvas de arrefecimento representadas na Fig. 6. À medida que o teor em Al é reduzido de 6, 5 e 2% em AM6 0, AM5 0 e AM2 0, respectivamente, a eutéctica restante vai diminuindo até um nível em que a alimentação se torna difícil durante as etapas finais de solidificação, o que significa que, para peças com paredes grossas, a microporosidade e vazios ainda maiores podem estar presentes. Para peças com paredes finas, a capacidade para alimentar durante as etapas finais é menos importante (enquanto que a fluidez da liga se torna o factor relevante), uma vez que a retracção do volume é, 7 em parte, suportada pela redução da espessura devido ao encolhimento das paredes do molde. As ligas AE44 e AE35 exibem caracteristicas de arrefecimento muito diferentes das ligas de Mg-Al. 0 intervalo de solidificação é significativamente menor, o que indica que a porosidade de retracção concentrada pode ser diminuída durante a solidificação. Estas ligas têm uma boa fluidez durante o preenchimento do molde, e, por isso, podem ser facilmente fundidas em produtos finais com menos defeitos de fundição. A fundibilidade de AE44 e AE35 é relativamente igual à de AZ91D.In general, increasing the aluminum content in the injection-fused Mg-Al alloys improves cast meltability. This is due to the fact that Mg-Al alloys have a great extent of solidification, which makes them inherently difficult to melt unless a sufficiently large amount of eutectic is present at the end of the solidification. This may explain the good melting of AZ91 D consistent with the cooling curves shown in Fig. 6. As the Al content is reduced by 6, 5 and 2% in AM6 O, AM5 O and AM2 O respectively, The remaining eutectic layer decreases to a level where feed becomes difficult during the final solidification steps, which means that for thick walled parts, even greater microporosity and voids may be present. For thin walled parts, the ability to feed during the final steps is less important (while alloy fluidity becomes the relevant factor), since volume shrinkage is partly supported by the reduction of thickness due to the shrinkage of the mold walls. The AE44 and AE35 alloys exhibit very different cooling characteristics of the Mg-Al alloys. The solidification range is significantly lower, which indicates that the concentrated retraction porosity can be decreased during solidification. These alloys have a good flowability during mold filling, and therefore can be easily melted into final products with less casting defects. The fusibility of AE44 and AE35 is relatively equal to that of AZ91D.

Uma questão adicional relacionada com o estreito intervalo de solidificação é que a segregação inversa, observada frequentemente tanto nas ligas AZ91 D como nas ligas AM, não ocorrerá. Isto é ilustrado pelo facto de que as ligas AE com altos teores em RE contêm uma superfície brilhante sem segregações da fase eutéctica de Mg-Al. A camada superficial solidifica durante e imediatamente após o preenchimento do molde, e a temperatura diminuirá rapidamente abaixo da temperatura solidus, prevenindo, assim, que o metal derretido seja forçado contra a superfície do molde quando o retracção começa. Isto será benéfico para prevenir reacções entre a parede do molde e o metal derretido, o que pode conduzir à aderência do molde.An additional issue related to the narrow solidification interval is that the inverse segregation, often observed in both AZ91 D alloys and AM alloys, will not occur. This is illustrated by the fact that high ER AE alloys contain a bright surface without segregation of the eutectic phase of Mg-Al. The surface layer solidifies during and immediately after mold filling, and the temperature will decrease rapidly below the solidus temperature, thereby preventing the molten metal from being forced against the surface of the mold when the retraction begins. This will be beneficial in preventing reactions between the mold wall and the molten metal, which can lead to mold adhesion.

Na Fig. 7, em anexo, é apresentado um exemplo com uma espessura de parede de cerca de 3 mm que apresenta três camadas com uma microestrutura diferente em AE44. A camada superficial, com uma espessura de aproximadamente 50 pm, consiste em grãos equiaxiais com um tamanho de cerca de 10 pm. Este é um tamanho de grão relativamente pequeno, o que pode ser explicado pelas condições de arrefecimento rápidas na parede de injecção. A camada intermédia tem cerca de 100 pm de espessura e é constituída por um grão extremamente fino. A morfologia é diferente da anterior e observa-se um DAS num intervalo entre 2 e 4 pm. Esta observação pode ser explicada por uma alteração no ponto de fusão de equilíbrio devido à pressão. Quando o metal se torna pressurizado, o ponto de fusão de equilíbrio aumenta, isto é, o metal subitamente torna-se sub-arrefecido. Em teoria, isto é igual para todas as ligas de Mg, mas entre as ligas permanece uma diferença significativa nas características de solidificação. 0 núcleo consiste em grãos equiaxiais de ~20 ym. A solidificação do núcleo é restringida pelo fluxo de calor do núcleo para o molde. Tanto o transporte de calor através da camada já solidificada, como a transferência de calor sobre a interface fundição/molde proporcionarão uma taxa de arrefecimento mais lenta que a pele e, como tal, é formada uma microestrutura mais grosseira.An example with a wall thickness of about 3 mm having three layers with a different microstructure in AE44 is shown in Fig. The surface layer, having a thickness of approximately 50 μm, consists of equiaxed grains having a size of about 10 μm. This is a relatively small grain size, which can be explained by the rapid cooling conditions in the injection wall. The intermediate layer is about 100 μm thick and consists of an extremely fine grain. The morphology is different from the previous one and a DAS is observed in a range between 2 and 4 pm. This observation can be explained by a change in equilibrium melting point due to pressure. When the metal becomes pressurized, the equilibrium melting point increases, i.e., the metal suddenly becomes subcooled. In theory, this is the same for all Mg alloys, but between the alloys a significant difference remains in the solidification characteristics. The core consists of ~ 20 andm equiaxed grains. The solidification of the core is restricted by the heat flow from the core to the mold. Both the heat transfer through the already solidified layer and the heat transfer over the cast / mold interface will provide a slower cooling rate than the skin and as such a coarser microstructure is formed.

Quando o teor em RE é baixo, ou a razão de %de RE/ % de AI é baixa, tal como em AE42 ou AE63, existirá a possibilidade de que a eutéctica de Mg-Al esteja presente que possa segregar à superfície, e conduzir à aderência. Isto pode ser a razão pela qual AE42 aparece com menor fundibilidade.When the ER content is low, or the% RE /% AI ratio is low, such as in AE42 or AE63, there will be a possibility that Mg-Al eutectic is present that can secrete to the surface, and lead to adhesion. This may be the reason why AE42 appears with less fundibility.

Na Fig. 8 mostra-se uma caixa de molde na parte superior do desenho. Micro-gráficos dos exemplos do nódulo 3 (próximos do portão) para as ligas AM60, AM40, AE63, AE44 e AE35, tal como representado em baixo. Podem-se observar rachaduras quentes em AM40 e AE63. A Fig. 8 demonstra que AE44 e AE35 são menos susceptíveis a rasgos a quente do que as ligas AM. Isto explica-se pela solidificação relativamente rápida da camada superficial, o que resulta na estrutura de grão relativamente fino como descrito anteriormente.In Fig. 8 a mold box is shown in the upper part of the drawing. Micrographs of the examples of nodule 3 (near the gate) for the alloys AM60, AM40, AE63, AE44 and AE35, as shown below. Hot cracks can be seen in AM40 and AE63. Fig. 8 shows that AE44 and AE35 are less susceptible to hot tears than AM alloys. This is explained by the relatively rapid solidification of the surface layer, which results in the relatively fine grain structure as described above.

Parcialmente devido à estrutura de grão fino e parcialmente devido à ausência da fase frágil de Mgi7Al12 esta camada torna-se muito dúctil, e, por isso, é capaz de se deformar se se desenvolvem tensões térmicas durante a solidificação. Uma camada superficial com grãos mais 9 grossos, como apareceria tipicamente em ligas com um intervalo de solidificação maior, e/ou numa camada rica em Mgi7Ali2, terá uma ductilidade muito inferior e tenderá a estalar e formar rasgos a quentes em vez de se deformar. 0 teste de peças grandes (~l,5m) com paredes finas (espessura ~3mm) revelou que as caracteristicas de preenchimento por injecção de AE44 e AE35 são excelentes, e, uma vez que a alimentação de grande alcance não é necessária para peças com parede fina, como discutido anteriormente, espera-se que esta liga constitua uma alternativa viável para estes tipos de componentes, em que o preenchimento por injecção é de primordial importância.Partially due to the fine grain structure and partially due to the absence of the fragile phase of Mgi7Al12 this layer becomes very ductile, and is therefore capable of deforming if thermal stresses develop during solidification. A surface layer having coarser grains, as would typically appear in alloys with a greater solidification range, and / or in a layer rich in Mg7 Al2, will have much lower ductility and will tend to crack and form hot tears rather than deform. The large-walled test (~ 1.5m) with thin walls (thickness ~ 3mm) revealed that the injection fill characteristics of AE44 and AE35 are excellent, and since large-range feed is not required for parts with As discussed above, it is expected that this alloy will provide a viable alternative to these types of components, where injection fill is of prime importance.

As propriedades de várias ligas AE são explicadas pelas observações de que o Al sozinho fornece o fortalecimento da solução sólida, enquanto que o RE combina-se com o Al para formar fases dispersóides nas regiões limítrofes do grão. Nas ligas AE44 e AE35, a fase dispersóide (principalmente A12RE) constitui uma rede tridimensional contínua, prevenindo eficazmente a fluência que surge da activação térmica e do deslizamento do limite do grão. Isto está representado na Fig. 9 que representa imagens SEM-BEC (Backscatter Electronic Composition) que mostram a microestrutura da fundição em molde de (da esquerda para a direita) AE44, AE35 e AE63. Enquanto que o Al sozinho fornece um fortalecimento da solução sólida, o RE combina-se com o AL para formar fases dispersóides nas regiões de periferia do grão.The properties of various AE alloys are explained by the observations that Al alone provides the strengthening of the solid solution, whereas the RE combines with Al to form dispersed phases in the boundary regions of the grain. In the AE44 and AE35 alloys, the dispersoid phase (mainly A12RE) constitutes a continuous three-dimensional network, effectively preventing the creep arising from thermal activation and grain boundary slip. This is represented in Fig. 9 which represents SEM-BEC images (Backscatter Electronic Composition) showing the die casting microstructure of (from left to right) AE44, AE35 and AE63. While Al alone provides a strengthening of the solid solution, RE combines with AL to form dispersed phases in the peripheral regions of the grain.

Uma ampliação das imagens SEM-BEC para AE 44 está representada na Fig. 10, que mostra também a estrutura em lamela das fases AlxREy em AE44. Como se pode observar pela Fig. 10 as fases dispersóides de AlxREy nas ligas AE consistem numa estrutura em lamela extremamente fina. Esta estrutura de lamelas sub-micrónicas endurece os limites do grão, prevenindo, assim, a fluência. Por outro lado, estas lamelas não são quebradiças (ou não tão quebradiças como a 10 eutéctica de Mg-Al) , uma vez que a liga AE44 fundida por injecção experimenta uma ductilidade que é semelhante à de AE42. Em AE63, a rede (principalmente AlnRE3) torna-se fragmentada e as regiões da periferia do grão são provavelmente influenciadas por uma quantidade substancial de eutéctica de Mg-Al, reduzindo a ductilidade e as propriedades de fluência. Em AE42 também existe provavelmente uma quantidade significativa de eutéctica de Mg-Al que limita as propriedades de fluência. A liga AE35 tem uma ductilidade ligeiramente menor que AE44, mas, ainda assim, maior do que a AE63.An enlargement of the SEM-BEC images to AE 44 is shown in Fig. 10, which also shows the lamella structure of the AlxREy phases in AE44. As can be seen from Fig. 10 the dispersed phases of AlxREy in the AE alloys consist of an extremely thin lamella structure. This structure of submicron lamellae hardens the grain boundaries, thus preventing creep. On the other hand, these lamellae are not brittle (or not as brittle as the Mg-Al eutectic), since the injection-fused AE44 alloy experiences a ductility which is similar to that of AE42. In AE63, the lattice (mainly AlnRE3) becomes fragmented and the regions of the grain periphery are probably influenced by a substantial amount of eutectic Mg-Al, reducing ductility and creep properties. In AE42 there is probably also a significant amount of Mg-Al eutectic limiting creep properties. The AE35 alloy has a ductility slightly less than AE44, but still greater than AE63.

Serão apresentados posteriormente numerosos exemplos de propriedades mecânicas incluindo a ductilidade, resistência à tracção, resistência à fluência e propriedades de corrosão das ligas AE. A combinação única da resistência à fluência e ductilidade comparada com as das ligas existentes está ilustrada na Fig. 11. Na fig. 11 a ductilidade (eixo horizontal) está representada como versus a resistência à fluência para um número de ligas de Mg conhecidas. A zona 50 compreende ligas de AM, zonas 51 ligas de AE, zona 52 liga AZ91 e zona 53 outras ligas de altas temperaturas. As ligas AE da presente invenção são as únicas ligas fundidas em molde que combinam a ductilidade e propriedades a temperaturas elevadas desta maneira, e, portanto, oferecem numerosas oportunidades novas e inexploradas para construtores e desenhadores, particularmente na indústria de automóvel.Numerous examples of mechanical properties including the ductility, tensile strength, creep resistance and corrosion properties of AE alloys will be presented later. The unique combination of creep and ductility resistance compared to existing alloys is shown in Fig. 11. In Fig. The ductility (horizontal axis) is shown as versus the creep resistance for a number of known Mg alloys. Zone 50 comprises AM alloys, AE zones 51 alloys, zone 52 alloy AZ91 and zone 53 other high temperature alloys. The AE alloys of the present invention are the only cast alloys that combine ductility and high temperature properties in this manner, and thus offer numerous new and unexplored opportunities for builders and designers, particularly in the automotive industry.

Um exemplo da aplicabilidade na indústria de AE 44 é dado em &quot;..Magnesium makes its engine cradle mark&quot; por N. Li, AEI Maerial Innovations, Abril 2005, páginas 110-111., onde se descreve a investigação e o desenvolvimento do berço do motor da versão de 2006 do Chevrolet Corvette Z06 construído a partir de magnésio de peso baixo.An example of the applicability in the AE 44 industry is given in &quot; Magnesium makes its engine cradle mark &quot; by N. Li, AEI Maerial Innovations, April 2005, pages 110-111, which describes the research and development of the engine cradle of the 2006 version of the Chevrolet Corvette Z06 built from low-weight magnesium.

Pode-se encontrar informação adicional sobre a fundição em molde de magnésio e das ligas de magnésio no 11Additional information on casting in magnesium cast and magnesium alloys can be found on 11

Manual da Especialidade da ASM. &quot;Magnesium and Magnesium Alloys&quot; por Avedesian et al.. Maio 2000, páginas 66-77. Por exemplo, na tabela 2 da página 67 estão representadas as propriedades mecânicas típicas de barras de teste fundidas por injecção separadas para um espectro de ligas de magnésio como a AE 42 e AZ91.ASM Specialty Manual. &quot; Magnesium and Magnesium Alloys &quot; by Avedesian et al., May 2000, pages 66-77. For example, typical mechanical properties of separate injection-fused test bars for a spectrum of magnesium alloys such as AE 42 and AZ91 are shown in table 2 on page 67.

Trata-se de um objecto ainda mais particular proporcionar ligas de magnésio-alumínio-terras raras fundidas em molde, de custo relativamente baixo, com excelente fundibilidade, boa resistência à fluência, bom rendimento de resistência à tracção e boa retenção de carga de parafuso, particularmente a temperaturas elevadas de, pelo menos, 150° C.It is an even more particular object to provide relatively low cost cast magnesium-aluminum-rare-earth alloys with excellent melt strength, good creep resistance, good yield of tensile strength and good screw load retention, particularly at elevated temperatures of at least 150 ° C.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

Assim, a presente invenção proporciona: A liga é fundida num molde a uma temperatura controlada no intervalo entre 180 e 340° C, O molde é preenchida num período de tempo que, expresso em milissegundos, é igual ao produto de um número entre 5 e 500 multiplicado pela espessura média da peça, expressa em milímetros,Thus, the present invention provides: The alloy is cast in a mold at a controlled temperature in the range of 180 to 340Â ° C. The mold is filled in a time which in milliseconds is equal to the product of a number between 5 and 500 multiplied by the average thickness of the part, expressed in millimeters,

As pressões estáticas do metal sendo mantidas durante a fundição entre 20 e 70 MPa e é subsequentemente intensificada até 180 MPa.The static pressures of the metal being maintained during melting at 20 to 70 MPa and subsequently increased to 180 MPa.

Usando a combinação de uma liga de Mg-Al-RE específica com um processo de fundição especial, poder-se-iam obter produtos com excelente resistência à fluência, a temperaturas elevadas, alta ductilidade e propriedades mecânicas e de corrosão geralmente boas.Using the combination of a specific Mg-Al-RE alloy with a special casting process, products with excellent creep resistance, high temperatures, high ductility, and generally good mechanical and corrosion properties could be obtained.

Em geral, um número de metais RE pode ser usado como elemento de constituição da liga, tais como por exemplo, Ce, La, Nd e/ou Pr e misturas dos mesmos. É, contudo, preferencial usar cério em quantidades substanciais, uma vez que este metal é o que fornece as melhores propriedades mecânicas. O Mn é adicionado para melhorar a resistência à 12 corrosão mas a sua adição é restringida devido à sua solubilidade limitada.In general, a number of RE metals may be used as the alloying constituent, such as, for example, Ce, La, Nd and / or Pr and mixtures thereof. It is, however, preferred to use cerium in substantial amounts, since this metal provides the best mechanical properties. Mn is added to improve resistance to corrosion but its addition is restricted because of its limited solubility.

Preferencialmente o teor em alumínio é entre 2,0 e 6,00 % em peso, mais preferentemente entre 2,60 e 4,50 % em peso.Preferably the aluminum content is between 2.0 and 6.00% by weight, more preferably between 2.60 and 4.50% by weight.

Se estiverem presentes quantidades superiores de alumínio, isto pode facilmente conduzir à formação de fases Mg17Al12 que são prejudiciais para as propriedades de fluência. Um teor demasiado baixo em AI é prejudicial à fundibilidade.If higher amounts of aluminum are present, this can easily lead to the formation of Mg17Al12 phases which are detrimental to the creep properties. A too low AI content is detrimental to melting.

Com referência aos metais RE é preferível que o teor em RE esteja entre 3,50 e 7,00 % em peso, sendo o limite superior restringido pela solubilidade de RE no sistema Mg-Al-RE, tal como indicado na Fig. 1.With reference to the ER metals it is preferred that the ER content is between 3.50 and 7.00% by weight, the upper limit being restricted by the solubility of RE in the Mg-Al-RE system, as indicated in Fig.

Se houver mais do que 3,50 % RE em peso, isto proporciona uma melhoria significativa das propriedades de fluência. Mais do que 7,00 % em peso não é prático por causa da solubilidade restrita dos metais RE em ligas líquidas de magnésio-alumínio.If there is more than 3.50% RE by weight, this provides a significant improvement of creep properties. More than 7.00% by weight is impractical because of the restricted solubility of RE metals in liquid magnesium aluminum alloys.

Além disso, prefere-se que a razão RE/A1 seja superior a 0, 9 .In addition, it is preferred that the RE / A1 ratio is greater than 0.9.

Para aplicações específicas, a composição da liga é seleccionada de tal modo que o teor em alumínio é entre 3,6 e 4,5 % em peso, e que o teor em RE é entre 3,6 e 4,5 % em peso, com a restrição adicional de que a razão Re/Al é superior a 0,9.For specific applications the composition of the alloy is selected such that the aluminum content is between 3.6 and 4.5% by weight and that the RE content is between 3.6 and 4.5% by weight, with the additional restriction that the Re / Al ratio is greater than 0.9.

Este tipo de ligas pode ser usado para aplicações até 175°C mantendo propriedades de fluência excelentes e resistência à tracção. Além disso, esta liga não apresenta qualquer degradação das suas propriedades, devido ao envelhecimento, e tem uma boa fundibilidade.This type of alloys can be used for applications up to 175 ° C while maintaining excellent creep properties and tensile strength. Moreover, this alloy does not show any degradation of its properties due to aging, and has a good melting.

Para aplicações acima dos 175°C a composição da liga é tal que o teor em alumínio é entre 2,6 e 3,5 % em peso, e o teor em RE é maior que 4,6 % em peso. 13For applications above 175 ° C the composition of the alloy is such that the aluminum content is between 2.6 and 3.5% by weight, and the RE content is greater than 4.6% by weight. 13

Além das excelentes propriedades de fluência e de resistência à tracção esta liga não apresenta degradação das propriedades devido ao envelhecimento.In addition to the excellent creep properties and tensile strength, this alloy shows no degradation of properties due to aging.

Preferencialmente os metais RE são seleccionados do grupo constituído por cério, lantânio, neodímio e praseodímio.Preferably the ER metals are selected from the group consisting of cerium, lanthanum, neodymium and praseodymium.

Os metais RE contribuem para favorecer a formação da liga, mas também aumentam a resistência à corrosão, a resistência à fluência e melhoram as propriedades mecânicas.RE metals contribute to the formation of the alloy, but also increase corrosion resistance, creep resistance and improve mechanical properties.

Preferencialmente a quantidade de lantânio é, pelo menos, 15 % em peso, e mais preferentemente pelo menos 20 % em peso do teor total em metais RE. Preferencialmente a quantidade de lantânio é inferior a 35 % em peso do teor total em metais RE.Preferably the amount of lanthanum is at least 15% by weight, and more preferably at least 20% by weight of the total metal content RE. Preferably the amount of lanthanum is less than 35% by weight of the total content of RE metals.

Preferencialmente a quantidade de neodímio é, pelo menos, 7 % em peso, e mais preferentemente, pelo menos, 10 % em peso do teor total em metais RE. Preferencialmente a quantidade de neodímio é inferior a 20 % em peso do teor total em metais RE.Preferably the amount of neodymium is at least 7% by weight, and more preferably at least 10% by weight of the total metal content RE. Preferably the amount of neodymium is less than 20% by weight of the total content of ER metals.

Preferencialmente a quantidade de praseodímio é, pelo menos, 2 % em peso, e mais preferentemente, pelo menos, 4 % em peso do teor total em metais RE. Preferencialmente a quantidade de praseodímio é inferior a 10 % em peso do teor total em metais RE.Preferably the amount of praseodymium is at least 2% by weight, and more preferably at least 4% by weight of the total metal content RE. Preferably the amount of praseodymium is less than 10% by weight of the total metal content RE.

Preferencialmente a quantidade de cério é maior que 50 % em peso do teor total em metais RE, preferencialmente entre 50 e 55 % em peso. É sabido que o cálcio e o estrôncio proporcionam um aumento na resistência à fluência, e que a adição de, pelo menos, 0,5 % em peso de cálcio melhorará a resistência à tracção. Contudo, Ca e Sr devem ser evitados porque, mesmo em concentrações muito baixas, estes elementos conduzem a problemas de aderência consideráveis influenciando, assim, a fundibilidade da liga. 14 A presente invenção é descrita mais detalhadamente com referência ao exemplo seguinte, que servem apenas para ilustrar e não devem ser entendidos como que indicam ou implicam qualquer limitação da invenção aqui apresentada e descrita.Preferably the amount of cerium is greater than 50% by weight of the total content of RE metals, preferably between 50 and 55% by weight. It is known that calcium and strontium provide an increase in creep resistance, and that the addition of at least 0.5% by weight of calcium will improve tensile strength. However, Ca and Sr should be avoided because, even at very low concentrations, these elements lead to considerable adhesion problems thus influencing the fusibility of the alloy. The present invention is described in more detail with reference to the following example, which is intended merely to illustrate and should not be construed as indicating or implying any limitation of the invention presented and described herein.

Exemplo 1Example 1

Para compor, a influência dos elementos que constituem a liga e um número de ligas de Mg foram preparadas com as composições dadas na Tabela 1.To compose, the influence of the elements constituting the alloy and a number of Mg alloys were prepared with the compositions given in Table 1.

Para cada objectivo da liga foi feito um número de barras de teste para realizar os testes descritos nos exemplos seguintes. Os testes realizados são os seguintes: Resistência à tracção e ductilidadeFor each purpose of the alloy a number of test bars were made to perform the tests described in the following examples. The tests performed are as follows: Tensile strength and ductility

Foram feitas barras de teste de 6 mm de acordo com as normas da ASTM, e as seguintes6 mm test bars were made in accordance with ASTM standards, and the following

Condições de teste foram usadas:Test conditions were used:

• Máquina Instron 10 kN• Instron 10 kN machine

• Temperatura ambiente de 210 °C • Pelo menos 5 paralelos a cada temperatura •Taxa de tensão — 1,5 mm/min até 0,5 % de tensão, - 10 mm/min acima de 0,5 % de tensão • Testes de acordo com as normas ISO 6892 Teste de resistência à tracção• Ambient temperature 210 ° C • At least 5 parallel at each temperature • Voltage rating - 1.5 mm / min up to 0.5% voltage, - 10 mm / min above 0.5% according to ISO 6892 Tensile strength test

Para este texto é usado o seguinte material de teste: • Diâmetro: 6 mm • Medida padrão: 32,8 mm • Raio da curvatura: 9 mm • Diâmetro da cabeça da pega: 12 mm • Comprimento total: 125 mm O teste é feito de acordo com a norma E 139 da ASTM Teste de relaxamento de stress • Material de teste — 12 mm de diâmetro, 6 mm de comprimento - Corte de extremidade arbitrária das barras de fluência 15 • Teste de acordo com a norma E328-86 da ASTM Propriedades de corrosão A corrosão é testada de acordo com norma 117 da ASTM. Exemplo 2For this text the following test material is used: • Diameter: 6 mm • Standard measurement: 32.8 mm • Bend radius: 9 mm • Handle head diameter: 12 mm • Overall length: 125 mm The test is done according to ASTM E 139 standard Stress relaxation test • Test material - 12 mm in diameter, 6 mm in length - Arbitrary end of fluence bars 15 • Test according to ASTM E328-86 Corrosion Properties Corrosion is tested according to ASTM Standard 117. Example 2

Para um número de composições a resistência foi medida como uma função da temperatura.For a number of compositions the strength was measured as a function of temperature.

Os resultados são apresentados nas Figuras 12, 13 e 14. Nestas figuras o eixo y representa a resistência à tracção, expressa em MPa, enquanto que o eixo x representa a temperatura, expressa em graus Celsius.The results are shown in Figures 12, 13 and 14. In these figures the y-axis represents the tensile strength, expressed in MPa, while the x-axis represents the temperature, expressed in degrees Celsius.

Exemplo 3Example 3

Para um número de composições a tensão da fluência foi medida como uma função do tempo.For a number of compositions the creep stress was measured as a function of time.

Os resultados apresentam-se nas Figuras 15 e 16. Na fig. 15 a medida é feita a 175 °C com uma força de 40 MPa, e na fig. 16 a medida é feita a 150 °C com forças de 90 MPa.The results are shown in Figures 15 and 16. In Fig. 15 the measurement is made at 175 ° C with a force of 40 MPa, and in Fig. 16 the measurement is made at 150 ° C with forces of 90 MPa.

Nestas figuras o eixo y representa a tensão da fluência, expressa em percentagem, enquanto que o eixo x representa o tempo, expresso em horas.In these figures the y-axis represents the creep stress, expressed as a percentage, while the x-axis represents the time, expressed in hours.

Exemplo 4Example 4

Para um número de composições, de acordo com a Tabela 1, o relaxamento do stress foi definido, expresso como a carga remanescente versus o tempo. Os resultados apresentam-se nas figuras 17, 18 e 19.For a number of compositions, according to Table 1, stress relaxation was defined, expressed as the remaining charge versus time. The results are presented in figures 17, 18 and 19.

Nestas figuras o eixo y representa a carga remanescente, expressa em percentagem da carga inicial, enquanto que o eixo x representa o tempo, expresso em horas.In these figures the y-axis represents the remaining charge, expressed as a percentage of the initial charge, while the x-axis represents the time, expressed in hours.

Exemplo 5Example 5

Para um número de composições as propriedades de corrosão foram definidas de acordo com a norma B117 da ASTM. Neste teste foi incorporada uma grande quantidade de dados de modo a definir a influência do teor em RE versus o teor em AI. Os resultados apresentam-se na Fig. 20. 16For a number of compositions the corrosion properties were defined according to ASTM standard B117. In this test a large amount of data was incorporated in order to define the influence of the ER content versus the AI content. The results are shown in Fig.

Nesta figura o eixo y representa o teor em RE, expresso em % em peso, ao passo que o eixo x representa o teor em Al, também expresso em % em peso.In this figure, the y-axis represents the ER content, expressed in% by weight, while the x-axis represents the Al content, also expressed as% by weight.

As linhas limites entre as zonas com diferentes sombreados representam linhas de igual resistência à corrosão.The boundary lines between the zones with different shading represent lines of equal resistance to corrosion.

Dos resultados dos testes é evidente que foi proporcionado um processo de fundição de uma liga de magnésio, em que os produtos são obtidos com uma combinação superior de propriedades de fluência a temperaturas elevadas, ductilidade e desempenho de corrosão. 17From the test results it is evident that a magnesium alloy melting process has been provided, where the products are obtained with a superior combination of creep properties at high temperatures, ductility and corrosion performance. 17

Tabela 1Table 1

1818

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃODOCUMENTS REFERRED TO IN THE DESCRIPTION

Esta lista de documentos referidos pelo autor da presente solicitação de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.This list of documents referred to by the author of the present patent application has been prepared solely for the reader's information. It is not an integral part of the European patent document. Notwithstanding careful preparation, the IEP assumes no responsibility for any errors or omissions.

Documentos de patente referidos na descrição • WO 2122148 A [0016]Patent documents referred to in the specification • WO 2122148 A [0016]

Literatura não relacionada com patentes referida na descrição • N. LI. Magnesium makes its engine cradle mark. AEI Maerial Innovations, April 2005, 110-111 [0030] • Magnesium and Magnesium Alloys. AVEDESIAN et al. ASM Specialty Handbook. May 2000, 66-77 [0031]Non-patent literature referred to in the description • N. LI. Magnesium makes its engine cradle mark. AEI Maerial Innovations, April 2005, 110-111 Magnesium and Magnesium Alloys. AVEDESIAN et al. ASM Specialty Handbook. May 2000, 66-77 [0031]

Claims (10)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um processo para fundir uma liga de magnésio que consiste em 2.0 - 6,00 % em peso de alumínio, 3.00 - 8, 00 % em peso de metais de terras raras (metais RE) , sendo a razão da quantidade de metais RE para a quantidade de alumínio, expressa em % em peso, superior a 0,8, pelo menos 40 % em peso dos metais RE sendo cério, menos de 0,5 % em peso de manganésio, menos de 1,00 % em peso de zinco, menos de 0,01% em peso de cálcio menos de 0,01% em peso de estrôncio e o resto sendo magnésio e impurezas inevitáveis, sendo o nível de impureza total inferior a 0,1 % em peso, em que - a liga é fundida em molde a uma temperatura controlada no intervalo entre 180 e 340°C, - o molde é preenchido num período de tempo, que expresso em milissegundos, é igual ao produto de um número entre 5 e 500 multiplicado pela espessura média da peça, expressa em milímetros, - sendo as pressões estáticas dos metais mantidas durante a fundição entre 2 0 e 70 MPa e é subsequentemente intensificada até 180 MPa.A process for melting a magnesium alloy consisting of 2.0 - 6.00% by weight of aluminum, 3.00 - 8.00% by weight of rare earth metals (RE metals), the ratio of the amount of metals RE for the amount of aluminum, expressed as a weight percent, greater than 0,8, at least 40% by weight of the metals ER cerium, less than 0,5% manganese, less than 1,00% weight of zinc, less than 0.01% by weight of calcium less than 0.01% by weight of strontium and the remainder being magnesium and unavoidable impurities, the total impurity level being less than 0.1% by weight, wherein the alloy is cast in a mold at a controlled temperature in the range of 180 to 340 ° C, the mold is filled in a period of time, expressed in milliseconds, is equal to the product of a number between 5 and 500 multiplied by the average thickness of the part, expressed in millimeters, - the static pressures of the metals being maintained during melting at 20 ° to 70 ° Pa and is subsequently intensified to 180 MPa. 2. O processo de acordo com a reivindicação 1, em que a temperatura do molde é controlada para uma temperatura num intervalo entre 200 e 270°C.The process of claim 1, wherein the mold temperature is controlled to a temperature in the range of 200-270øC. 3. O processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o tempo de preenchimento do molde, expresso em milissegundos, é igual ao produto da espessura média da peça, expressa em milímetros, multiplicado por um número 2 entre 8 e 200, preferencialmente entre 5 e 50, mais preferentemente entre 5 e 20.The process according to claim 1 or 2, wherein the mold fill time in milliseconds is equal to the product of the average thickness of the part, expressed in millimeters, multiplied by a number 2 between 8 and 200, preferably between 5 and 50, more preferably between 5 and 20. 4. O processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que a pressão estática do metal durante a fundição é mantida entre 30 e 70 Mpa.The process according to any one of claims 1 to 3, wherein the static pressure of the metal during casting is maintained between 30 and 70 MPa. 5. O processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que a taxa de arrefecimento após a fundição se encontra no intervalo entre 10 e 1000°C/s.The process according to any one of claims 1 to 4, wherein the cooling rate after melting is in the range of 10 to 1000 ° C / sec. 6. O processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que o teor em alumínio é de entre 2,50 e 5,50 % em peso, preferencialmente entre 2,60 e 4,50 % em peso.The process according to any one of claims 1 to 5, wherein the aluminum content is between 2.50 and 5.50% by weight, preferably between 2.60 and 4.50% by weight. 7. O processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que o teor em RE é de entre 3,50 e 7,00 % em peso.The process according to any one of claims 1 to 6, wherein the RE content is between 3.50 and 7.00% by weight. 8. O processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que o teor em alumínio é de entre 3.6 e 4,5 % em peso e o teor em RE é de entre 3,6 e 4,5 % em peso, e que a razão de RE-AI é superior a 0,9.The process according to any one of claims 1 to 7, wherein the aluminum content is between 3.6 and 4.5% by weight and the RE content is between 3.6 and 4.5% by weight , and that the RE-AI ratio is greater than 0.9. 9. O processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, em que o teor em alumínio é de entre 2.6 e 3,5 % em peso e o teor em RE é maior que 4,6 % em peso.The process according to any one of claims 1 to 8, wherein the aluminum content is between 2.6 and 3.5% by weight and the RE content is greater than 4.6% by weight. 10. O processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, em que os metais RE são seleccionados do grupo constituído por cério, lantânio, neodímio e praseodímio. 3 11. 0 processo de acordo com a reivindicação 10, em que a quantidade de lantânio é, pelo menos, 15 % em peso do teor total em metais RE, preferencialmente, pelo menos, 20 % em peso. 12. 0 processo de acordo com a reivindicação 10 ou 11, em que a quantidade de lantânio é, no máximo, 35 % em peso do teor total em metais RE. 13. 0 processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, em que a quantidade de neodimio é, pelo menos, 7 % em peso do teor total em metais RE, preferencialmente, pelo menos, 10 % em peso. 14. 0 processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, em que a quantidade de neodimio é, no máximo, 20 % em peso do teor total em metais RE. 15. 0 processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, em que a quantidade de praseodimio é, pelo menos, 2 % em peso do teor total em metais RE, preferencialmente, pelo menos, 4 % em peso. 16. 0 processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 15, em que a quantidade de praseodimio é, no máximo, 10 % em peso do teor total em metais RE. 17. 0 processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 16 , em que a quantidade de cério é maior que 50 % em peso do teor total em metais RE, preferencialmente entre 50 e 55 o, Ό em peso. 18. 0 processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 17, em que a quantidade de cálcio e/ou estrôncio é menor que 0,01 % em peso.The process according to any one of claims 1 to 9, wherein the ER metals are selected from the group consisting of cerium, lanthanum, neodymium and praseodymium. The process according to claim 10, wherein the amount of lanthanum is at least 15% by weight of the total content of metals ER, preferably at least 20% by weight. The process according to claim 10 or 11, wherein the amount of lanthanum is not more than 35% by weight of the total metal content RE. The process according to any one of claims 10 to 12, wherein the amount of neodymium is at least 7% by weight of the total metal content RE, preferably at least 10% by weight. The process according to any one of claims 10 to 13, wherein the amount of neodymium is not more than 20% by weight of the total metal content RE. The process according to any one of claims 10 to 14, wherein the amount of praseodymium is at least 2% by weight of the total metal content RE, preferably at least 4% by weight. The process according to any one of claims 10 to 15, wherein the amount of praseodymium is not more than 10% by weight of the total metal content RE. The process according to any one of claims 10 to 16, wherein the amount of cerium is greater than 50% by weight of the total metal content RE, preferably between 50 and 55% by weight. The process according to any one of claims 10 to 17, wherein the amount of calcium and / or strontium is less than 0.01% by weight.
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