RS52267B - Kombinacija procesa livenja i sastava legura u cilju dobijanja livenih delova sa poboljšanom kombinacijom svojstava puzanja na povišenim temperaturama, žilavosti i korozione otpornosti - Google Patents

Abstract

Postupak livenja magnezijumovih legura sledećeg sastava 2,0 - 6,00 težinskih % aluminijuma,3,00 - 8,00 težinskih % metala retkih zemalja (RE-metali)Odnos sadržaja RE-metala u odnosu na sadržaj aluminijma, izražen u težinskim % koji su veći od 0,8 najmanje 40 težinskih % RE metala cerijum manje od 0,5 težinskih % mangana,manje od 1,00 težinskih % zinka,manje od 0,01 težinskih % kalcijuma manje od 0,01 težinskih % stroncijuma i ravnoteža između magnezijuma i neizbežnih nečistoća, ukupan nivo nečistoća ispod 0,1 težinskih %, u kome - legura se lije u kalup pri kontrolisanoj temperature u interval od 180-340°C,- kalup se puni u vremenu koje se može izrazi u milisekundama, i jednako je proizvodu broja između 5 i 500 pomnoženim sa srednjim debljinom komada izraženom u milimetrima,- statički pritisak metala se održava tokom livenja između 20-70 MPa, i zatim se povećava do 180 MPa.Prijava sadrži još 17 patentnih zahteva.

Description

[0001]Pronalazak se odnosi na proces livenja legura na bazi magnezijuma koje sadrže :

2,0 - 6,00 % težinskih aluminijuma,

3,00 - 8,00 % težinskih retkih zemalja (RZ ili RE-metali)

Udeo RE-metala u odnosu na aluminijum izražen preko težinskih % većih od 0,8

Najmanje 40 % težinskih RE metala cerijuma,

Manje od 0,5 % težinskih mangana,

Manje od 1,00 % težinskih cinka,

Manje od 0,01% težinskih kalcijuma

Manje od 0,01 % težinskih stroncijuma

ravnotežni sadržaj magnezijuma i neizbežnih nečistoća, ukupan sadržaj nečistoća ispod 0,1 % težinskih

[0002]Legure na bazi magnezijuma su u širokoj upotrebi kao liveni delovi u avio i automobilskoj industriji. Delovi na bazi legura magnezijuma se mogu dobiti konvencionalnim postupcima livenja, koja uključuju livenje pod pritiskom, livenje u pesku, kontinualno i polukontinualno livenje u kalupe, livenje u gipsanim kalupima i precizno livenje.

[0003]Legure na bazi magnezijuma imaju veliki broj svojstava koje su posebno povoljna za rastućom tražnjom i posebnim zahtevima za delove koji se koriste u auto industriji. Ta svojstva uključuju: nisku gustinu, veliki odnos čvrstoće u odnosu na težinu, dobra livkost, laka mašinska obrada i dobra prigušna svojstva .

[0004]Najčeće legure koje se koriste za livenje kao što su legure Mg-AI ili legure Mg-AI-Zn su poznate po tome da gube svojstva puzanja na temperaturama oko 120° C. Legure Mg-At-Si Su razvijene za vise temperature primene i nude jedino ograničeno poboljšanje otpornosti na puzanje. Legure na bazi Mg-AI-Ca i Mg-AI-Sr nude sledeća poboljšanja u otpornosti na puzanje, ali njihov veliki nedostatak su problem vezanji za njihovu livkost. To posebno pretstavlja problem sa velikim brzinama ulivanja dierektno na površinu, ili takozvani efekat hidrauličnog udara.

[0005]Poznato je da legura AE48 (4% AP, 2-3 % RE) nudi značajno poboljšanje svojstava na povišenim temperaturama i korozionu postojanost.

[0006]Legure Mg-AI sa dodatkom Sr i Ca nude dalja poboljšanja u svojstvima puzanja, ali uz cenu smanjenja livkosti. Legure Mg-AI-Ca i Mg-AI-Sr nude dalja poboljšanja otpornosti na puzanje, ali njihova velika mana je što te legure imaju dosta problema sa livkošću. To je posebno problem ukoliko su brzine ulivanja na površinu velike, odnosno javlja se efekat hidrauličnog udara.

[0007]U aneksu slika 1A i 1B dati su šematki prikazi uređaja za procese hladne komore (cold chamber) i vruće komore (hot chamber), respektivno, svaki uređaj ima kalup 10, 20 koji obezbeđuje hidraulični prigušni sistem 11, 21 respektivno.

[0008]Rastop (Rastopljeni metal) se uvodi u komoru za ubrizgavanje preko12, 22, obezbeđenog preko klipa (piston)13,23, respektivno. U sistemu hladne komore se zahteva pomoćni sistema za merenje metala na komori za ubrizgavanje. Uređaj sa vrućom komorom (Slika 1.B.) koristi verikalni klip (12,23) direktno u rastop legure.

[0009]Da bi se postigla izuzetna svojstva legura Mg-AI-Re, neophodno je da se legure liju u ekstremno naglim uslovima hlađenja.To je slučaj za livenje pod pritiskom. Čelični kalup 10,20 je opremljen sistemom za hlađenje sa uljem (ili vodom) koji kontroliše temperature livenja u intervalu 200-300 °C. Preduslov za dobar kvalitet je kratko vreme ulivanja da bi se izbeglo očvršćavanje metala tokom ulivanja. Preporučuje se vreme ulivanje reda veličine od 10"<2>s x srednja debljina (mm). To se postiže prinudnim kretanjem legure kroz ulaz sa visokim brzinama ulivanja koja su obično u intervalu 30-300 m/s. Da bi se postigla kratka vremena ispune koriste se brzine klipa preko 10 m/s sa dovoljno velikim prečnicima radi obezbeđenja željenog zapreminskog protoka u komoru za ubrizgavanje. Uobičajno je da se koristi statički pritisak metala od 20-70 MPa i naknadni pritisak se može povisiti i do 150 MPa. Takav metod livenja rezultira brzinama hlađenja komponenata najčešće u intervalu 10-1000 °C/s, zavisno od debljine komada koji se lije. Za AE legure to je ključni faktor u određivanju svojstava, generalno zbog velikih brzina hlađenja komada, i posebno izuzetno velike brzine hlađenja površinskog sloja.

[0010]Na Slici 2.lz aneksa prikazana je zavisnost između interval očvrščavanja i mikrostrukture. Na horizontalnoj osi je prikazana brzina očvrščavanja izražena u ° C/S a na levoj strain vertikalne skale razmak između sekundarnih dendrita izražen u pm. Linija 30 ukazuje dobijenz veličinu zrna, dok linija 31 prikazuje dobijene vrednosti za rastojanja između sekundarnih dendrita.

[0011]Postupkom XX livenja smanjeneje veličine zrna se postiže režimom hlađenja.Kao što je ranijepomento, brzine hlađenja se nalaze u intervalu 10-1000 °C/s, koji se najčešće primenjuje. Karakteristične veličine zrna se nalaze u interval od 5-100um.

[0012]Dobro je poznato da sitnozrna struktura predstavlja prednost zbog duktilnosti legure. Ta zavisnost je pretstavljena na Slici 3. Aneksa, na kojoj je pretstavljena zavisnost između veličine zrna i relativnog izduženja. Na horizontalnoj osi je data raspodela veličine zrna u pm, dok je na vertikalnoj osi pretstavljeno relativno izduženje izraženo u %.Na grafiku su prikazana legure dva različita satava, prvi čist Mg, linija 35 i legura Mg oznake AZ91, linija 36.

[0013]Takođe, dobro je poznato da sitnozrna struktira pretstavlja prednost za priraštaj zatezne čvrstoće neke legure. Ta zavisnost (Hall-Petch) je pretstavljena na Slici 4. Aneksa. Na horizontalnoj osi je pretstvaljen prečnik zrna, pretstavljen kaod (-0,5), u jedinicama pm ,a na vertikalnoj osi je dat priraštaj zatezne čvrstoće izražen u MPa.

[0014]Stoga je evidentno da se sitnozna struktura može ostvariti sa veoma brzim režimom hlađenja ostvarenim livenjem pod pritiskom što pretstavlja neophodan uslov radi postizanja zatezne čvrstoće i duktilnosti.

[0015]Izraz livkost se može opisati kao sposobnost legure dase lije u konačan product koji ima unapred zadatu funkciju i svojstva. To najčešće uključuje tri kategorije; (1) sposobnost da se dobije komad sa željenim geometrijskim oblikom i dimenzijama, (2) sposobnost da se dobije komad visoke gustine i željenih svojstava i (3) efekti na alat i opremu za livenje u cilju efikasnoti procesa.

[0016]Nemački patent pod brojem 2122148 opisuje legure sistema the Mg-AI-RE sa sadržajem RE < 3 težinskih%, iako su legure i sa većim sadržajem od pomenutog takođe obrađene. Dobro je poznato da legure AE42 (4% Al, 2-3% RE) nude značajno poboljšanje svojstava na povišenim temperaturama, kao i koroziona svojstva. Na osnovu iskustava da mali dodatak sadržaja RE legurama Mg-AI dovodi do značajnog poboljšanja u korozionim svojstvima, ali pogoršanje livkostizbog lepljenja kao problema prilikom livenja u kalupe se češće javlja. Na slici 5. Aneksa pretstavljene su oblasti odlične, slabe i veoma slabe livkosti legura sitema Mg-AI-Re. na horizontalnoj osi nalazi se sadržaj Al, izražen u težinskom %, dok je na vertilkalnoj osi prikazan sadržaj RE izražen u težinskim %. Linija 40 je linija koja pokazuje rastvorljivost RE na 680 °C , dok linija 41 pokazuje rastvorljivost Re na 640 °C. Oblast (tamna) 42 pretstavlja sastav sa veoma lošom (slabom) livkošću. Oblast 43 (srednje) livkosti predstavlja sastav sa lošom livkosti dok oblast 44 (svetla) prestavlja oblast sa odličnom livkošću. Kao što je na Slici 5. Pokazano, livkost postaje lošija ukoliko se sadržaj RE povećava. Ipak, kao što je slici 5.Prikazano postoji oblast RE>3.5 tež.% (gornja granica ograničena rastvorljivošću RE), Al u intervaul 2.5% to 5.0% kao i u narednom tekstu opisan sa sdržajem %RE%AI odnosnom većim od 0,8 gde je livkost pri livenju pod visokim pritiskom odlična.

[0017]Zbog toga je predmet ove inovacije da obezbedi relativno nisku cenu legura na bazi magnezijuma sa povišenim svojstima na povišenim temperaturama i poboljšanom livkošću.

[0018]Zbog formiranja AlxREy disperzne faze, sadržaj ove inovacije minimizira zapreminski udeo krte Mgi7Ali2faze (odnos RE/AI u dispergovanoj fazi se povećava sa povećanjem sadržaja % RE%AI u leguri.) Zbog činjenice da eutektična Mg17AI2faza se topi na oko 420°C, konvencionalne legure Mg-AI,kao što suAM50, AM60 i AZ91 će imati interval očvrščavanja u interval blizu 200°C, kao što je prikazano na Slici 6. Na slici 6.je za nekoliko legura na horizontalnoj osi prikazan sadržaj čvrste faze (u težinskom procentima) u funkciji temperature (°C) date na vertikalnoj osi. Legure sistema Mg-AI-RE sa odnosom %RE/%AI koji je definisan u okviru ove inovacije će potpuno očvrsnuti na oko 570°C, pošto je interval očvrščavanja samo oko otprilike 50°C.

[0019]Uopšteno, povećanje sadržaja aluminijuma u leguramaza livenje sistema Mg-AI povećava njihovu livačku sposobnost. To je zbog toga što legure Mg-AI imaju širok interval očvrščavanja, što ih čini izuzetno teškim za livenje, osim ako na kraju očvrščavanja nije prisutna veoma velika količina eutektičke faze. Ovo može objasniti dobru livkost AZ91 D čije krive hlađenja su pretstavljene na slici 6. Ukoliko se sadržaj Al smanji na 6, 5 i 2% u legurama AM60, AM50 and AM20, respektivno, sadržaj zaostalog eutektikima se smanjuje do nivoa pri kome hranjenje postaje otežano tokom poslednjih stadijuma očvrščavanja, što znači da za delove sa tankim debljinama zidova, mogu se pojaviti mikroporoznost i čak i veće pore.Za tankozide delove, sposobnost hranjenja u krajnjim stadijumima očvrščavanja postaje manje važno (dok tečljivost legure ne postane značajan faktor) pošto je zapreminsko skupljanje delimično izazavano smanjenjem debljine zbog skupljanja livenih zidova. Legure AE44 i AE 35 pokazuju veoma različite karakteristike hlađenja od legura sistema Mg-AI. Interval očvrščavanja je znatno manji, što ukazuje na koncentrovanu poroznost usled skupljanja koja može biti smanjenja tokom očvrščavanja. Ove legure imaju dobru tečljivost pri punjenju kalupa, i zbog toga se mogu lako liti krajnji produkti sa manje defekata pri livenju. Livkost legura AE44 i AE 35 je relativno bliska leguri AZ91D.

[0020]Sledeći predmet interesovanja je uzak interval očvrščavanja koji se obično zapaža kod inverzne segregacije koja se javlja kod AY91D kao i kod legura AM se neće pojaviti. To je ilustrovano činjenicom da AE legure sa visokim sadržajem RE imaju sjajnu površinu, bez segregacije Am-AI eutektičke faze. Površinski sloj očvršćava tokom i odmah posle ispune kalupa, a temperature naglo opada ispod temperature očvrščavanja, čime se sprečava da tečni metal bude primoran da teče ka površini kalupa kada skupljanje počne. Ovo bi trebalo da bude poboljšanje i da prestavlja preventivnu reakciju između površine kalupa i rastopljenog metala, što može voditi do lepljenja za kalup.

[0021]Primer sa debljinom zida od oko 3 mm pokazuje postojanje tri sloja sa razkičitim mikrostrukturama u AE 44 sto je pretstavljeno na Slici 7., dodatka (priloga). Površinski sloj, debljine otprilike 50 pm, se sastoji od ekviaksijalnij zrna veličine oko 10 pm. To je relativno mala veličina zrna , što se može objasniti uslovima nagog hlađenja zida kalupa. Sreidnji sloj je debljine od oko 100 pm i izuzetno fine sitnozrne structure. Morfologija je drugačija nego u prethodnoj, zapažen je DAS u intervalu od 2-4pm. Promena u ravnotežnoj tački toljenja usled pritiska može objasiti ovo zapažanje. Kada se metal nalazi pod pritiskom ravnotežna tačka topljenja se povišava , t.j. metal iznedada postaje pothlađen. Teorijski, ovo se odnosi na sve legure Mg, ali ipak ostaje značajna razlika u karakteristikama očvrščavanja kod različitih legura. Jezgro se sastoji od ekviaksijalnih zrna veličine od oko~20 pm. Očvršćavanje jezgra je ograničeno prenosom toplote od jegra ka kalupu. Prenos toplote kroz već formiran očvrsli sloj i prenos toplote duž međupovršine liv/kalup će rezultirati sporijim brzinama hlađenja nego na površini, i zbog toga se formira grubozrna mikrostruktura.

[0022]Kada je sadržaj RE nizak, ili %RE %AI je relativno nizak kao u slučaju legura AE42 ili AE63, postoji mogućnost prisustva eutektikuma Mg-A, koji može da segregira ka površini, i vodika lepljenju. Ovo može objasniti zašto legura AE42 pokazuje slabiju livkost.

[0023]Na slici 8.je prikazan (gornji) deo kutije/komore za livenje . Mikrofotografije sa primerima od čvora 3 (bliže izlazu) za legure AM60, AM40, AE63, AE44 i AE35 je prikazan ispod. Tople pukotine su zapažene kod legura in AM40 i AE63.

[0024]Slike 8. Pokazuje da AE44 i AE35 su manje osetljive na cepanje na toplo{ engl. susceptible to hot tearing)nego AM legure. To se može objasniti sasvim brzim očvršćavanjem površinskog sloja koje rezultira relativno fino sitozrnom strukturom koja je prethodno opisana.

[0025]Delimično zbog fine sitnozrne structure i delimično zbog otsustva krte Mg17AI12faze, taj sloj postaje veoma duktilan, i zbog toga je u sposoban da se deformiše kada nastaju termička neprezanja tokom očvrščavanja. Površinski sloj sa grubljim zrnima, koja će se tipično pojaviti kod legura sa širim intervalom očvrščavanja, i/ili kod sloja bogatog Mg17AI12fazom, će imato znatno manju duktilnost i imaće sklonost na prskotinama i oblikovaće tople pukotine pre nego dođe do deformacije.

[0026]Ispitivanja velikih (~1.5m) i komada sa tankim zidovim (~3mm debljine) da su karakteristike ulivanja u kalupe legura AE44 i AE35 odlične, i pošto dugi opseg hranjena nije neophodan za komade sa tankim, zidovima, kao što je ranije diskutovano, za ove legure se očekuje da budu održive alternative za takve tipove komponenata gde je hranjenje kalupa od izuzetne važnosti.

[0027]Svojstva različitih AE legura mogu se objasniti pomoću opažanja da sam Al obezbeđuje ojačavanje čvrstog rastvora, dok RE u kombinaciji sa Al formira disperzne faze na oblastima granica zrna. U legurama AE44 i AE35, dispergovana faza (uglavnomAI2RE) se sastoji od kontinualne 3D mreže, efektivno sprečavajući puzanje koje izazivaju termička aktivacija iklizanje po granicama zrna. To je prikazano na slici 9. Gde su dati SEM-BEC (Backscatter Electronic Composition) slike koje pokazuju livenu mikrostrukturustrukturu (sa leva na desno) AE44, AE36 i AE63. Dok sam Al obezbeđuje ojačavanje čvrstog rastvora, RE kombinuje uticaj sa Al formirajući disperzne faze u oblastima granica zrna.

[0028]Dalje uvećanje SEM-BECslikaje pokazano na slici 10, koja na kojoj se takođe uočava lamelama struktura AlxREyfaze legure AE44. Kao što se uočava sa slike 10 dispezna faza AlxREy u leguri AE se sastoji od izuzetno fine lamelarne tsrukture. Takva struktura submikronskih lamella pretsavlja ojačanje granica zrna, i na taj način sprečava puzanje. Sa druge strane, te lamele nisu krte (ili barem ne tako krte kao eutektikim Mg-AI) kao livene AE44 legure koje ispoljavaju duktilonost koja je slična legurama AE42. U Ae63, mreža (uglavnom AlnRE3) postaje izdeljena i oblasti na granicama zrna su verovatno izložena uticaju znatne količine eutektikuma Mg-AI, koji smanjuje duktilnost i svojstva puzanja. U AE42 se takođe verovatno nalazi znatna količina sutektikuma Mg-AI koja ograničava svojstva puzanja.Legura AE35 ima neznatno nižu duktilnost nego legura AE44, ali ipak višu nego legura AE63.

[0029]Veliki broj primera mehaničkih karakteristika, uključujući duktilnost, zazeznu čvrstoću, ortpornost na puzanje, kao i koroziona svojstva AE legura biće pokazana kasnije. Jedinstvena kombinacija otpornosti na puzanje i duktolnosti u poređenju sa postojećim legurama je ilustrovana na slici 11. Na slici 11 prestavljena je duktilnost (horizontalna osa) u funkciji otpornosti na puzanje za veliku broj poznatih Mg-legura. Oblaset 50 obuhvata AM legure, oblast 51 AE legure.Oblast 52 AZ91 legure i oblast 53 ostale visoko temperaturske legure. Legure AE koje pretstavljaju ovu inovaciju su salo legure livene u kalupu koje kombinuju duktilnost i svojstva na povišenim temperaturama na taj način, nude veliki broj novih i neistraženih mogućnosti za konstrultore i dizajnere, posebno u automobilskoj industriji.

[0030]Pretstavljen je primerza primenu legura AE u industriji koji je dat u..Magnesium makes its engine cradle mark" ((" Magnezijum pretstavlja kućište motora") autora N. Li, AEI Material Innovations. April 2005. strane 110-111..) gde je istraživanje i razvoj kućišta motora od 2006 Chevrolet Corvette Z06 napravljena od lake magnezijumove legure koja je prethodno opisana.

[0031]Dodatne informacije o livenju magnezijuma i magnezijumovih legura se može naći u ASM Specialtv Handbook. "Magnesium and Magnesium Allovs" od Avedesian et al..May 2000, strane 66-77. Na primer, u tabeli 2, na strani 67 tipična mehanička svojstva posebnih šipki dobijenih livenjem u kalupe , za opseg magnezijumovih legura kao što su AE42 i AZ91 je dat.

[0032]Poseban je cilj obezbediti relativno nisku cenu livenih magnezijum-aluminijum-retke zemlje-legura sa odličnom livkošću, dobrom otpornosti na puzanje, kao i povećanje zatezne čvrstoće, kao i zaostalog opterećenja na povišenim temperaturama, barem 150° C.

Detaljan opis pronalaska

[0033]Ova inovacija stoga osigurava: ■legura se lije u kalup čija se temperature kontroliše i održava u intervalu 180-340° C, ■kalup se puni u vremenu koje se može meriti milisekundama koje je jednako proizvodu broja između 5 i 500 pomnoženog sa srednjom debljinom izraženom u milimetrima. ■statički pritisak metala se prilikom livenja održava između 20-70 MPa i potom se intenzifikuje do 180 MPa.

[0034]Korišćenjem navedenih Mg-AI-RE legura u kombinaciji sa posebnim procesima (postupcima) livenja, mogu se dobiti produkti koji imaju odlučnu otpornost na puzanje na povišenim temperaturama, visoku duktilnost i uopše dobra mehanička i koroziona svojstva .

[0035]Uglavnom veliki broj RE metala može biti koršćen kao legirajući element, kao sto su Ce, La, Nd ili Pr, ili njihove mešavine. Ipak je korisnije koristiti cerijum u znatnim količinama, jer tajmetal daje najbolja mehanička svojstva. Mn se dodaje da bi poboljšao korozionu otpornost, ali njegovo dodavanje je ograničeno zbog ograničene rastvorljivosti.

[0036]Poželjan je sadržaj aluminijum između 2,0 and 6,00 težinskih procenata, jos poželjniji između2,60 and 4,50 težinskih %.

[0037]Ukoliko su prisutni viši sadržaji aluminijuma, to može lako voditi formiranju Mg17AI12-faze koja je štetna za svojstva puzanja. Isuviše nizak sadržaj Aj je negativan zbog livkosti.

[0038]Što se tiče Re-metala prioritetno je da sadržaj bude u interval 3,50 and 7,00 % težinskih, gornja granica je ograničena rastvorljivošću RE u sistemuMg-AI-RE kao što je pokazano na slici 1.

[0039]Ukoliko je prisutno vise od 3,5 težinskih %, to daje značajno poboljšanje svojstva puzanja. Više od 7.00 težinskih % nje praktično zbog ograničene rastvorljivosti RE-metala u tečnim magnezijum-aluminijum legurama.

[0040]Štaviše, preporučuje se daodnos RE/AL bude iznad 0.9.

[0041]Za specijane namene se sastav legura propručujjeda količina aluminijuma bude u opsegu 3,6-4,5 težinskih %, a RE izmedju 6,5 i 4,5 težinskih %, sadodtnim ograničenjem da odnos RE/AI bude veći od 0,9.

[0042]Ovaj tip legura se može koristiti na temperaturama do 175°C, kada pokazuju odlična svojstva otpornosi na puzanje i zateznu čvrstoću. Štaviše, ova legura ne pokazuje nikavu degradaciju svojstava usled starenja i ima dobru livkost.

[0043]Za primenu na temperaturama preko 175°C preporučuje se hemijski sastav legure, kao što je sadržaj aluminijuma između 2,6 i 3,5 težinskih %, kao i sadržaj RE veći od 4,6 težinskih %<.>

[0044]Pored odličnih svojstava kao što su otpornost na puzanje i zatezna čvrstoća, ove legure ne pokazju degradaciju svojstvava usled starenja.

[0045]Poželjni RE metali izabrani su iz grupe cerijuma, lantana, neodijuma i praseodimijuma.

[0046]RE metali doprinose lakšem legiranju, ali takođe povećavaju otpornost ka koroziji, otpornost na puzanje i poboljšavaju mehanička svojstva.

[0047]Poželjan je sadržaj lantan barem 15 težinskih %, i još bolje najmanje 20 %, u odnosu na ukupan sdržaj RE metala, najbolje je da sadržaj lantana bude manjo od 35 težinskih % u odnosu na ukupan sadržaj Re metala.

[0048]Poželjan je sadržaj neodijuma najmanje 7 težinskih %,l jos poželjniji najmanje 10 težinskih % u odnosu na sadržaj RE metala. POželan je sadržaj neodijuma manji od 20 težinskih % u odnosu na ukupan sadržaj RE metala.

[0049]POželjan je sadržaj praseodimijuma najmanje 2 težinska % i vise, najmanje 4 $ u odnosu na sadržaj RE metala. Poželjan je sadržaj praseodimijuma manji od 10 težinskom % u odnosu na ukupni sadržaj RE metala.

[0050]POželjan sadržaj cerijuma je veći od 50 težinskih % u odnosu na ukupan sadržaj RE metala, poželjno je da bude između 50 i 55 težinskih %.

[0051]Poznato da je kalcijum i stroncijum utiču na povišenje otpornosti na puzanje, i dodatak najmanje 0,5 težinskih % kalcijum će pobočljštati zateznu čvrstoću. Ipak, Ca i Sr bi trebaloizbegavati, jer čak i veoma male koncentracije tih elemenata vode do značajnog lepljenja, i na taj način utiču na livkost legure.

[0052]Ova inovacija je opisana detaljnije sa naznakom na naredne primere koju su dati samo radi ilustracija, i nije potrebno njihovo razumenvanje kao indikacija ili implikacija bilo kakvog ograničenja inostranih inovacija opisanih drugde.

Primer 1

[0053]u cilju sastavljanja uticaja legirajućih elemenata, veliki broj Mg-legura je pripremljen, sa sastavom navedenim u tabeli 1.

[0054]Za svaku leguru je izrađen veći broj probnih uzoraka u obliku šipke opisanih u narednim primerima. Obavljeni su sledeća ispitivanja .

Zatezna čvrstoća i duktilnost

[0055]Izrađeni su uzorci u obliku šipke 6 mm u saglasnosti sa ASTM i korišćeni su navedni:

[0056]uslovi ispitiovanja koji su korišćeni:

• 10 kN Instron uređaj

• Sobna temperature do 210 °C

• Najmanje 5 paralelnih na svakoj temperaturi

• Brzina naprezanja

o 1.5 mm/min do to 0.5 % naprezanja,

o 10 mm/min iznad 0.5 %naprezanja,

• Ispitivanje saglasno ISO 6892

Ispitivanje puzanja zatezanjem

[0057]Za ovo ispitivanje uzorci su korišćeni:

• Prečnik: 6 mm

• Merenje dužine : 32.8 mm

• Radijus (poluprečnik) zavoja: 9 mm

• Prečnik glave drške: 12 mm

• Ukupna dužina: 125 mm

[0058]Ispitivanje se izvodi u sklau sa ASTM E 139

Ispitivanje relaksacije naprezanja

[0059]

• Ispitivanje materijala

o 12 mm prečnik, 6 mm dužina

o Iseceno sa proizvoljnih krajena šipke za puzanje

• Ispitivanje u skladu sa ASTM E328-86

Koroziona svojstva

[0060]Ispitivanje korozije se vrši orema standardu ASTM 117.

Primer 2

[0061]Za veliki broj legura različitog sastava izmena je čvrstoća u funkciji (zavisnosti) od temperature.

[0062]Rezultati su prikazani na slikama 12,13 i 14. Na tim slikama na y-osi je pretstavljena zatezna čvrstoća izražena u MPa, dok x-osa pretsavlja temperature izraćenu u stepenima Celzijusa.

Primer3

[0063]Naprezanje usled puzanja je izmereno za veći broj legura različitog satava u funkici vremena.

[0064]Rezultati su poretstavljeni na slikama 15 i 16, merenja su izvršena pri 175 °C, uz silu od 40 MPa, a na slici 16 meranja su izvršena pri 150 °C uz silu od 90 MPa.

[0065]Na tim slikama z osa pretstavlja naprezanje usped puzanja izraženo u procentima, dok x osa prestavlja vreme izraženo u časovima.

Primer 4

[0066]Za veći boj legura različitog sastava, u sladu sa tabelom 1 defmisana je relaksacija naprezanja kao zaostalo opterećenje naspram vremena. Reazultati su prikazani na slikama 17,18 i 19.

[0067]Na tim slikama y-osa pretstavlja zaostalo opterećenje izraženo u procentima u odnosu na početno opterećenje, dok x-osa pretstavlja vreme izračeno u časovima.

Primer 5

[0068]Za različite tiove legura različitog sastava koroziona svojstva su defmisana prema standardu ASTM B117. U tom ispitivanju veli broj podataka je pripojen (inkorporiran) u cilju definisanja uticaja sadržaja RE u odnosu na sadržaj Al. Rezulztati su prikazani na slici 20.

[0069]Na toj slici y-osa pretstavlja sadržaj RE izražen u težinskim % dok x-osa pretstavlja sadržaj Al isto izražen u težinskim %.

[0070]Granične linije između oblasti sa različitim zatamnjenjem pretstavljau linije jednake korizione otpornosti.

[0071]Na osnovu tih rezultata je jasno da process livenja magnezijumovih legura obezbeđuje navedene produkte koje imaju superiornu kombinaciju svojstava puzanja na povišenim temperaturama, duktilnost kao i koroziona svojstva.

Claims (18)

1. Postupak livenja magnezijumovih legura sledećeg sastava

2,0 - 6,00 težinskih % aluminijuma,

3,00 - 8,00 težinskih % metala retkih zemalja (RE-metali) Odnos sadržaja RE-metala u odnosu na sadržaj aluminijma, izražen u težinskim % koji su veći od 0,8 najmanje 40 težinskih % RE metala cerijum manje od 0,5 težinskih % mangana, manje od 1,00 težinskih % zinka, manje od 0,01 težinskih % kalcijuma manje od 0,01 težinskih % stroncijuma i ravnoteža između magnezijuma i neizbežnih nečistoća, ukupan nivo nečistoća ispod 0,1 težinskih %, u kome -legura se lije u kalup pri kontrolisanoj temperature u interval od 180-340°C, - kalup se puni u vremenu koje se može izrazi u milisekundama, i jednako je proizvodu broja između 5 i 500 pomnoženim sa srednjim debljinom komada izraženom u milimetrima, - statički pritisak metala se održava tokom livenja između 20-70 MPa, i zatim se povećava do 180 MPa.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što je temperatura kalupa kontrolisana i nalazi se u temperaturskom inervalu od 200 i 270°C.

3. Postupak prema zahtevu 1 ili 2, naznačen time, što je definisano vreme ispune kalupa, izraženo u milisekundama pomnoženo brojem između 8 i 200, poželjno između 5 i 50, najpoželjnije između 5 i 20.

4. Postupak prema jednom od zahteva 1-3, naznačen time, što je definisan statički pritisak metala prilikom livenja da bude u intervalu 30-70 MPa.

5. Postupak prema jednom od zahteva 1-4, naznačen time, što je defmisana brzina hlađenja posle livenja u intervalu od 10-1000°C/s.

6. Postupak prema jednom od zahteva 1-5, naznačen time, što sadržaj aluminijuma je između 2,5, i 5,50 težinskih %, poželjno između 2,60 i 4,50 težinskih %..

7. Postupak prema jednom od zahteva 1-6, naznačen time, što sadržaj RE je između 3,5 i 7 težinskih %.

8. Postupak prema jednom od zahteva 1-7, naznačen time, što je sadržaj aluminijuma između 3.6 i 4,5 težinskih %, sadržaj RE između 3,6 i 4,5 težinskih %, i odnos RE-al veći od 0,9.

9. Postupak prema jednom od zahteva 1-8 , naznačen time, što sadržaj aluminijuma je između 2,6 i 3,5 težinskih %, i sadržaj RE veći od 4,6 težinskih %.

10. Postupak prema jednom od zahteva 1-9, naznačen time, što je Re metalu su izabrani iz grupe koju čine :cerijum, lantan, neodimijum i praseodimijum.

11. Postupak prema zahtevu 10, naznačen time, što sadržaj lantana je najmanje 15 težinskih % u odnosu na ukupan sadržaj RE metala, poželjno je da bude barem, 20 težinskih %.

12. Postupak prema zahtevu 10 ili 11, naznačen time, stoje definisan sadržaj lantana na najmanje 35 težinskih % u odnosu na ukupan sadržaj RE metala.

13. Postupak prema jednom od zahteva 10-12, naznačen time, što sadržaj neodijuma je najmanje 7 težinskih % u odnosu na ukupan sadržaj RE metala, poželjno je da bude najmanje 10 težinskih %.

14. Postupak prema jednom od zahteva 10-13, naznačen time, što sadržaj neodijuma može biti maksimalno 20 težinskih % u odnosu na ukupan sadržaj RE metala.

15. Postupak prema jednom od zahteva 10-14, naznačen time, što sadržaj prasedoimijuma je najmanje 2 težinska %, u odnosu na ukupan sadržaj RE metala, poželjno 4 težinska %.

16. Postupak prema jednom od zahteva 10-15, naznačen time, što sadržaj praseodimijuma je najviše 10 težinskih % u odnosu na ukupan sadržaj RE metala.

17. Postupak prema jednom od zahteva 10-16, naznačen time, što sadržaj cerijuma je veći od 50 težinskih % u odnsou na ukupni sadržaj RE metala, poeljno je između 50 i 55 težinskih %.

18. Postupak prema jednom od zahteva 10-17, naznačen time, što je sadržaj kalcijuma i/ili stroncijuma manji od 0,01 težinskih %.