DE806055C

DE806055C - Magnesiumlegierungen

Info

Publication number: DE806055C
Application number: DEP28120D
Authority: DE
Inventors: Edward Frederick Emly; Philip Andrew Fisher; Alfred Claude Jessup
Original assignee: Magnesium Elektron Ltd
Current assignee: Magnesium Elektron Ltd
Priority date: 1948-01-06
Filing date: 1948-12-30
Publication date: 1951-06-11

Description

Magnesiumlegierungen . Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Magnesiumlegierungen, die wenigstens 85 % Magnesium enthalten und sich durch eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften auszeichnen.
Es ist schon vorgeschlagen worden, Magnesium und seinen Legierungen gewisse Mengen an Cer oder Mischmetall zuzufügen, um deren mechanische Eigenschaften und insbesondere den Kriechwiderstand bei höheren Temperaturen, z. B. bei 20o° C, zu verbessern.
Es ist ferner in der britischen Patentschrift 540 333 vorgeschlagen worden, Magnesiumlegierungen herzustellen, die Mischmetall enthalten, aus dem das Cer zum wesentlichen Teil entfernt worden ist, um den Korrosionswiderstand der Legierungen zu vergrößern, ohne jedoch deren mechanische Eigenschaften ungünstig zu beeinflussen. Die Fortlassung von Cer hat jedoch weder eine schädliche noch eine günstige Einwirkung auf die mechanischen Eigenschaften. Es ist darüber hinaus festgestellt worden, daß die Menge des cerfreien Mischmetalls, das der Legierung, die auch beträchtliche Mengen Mangan und Kalzium enthält, zugeführt werden soll, zwischen 5 und io% der gesamten Legierung betragen soll.
Cerfreies Mischmetall besteht im wesentlichen aus Lanthan, Neodym, Praseodym und aus geringen Mengen Samarium in angenähert festgelegten gegenseitigen Verhältnissen, entsprechend den bemerkenswerterweisekonstantenVerhältnissen dieser Metalle der seltenen Erden in dem Mineral Monazit, dem einzigen Rohmaterial, das in ausreichenden Mengen zur Verfügung steht.
Erfindungsgemäß wurde nun festgestellt, daß beträchtliche Vorteile erzielt werden können, wenn dem Magnesium zwischen o,5 und io %, vorzugsweise zwischen a und 4 % Metalle der seltenen Erden zugesetzt werden, die sich wenigstens zu 50'/e, vorzugsweise wenigstens 75 % aus Neodyn, höchstens bis 25 % aus Lanthan und Cer, getrennt oder zusammen, und aus Praseodym und kleinen Mengen Samarium und Spuren der Elemente der Yttriumgruppe als Rest zusammensetzen.
Wir haben festgestellt, daß solche Legierungen verbesserte mechanische Eigenschaften, insbesondere im gegossenen Zustand., und einen größeren Kriechwiderstand bei hohen Temperaturen besitzen als Legierungen, die die gleiche oder größere Menge an Mischmetall (mit oder ohne Cer) oder Lanthan enthalten.
Die Legierungen der vorliegenden Erfindung können außerdem noch eins oder mehrere der nachstehenden Elemente in den folgenden Mengen enthalten: Mangan 0,02 bis 2'/o, Aluminium o,oi bis 2 0/0, Calcium o,oi bis 0,2'/o; Thorium o,oi bis io %, Quecksilber o,oi bis io %, Beryllium o,ooo5 bis o,i'/o, Zink o,5 bis io 0%,Cadmi.um o,5 bis io%.
Erfindungsgemäß wurde ferner festgestellt, daß ein weiterer besonderer Vorteil erzielt werden kann, wenn den vorher beschriebenen Legierungen noch Zirkon in Mengen von 0,4 bis 0,9% zugesetzt wird. Zirkon wirkt kornverfeinernd. Diese Neigung wird jedoch eingeschränkt, wenn die Legierung sich noch im geschmolzenen Zustande in der Gußform befindet. Diese Tendenz wird durch die Gegenwart einer ausreichenden Menge Neodym unterbunden. In diesem Falle verringert die Gegenwart eines verhältnismäßig großen Prozentsatzes an Neodym beträchtlich die Gefahr, daß sich ein größeres Korngefüge bei der Erstarrung in der Gußform ergibt. Dadurch wird die Wirkung des Zirkonzusatzes, ein feineres Kristallgefüge zu erzielen, nicht beeinträchtigt, und außerdem bewirkt der Zirkonzusatz eine beträchtliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Legierungen, wie dies in der britischen Patentschrift 511 137 beschrieben ist, wobei auch die Dehnung von in Sandformen gegossener Gegenstände besonders vergrößert wird. Solche zirkonenthaltende Legierungen sollen im wesentlichen frei von Elementen sein, die, wie z. B. Aluminium, Mangan, Zinn, Silicium, Kobalt, Nickel und Antimon, fähig sind, Zirkon aus der Magnesiumschmelze auszuscheiden. Zusätze an Aluminium und Mangan, die bei zirkonfreienLegierungen möglich sind, sind daher bei den zirkonhaltigen Legierungen. zu vermeiden, jedoch können diese ein oder mehrere der folgenden Elemente in den angegebenen Mengen enthalten: Zink o,5 bis io %, Cadmium o,5 bis io'A, Beryllium o,ooo5 bis o,i %, Quecksilber o,oi bis 5 °/o, Thorium o,oi bis io %, Calcium o,oi bis 0,2'/o.
Wenn die Legierungen gemäß. der vorliegenden Erfindung Zirkon enthalten, dann sollen sie im allgemeinen wenigstens 0,4 0/0 Zirkon in einem Zustand aufweisen, daß das Zirkon legiert mit dem Magnesium in einer wäßrigen Lösung von Chlorwasserstoff säure,. bestehend äus 30 ccm H Cl (spezifisches Gewicht 1,16) und 85 ccm Wasser, leicht löslich ist, wobei genügend Säure während der Auflösung zugesetzt werden soll, um die ursprüngliche Konzentration aufrechtzuerhalten. Gemische aus seltenen Erden, die fast ausschließlich aus Neodym ünd Praseodym mit im allgemeinen wenigstens 6o °/o Neodym bestehen, werden gewöhnlich Didymium bezeichnet.

Die vorteilhaften Eigenschaften, die die Legierungen der vorliegenden Erfindung besitzen, werden beispielsweise durch die folgenden Versuchsergebnisse veranschaulicht:

0,110/0 Zug- Dehnung

Legierung Streck- Festigkeit % bei

grenze kg/mmz 5o,8 mm

kg/mma

0,7% Zr, 2,5% Zn,

o,5% Mischmetall,

Rest Magnesium,

nicht wärmebehandelt 9,4 18,1 7,9

0,7% Zr, 2,5% Zn,

2,5% Didymium,

Rest Magnesium,

nicht wärmebehandelt 919 18,8 14.I

0,7% Zr, 4,5% Zn,

2% Mischmetall,

Rest Magnesium,

wärmebehandelt

24 Stunden bei 33o° C 12,9 19,5 5,5

0,7% Zr, 4,5% Zn, .

2% Didymium,

Rest Magnesium,

wärmebehandelt

24 Stunden bei 33o° C 12,9 22,0 7,9

Kriechwiderstand

Kriechgeschwindigkeit

Legierung per Stunde bei 20o° C

0,7% Zr, 2,5% Zn,

2,5% Mischmefall,

Rest Magnesium 5,o x 1o- 7 cm je i cm Länge

bei 3,1 kg/mm'

0,7% Zr, 2,5% Zn,

2,5% Didymium,

Rest Magnesium 2,5 x i0-7 cm je i cm Länge

bei 3,1 kg/mm9

Die Legierungen gemäß der vorliegenden Erfindung können zu Herstellung sowohl von gegossenen als auch für spanlos verformte Gegenstände verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Magnesiumlegierung, gekennzeichnet durch nachstehende Zusammensetzung: o,5 bis io'/o Metalle der seltenen Erden, Rest Magnesium, mit der Maßgabe, daß die seltenen Erden sich wenigstens zu 5o %, vorzugsweise wenigstens zu 75'/o aus Neodym, höchstens bis 25 0% aus Lanthan und Cer, getrennt oder zusammen, und aus Praseodym und kleinen Mengen Samarium und Spuren der Elemente der Yttriumgruppe als Rest zusammensetzen.
2. Legierung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Metallen der seltenen Erden von 2 bis 4 0/0.
3. Legierungen nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB sie neben den dort angegebenen Bestandteilen unter entsprechender Verringerung des Magnesiumgehalts, jedoch auf nicht unter 85 %, noch eins oder mehrere der Metalle Mangan ... in Mengen von 0,02 bis höchstens 2°% Aluminium - - - 0,01 - - 2% Calcium o,oi - - ' 0,2% Thorium o,oi - - i0% Quecksilber - - - 0,01 - - io% Beryllium - - - 0,0005 - - o,1 Zink ...... - - - 0,5 - - 100% Cadmium.. - - - o,5 - - i0% enthalten.
4. Legierungen nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB sie unter entsprechender Verringerung des Magnesiumgehalts noch Zirkon in Mengen von 0,4 bis o,9 % enthalten.
5. Legierungen nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB sie neben den dort angegebenen Bestandteilen unter entsprechender Verringerung des Magnesiumgehalts, jedoch auf nicht unter 85 %, noch eins oder mehrere der Metalle Zink . ..... in Mengen von o,5 bis höchstens io% Cadmium - - - 6,5 - - 10% Beryllium - - - 0,0005- - 0,1% Quecksilber - - - o,oi - - 5% Thorium .. - - - o,oi - - i0% Calcium. . . - - - 0,01 - - 0,2% enthalten.