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"Perfectionnements aux alliages à base de magnésium"
La présente invention se rapporte aux alliages à base de magnésium et a pour objet le déve- loppement industriel de ces alliages afin que ceux-ci se prêtent facilement au procédé de déformation méca- nique à chaud.
L'une des principales difficultés ren- contrées jusqu'ici dans l'application industrielle des alliages à base de magnésium consistait dans le fait qu'une structure travaillée était particuliè- rement difficile à atteindre avec ces alliages, en
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raison des craquelures et des fractures prématurées qui se produisent dans les articles au cours du travail.
Le travail ou façonnage de ces alliages est particulièrement désirable dans certaines appli- cations, car il est universellement reconnu que l'affi- nage du grain et l'amélioration de la structure inter- ne que l'on obtient dans l'alliage par les procédés de façonnage se traduisent par des propriétés phy- siques plus favorables que celles qu'on pouvait obte- nir dans le cas de pièces moulées.
Jusqu'ici il était difficile de déformer mécaniquement les alliages à base de magnésium, même lorsqu'on voulait leur don- ner des formes simples ; les articles façonnés ayant des formes compliquées étaient dans certains cas pratiquement impossibles à obtenir avec ces alliages, bien que les dits articles puissent être fabriqués industriellement dans les procédés de façonnage à partir d'alliages autres que ceux qui contenaient une quantitéprépondérante de magnésium.
L'invention a principalement pour objet des alliages de magnésium qui peuvent être façonnés avec succès et être transforaés par ce procédé de travail en articles de formes ou de contours plus compliqués que ceux des articles fabriqués indus- triellement jusqu'ici.
Les alliages de magnésium qui font l'objet de l'invention sont en outre plus plastiques sur une échelle de température de travail plus grande que les alliages de magnésium utilisés jusqu'ici.
Les alliages de magnésium en question sont de plus caractérisés par une grande résistance
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à la corrosion et ils présentent enfin des pro- priétés mécaniques qu'il peut être désirable d'obtenir.
Par les mots "alliage de magnésium" ou "alliage à base de magnésium", mots qui sont utilisés dansce qui précède et dans ce qui va suivre, il faut entendre un alliage contenant plus de 50 % de magnésium.,
Dans la demande de brevet français déposée ce même jour par la demanderesse pour "Perfectionnements relatifs aux alliages à base de magnésium", il a été décrit des alliages de magnésium contenant de l'étain, du zinc, et du cadmium avec ou sans manganèse, plomb ou mercure.
Ces alliages constituent des alliages perfectionnés pour pièces moulées et présentent une grande résis- tance à la corrosion, mais dans certains cas ils peuvent être susceptibles, dans certaines conditions, d'être soumis aux procédés ordinaires de façonnage.
On a constaté que les alliages à base de magnésium qui contenaient de 0,1 à 15% d'étain et de 0,1 à 5 % de manganèse, associés ou non à certains autres constituantui seront décrits plus en détail par la suite, sont plus facilement susceptibles d'être déformés mécaniquement que les alliages à base de magnésium utilisés jusqu'à pré- sent.
Sur toute l'étendue comprise entre les limites des compositions ci-dessus indiquées, les alliages peuvent être soumis à l'extrusion mais s'ils doivent être laminés ou forgés il est préférable d'utiliser une quantité d'étain pouvant
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aller de 5 à 7% et une quantité de manganèse compri- se entre 0,5 et 1,5 Pour obtenir les qualités de travail les meilleures, il est préférable d'utiliser un alliage contenant 6 % d'étain et 1% de manganèse.
Cet alliage, après avoir été soumis à l'extrusion et sans traitement additionnel, a une résistance à la tension de / kilogrammes environ par centimètre carré et un allongement de 13% environ pour 5 cen- timètres. Ces propriétés , quoique très favorables, ne sont pas absolument rares;, mais auparavant on avait obtenu industriellement des alliages à base de magnésium qui, après travail, avaient également une résistance à la tension et un allongement satisfaisante L'avantage de l'alliage qui fait l'objet de l'inven- tion réside dans la facilité avec laquelle il peut être déformé, dans la forte résistance à la corrosion du produit obtenu et dans les limites entre lesquel- les on peut choisir la @ température de façon- nage ou de travail.
D'une façon générale la demanderesse préfère utiliser une quantité de manganèse qui ne soit pas de beaucoup inférieure, si elle l'est, à 0,5 % mais des résultats avantageux peuvent être obtenus par l'utilisation de proportions plus faibles.
L'alliage base de magnésium qu'on obtenait auparavant et qui était le plus couramment employé comme alliage à travailler ou à façonner nécessitait de grands soins et une attention très vive de tous les détails afin d'obtenir des produits travaillés à partir des dits alliages; ceux-ci ne pouvaient être travaillés qu'entre 260 et 425 environ, soit un écart de température de 1650 sur
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lequel on pouvait travailler. A 435 environ et au dessus l'alliage devenait cassant à chaud et très sensible à la rupture lorsqu'on lui appliquait la force nécessaire pour le travail ; températures inférieures à 260 il fallait une énergie mécanique trop grande pour déformer la billette.
L'alliage que la demanderesse considère compe le plus satisfaisant et qui contient 6 % d'étain et 1% de manganèse peut être travaillé à chaud avec succès entre 230 et 510 environ, soit un écart de 280 entre les températures entre les- quelles on peut travailler. Les températures plus élevées auxquelles les alliages peuvent être soumis, ainsi que la nature et que la quantité des consti- tuants de l'alliage, coopèrent à l'obtention d'une structure interne caractérisée par une plasticité du métal considérablement augmentée.
On a pu ainsi obtenir à partir de cet alliage des articles façonnés dont le contour ou la forme compliqués étaient tels que tous les essais faits pour les obtenir à partir des alliages de magnésium employés auparavant s'étaient montrés inefficaces, même lorsqu'on opé- rait dans des conditions de travail les plus soignées.
L'alliage précité et les autres combinai- sons qui rentrent dans l'objet de la présente inven- tion ont été soumis à des essais très sévères, dans des conditions particulièrement dures en ce qui concerne la corrosion.Un de ces essais, qui a été étudié pour la comparaison des différents alliages, consiste en des immersions répétées de l'échantillon dans une solution aqueuse à 3% de chlorure de sodium, ces immersions alternant avec des expositions à l'air
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atmosphérique . Cet essai a été choisi principalement en raison de sa rioueur car il donne des effets de corrosion pouvant être mesurés numériquement dans un temps très court ; une durée de 40 heures a été adoptée pour l'essai type.
Lorsqu'on réalise cet essai, on prend un certain nombre d'échantillons pour essais à la trac tion et identiques quant à la composition et aux condi- tions de fabrication et on les divise en deux grou- pes, un groupe qui est essayé pour les propriétés -(et notamment la physiques-et un autre groupe qui est soumis aux résistance à la traction) immersions alternées ci-dessus indiquées, ce deutraction) immersi à son tour soumis à des essais xièmegroupeétant @ à la fin du procédé d'immersion. La différence entre les résis- tances moyennes des deux groupes d'échantillons .ou d'éprouvettes constitue une mesure de la détériora- tion due à la corrosion.
L'alliage de magnésium de type courant à travailler,à la fin de l'assai de 40 heures pré- cité,perd 61 %1 de sa résistance primitive. Bien qu'il y ait à la surface une apparence le corrosion visible à l'oeil, la résistance à la traction de l'alliage préparé conformément à l'invention n'est pas sensi- blement modifiée,ce.qui indique que l'alliage est caractérisé par une très forte résistance à la corrosion. Cette résistance remarquable que présent, l'alliage ayant la composition indiquée ci-dessus peut difficilement être obtenue pour toute la série de compositions que peut présenter l'alliage qui fait l'objet de l'invention, mais de très notables améliorations, par rapport à la résistance des alliages antérieurs, peuvent être constatées.
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Le tableau suivant donne la résistance à la traction, l'allongement proportionnel, la dureté Brinell et la composition chimique d'une série d'al- liages de magnésium ayant été soumis à l'extrusion et contenant 1% de manganèse avec des proportions variables d'étain :
EMI7.1
<tb> Pourcentage <SEP> Pourceau <SEP> Résistance <SEP> Allon- <SEP> Dureté
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> tage <SEP> à <SEP> la <SEP> trac- <SEP> gement <SEP> Brinell
<tb>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> d'étain <SEP> tion <SEP> (%)
<tb>
<tb>
<tb> (Kg.par <SEP> Cm2)
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 2.925. <SEP> 5 <SEP> 50.7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 4 <SEP> 3.000. <SEP> 12,3 <SEP> 51,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 6 <SEP> 2.990. <SEP> 13,7 <SEP> 55,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 10 <SEP> 2.970.- <SEP> 5,8 <SEP> 60,3
<tb>
Des échantillons de ces alliages après qu'ils ont été soumis à l'essai de corrosion, ne présentent uniformément aucun effet appréciable de corrosion.
Bien que les alliages de magnésium contenant de l'étain et du manganèse soient entiè- rement satisfaisants pour les buts qui ont été indiqué ci-dessus, il peut être désirable qe leur résistance façonnage et soit augmentée sans que soient diminuées d'une leur résistance à la corrosion. façon appréciable leurs propriétés favorables. de - Pour augmenter la résistance, on a constaté que cer- tains éléments tels que le zinc, le plomb, le cal- cium, le cadmium et (ou) le baryum pouvaient être ajoutés aux alliages sans que les qualités de façonnage et de résistance à la corrosion de ceux-ci soient affectées d'une façon nuisible.
Bien que les dits éléments puissent tre ajoutés à l'alliage de magnésium contenant de l'étain et du
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manganèse pour obtenir le résultat général indiqué, leur effet n'est pas absolument équivalent en raison du fait que les quantités effectives des dits élé- ments qui peuvent être ajoutées à l'alliage varient et que dans certains cas un de ces éléments produit dans l'alliage des effets qui ne sont pas obtenus par un autre élément.
Lorsqu'on ajoute les éléments d'alliage ci-dessus indiqués dans le but général de durcir l'alliage, on peut réaliser un compromis entre les avantages obtenus par cette addition et les désavantages résultant de l'augmentation du poids spécifique de l'alliage (du fait que le pourcentage d'éléments plus lourds contenus dans celui-ci a été augmenté); dans aucun cas la proportion de magné- sium ne doit âtre inférieure à 50 %, en poids, de l'alliage.
Le zinc qui pont êtreajouté aux allia- gës de magnésium contenant de l'étain et du manganèse peut l'être dans des proportions allant de 0,1 % à 10%; le zinc ainsi ajouté suivant cette proportion augmente la résistance de l'alliage. Lorsque celui- ci doit être forgé ou travaillé d'une façon analogue, il est préférable de n'ajouter que moins de 1% de zinc. Mais si l'alliage doit être soumis à l'ex- trusion, le zinc peut être ajouté en plus grande quantité jusqu'à 10%. L'addition de zinc aux alliages qui font l'objet de l'invention augmente quelque peu leur susceptibilité au traitement calo- rifique.
Le plomb peut être ajouté à l'alliage de magnésium contenant de l'étain et du manganèse suivant des quantités allant de 0,5 à 5%. cette
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addition augmente notablement la résistance de l'alliage sans que soient diminuées d'une façon appré- ciable ses caractéristiques de travail ou sa suscep- tibilité à la corrosion. En raison du poids/de cet élément d'alliage il est préférable de ne pas l'ajou- ter en quantité dépassant notablement la proportion de 5% en poids.
Le calcium peut être ajouté à l'allia- ge de magnésium contenant de l'étain et du Manganèse dans le but d'augmenter la résistance de l'alliage; cet effet est obtenu de façon satisfaisante si on a ajouté le métal suivant des proportions allant de 0,1 à 2% environ. L'addition aux dits alliages d'une proportion supérieure à 2 % de calcium, bien qu'elle ait pour effet d'augmenter leur dureté, tendrait à les rendre fragiles.
Le baryum peut être substitué au calcium dans les alliages de magnésium contenant de l'étain et du manganèse. On pourrait également ajou- ter ensemble du calcium et du baryum. La proportion de l'un ou l'autre de ces métaux ou des deux ne doit pas être, de préférence, supérieure à 2 %.
Un autre élément ou constituant d'al- @ qui liagepeut tre utilisé avec avantage en raison de sa tendance à renforcer l'alliage de magnésium contenant de l'étain et du manganèse, est le cadmium.
Ce métal doit être ajouté de préférence suivant des proportions allant de 0,5 à 10 % environ. L'augmen -, f que tation de dureté-donte à l'alliage l'addition de cadmium (en proportion inférieure à 5% environ) n'est pas très grande et pour cetteraison il peut être préférable d'ajouter des proportions de cadmium allant de 5 à 10% environ, bien que des proportions
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moindres puissent être utilisées, particulièrement dans le cas où le cadmium n'est pas le seul consti- tuant ajouté pour augmenter la dureté de l'alliage.
Les éléments ou constituants d'allia- ge ci-dessus mentionnés: zinc, plomb, calcium, cadmium, baryum, peuvent être utilisés séparément dans l'alliage de magnésium au manganèse contenant de l'étain , deux ou plusieurs de ces éléments pou- vant être utilisés pour obtenir les résultats indi- qués.
On obtient de préférence l'alliage en ajoutant au magnésium fondu un alliage riche en étain et en manganèse. L'alliage riche en étain et en manganèse est obtenu par l'addition du métal manganèse à de l'étain fondu et par chauffage de la masse fondue,de préférence à une température supé- rieure à 1.100 environ, tempétature au delà de laquelle oh obtient une solution appréciable de manganèse dans l'étain. Après solidification et analyse chimique, les proportions convenables dtallia- ge riche et de magnésium peuvent être facilement calculées.
Les alliages ci-dessus décrits peuvent être soumis au traitement thermique habituel dans le but de les améliorer ou de modifier certaines de leurs propriétés ; ce qui précède et dans le résumé, les termes l'alliage au magnésium" et "alliage à base de magnésium" indiquent un alliage qui a subi un traitement thermique ou qui ne l'a pas subi.
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