CH211148A - Binäre Magnesiumlegierung. - Google Patents

Description

  Binäre     Magnesiumlegierung.       Die vorliegende     Erfindung    bezieht sich  auf eine     binäre        Magnesiumlegierung    mit       überwiegendem        Magnesiumgehalt.     



  Die Entwicklung der hochprozentigen       Magnesiumgusslegierungen    wurde in erster  Linie durch -den Umstand bestimmt,     dass,die     einzige Möglichkeit zur     Erzielung    eines       kristallinischen        Gussgefüges    von technisch  brauchbaren     Festigkeitseigenschaften    bei  Magnesium in dem     Hinzulegieren    von Le  gierungskomponenten mit härtend wirkenden  Eigenschaften bestand.

   Bis heute     wurden    für  diesen Zweck fast aus     chliesslich    Aluminium  und     Zink    verwendet.     Diese        Metalle    üben,  bei Anwendung in den gebräuchlichen Men  genverhältnissen von     4-10%    Aluminium,  gegebenenfalls zusammen     mit    bis zu 3  Zink, eine härtende und     kornverkleinernde     Wirkung auf .das     Magnesium    aus, das an  sich weich ist und nach dem     Erstarren    eine  grab kristallinische,     radialstrahlige    Struktur  aufweist.

      Je nach ihrer besonderen Zusammen  setzung und je nach der Art     des,    angewand  ten     Giessverfahrens    (Sand-,     Kokillen-    oder       Spritzguss)    weisen diese bekannten     Magne-          siumgusslegierungen    im     unvergüteten    Zustand  eine Zugfestigkeit von 16-22     kg/mm@    auf,       bei    einer     Dehnung        von.        ä-12    %, einer Streck  grenze von 8-12     kg/mm@    und einer Kerb  zähigkeit von 0,

  5     mkg/em2        ("Werkstoffhand-          buch        Nichteisenmetalle"    1986, Blatt     K3).     



  Ein     Nachteil.    dieser bekannten     Magne-          siumlegierungen    ist aber darin zu erblicken,  dass sie während der     Erstarrung    zur     Bildung     sogenannter     Mikrolunker,    das heisst     feiner          Haarrisse    im Gefüge, neigen.

       Diese    Mikro  lunker machen die     Gussstücke    nicht nur     bis     zu einem gewissen Grad     durchlässig    für  Flüssigkeiten oder Gase,     sondern    sie beein  trächtigen auch unter gewissen Umständen,  infolge ihrer     Kerbwirkung        wesentlich    die  guten mechanischen Eigenschaften, die an  sich bei gesundem Gefüge der     Gussstücke    er-           reichbar    sind. Dieser Nachteil macht sich  besonders an hochbeanspruchten Stellen der       Gussstüeke    bemerkbar, die entsprechend ver  stärkt werden müssen.

   Die Neigung der be  kannten     Gusslegierungen,    solche     Mikrolunker     zu bilden, scheint mit ihrem     verhältnismässig     hohen Gehalt an     Legierungsbildnern    zusam  menzuhängen, der im Vergleich zu reinem  oder     niedrig    legiertem Magnesium zu einem  grossen     Ers:ta.rrungsintervall    führt. Die bis  heri.gen Versuche, der Bildung solcher Mikro  lunker entgegenzuwirken, beschränkten sich  auf eine ausgedehnte Verwendung von s     oge-          nannten        Abschreckplatten    und andern Mass  nahmen zur raschen Abkühlung der gefähr  deten Gefügebereiche.

   Solche Massnahmen  sind jedoch teuer und in der Praxis häufig  schwierig zu     beherrschen.     



  In     Erkenntnis    der Bedingungen, die für  die Bildung eines     mikrolunkerfreien        Guss-          gefüges    von hoher Festigkeit massgebend  sind, nämlich     Feinkörnigkeit    und kleines       Ersta.rrungsintervall,    wurden systematisch  Versuche durchgeführt, die zur Auffindung  von     Legierungsbildnern    dienen sollten, wel  che auf Magnesium eine stark kornver  feinernde Wirkung ausüben, und zwar auch  dann, wenn sie in Mengenverhältnissen an  gewendet würden, die zur Erzielung einer  erheblichen Verbreiterung des     Erstarrungs-          intervalles    nicht ausreichend sind.  



  Es wurde dabei gefunden, dass das     Zir-          kon    ein Metall ist, das den vorerwähnten  Forderungen entspricht.  



  Gegenstand der vorliegenden Erfindung  ist also eine binäre     Magnesiumlegierung,    die  durch einen Gehalt zwischen 0,05 und 2       Zirkon    gekennzeichnet ist.  



  Es hat sich gezeigt, dass das     Zirkon,    in  Mengen von     0,05-'-)%    mit Magnesium  legiert, eine viel stärkere Kornverfeinerung  bewirkt, als die bisher üblichen viel grösseren  Mengen von Aluminium und     Z1n1L    Bei Zu  satz von     Zirkon    zum Magnesium in den vor  erwähnten Mengenverhältnissen ist ausserdem  das     Erstarrungsintervall    der erhaltenen Le  b     erung    noch so klein, dass eine solche Legie  rung ohne wahrnehmbare Mikrolunkerbil-    Jung erstarrt.

   Die kornverfeinernde Wir  kung des     Zirkons    auf reines     Magnesium    (im       Gusszustand:    Zugfestigkeit     9-l3   <B>kg/mm',</B>  Dehnung 5-69o) ist so stark, dass schon ein  Zusatz von     (:

  ),5    %     Zirkon    der Legierung eine  Zugfestigkeit von 18,5     kg/mm\    und eine       Streckgrenze    von 7     kg/mm'    verleiht,     welche     Werte nahezu denen der bisher gebrauchten       Guss.legierungen        gleichkommen.    Ausserdem  wird die Dehnung auf 21 % und die     Kerb-          zähigkeit        auf    1,5     mkg/cm@    erhöht. Diese  Werte sind also wesentlich höher als die ent  sprechenden Werte der gebräuchlichen     Guss-          legierungen.     



  Da die     Korrosionsbeständigkeit    von     Guss-          legierungen    durch ein feinkörniges und  dichtes Gefüge begünstigt wird, so ist die  erfindungsgemässe     Legierung    bezüglich Kor  rosionsbeständigkeit und besonders im Hin  blick auf     Spannungskorrosionsfestigkeit    den  besten bisher bekannten Legierungen auf       Magnesiumbasis    gleichwertig.

   Der Zusatz  von Mangan, das sonst als notwendig für die  Verbesserung der     Korrosionsfestigkeit    ange  sehen wurde, erübrigt sich; er     würde    im vor  liegenden Fall das     Zirkon    zudem noch     hin-          (lern,    seine günstigen Wirkungen auszuüben.  



  Das feine Korn, das     eich    bei der Erstar  rung der erfindungsgemässen     Magnesium-          Zirkon-Legierung    bildet, bleibt auch nach  wiederholtem Einschmelzen und Umgiessen  der     Legierung    erhalten. Die Bildung des  feinkörnigen Gefüges ist praktisch unabhän  gig von der     Abkühlungsgeschwindigkeit    der  gegossenen     Legierung;    sie tritt also sowohl  beim     Kokillenguss    als auch beim     Saudguss     ein.  



  Die guten Eigenschaften der     vorbeschrie-          benen     insbesondere ihre hervor  ragende Dehnbarkeit und     Kerbzähigkeit,    ma  chen sie auch für die Verarbeitung zu     ver-          kneteten    Erzeugnissen geeignet.

   Eine binäre       Legierung,    die bis etwa 2/o     Zirkon    enthält,  zeigt nach der     Verknetung    Festigkeitswerte,  die.     denjenigen    der gebräuchlichen     verknete-          ten        Magnesiumlegierungen,    die erhebliche  Mengen Aluminium und gegebenenfalls auch  Zink enthalten, gleichkommen, während sie      hinsichtlich Zähigkeit diesen gebräuchlichen  Legierungen wesentlich überlegen ist. Von  Wichtigkeit ist noch der Umstand, dass insbe  sondere die verknetete Legierung sich vor den  bekannten verkneteten Legierungen durch  ihre     Schweissbarkeit    auszeichnet.  



  Für die bekannte     Magnesiumknetlegie-          rung    AM 503 der I. G. Farbenindustrie A. G.  (siehe     "Werkstoffhandbuch    Nichteisenme  talle" 1936,     Blatt        K4)    werden folgende Fe  stigkeitswerte angegeben:

         Zugfestigkeit    = 19-23     kg/mm2          Streckgrenze    = 14-17 kg/mm'  Dehnung = l,5-5       Kontraktion    =<B>5%.</B>         Im    Vergleich hierzu weist     eine        Magne-          siumlegierung    mit 1 %     Zirkon    im     verkneteten     Zustand die folgenden     Festigkeitswerte    auf:  Zugfestigkeit = 29,8     kg/mm@     Streckgrenze = 25,8 kg/mm'  Dehnung =<B>16,2</B> Kontraktion = 34,0

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Binäre Magnes.iumlegierung, gekennzeich net durch einen Gehalt zwischen 0,05 und 2 % Zirkon.