CH261434A

CH261434A - Alliage de magnésium.

Info

Publication number: CH261434A
Authority: CH
Inventors: Limited Magnesium Elektron
Original assignee: Magnesium Elektron Ltd
Priority date: 1945-03-22
Filing date: 1946-03-22
Publication date: 1949-05-15

Description


  Alliage de magnésium.    La présente invention a pour objet -Lui   alliage de magnésium du type décrit au brevet  britannique No 511137 au nom de la titulaire.  L'alliage décrit dans ce brevet contient du zir  conium, mais ne renferme     aucun.    élément, tel  que l'aluminium, le silicium, l'étain, le man  ganèse, :le cobalt, le nickel et l'antimoine, qui,  lorsqu'ils se trouvent en .quantité     suffisante     dans un alliage magnésium-zirconium à l'état  fondu, se combinent avec le zirconium présent  pour former     des    composés à point de fusion  élevé;

   par contre cet alliage peut renfermer  des éléments dits  admissibles  qui sont inca  pables de se combiner avec le zirconium dis  sous dans l'alliage fondu, pour former des  composés     ayant    un     point    de fusion élevé qui  se déposeraient.  



  On a maintenant     trouvé    que certains avan  tages spéciaux peuvent être obtenus en in  cluant dans la     composition    des     alliages    du  type indiqué     ci-dessus,    du     barium    ou du stron  tium ou à la fois du     barium    et du strontium.  



  La quantité totale de ces deux éléments       barium        etiou    strontium peut aller jusqu'à 1     %,     mais en fait des traces de ces éléments sont  habituellement suffisantes. La quantité de ces  éléments comprenant lesdites traces peut sim  plement être celle qui est suffisante pour pro  voquer l'apparition d'une raie caractéristique  visible au spectroscope,     dans    le spectre d'étin  celle de l'alliage.

   La limite inférieure quanti  tative de ces deux     éléments    pour obtenir un  résultat avantageux, peut par conséquent être    de l'ordre de 0,001      Jo,    mais en pratique il est  avantageux que ce ou ces éléments soient pré  sents en quantité tant soit peu plus grande de  l'ordre de 0,01 à 0,1<B><I>% .</I></B>  



  On a constaté que le     barium    et le stron  tium ont un effet totalement inattendu et  avantageux lorsqu'ils sont alliés avec du  magnésium et du zirconium, en ce sens qu'ils  facilitent l'introduction du zirconium dans le       magnésium    et dans les alliages à base de  magnésium, tout en donnant un grain plus fin  et en     augmentant    notablement la résistance  aussi bien des alliages coulés que des alliages  travaillés (forgés).  



  Comme il est bien connu, il est difficile  d'introduire du zirconium dans le magnésium  dans un état tel qu'il agisse effectivement  comme affineur du grain et qu'il améliore  les propriétés métalliques de l'alliage. Un très  grand nombre de procédés ont déjà été pro  posés pour allier le zirconium avec le magné  sium, et dans plusieurs de ces procédés le zir  conium est allié en proportions plus ou     moins     grandes dans une forme dans laquelle il cons  titue un affineur de grains effectif.

   Comme  le zirconium qui n'est pas actif pour affiner  le grain et pour améliorer les propriétés mé  caniques, se trouve être celui en suspension à  l'état insoluble dans le magnésium ou dans  l'alliage à base de     magnésium,    le zirconium  qui, lui, est actif comme affineur de grains  est celui qui paraît être en solution et il peut  donc être facilement distingué du zirconium      insoluble précédemment indiqué, car, contrai  rement à n'importe quelle autre forme connue  de zirconium métallique,

   il peut être facile  ment     dissous    dans     ime    solution aqueuse d'acide       chlorhydrique    formée à partir de 15     cnë    de       HCil    de     poids    spécifique 1,16 et de 85     cms     d'eau, la concentration initiale de l'acide étant  maintenue par des     adjonctions    d'acide pen  dant la     dissolution.     



  En     conséquence    le zirconium insoluble  dans ladite solution de     HCl    et que     l'on    dési  gnera ci-après comme  insoluble , est ineffi  cace     comme    affineur de     grains,.    alors que celui       qui    est soluble dans ladite solution de     HCl    et  que l'on     désignera    ci-après comme  soluble ,  est efficace comme affineur de grains.  



  L'alliage de     magnésium    selon l'invention       est    donc caractérisé en ce qu'il contient du  zirconium sous une forme     soluble    dans une       solution        aqueuse    d'acide     chlorhydrique    ob  tenue à partir de 15 parties en volume de     HCl     de poids spécifique 1,16 et de 85 parties en       volume    d'eau, et au moins un métal     alcalino-          terreux        d    e poids     atomique        compris    entre 87  et 138.  



  On a trouvé que de très petites     quantités     des éléments indiqués ci-dessus comme don  nant naissance à des composés à point de  fusion très élevé, peuvent être présentes dans  l'alliage, pourvu que ces     quantités    soient suffi  samment     petites    pour ne pas empêcher l'intro  duction de la quantité désirée de zirconium  soluble. Au cas où de petites quantités de ces  éléments seraient     présentes    dans le magnésium  métallique à utiliser, la quantité d'agent alliant  le zirconium, nécessitera d'être légèrement    augmentée.

   En     particulier    du manganèse peut  être présent     jusqu'à    environ 0,25     %    dans       l'alliage        terminé.     



  En l'absence de     barium    ou de strontium,  la     finesse    moyenne de     grains    la     plus    grande  qui     puisse    être obtenue par l'adjonction de  zirconium à du magnésium pour former un  alliage comprenant du zirconium à l'état solu  ble,     alliage    qui est coulé en une barre de  2,5 cm de diamètre, est de l'ordre de     gran-          deur    de 0,045 à 0,060 mm, mais en présence  d'environ<B>0,

  05%</B> de     barium    on peut normale  ment produire un alliage dont la     dimension          moyenne    de grains est     comprise    entre 0,025  et 0,040     mm,    lorsque cet alliage est coulé  comme     ci-dessus    en une barre de 2,5 cm de  diamètre. Cependant on a obtenu quelquefois  des grains de l'ordre de 0,015 mm, en présence  de     barium.    Comme il est bien     connu,    les pro  priétés mécaniques dépendent dans une  grande mesure de la dimension des     grains    et  les grains très fins sont par conséquent grande  ment désirables.  



  L'alliage, objet de la présente invention  peut contenir au moins<B>0,3%</B> de zirconium  soluble et il peut en outre contenir un ou plu  sieurs éléments  admissibles  tels que le zinc,  le cadmium, l'argent, le cérium ou autre métal  terreux rare, le lithium ou le     calciiun.     



       Egalement,    la résistance mécanique d'un  alliage tel qu'un alliage zinc-zirconium, à base  de magnésium, est fortement influencée par  le     barium    et le strontium, que cet alliage soit.  coulé ou forgé, comme le montrent les exem  ples suivants         Exemple   <I>1:</I>    Trois alliages A, B, C ont été préparés de  manière à ce qu'ils contiennent en poids les    pourcentages suivants de zinc, de zirconium  soluble, de     barium    et de strontium:  
EMI0002.0062     
  
       Ces alliages ont été coulés selon le procédé  direct en coquilles et étirés à une température  de 3200 C à une vitesse de 30 cm à la minute  et ils ont donné les résultats suivants comme  résistance à la traction:

    
EMI0003.0001     
  
    Tension <SEP> en <SEP> kg/mm2 <SEP> pour <SEP> laquelle
<tb>  Alliage <SEP> la <SEP> déformation <SEP> permanente <SEP> est <SEP> de
<tb>  0,1% <SEP> de <SEP> la <SEP> longueur
<tb>  A <SEP> 27,4-29
<tb>  B <SEP> 27,6-29,8
<tb>  C <SEP> 29,8-31            Exemple   <I>2:</I>  Deux alliages D et E ont été fabriqués de manière à contenir les éléments mentionnés  ci-dessous et dans les pourcentages suivants:  
EMI0003.0003     
  
     Ces alliages ont de nouveau été coulés par  le procédé direct en coquilles et la résistance  à la traction du métal résultant a été déter  minée. L'alliage D, qui n'est pas conforme à  l'invention, est donné à simple titre de com  paraison.

    
EMI0003.0004     
  
    Tension <SEP> en <SEP> kg/mm' <SEP> pour <SEP> laquelle
<tb>  Alliage <SEP> la <SEP> déformation <SEP> permanente <SEP> est <SEP> de
<tb>  0,10% <SEP> de <SEP> la <SEP> longueur
<tb>  D <SEP> 6,5-6,8
<tb>  E <SEP> 7,6-7,9       <I>Exemple 3:</I>  Les deux alliages ci-dessus ont été étirés  à la température de 3700 C à une vitesse de  38 cm à la minute;

   ils ont donné les résultats  suivants en ce qui concerne la résistance à la  traction  
EMI0003.0005     
  
    Tension <SEP> en <SEP> kg/mm' <SEP> pour <SEP> laquelle
<tb>  Alliage <SEP> la <SEP> déformation <SEP> permanente <SEP> est <SEP> de
<tb>  0,1% <SEP> de <SEP> la <SEP> longueur
<tb>  D <SEP> 27,1-28
<tb>  E <SEP> 31,4-32,6       <I>Exemple 4:</I>  Les deux alliages D et E ci-dessus ont été  à nouveau étirés à une température de 3700 C,  l'alliage D à une vitesse de 137 cm à la    minute et l'alliage E à la vitesse de 198 cm  à la minute.

    
EMI0003.0006     
  
    Tension <SEP> en <SEP> kg/mm' <SEP> pour <SEP> laquelle
<tb>  Alliage <SEP> la <SEP> déformation <SEP> permanente <SEP> est <SEP> de
<tb>  0,1% <SEP> de <SEP> la <SEP> longueur
<tb>  D <SEP> 24,9-26,1
<tb>  E <SEP> 31,1-31,8            Exemple   <I>5:</I>  On voit de l'exemple 4 que bien que la  vitesse d'étirage de l'alliage D a été plus fai  ble que celle de l'alliage E, la résistance à la  traction de l'alliage E était encore de beau  coup supérieure à celle de l'alliage D. Même  lorsque l'alliage E a été étiré à une tempéra  ture de 3700 C à une vitesse de 3,95 m à la  minute, sa résistance à la traction est restée  bien supérieure à celle de l'alliage D lorsque  ce dernier a été étiré à une vitesse de 137 cm  par minute.

    
EMI0003.0008     
  
    Tension <SEP> en <SEP> kg/mm' <SEP> pour <SEP> laquelle
<tb>  Alliage <SEP> la <SEP> déformation <SEP> permanente <SEP> est <SEP> de
<tb>  0,1% <SEP> de <SEP> la <SEP> longueur
<tb>  E <SEP> <B>29,9-30,7</B>       En général cette augmentation de la résis  tance à la traction est accompagnée d'une  diminution correspondante de l'allongement et      l'allongement     diminue    sensiblement lorsque 1a  quantité de     barium    ou de strontium dépasse       environ    0,1<B>/%".</B>     Néanmoins    l'allongement des  alliages contenant environ 0,1 % de     barium     ou de strontium reste encore appréciable et  suffisant, pour bien des buts,

   l'allongement  des alliages dans lesquels la teneur en     barium          et/ou    strontium ne dépasse pas 0,07 à<B>0,08%</B>  étant évidemment plus élevé. Ainsi, les allon  gements des différents alliages indiqués dans  les exemples ci-dessus sont les suivants  
EMI0004.0008     
  
    Ex<U>e</U>mple <SEP> Alliage <SEP> Allongement <SEP> en <SEP>  /o
<tb>  "I <SEP> A <SEP> 12,5-19,0
<tb>  B <SEP> 11,0-14,0
<tb>  C <SEP> 8,0- <SEP> 9,0
<tb>  II <SEP> D <SEP> 20,0-21,5
<tb>  E <SEP> 6,5- <SEP> 9,0
<tb>  III <SEP> D <SEP> 12,0-21,0
<tb>  E <SEP> 6,0- <SEP> 6,0
<tb>  IV <SEP> D <SEP> 22,0-22,5
<tb>  IV <SEP> E <SEP> 6,0- <SEP> 9,5
<tb>  V <SEP> E <SEP> 6,0- <SEP> 9,

  0       Les éléments     barium    et strontium peuvent  être ajoutés au magnésium fondu sous forme  des métaux     eux-mêmes    ou sous forme d'alliage  ou sous forme de leurs fluorures ou de leurs  oxydes. S'ils sont ajoutés sous forme métal  lique, la formation de l'alliage est de préfé  rence réalisée     cri    utilisant des fondants ne  contenant pas     d'halogénures    de magnésium ou  dans     ime    atmosphère inerte comme par exem  ple de l'argon ou dans le vide.  



  Un procédé approprié pour introduire le       zirkonium,    le strontium et le     barium    dans le  magnésium consiste à amener du magnésium  fondu en réaction avec un bain fluide com  prenant     un    mélange de fluorure de zirconium  et de fluorure de     barium    ou de strontium, et  si on le désire, de calcium, lithium et magné  sium.  



  L'inclusion des éléments     barium    et stron  tium ainsi qu'également lithium,. dans le cas  où cet élément est présent, parait augmenter  la tendance des alliages résultant à s'oxyder,       eii        rendant    les     inhibiteurs    habituels tels que le    soufre ou le bioxyde de soufre     inopérants     lorsque le métal est versé à des températures  supérieures à 7401 C. Ces alliages présentent  également une tendance légèrement accrue à.  attaquer le sable vert lorsque les inhibiteurs  habituels sont employés dans les proportions  usuelles. Cependant, si l'on prend des     précau-          *tions,    on n'éprouve aucune difficulté lors du  coulage.

   Par exemple si l'on saupoudre le  métal pendant la coulée avec un mélange  d'une partie en poids de soufre et d'une par  tie en poids d'acide borique séché à<B>150'</B> C  et si l'on incorpore une quantité tant soit  plus grande qu'habituellement de soufre  et d'acide borique dans le sable de moulage,  il ne se produit aucune oxydation indésirable.  On a trouvé que l'incorporation de 6 % de  soufre et 4 % d'acide borique au sable de       moulage        donne    des résultats satisfaisants.  



  Il est généralement connu des hommes du  métier que les alliages à base de magnésium       contenant    du zirconium sont très difficiles à  préparer à l'état exempt de contamination par  le fondant et de contamination par inclusion  de chlorure, et jusqu'à maintenant tous les  essais tentés pour préparer des alliages non  contaminés n'ont pas réussi.  



  La titulaire a cependant fait la découverte  surprenante que des proportions même très  petites des deux éléments mentionnés ci-des  sus,     barium    et strontium, ont un effet remar  quable et imprévisible sur l'élimination du fon  dant, en ce sens qu'ils facilitent considérable  ment la séparation du fondant et des inclu  sions de chlorure d'avec le métal fondu, non  seulement pendant la préparation initiale,  mais également lors de la refonte.

   Comme la  préparation de lingots destinés à une refonte  subséquente joue un rôle important dans la  production d'alliages à base de magnésium, la  propriété que présentent ces alliages de pou  voir être     refondus    sans contamination par le  fondant, est d'une importance égale à celle de  la préparation initiale du métal à l'état  exempt de fondant.  



  Pour préparer un alliage de magnésium  et de zirconium contenant du     barium    ou du  strontium et     totalement    exempt d'inclusions      de fondant, il convient toutefois d'utiliser des  fondants appropriés.  



  On a trouvé que les avantages dus à la  présence de     barium    ou clé strontium se mani  festent aussi bien     pour    les alliages coulés dans  le sable, que pour ceux coulés en coquilles et  que pour les alliages sous forme travaillée,  cependant cette     présence    influence moins  favorablement les propriétés mécaniques des       pièces    coulées dans le sable.

Claims

REVENDICATION Alliage de magnésium, caractérisé en ce qu'il contient du zirconium sous une forme soluble dans une solution aqueuse d'acide chlorhydrique formée à partir de 15 parties en volume de IICl de poids spécifique1,16 et < le 85 parties en volume d'eau, et au moins un métal alcalino-terreux de poids atomique compris entre 87 et 138. SOUS-REVENDICATIONS 1. Alliage selon la revendication, caracté risé en ce que sa teneur en zirconium sous la dite forme est d'au moins 0,3 %. 2. Alliage selon la revendication, caracté risé en ce que sa teneur totale en métal alcalino-terreux de poids atomique compris entre 87 et 138, n'excède pas 0,1 %. 3.

Alliage selon la revendication, caracté risé en ce qu'il est constitué en majeure par tie de magnésium, en ce qu'il contient du zir conium sous ladite forme et des traces de barium et en ce qu'il présente une dimension moyenne de grains comprise entre 0,015 _ et 0,040 mm. 4. Alliage selon la revendication, caracté risé en ce qu'il contient en outre au moins un élément inapte à se combiner avec le zirco nium lorsque l'alliage est fondu pour former des composés à point de fusion élevé qui se sépareraient. 5. Alliage selon la revendication, caracté risé en ce qu'il est exempt de contamination par un fondant et d'inclusion de chlorure. 6.

Alliage selon la revendication et la sous- revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément est du zinc. 7. Alliage selon la revendication et la sous- revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément est du cadmium. 8. Alliage selon la revendication et la sous revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément est de l'argent. 9. Alliage selon la revendication et la sous- revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément est du cérium. 10. Alliage selon la revendication et la sous-revendication 4, caractérisé en ce que le dit élément est du lithium. 11.

Alliage selon la revendication et la sous-revendication 4, caractérisé en ce que le dit élément est du calcium. 12. Alliage selon la revendication et les sous-revendications 1, 2, 4 et 6, caractérisé en ce qu'il contient 2,9 % de zinc, 0,38 % de zir conium soluble,0,015% de barium, le solde étant du magnésium et des impuretés. 13. Alliage selon la revendication et les sous-revendications 1, 2, 4 et 6, caractérisé en ce qu'il contient 3,05,v de zinc, 0,47% de zir conium soluble,0,055% de barium, le solde étant du magnésium et des impuretés. 14.

Alliage selon la revendication et les sous-revendications 1, 2, 4 et 6, caractérisé en ce qu'il contient2,9 1,91, de zinc, 0,43% de zir conium soluble,0,01-5% de barium, 0,050/00' de strontium, le solde étant du magnésium et des impuretés. 15. Alliage selon la revendication et les sous-revendications l., 2, 4 et 6, caractérisé en ce qu'il contient2,9% de zinc,0,68% de zir conium soluble,0,07% de barium, le solde étant du magnésium et des impuretés.