CH295743A

CH295743A - Alliage à base de magnésium.

Info

Publication number: CH295743A
Authority: CH
Inventors: Limited Magnesium Elektron
Original assignee: Magnesium Elektron Ltd
Priority date: 1950-06-02
Filing date: 1951-06-01
Publication date: 1954-01-15

Description


      Alliage    à base de     magnésium.            La        présente    invention concerne un alliage        <  <     base de magnésium.  



  On a fait de nombreuses tentatives pour  préparer des alliages à base de     magnésium     présentant une haute résistance au     fluage     aux températures élevées. Dans ce but on a  proposé d'utiliser des alliages binaires conte  nant. jusqu'à     10%    de cérium ou de préparer  (les alliages contenant du cérium en     rnêirn.e     temps que certains autres éléments, par exem  ple du manganèse, du cobalt et du calcium.

         Bien        que    ces additions de cérium se soient       montrées    efficaces en augmentant la résis  tance ait fluage, ces alliages en général ne  sont, pas satisfaisants, en particulier parce       (Iu'ils    tendent à être trop fragiles à." la tem  pérature ambiante.  



  On a récemment proposé d'utiliser des  alliages à. base de magnésium contenant     jus-          qu'à        1%        de        zirconium        en        même        temps        que        -1     à     4%        de        cérium        et        on    a     trouvé        que        ces     alliages avaient une meilleure résistance au       

  fluage    aux températures élevées et des pro  priétés améliorées à la température ambiante.  



  Dans le but de modifier les propriétés des  alliages contenant du zirconium et des mé  taux des terres rares, on a ajouté du zinc et  trouvé que, en plus de faciliter la. prépara       tior)        (le    coulées clans le sable, cette addition  entraîne une     amélioration    marquée des pro  priétés de résistance au fluage aux     tempéra-          1rircs    supérieures à.     \,'r50 .    Cependant ces  alliages, bien que possédant encore une résis-    tance raisonnablement bonne     aïi    fluage sous  des charges de l'ordre de 1,5 kg par     mm2    à  des températures de 300  où plus, présentent.

    une vitesse trop élevée de     fluage    pendant les  premières heures. La vitesse totale de fluage  de ces alliages sous des charges supérieures  à 1,5 kg par mm-, à des températures     supé-          x   <B>j</B>e Lires à 300 , est telle qu'ils deviennent inuti  lisables pour beaucoup d'applications.  



  On s'est donc efforcé de trouver     1-Lu    alliage  possédant. la combinaison suivante de pro  priétés  1  Résistance élevée an     fluage    jusqu'à et  au-dessus de 300 , aussi bien au début qu'à  la fin de l'essai.  



  ?  Absence de début. de fluage tertiaire  pour une durée d'essai d'au moins  1.000 heures.  



  3  Bonne résistance à la tension. aux tem  pératures ambiantes.  



  40     Allongement        suffisant    aux tempéra  tures ambiantes.  



  5  Bonne résistance à la corrosion.  6  Bonnes propriétés de coulée.  



  On a déterminé que l'on obtient cette  combinaison de propriétés, comprenant une  résistance remarquablement élevée au fluage  jusqu'à et au-dessus de 300 , avec des alliages  de     magnésium    contenant, en     plus    du zirco  nium, du thorium et. du zinc en proportions  relatives convenables. On     petit    également réa  liser des alliages présentant. une résistance  satisfaisante au fluage à des températures      de 300  ou plus en ajoutant encore des     in#,-          taux    des terres rares aux constituants alliés       précités,    à savoir le thorium, le zinc et le zir  conium.  



  L'alliage à base de     magnésium    selon     l'in-          vention,        titrant        au        moins        85%        de        ce        der-          nier,    contient.

   du     zirconium    dans la     propor-          tion        de        0,1    à     0,9%,        au        moins        0,1%        et        de          préférence        au        moins        0,1%        étant        présents        à.     l'état soluble, en même temps que le magné  sium, dans une solution aqueuse d'acide  chlorhydrique de densité<B>1.,05;

  </B> il contient       encore    1 à 6     %        de        thorium        et        0,5    à 5     %        de     zinc, le     pourcentage    du thorium étant com  pris entre 0,9 fois et.

   3 fois le pourcentage du  zinc, mais ne dépassant pas les     9/l0    de la       teneur        en        zinc        de        plus        de        2,75%,        la        quantité     totale de thorium et de zinc     considérés        en-          semble        n'étant        pas        supérieure    à     10%.        Ainsi,

            pour        un        alliage        contenant        2%        de        zinc,        la     teneur en thorium ne - doit.

   pas dépasser       -1,55%.        De        préférence,        tout.        en        restant        dans     les limites ci-dessus spécifiées, le pourcentage       de        thorium        n'est        pas        supérieur        à.        1,5%        plus          l\1/10    du pourcentage de zinc et, de préférence,  pas inférieur à 1,

  1 fois le pourcentage de       7-    rie moins     1,50/0.    De préférence également, la  teneur en thorium est comprise entre     '?    et  5,75% et celle en zinc entre 0,75 et     4,75(1/9.     Un pourcentage inférieur ou supérieur en  zinc n'offre pas la résistance élevée au     fluage     désirable et un pourcentage plus élevé en  zinc a une répercussion nuisible sur les  autres propriétés de l'alliage, telles que l'al  longement aux températures ambiantes.  



  La solution d'acide chlorhydrique peut  être préparée en mélangeant 300     emz,    d'acide  chlorhydrique (densité 1,16) et 85     cm3    d'eau;  pendant l'essai de dissolution, on ajoute suf  fisamment. d'acide pour maintenir la concen  tration initiale.  



  Des alliages     d'une    telle     composition    pré  sentent une résistance au     fluage    à des tem  pératures de l'ordre de 300 à 320  très supé  rieure à celle des autres alliages à base de  magnésium et en fait très supérieure à. celle  des alliages ordinaires à base d'aluminium et    cette     résistance    élevée au     fluage,    qui est at  teinte en même temps qu'une bonne résis  tance à la tension     aux    températures am  biantes et. que d'autres propriétés     niéeaniqucs     suffisamment. bonnes, représente un     progrès     remarquable et inattendu dans cette tech  nique.  



  L'alliage selon la     présente    invention ne  contient de préférence, en quantités notables,  aucun autre métal que ceux mentionnés; il  peut toutefois renfermer de l'argent et du  cuivre, en proportion ne dépassant pas 10/0  dans le cas de l'argent et de préférence     infé-          rieure    à     0,05%        et        même    à     0,02%        et,        dans        le     cas du cuivre,

   en proportion ne dépassant pas       1%        et        de        préférence        inférieure    à     0,02%.     



       Une    barre d'essai en un alliage conforme  à l'invention et coulée selon la British Stan  dards Spécification     N     L. 101 (fil. 1), traitée       thermiquement    à 31.5  pendant 21 heures et  soumise à l'essai de     flua;-e    à 315  sons une  charge de     2,3   <B>kg</B> par     1111n=,    présente une dé  formation de fluage inférieure à.     21/o    et ordi  nairement très inférieure à 20/0, par     exemple          inférieure    à     0,6%.     



       Par    comparaison, des essais similaires sur       des        alliages        contenant        0,7%        de        zirconium,          3%        de        cérium,        le        reste        étant        du        magnésium,     révèlent des déformations de     fluage    de       l'ordre        de        3,

  5%        sous        une        charge        de        seule-          ment    1,15 kg par     m111'2    à 315 , et on obtient  un fluage similaire avec des alliages à base  de magnésium ne contenant que du zirco  nium, du zinc et des métaux des terres rares.  



  C'est également     un    résultat très surpre  nant que les proportions de thorium à zinc  donnant la résistance     maximum    au     fluage     dans l'alliage selon l'invention fournissent  également la résistance maximum à la corro  sion en     solution    aqueuse de chlorure de so  dium.  



  A titre     d'exemple,    on peut citer l'alliage       suivant:     
EMI0002.0157     
  
    Zirconium <SEP> 0,7%
<tb>  Thorium <SEP> 3,1%
<tb>  Zinc <SEP> <B>2,5%</B>
<tb>  Magnésium <SEP> le <SEP> reste         Une barre d'essai     eoulée    ayant la     coilipo-          sition    ci-dessus et, réalisée selon la British  Standards Spécification précitée, traitée     ther-          miquement    à 315  pendant 24 heures avait  les propriétés suivantes aux températures  ambiantes  
EMI0003.0006     
  
    Limite <SEP> de <SEP> rupture <SEP> kg <SEP> par <SEP> mm2 <SEP> 1.9 <SEP> à. <SEP> 20
<tb>  Tension <SEP> d'essai <SEP> à <SEP> 0;

  1% <SEP> kg <SEP> par <SEP> inm\-> <SEP> 7,75
<tb>  Allongement <SEP> sur <SEP> 5 <SEP> cm <SEP> 7 <SEP> à <SEP> 8       Sur le même alliage, le taux de déforma  tion par     fluage    après 500 heures à 315  est  de 0,30 sous une contrainte de 2,3 kg  par     mm'*.     



  D'autres métaux que l'on peut utilement  tolérer dans les présents alliages sont les sui  vants  
EMI0003.0009     
  
    Métaux <SEP> des <SEP> terres <SEP> rares <SEP> jusqu'à <SEP> 4 <SEP> 0/0
<tb>  (plus <SEP> particulièrement <SEP> 0,1 <SEP> à <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> %)
<tb>  Béryllium <SEP> jusqu'à <SEP> 0,1.%
<tb>  Calcium <SEP> jusqu'à <SEP> 0,2 <SEP> 0/0
<tb>  Mereure <SEP> jusqu'à <SEP> 3% <SEP> et
<tb>  de <SEP> préférence <SEP> jusqu'à <SEP> 1%
<tb>  seulement
<tb>  Plomb <SEP> jusqu'à <SEP> 1 <SEP> %
<tb>  Thallium <SEP> <B>jusqu'à <SEP> 10/0</B>
<tb>  Lithium <SEP> jusqu'à <SEP> <B>1</B> <SEP> 1/o       La     proportion    totale (les métaux alliés  autres que le magnésium ne doit pas     dépas-          s,

  er        15%        et        est        de        préférence        non        supérieure     à .     1011/0.     



  L'alliage selon la présente invention est  spécialement utile pour la fabrication d'élé  ments de moteurs ou analogues, éléments sou  mis à des contraintes à des températures su  périeures à     2250     en fonctionnement.

Claims

REVENDICATION: Alliage à base de magnésium, titrant au moins 85% de ce dernier, caractérisé en ce qu'il contient du zirconium en quantité com- prise entre 0,1 et 0,91/o, au moins 0,1% étant présent sous forme soluble,

en même temps que le magnésium, dans une solution aqueuse d'acide chlorhydrique de densité1,05, du thorium entre 1 et 6%, et du zinc entre 0,5 et 51/o, le pourcentage de thorium étant. compris entre 0,9 fois et 3 fois le pourceri- tape de zinc, mais ne dépassant jamais toute fois les 9/1o de la teneur en zinc de plus de \.75%, le thorium. et le zinc ensemble ne dé passant. pas 100/0. SOUS-REVENDICATIONS: 1.

Alliage selon la, revendication, caracté risé en ce qu'il consiste en magnésium, zirco nium, thorium et zinc, .dans les proportions indiquées. ?. Alliage selon la revendication, caracté risé en ce que le magnésium forme au moins le 90% de l'alliage. 3. Alliage selon la revendication, caracté risé en ce que la teneur en thorium est- com- prise entre 2 et 5,75 % et celle du zinc entre 0,75 et. 4,75 0/0. 4.

Alliage selon la revendication, caracté- risé en ce que la. teneur en thorium n'est pas supérieure à 1,5 plus 9/1o du pourcentage du zinc, et n'est. pas inférieure à 1,4 fois le pour centage du zinc moins 1,5 0/0, ces teneurs étant, d'autre part comprises entre les limites spé cifiées à la revendication. 5. Alliage selon les sous-revendications 22 et 4. 6. Alliage selon les sous-revendications 1 et -1. 7. Alliage selon la. sous-revendication 2.

caractérisé en ce qu'il contient encore au moins un métal des terres rares en quantité totale non supérieure à 4%. 8. Alliage selon la sous-revendication 7, caractérisé en ce que la quantité totale du ou des métaux de terres rares est comprise entre 0,1 et 0,7%.. 9.

Alliage selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce qu'il contient encore du bé- ryllium jusqu'à 0,1%. 10. Alliage selon la sorus-revendication 2, caractérisé en ce qu'il contient encore du cal- cium jusqu'à 0,2%. 11. Alliage selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce qu'il: contient encore de l'argent jusqu'à 10/0. 12.

Alliage selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce qu'il contient encore du cuivre jusqu'à 10/0. 13. Alliage selon - la sous-revendication2, caractérisé en ce qu'il contient encore du mercure jusqu'à 3%. 1.4. Alliage selon la sous-revendication ?. caractérisé en ce qu'il contient encore du plomb jusqu'à 10/0. 15.

Alliage selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce qu'il contient encore du thallium jusqu'à 1%. 16. Alliage selon la sous-revendication . caractérisé en ce qu'il: contient, encore du lithium. 17. Allia @Co-e selon la sous-revendication 11, caractérisé en ce que l'argent est présent en quantité non supérieure à 0,0511/o. 1.8. Alliage selon la sous-revendication 12, caractérisé en ce que le cuivre est présent. en quantité non supérieure à 0,020/a.