CH309249A

CH309249A - Alliage à base de magnésium.

Info

Publication number: CH309249A
Authority: CH
Inventors: Limited Magnesium Elektron
Original assignee: Magnesium Elektron Ltd
Priority date: 1952-04-22
Filing date: 1953-04-15
Publication date: 1955-08-31

Description


      Alliage    à base de magnésium.    La présente invention se rapporte à des  alliages à base de magnésium, du type conte  nant de petites proportions de zirconium et  de zinc.  



  Le développement de tels alliages dans ces       dernières    années a conduit à, la production  d'alliages présentant à la fois des valeurs  particulièrement élevées de la charge provo  quant une déformation résiduaire de 0,1<B>%</B> de    la charge de rupture à la traction et de l'allon  gement à l'état coulé.

   C'est ainsi, par exemple,  qu'un alliage contenant de 0,5 à 0,9     1/o    de  zirconium et de 4 à 6 % de zinc, le solde étant  du magnésium, présente des propriétés méca  niques de l'ordre de     grandeur        ci-après,    pour  des éprouvettes d'essais selon la British Stan  dard     Specification    L.101,     fig.    1:

    
EMI0001.0008     
  
    Charge <SEP> provoquant <SEP> une <SEP> Charge <SEP> de <SEP> rupture <SEP> Allongement <SEP> en
<tb>  déformation <SEP> résiduaire <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> 50 <SEP> mm
<tb>  de <SEP> 0,1 <SEP> % <SEP> kg/cm" <SEP> kg/cm2 <SEP> s.
<tb>  1340 <SEP> à <SEP> 1655 <SEP> 2365 <SEP> à <SEP> 2835 <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 12       Bien que ces alliages se soient révélés d'un       grand    intérêt au point de vue commercial,  ils ont. montré néanmoins     une    légère tendance  à présenter une     microporosité    et un cracking  à chaud, et, ils ne sont pas faciles à souder.  Diverses propositions ont été faites dans le  but d'éviter ces inconvénients, en particulier  l'addition de métaux des terres rares.

   Ainsi,    l'addition de 1,25     %    de métaux des terres  rares     (mischmetal)    à l'alliage ci-dessus réduit  pratiquement à zéro les tendances à la     micro-          porosité    et au cracking à chaud, améliore     les     propriétés de soudage, mais produit la fragi  lité de l'alliage.

   On obtient les valeurs sui  vantes pour des éprouvettes d'essais en cet  alliage  
EMI0001.0017     
  
     On ne connaissait jusqu'ici aucun alliage  de magnésium capable de présenter à la fois  les propriétés mécaniques élevées de l'alliage du    type     magnésium-zirconium-zinc    cité plus haut,  une absence de     microporosité    et une tendance  très réduite au cracking à chaud. La présente      invention permet maintenant de remédier à  cette lacune.  



  Elle a pour objet un alliage qui contient:  
EMI0002.0001     
  
    Magnésium <SEP> au <SEP> moins <SEP> 801/o
<tb>  Zinc <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 4 <SEP> à <SEP> 8 <SEP> 0/a
<tb>  Thorium <SEP> au <SEP> moins <SEP> 0,5%
<tb>  Zirconium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 0,9 <SEP> 0/0            au        moins        0,5        %        de        zirconium        étant        en        solution     dans l'alliage, et le rapport du thorium au.  zinc n'étant pas supérieur à<B>3,5:</B> 10 ni infé  rieur à. 1 :10.

   L'alliage peut encore contenir  l'un ou l'autre des métaux suivants, ou plu  sieurs d'entre eux, dans les proportions en  poids indiquées:  Métaux des terres rares jusqu'à 50 0/0  et de préférence pas plus de       25        %        de        la.        teneur        en        thorium     
EMI0002.0018     
  
    Béryllium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> jusqu'à <SEP> 0,01%
<tb>  Calcium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> jusqu'à. <SEP> 0,2%
<tb>  Argent <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> jusqu'à. <SEP> l0/0
<tb>  Cuivre <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> jusqu'à <SEP> 1%
<tb>  Mercure <SEP> . <SEP> . <SEP> .

   <SEP> . <SEP> . <SEP> jusqu'à <SEP> 1%
<tb>  Plomb <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> jusqu'à <SEP> 1%
<tb>  Thallium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> jusqu'à <SEP> l0/0
<tb>  Lithium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> jusqu'à <SEP> 1%       Les alliages conformes à. la présente inven  tion présentent une charge de rupture à la  traction supérieure à celle de tous les alliages  à base de magnésium connus commercialement.  L'absence caractéristique de la     microporosité     est particulièrement notable avec un rapport  thorium/zinc. compris entre 0,15 et 0,35.

   Avec  des rapports inférieurs à 0,15, l'absence de       mieroporosité    est moins marquée; ce rapport  ne peut être inférieur à 0,1, car alors la     micro-          porosité    deviendrait difficile à éviter dans les  grandes pièces coulées de     sections    épaisses.  



  Les alliages présentant des rapports     tho-          rium/zinc    compris entre 0,25 et 0,35 sont faci  lement     soudables    sans cracking, cette caracté  ristique étant particulièrement marquée pour  des rapports compris entre 0,3 et 0,35.  



  On a constaté de     phis    que les alliages dont  le rapport     thorium/zinc    est, compris entre 0,3    et 0,35 combinent les avantages d'une bonne  soudabilité, d'une charge à la traction élevée  et de l'absence de     mieroporosité    à un degré  particulièrement remarquable, ce qui rend ces  alliages propres à la production de pièces cou  lées au sable grandes et compliquées.

   Ces  alliages ayant un rapport     thorium/zine        com-          pris    entre 0,3 et 0,35 présentent aussi, à l'état  coulé, à des températures élevées, par exemple  supérieures à 250  C, une résistance au fluage  supérieure à celle de tous les autres alliages  connus ayant une     charge    à la traction com  parable.  



  Les alliages dont le rapport.     thorium/zinc     est compris entre 0,25 et 0,35 sont particu  lièrement propres à. la. production de grandes  pièces coulées; ainsi des pièces coulées usinées,  ayant un poids d'au moins 22,7 kg et dont. une  ou     plusieurs    sections ont une épaisseur d'au  moins 12,7 mm, peuvent être obtenues sans       microporosité,    selon la technique de fonderie  habituelle et présenter de bonnes qualités de  soudage, une charge moyenne provoquant une       déformation        résiduaire        de        0,

  7.%        d'au        moins     1.260     kg/em     et un allongement d'au moins       8'%        sur        50        mm,        ces        valeurs        étant        obtenues     par examen d'éprouvettes     d'essais        coupées     dans les pièces coulées. Un type particulière  ment important. de telles pièces coulées com  prend les roues d'avions pour     lesquelles    ces  propriétés sont, spécialement recherchées.

   Les  propriétés optimums ont. été obtenues avec les  alliages compris dans les limites suivantes,  impuretés mises à part:  
EMI0002.0055     
  
    Zinc <SEP> 5,5 <SEP> à <SEP> 6,0 <SEP> %
<tb>  Thorium <SEP> 1.6 <SEP> à <SEP> 1,9 <SEP> 0l0
<tb>  Zirconium <SEP> 0,6 <SEP> à <SEP> 0,9 <SEP> 0/0            au        moins        0,6        %        étant        dissous        dans        l'alliage          Magnésium    solde  Les propriétés suivantes sont. données  titre d'exemple et sont     obtenues    sur des éprou  vettes d'essais selon la British Standard Spéci  fication L.

   101,     fig.    1, traitées à. chaud pen  dant 2 heures à 330  C, puis     pendant    16 heures  à 180  C.    
EMI0003.0001     
  
     Dans ces trois alliages, la     microporosité     est pratiquement nulle et la tendance au  cracking à chaud très fortement réduite, étant  même de beaucoup inférieure à celle de  l'alliage     Mg-Zn-Zr    précédemment cite.  



  On a constaté en outre que la proportion  la plus favorable de zinc est comprise entre 5       et        6,5        %,        limites        dans        lesquelles        on        obtient     des propriétés absolument remarquables.  



  En plus des avantages décrits ci-dessus,  les alliages conformes à la présente invention  montrent à des températures élevées une résis  tance au     fhiage    supérieure à celle des alliages       magnésitim-zinc-zirconium    connus.  



  Les alliages conformes à la présente inven  tion présentent aussi une bonne résistance à  la fatigue, une bonne résistance à la corro  sion et ils se moulent facilement.  



  Ainsi qu'on l'a. déjà mentionné, la teneur       en        zirconium        doit        comprendre        au        moins        0,5        %     de zirconium dissous dans l'alliage. La quan  tité de zirconium dissoute dans l'alliage est  celle qui est facilement soluble avec le magné  sium et le zinc dans une solution aqueuse  d'acide chlorhydrique comprenant 10     cm3          d'HCl    (densité 7.,16) et 20     em3    d'eau par  gramme de l'alliage.  



  L'addition de métaux     des    terres rares aux  alliages a tendance à les rendre fragiles, mais  on peut en tolérer une petite proportion.  Comme on l'a. vu     phis    haut, la proportion des    métaux des terres rares n'excède pas, de préfé  rence, le quart de la teneur en thorium, et en  aucun cas la moitié de cette teneur.  



  Les alliages sont de préférence     constitués     seulement de magnésium,     zinc,    thorium et zir  conium, et si on le désire de métaux des terres  rares, bien que certaines autres additions puis  sent être tolérées, comme on l'a dit plus haut.  



  Les alliages peuvent être soumis à un trai  tement thermique de     solubilisation        suivi    d'un  traitement thermique de précipitation. Par  exemple, le premier traitement se fera à une  température de 400-500  C pendant 2 à  24 heures, suivi d'un traitement à une tempé  rature de 100-300  C pendant 10 à 48 heures.  De préférence, on effectue un traitement à  une température de 300-350  C pendant 1 à  5 heures, suivi d'un traitement à 150-250  C  pendant 10 à 24 heures. Les alliages peuvent  aussi être soumis à un traitement thermique  à une seule température, et, dans ce cas, une  température de 175-325  C pendant 10 à  24 heures est appropriée.  



  Non seulement les alliages conformes à la  présente     inventic-    donnent les résultats les  plus satisfaisants à l'état     coulé,    mais ils pré  sentent aussi d'excellentes propriétés à l'état  travaillé. C'est ainsi, par exemple, que des  barres refoulées de 19 mm de diamètre en un       alliage        contenant        5,7        %        de        zinc,        1,8        %        de        tho-          rium        et        0,

  7        %        de        zirconium        montrent.        les        pro-          priétés    mécaniques suivantes:

      
EMI0004.0001     
  
     Une feuille laminée d'une épaisseur de       1,2        mm        en        un        alliage        contenant        5,7        %        de        zinc,            1,6        %        de        thorium        et        0,7        %        clé        zirconium        donne     les valeurs suivantes:

    
EMI0004.0022     
  
     Tous les alliages mentionnés     ci-dessus    pos  sèdent une résistance au fluage à températures  élevées supérieure à celle montrée par tout  alliage connu à base de magnésium ayant des  propriétés mécaniques équivalentes à tempé  rature ordinaire, ou même dont ces propriétés  mécaniques, à cette température, approchent  des valeurs très élevées de la charge provo  quant une déformation résiduaire, de la charge  de rupture et de l'allongement que présentent  les alliages conformes à la présente invention,  coulés et travaillés.

Claims

REVENDICATION: Alliage, caractérisé en ce qu'il contient du magnésium, au moins 80 % en poids, du zinc, de 4 à 8 % en poids, du thorium, au moins 0,

5 % en poids, et du zirconium, de 0,5 à 0,9 %, au moins 0,5 % de zirconium étant en solution dans l'alliage, et le rapport du thorium au zinc n'étant pas supérieur à 3,5 :10 ni infé rieur à 1 :10. SOUS-REVENDICATIONS: 1. Alliage selon la revendication, caracté risé en ce qu'il est formé uniquement, à part les impuretés, de magnésium, zinc, thorium et zirconium, dans les proportions indiquées.

2. Alliage selon la. revendication, dans lequel le rapport du thorium au zinc est infé rieur à 3,0 :10, 3. Alliage selon la revendication, dans lequel le rapport du thorium au zinc est infé rieur à2,5: 10. 4. Alliage selon la revendication, contenant encore des métaux des terres rares, jusqu'à 50 % de la teneur en thorium. 5. Alliage selon la revendication, contenant encore du béryllium, jusqu'à 0,010/0. 6. Alliage selon la revendication, contenant encore du calcium, jusqu'à 0,2 0/0. 7. Alliage selon la revendication, contenant encore de l'argent, jusqu'à 10/0. 8.

Alliage selon la revendication, contenant encore du cuivre, jusqu'à 101a. 9. Alliage selon la. revendication, contenant encore du mercure, jusqu'à 1%. 10. Alliage selon la revendication, conte nant encore du plomb, jusqu'à 1 %. 11. Alliage selon la revendication, conte- nant encore du thallium, jusqu'à 1%. 12.

Alliage selon la. revendication, conte- nant encore du lithium, jusqu'à 1%. 13. Alliage selon la revendication, dans lequel la teneur en zinc est de 5 à 6,5 % en poids. 14.

Alliage selon la revendication, conte nant, à part les impuretés, du zinc, de 5,5 à 6,0 % en poids, du thorium, de 1,6 à 1,9 % en poids, du zirconium, de 0,

6 à 0,9 % en poids, dont 0,6 % au moins est dissous dans l'alliage, le magnésium formant le solde. 15. Alliage selon la revendication, dans lequel le rapport du thorium au zinc est de 2,5 :10 à3,5: 10.