CH327368A

CH327368A - Alliage de magnésium

Info

Publication number: CH327368A
Authority: CH
Inventors: James Whitehead Derek; Thomas Petch James Henry
Original assignee: Magnesium Elektron Ltd
Priority date: 1954-04-26
Filing date: 1955-04-26
Publication date: 1958-01-31

Description


  Alliage de magnésium    La présente invention se rapporte aux  alliages de magnésium, destinés à être utilisés  sous forme de pièces moulées ou de pièces  ouvrées.  



  Dans la     description    de notre brevet       N     295743, nous avons décrit des alliages à  base de magnésium (connus sous la désigna  tion d'alliages     ZTl    ayant une résistance extra  ordinairement élevée au     fluage    aux hautes  températures.

   Ces alliages contiennent. du  zirconium, de 0,1 à 0,9 0/0 ; du thorium, de  1 à 6     %    ;     et        du        zinc,        de        0,5    à 5     %    ;     la        teneur     préférée en thorium étant entre les neuf  dixièmes et trois fois le pourcentage du zinc,  mais n'excédant pas les neuf dixièmes de la  teneur en zinc de plus de deux et trois quarts  pour cent, le thorium et le zinc ensemble  n'excédant pas dix pour cent.

   Dans les re  cherches que nous avons poursuivies pour des  alliages ayant une grande résistance au     fluage     aux températures élevées, nous avons fait des  essais avec des adjonctions de manganèse aux  alliages contenant du thorium, mais nous avons  trouvé que cela tend à produire des alliages à  grain quelque peu grossier, avec en conséquence  de faibles propriétés mécaniques à la tempé  rature ordinaire. En vue d'éliminer ce dés  avantage, nous avons alors expérimenté divers  traitements pour     affiner    le grain, mais sans    succès.

   On savait que des adjonctions de zirco  nium produiraient un     affinement    du grain  d'alliages à base de magnésium en l'absence  d'éléments tels que l'aluminium, le manganèse  et le silicium, qui se combinent avec le zirco  nium pour former des particules     insolubles.    Ce  principe a été énoncé dans la description du  brevet anglais No 511137 et a été ensuite con  firmé par divers investigateurs. La solubilité  de tous ces éléments dans du magnésium conte  nant du zirconium a été jusqu'à présent consi  dérée comme négligeable, et dans le cas de  l'aluminium, du silicium et du fer, elle n'excède       pas        environ        0,01        %.     



  Cependant, nous avons     'maintenant    trouvé  que 1e manganèse     diffère    des autres éléments  gênants, en ceci que, quoique des adjonctions  de zirconium aux alliages contenant du manga  nèse aient ordinairement pour effet une préci  pitation de particules insolubles contenant du  manganèse et du zirconium, il est possible de  retenir dans l'alliage une quantité faible mais  utile de chacun d'eux, et que, lorsque cela est  appliqué à des alliages de magnésium conte  nant du thorium et du     zinc,    on peut atteindre  une résistance     extraordinairement    élevée au       fluage    aux hautes températures.

   Le manganèse  et le zirconium contribuent tous deux à cette  haute résistance au fluage, et la présence du      manganèse dans ces alliages a pour effet une  résistance à la corrosion     appréciablement    meil  leure que celle obtenue autrement sans lui. On  constate que pour un pourcentage donné de  zirconium en solution, il y a une certaine quan  tité maximum de manganèse qui peut être  tolérée.

   Ainsi, par exemple, si l'alliage contient       seulement        0,4        %        de        zirconium,        il        est        possible          d'avoir        jusqu'à        environ        0,25        %        de        manganèse     aussi présent en solution, alors que, si l'alliage       contient        seulement        0,

  2        %        de        zirconium,        il        peut          contenir        jusqu'à        0,3        %        de        manganèse        en        solu-          tion.     



  La présente invention a pour objet un al  liage contenant  
EMI0002.0034     
  
    Magnésium <SEP> .. <SEP> au <SEP> moins <SEP> 85 <SEP> 0/0
<tb>  Zirconium <SEP> <B>........</B> <SEP> de <SEP> 0,2 <SEP> <B>à <SEP> 0,7 <SEP> /0</B>
<tb>  Manganèse <SEP> . <SEP> . <SEP> au <SEP> moins <SEP> <B>0,100/0</B>
<tb>  Zinc <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> de <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 5,0 <SEP> %
<tb>  Thorium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> ... <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> de <SEP> 1,0 <SEP> à <SEP> 6,0 <SEP> 0/0       De préférence;

   la quantité de zirconium est       comprise        entre        0,3        et        0,6%,        et        celle        de        man-          ganèse        est        d'au        moins        0,15        %.        On        tiendra     compte du fait que les proportions du zirco  nium et du manganèse sont approximativement  en relation inverse l'une par rapport à l'autre.

      Nous avons trouvé, en outre, que la proportion  du thorium est de préférence de 0,6 à trois  fois le pourcentage du zinc, et que les pourcen  tages combinés du thorium et du zinc ne  doivent pas dépasser de préférence 10 0/0. Nous  avons trouvé que des résultats particulièrement  bons sont obtenus quand la teneur en thorium       est        de        2,6    à     6,0        %,        et        la        teneur        en        zinc,        de          1,0    à     5,0        %,

          et        que        la        teneur        en        thorium        est     de 2     -f-    six dixièmes de la teneur en zinc à  2,5 fois la teneur en zinc, le thorium et le zinc  ensemble n'excédant pas     10'%.    La teneur en  thorium peut avantageusement être supérieure  à 1,5 plus les neuf dixièmes de la teneur en  zinc.  



  La composition approximative suivante  (dénommée alliage     ZTM)    s'est trouvée convenir  particulièrement  
EMI0002.0076     
  
    <I>Composition <SEP> de <SEP> l'alliage <SEP> ZTM</I>
<tb>  Thorium <SEP> 3,5 <SEP> 0/0
<tb>  Zinc <SEP> <B>--------</B> <SEP> 2,0%
<tb>  Zirconium <SEP> 0,5%
<tb>  Manganèse <SEP> . <SEP> 0,2%       le magnésium, impuretés  mises à part, formant  le reste.

      On cite ici, à titre d'exemple, les résultats d'essais effectués avec les alliages suivants  
EMI0002.0077     
  
    Déformation <SEP> en <SEP> a/o <SEP> par <SEP> fluage <SEP> au <SEP> bout <SEP> de
<tb>  Alliage <SEP> Composition <SEP> Contrainte <SEP> 100 <SEP> 500 <SEP> 750 <SEP> 1000
<tb>  Th. <SEP> Zn. <SEP> Zr. <SEP> Mn.

   <SEP> kg/cm' <SEP> heures <SEP> heures <SEP> heures <SEP> heures
<tb>  ZTl <SEP> 3,0 <SEP> 2,5 <SEP> 0,81 <SEP> - <SEP> 157 <SEP> 0,12 <SEP> 0,60 <SEP> 1,33 <SEP> > <SEP> 2,0
<tb>  ZTM <SEP> 3,2 <SEP> 2,4 <SEP> 0,55 <SEP> 0,19 <SEP>   <SEP> 0,12 <SEP> 0,25 <SEP> 0,33 <SEP> 0,42
<tb>  AZTM <SEP> 2,9 <SEP> 2,4 <SEP> 0,42 <SEP> 0,21 <SEP>   <SEP> 0,15 <SEP> 0,30 <SEP> 0,37 <SEP> 0,48
<tb>  ZTl <SEP> 3,0 <SEP> 2,7 <SEP> 0,60 <SEP> - <SEP> 118 <SEP> 0,09 <SEP> 0,47 <SEP> 1,07 <SEP> > <SEP> 2,0
<tb>  ZTM <SEP> 3,7 <SEP> 2,1 <SEP> 0,47 <SEP> 0,21 <SEP> 197 <SEP> 0,13 <SEP> 0,52 <SEP> 0,84 <SEP> 1,30       Température des essais 350  C.  



  Ces essais ont été faits sur des barres d'essai  coulées au sable, conformément à la British  Standard Spécification L 101 ; ces barres ont  été traitées par la chaleur à 3500 C pendant    16 heures. Les essais ont été effectués à 350  C.  On peut voir d'après les résultats des trois pre  miers essais indiqués dans la table ci-dessus  que; dans ces conditions d'essai, les alliages       ZTM    montrent une résistance au fluage consi-           dérablement    améliorée pendant des périodes  de contrainte de plus de 100 heures, en compa  raison avec l'alliage     ZT1    ayant sensiblement  les mêmes teneurs en thorium et zinc.

   En outre,  les résultats des deux derniers essais montrent  que l'alliage     ZTM,    d'une teneur en thorium  légèrement plus élevée et d'une teneur en zinc  plus faible, possède une résistance au     fluage    à  long terme sous une tension de 197     kg/cm2       supérieure à celle de     l'alliage        ZT/    sous une  tension de seulement 118     kg/cm2.     



  L'augmentation de résistance à la corrosion  d'un alliage     ZTM    par rapport à un alliage     ZT/     est mise en évidence par les essais suivants,  effectués en immergeant complètement les  échantillons pendant 28 jours dans une solu  tion de sel à 3 0/0, saturée d'hydroxyde de  magnésium.

    
EMI0003.0011     
  
    Alliage <SEP> Composition <SEP> Vitesse <SEP> de <SEP> corrosion
<tb>  Th. <SEP> Zn. <SEP> Zr. <SEP> Mn. <SEP> mg/cm2/jour
<tb>  ZTl <SEP> 2,7 <SEP> 2,3 <SEP> 0,53 <SEP> - <SEP> 0,96 <SEP> (moyenne <SEP> de <SEP> 3 <SEP> essais)
<tb>  ZTM <SEP> 2,7 <SEP> 1,9 <SEP> 0,43 <SEP> 0,19 <SEP> 0,37 <SEP> 5   >       L'alliage selon la présente invention peut  encore contenir de faibles quantités d'autres  métaux, par exemple       Métaux        des        terres        rares        jusqu'à    4     %     (plus particulièrement 0,1 à 0,7 0/0)  
EMI0003.0018     
  
    Béryllium <SEP> <B>....</B> <SEP> . <SEP> <B>-----</B> <SEP> jusqu'à <SEP> 0,1 <SEP> %
<tb>  Calcium <SEP> . <SEP> .

   <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP>   <SEP> 0,2%
<tb>  Mercure <SEP> .... <SEP> .. <SEP>   <SEP> 3 <SEP> %
<tb>  Plomb <SEP> ............ <SEP>   <SEP> 1 <SEP> 0/0
<tb>  Thallium <SEP> .......... <SEP>   <SEP> 1 <SEP> %
<tb>  Lithium <SEP> .......... <SEP>   <SEP> 1 <SEP> %
<tb>  Indium <SEP> .......... <SEP>   <SEP> 1 <SEP> 0/0
<tb>  Tellure <SEP> <B>....</B> <SEP> . <SEP> <B>...</B> <SEP> - <SEP> <B>...</B> <SEP>   <SEP> <B>0,1%</B>       S'il y a du plomb, la teneur peut en être  de 0,01 à 1,0 0/0, et de préférence de 0,025  à 0,5, par exemple de 0,25 0/0.  



  L'effet avantageux du plomb sur la résis  tance au     fluage    d'alliages     ZTM    à 3500 C est  montré par les résultats d'essais suivants. Les  essais de corrosion dont les résultats sont indi  qués dans la même table, montrent que le  plomb a un     effet    négligeable sur la résistance  à la corrosion d'alliages     ZTM    lorsqu'il est       ajouté        en        des        quantités        jusqu'à        0,

  15        %.     
EMI0003.0030     
  
    Vitesse <SEP> de
<tb>  corrosion
<tb>  mg/cmz/jour
<tb>  (28 <SEP> jours
<tb>   /o <SEP> déformation <SEP> par <SEP> fluage <SEP> d'immersion
<tb>  à <SEP> 197 <SEP> kg/cm2 <SEP> totale
<tb>  à <SEP> 350  <SEP> C <SEP> au <SEP> bout <SEP> de <SEP> dans <SEP> solution
<tb>  Th. <SEP> Zn. <SEP> Zr. <SEP> Mn.

   <SEP> <B>Pb.</B> <SEP> 100 <SEP> 500 <SEP> 1000 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> % <SEP> NaCI
<tb>  saturée <SEP> de
<tb>  heures <SEP> heures <SEP> heures <SEP> Mg(OH)2)
<tb>  3,2 <SEP> 2,0 <SEP> 0,41 <SEP> 0,<B>1</B>7 <SEP> - <SEP> 0,20 <SEP> 0,48 <SEP> 0,82 <SEP> 1,1
<tb>  <B>3,1.</B> <SEP> 2,0 <SEP> 0,40 <SEP> 0,18 <SEP> 0,025 <SEP> 0,17 <SEP> 0,45 <SEP> 0,74 <SEP> 0,7
<tb>  3,0 <SEP> 2,0 <SEP> 0,41 <SEP> 0,18 <SEP> 0,055 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,8
<tb>  3,0 <SEP> 2,0 <SEP> 0,40 <SEP> 0,18 <SEP> 0,096 <SEP> 0,10 <SEP> 0,25 <SEP> - <SEP> 0,8
<tb>  3,0 <SEP> 2,0 <SEP> <B>039</B> <SEP> 0,17 <SEP> 0,154 <SEP> 0,10 <SEP> 0,22 <SEP> 0,38 <SEP> 1,2

Claims

REVENDICATION Alliage à base de magnésium, caractérisé en ce qu'il contient EMI0004.0003 Magnésium <SEP> ... <SEP> . <SEP> au <SEP> moins <SEP> 85 <SEP> 0/0 <tb> Zirconium <SEP> .. <SEP> ...... <SEP> . <SEP> . <SEP> de <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 0,7 <SEP> 0/0 <tb> Manganèse <SEP> .... <SEP> au <SEP> moins <SEP> 0,10% <tb> Zinc <SEP> .... <SEP> . <SEP> .. <SEP> . <SEP> ... <SEP> .. <SEP> .. <SEP> . <SEP> de <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 5,0 <SEP> 0/0 <tb> Thorium <SEP> . <SEP> . <SEP> ..... <SEP> .. <SEP> . <SEP> .. <SEP> de <SEP> 1,0 <SEP> à <SEP> 6,0 <SEP> % SOUS-REVENDICATIONS 1.

Alliage suivant la revendication, carac térisé en ce qu'il est formé uniquement, à part les impuretés, de magnésium, de zirconium, de manganèse, de zinc et de thorium, dans les proportions indiquées. 2. Alliage selon la revendication, contenant encore des métaux de terres rares, jusqu'à 4,0'%. 3. Alliage selon la revendication, contenant encore du béryllium, jusqu'à 0,1 %. 4.

Alliage selon la revendication, contenant encore du calcium, jusqu'à 0,2'%. 5. Alliage selon la revendication, contenant encore du mercure, jusqu'à 3,0 %. 6. Alliage selon la revendication, contenant encore du plomb, jusqu'à 1,0%. 7.

Alliage selon la revendication, contenant encore du thallium, jusqu'à 1,0 %. 8. Alliage selon la revendication, contenant encore du lithium, jusqu'à 1,0 1%. 9. Alliage selon la revendication, contenant encore de l'indium, jusqu'à 1 %. 10.

Alliage selon la revendication, contenant encore du tellure, jusqu'à 0,1 %. 11. Alliage selon la revendication, dans lequel la teneur en zirconium est entre 0,3 et 0,6 0/0, et celle en manganèse est d'au moins 0,15 0/0, la teneur en thorium est de 2,6 à 6,0 0/0, la teneur en zinc est de 1,0 à 5,0 0/0,

le pourcentage du thorium étant de 2 plus six à lx * ièmes du pourcentage du zinc à 2,5 fois le pourcentage du zinc, le thorium et le zinc ensemble n'excédant pas 101%. 12.

Alliage selon la sous-revendication 6, ayant une teneur en plomb comprise entre 0,01 '% et 1,0 0/0. 13. Alliage selon la sous-revendication 12, ayant une teneur en plomb comprise entre 0,025 et 0,5 %.