DE2658187A1 - MAGNESIUM ALLOYS - Google Patents

Description

EWALD OPPERMANNEWALD OPPERMANN PATENTANWALTPATENT ADVOCATE

88 27 21 «B5 OFFENBACH (MAIN) · KAISERSTRASSE 9 . TELEFON (till) . KABEL EWOPAT 88 27 21 «B5 OFFENBACH (MAIN) · KAISERSTRASSE 9. TELEPHONE (till) . EWOPAT CABLE

20. Dezember 1976December 20, 1976

Op/efOp / ef

37/4037/40

Magnesium Elektron Limited Lumn's Lane, Clifton Junction, Swinton,Manchester M27 2LS, EnglandMagnesium Elektron Limited Lumn's Lane, Clifton Junction, Swinton, Manchester M27 2LS, England

MagnesiumlegierungenMagnesium alloys

Die Erfindung bezieht sich auf Magnesiumlegierungen und umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung von Gußerzeugnissen daraus.The invention relates to magnesium alloys and also includes a method of making cast products from it.

Magnesiumlegierungen finden dort Anwendung, wo geringes Gewicht wesentlich ist und sie sind besonders nützlich für die Luftfahrtindustrien.Magnesium alloys find use where light weight is essential and they are particularly useful for the aerospace industries.

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Bekannte Magnesiumlegierungen mit vorteilhaften mechanischen Eigenschaften umfassen Legierungen, welche Zink und Mischungen von Metallen Seltener Erden enthalten, die einen hohen Anteil an Cer aufweisen. Eine solche Legierung enthält etwa 4,5 Gew.% Zink und etwa 1,0 I Metalle Seltener Erden, welche einen hohen Anteil Cer mit als Kornverfeinerer zugesetztem Zirkon aufweisen. Diese Legierungen können gute mechanische Eigenschaften erreichen (z. B. 0,2 % Streckgrenze von etwa T35 N/mm ,Known magnesium alloys with advantageous mechanical properties include alloys which contain zinc and mixtures of rare earth metals which have a high proportion of cerium. Such an alloy contains about 4.5 wt.% Zinc and about 1.0 I of rare earths metals having a high proportion of cerium as a grain refiner with added zirconium. These alloys can achieve good mechanical properties (e.g. 0.2 % yield strength of about T35 N / mm,

2 Bruchfestigkeit von etwa 200 N/mm und Bruchdehnung von etwa 4 %), sie sind jedoch schlecht gießbar, so daß es schwierig ist, große Teile von zufriedenstellender Qualität zu gießen. Bei schwierigeren zusammengesetzten Gußkörpern kann das Schweißen auf Schwierigkeiten stoßen. 2 breaking strength of about 200 N / mm and breaking elongation of about 4 %) , but they are difficult to cast, so that it is difficult to cast large parts of satisfactory quality. Difficulties can be encountered in welding with more difficult castings assembled.

Legierungen mit verbesserter Gießbarkeit wurden erhalten durch Verwendung größerer Anteile an Zink und Seltenen Erden, aber diese neigen dazu, spröde zu sein. Sprödigkeit kann durch hydrierende Behandlung beseitigt werden, welche zur Folge hat, daß die Legierung bei einer hohen Temperatur in einer Wasserstoffatmosphäre für einen erheblichen Zeitraum behandelt wird (GB-PS 1 035 260). Die Kosten dieser Legierungen sind jedoch sehr hoch, weil SpezialÖfen und Sicherheitsmaßnahmen für die Wasserstoffbehandlung erforderlich sind. Nach der Behandlung in Wasserstoff sind diese Legierungen sehr schwierig zu schweißen.Alloys with improved castability have been obtained by using greater proportions of zinc and rare metals Earths, but these tend to be brittle. Brittleness can be eliminated by hydrating treatment, which has the consequence that the alloy is at a high temperature in a hydrogen atmosphere for is dealt with for a considerable period of time (GB-PS 1 035 260). However, the cost of these alloys is very high high because special ovens and safety measures are required for hydrogen treatment. After treatment these alloys are very difficult to weld in hydrogen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Zink und Metalle Seltener Erden enthaltende Magnesiumlegierungen bereitzustellen, die über eine gute Gießbarkeit, Schweißbarkeit und zufriedenstellende Festigkeitseigenschaften verfügen, ohne daß zur Wasserstoffbehandlung gegriffen werden muß,The invention is based on the object of magnesium alloys containing zinc and rare earth metals provide that have good castability, weldability and satisfactory strength properties without resorting to hydrogen treatment must become,

- 3 709825/0810 - 3 709825/0810

.6*.6 *

Nach dem Grundgedanken der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch Verwendung einer Mischung von Seltenen Erden gelöst, welche einen hohen Anteil an Neodym und einen geringen oder Nullanteil an Cer und Lanthan besitzt. Insbesondere verfügen diese Legierungen über eine stark verbesserte Formbarkeit im Vergleich mit den Cer enthaltenden Legierungen.According to the basic idea of the invention, the object is achieved by using a mixture of rare elements Dissolved earth, which has a high proportion of neodymium and a low or zero proportion of cerium and lanthanum. In particular, these alloys have a greatly improved formability compared to the alloys containing cerium.

Gemäß der Erfindung ist die Magnesiumlegierung dadurch gekennzeichnet, daß sie außer Verunreinigungen die nachfolgenden Bestandteile enthältAccording to the invention, the magnesium alloy is characterized in that, in addition to impurities, the contains the following components

Magnesium mindestens 80 Gew.% Magnesium is at least 80% by weight.

Zink 4-7 Gew.!Zinc 4-7 wt.!

Metalle Seltener Erden 1 - 5 Gew.I,Rare earth metals 1 - 5 wt.

wobei die Metalle Seltener Erden mindestens 60 Gew.% Neodym und im wesentlichen kein Cer oder Lanthan enthalten. where the rare earth metals are at least 60% by weight Contains neodymium and essentially no cerium or lanthanum.

Reinneodym ist teuer, aber Mischungen von Metallen Seltener Erden, bekannt als "Didymium", sind wirtschaftlich verfügbar, welche mindestens 60 Gew.% Neodym enthalten, wobei der Rest im wesentlichen aus Metallen Seltener Erden, wie z. B. Praseodym mit einem kleinen oder Nullgehalt an Cer und Lanthan besteht. Der Gehalt an Cer und Lanthan zusammengenommen beträgt normalerweise weniger als 2 bis 3 Gew.% der anwesenden Metalle Seltener Erden. Dementsprechend ist der Anteil von Cer und Lanthan in der erfindungsgemäßen Legierung sehr gering.Pure neodymium is expensive, but mixtures of rare earth metals known as "didymium" are commercially available which contain at least 60% by weight neodymium with the remainder being essentially rare earth metals such as e.g. B. Praseodymium with a small or zero content of cerium and lanthanum. Taken together, the content of cerium and lanthanum typically less than 2 to 3 wt.%, The rare earth metals present. Accordingly, the proportion of cerium and lanthanum in the alloy according to the invention is very low.

Die Metalle Seltener Erden enthalten vorzugsweise mindestens 75 Gew.% Neodym.The rare earth metals preferably contain at least 75 wt.% Of neodymium.

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In einer Ausführungsform enthält die Legierung 1 bis 3 I an Metallen Seltener Erden und eine bevorzugte Zusammensetzung in diesem Bereich besitzt 5 bis 7 % Zink und 1,5 bis 3 I Metalle Seltener Erden. Es wurde gefunden, daß optimale Eigenschaften mit 6 bis 7 % Zink und 2 bis 3 % Metalle Seltener Erden erzielt werden können.In one embodiment, the alloy contains 1 to 3 liters of rare earth metals and a preferred composition in this range has 5 to 7 % zinc and 1.5 to 3 liters of rare earth metals. It has been found that optimum properties can be achieved with 6 to 7 % zinc and 2 to 3 % rare earth metals.

Normalerweise ist es wünschenswert, mindestens 0,4 Gew.% als Kornverfeinerer wirkendes Zirkon einzuarbeiten. Der Zirkongehalt kann bis zu 1 Gew. % betragen.. Falls gewünscht, kann die Legierung andere Bestandteile aufweisen, um ihre Eigenschaften in anderer Hinsicht zu verbessern. Bis zu 2,0 % Mangan kann zugegen sein, aber der maximale Betrag wird begrenzt durch seine gegenseitige Löslichkeit mit Zirkon, wenn letzteres zugegen ist. Wei-Normally, it is desirable to incorporate at least 0.4 wt.% As a grain refiner acting zirconium. The zirconium content may be up to 1 wt.%, Respectively .. If desired, the alloy may have other components, in order to improve its properties in other respects. Up to 2.0 % manganese can be present, but the maximum amount is limited by its mutual solubility with zircon when the latter is present. White

15 tere mögliche Zusätze sind nachfolgend aufgeführt:15 other possible additions are listed below:

Ag 0-8 Gew.IAg 0-8 wt. I.

Cd 0-5 Gew.% Cd 0-5% wt.

Li 0-6 Gew.% Li 0-6% wt.

Ca 0-1 Gew.%Ca 0-1% by weight

20 Ga 0-2 Gew.% 20 Ga 0-2% wt.

In 0-2 Gew.%In 0-2% by weight

Tl 0-5 Gew.ITl 0-5 wt

Pb 0-1 Gew.% Pb 0-1% wt.

Bi 0-1 Gew.⁰*Bi 0-1 wt. ⁰ *

25 Th 0-7 Gew.% 25 Th 0-7 wt. %

Fe bis zu 0,1 Gew.%Fe up to 0.1 wt.%

Be· O - 0,05 Gew.IBe · O - 0.05 wt

Y 0-5 Gew.% Y 0-5% wt.

Cu 0-0,5 Gew.% Cu 0-0.5% wt.

Es sollte beachtet werden, daß Yttrium nicht als ein Metall der Seltenen Erden klassifiziert ist.It should be noted that yttrium is not classified as a rare earth metal.

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Die erfindungsgemäßen Legierungen können für das Gießen von Gegenständen verwendet werden, wobei Wärmebehandlung normalerweise zur Erzielung optimaler mechanischer Eigenschaften erforderlich ist. Die Wärmebehandlung umfaßt normalerweise Lösungsglühen bei einer erhöhten Temperatur, gewöhnlich von 450 C bis zur Solidustemperatur der Legierung (gewöhnlich beträgt die Solidustemperatur etwa 500 ⁰C), woran sich Abschrecken und Aushärten bei einer Ausscheidung ermöglichenden Temperatur anschließen. Die Vergütungstemperatur beträgt im allgemeinen von 100 bis 350 ⁰C. Es wird bevorzugt in Wasser abzuschrecken, um optimale Eigenschaften zu erreichen , ein Abschrecken im heißen Wasser verringert das Rißbildungsrisiko. The alloys of the invention can be used for the casting of objects, heat treatment normally being required to achieve optimal mechanical properties. The heat treatment normally comprises solution heat treatment at an elevated temperature, usually from 450 ° C. to the solidus temperature of the alloy (usually the solidus temperature is about 500 ^° C.), followed by quenching and hardening at a temperature permitting precipitation. The tempering temperature is generally from 100 to 350 ^° C. It is preferred to quench in water in order to achieve optimum properties; quenching in hot water reduces the risk of cracking.

Typische Wärmebehandlungsbedingungen umfassen eine Temperatur von 480 ⁰C für etwa 8 Stunden, gefolgt durch Abschrecken und Aushärten für einen Zeitraum von 16 Stunden bei 250 ⁰C.Typical heat treatment conditions include a temperature of 480 ^° C. for about 8 hours, followed by quenching and curing for a period of 16 hours at 250 ^° C.

Eine alternative Wärmebehandlung macht ein Hochtemperatur-Lösungsglühen entbehrlich und besteht einfach aus einem Aushärten des Gußkörpers bei einer Temperatur, bei welcher Ausscheidung erfolgt. Es hat sich herausgestellt, daß diese Behandlung insbesondere eine hohe Streckgrenze ergibt, aber die Dehnung und die Bruchfestigkeit sind im allgemeinen niedriger als diejenigen, die bei Lösungswärmebehandlung mit nachfolgendem Abschrecken und Aushärten erzielt werden.An alternative heat treatment is high temperature solution heat treatment dispensable and simply consists of curing the cast body at a temperature at which Elimination takes place. It has been found that this treatment has a particularly high yield strength results, but the elongation and the breaking strength are in generally lower than those obtained by solution heat treatment followed by quenching and curing be achieved.

Erfindungsgemäße Legierungen werden nachfolgend anhand der Beispiele erläutert.Alloys according to the invention are described below with reference to the examples explained.

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• a.• a.

BeispieleExamples

Legierungen der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung wurden hergestellt und durch konventionelle Verfahren zu Probestücken vergossen. Das Zink wurde der Schmelze als Reinmetall einverleibt, die Metalle Seltener Erden (RE) wurden zugegeben als eine Mischung von Metallen Seltener Erden mit über 75 Gew.% Neodym und im wesentlichen ohne Lanthan- oder Ceranteil, und das Zirkon wurde zugesetzt als eine Magnesium/Zirkon-Legierung mit etwa 35 Gew.% Zirkon.Alloys of the composition shown in Table 1 were prepared and cast into test pieces by conventional methods. The zinc was incorporated into the melt as pure metal, the rare earth metals (RE) were added as a mixture of rare earth metals with over 75% by weight of neodymium and essentially without any lanthanum or cerium content, and the zirconium was added as a magnesium / zirconium alloy having about 35 wt.% zirconium.

Für Vergleichszwecke wurde eine ähnliche Legierung hergestellt, welche etwa 6 % Zink, 3 % Metalle Seltener Erden mit einem hohen Anteil an Cer (mindestens 50 I) und etwa 0,75 % Zirkon enthielt.For comparison purposes, a similar alloy was produced which contained about 6 % zinc, 3 % rare earth metals with a high proportion of cerium (at least 50 I) and about 0.75 % zirconium.

TABELLE 1TABLE 1

I
LegierungI.
alloy Analyseanalysis ZnIZnI RE %RE% ZRIZRI 5.965.96 3.013.01 0.760.76 11 6.036.03 3.073.07 0.730.73 22 5.945.94 2.802.80 0.830.83 33 5.885.88 2.822.82 0.820.82 44th 6.236.23 2.712.71 0.830.83 55 6.066.06 2.532.53 0.780.78 66th etwa 6 Iabout 6 I. etwa 3 % about 3 % etwa 0,6%about 0.6% 77th

709825/0810709825/0810

Die Probestücke wurden mechanischen Versuchen entsprechend dem Britischen Standard 18 nach der Wärmebehandlung unterworfen. Die verwendeten Wärmebehandlungen und die erhaltenen Resultate sind in Tabelle 2 wiedergegeben.The specimens were subjected to mechanical tests according to British Standard 18 after the heat treatment. The heat treatments used and the results obtained are shown in Table 2.

- 8 TABELLE 2- 8 TABLE 2

709825/0810709825/0810

- 8 TABELLE - 8 TABLE

Legierungalloy WärmebehandlungHeat treatment Abschreckungdeterrence II. HärtenHardening StreckgrenzeStretch limit 9090 StreckspannungYield stress 9797 Bruchfest igkei tBreak strength Dehnungstrain lsilsi ! h ⁰C! h ⁰ C durchby h °Ch ° C N /mm² N / mm ² 101101 N/mm² N / mm ² 108108 N/mm² N / mm ² ** 8 cn 8 cn
inin 1/21/2 8 4808 480 LuftkühlungAir cooling 9393 100100 205205 77th 9 fj9 fj 55 16 18016 180 9393 100100 234234 1010 6 00 6 00 44th 16 25016 250 229229 1010 33 4 3304330 9393 101101 229229 1010 109109 118118 CDCD
tDtD 1/5/61/5/6 8 4808 480 Öloil -- 102102 112112 229229 99 OOOO 55 16 18016 180 9494 102102 240240 99 ro
cnro
cn 22 16 25016 250 184184 44th CDCD 66th 4 3304330 8484 9797 230230 9 1/29 1/2 OOOO 111111 122122 1/2/61/2/6 8 4808 480 Hei ßwasserHot water -- 123123 136136 229229 99 O.O. " 4"4 16 18016 180 8383 100100 195 ^X 195 ^X 3^X 3 ^X 33 16 25016 250 8585 100100 205 ^X 205 ^X 2 1/2^X 2 1/2 ^X 55 4 3304330 116116 127127 202202 66th 1/2/31/2/3 8 4808 480 KaltwasserCold water -- 125125 135135 219219 99 33 16 18016 180 9797 107107 239239 88th 55 16 25016 250 9090 102102 219 ^X 219 ^X *»* » 4 3304330 126126 136136 226226 77th 8 4908 490 KaltwasserCold water -- 227227 77th 16 25016 250 233233

- 9 -FORTSETZUNG TABELLE- 9 - TABLE CONTINUED

CO CO IOCO CO IO

Legierungalloy Wärmebehandlung
h ⁰CHeat treatment
h ⁰ C Abschreckungdeterrence Härten
h °CHardening
h ° C Streckgrenze
N/mm² Stretch limit
N / mm ² Streckspannung
N/mm² Yield stress
N / mm ² Bruchfestigkeit
N/mm^z Breaking strength
N / mm ^z Dehnungstrain 7
7
7
7
7
5/6
7
1/3/67th
7th
7th
7th
7th
5/6
7th
1/3/6 8 4708 470 KaltwasserCold water 16 25016 250 90
11590
115 102
125102
125 222
212222
212 9
59
5 Vergleichs
legierung
A
BComparison
alloy
A.
B. 8 4508 450 KaitwasserKait water 16 25016 250 O VOO VO
OO -C-OO -C- 107
12o107
12o 205
204205
204 6
56th
5 8 4308 430 KaltwasserCold water 16 180
16 25016 180
16 250 102
113
114102
113
114 NJ to —·NJ to -
vn-C-vjivn-C-vji 187
192
189187
192
189 3
3
33
3
3 wie gegossenlike poured -- -- 110110 120120 154154 22 wie gegossen
8 480like poured
8 480 HeißwasserHot water 16 18016 180 -- 119
108119
108 160
185160
185 1
4 1/21
4 1/2

= Probestäbe enthielten Einschlüsse= Test rods contained inclusions

Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, daß die erfindungs gemäßen Legierungen Bruchfestigkeiten und Dehnungen besitzen, die erheblich größer sind als diejenigen der Cer-enthaltenden Legierungen, wenn sie einer Lösungswärmebehandlung bei einer Temperatur von mindestens 450 ⁰C mit nachfolgendem Abschrecken und Aushärten ausgesetzt wurden.From these results it can be seen that the alloys according to the invention have breaking strengths and elongations which are considerably greater than those of the cerium-containing alloys when they have been subjected to a solution heat treatment at a temperature of at least 450 ^° C. with subsequent quenching and hardening.

Zur Bestimmung der alleinigen Wirkung des Aushärtens wurden dieselben Legierungen vom Gießzustand ausgehend gehärtet. Die Härtebedingungen und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben.To determine the sole effect of hardening, the same alloys were hardened from the as-cast state. The curing conditions and the results obtained are shown in Table 3.

TABELLE 3TABLE 3

Legierungalloy HärtenHardening StreckgrenzeStretch limit StreckspannungYield stress BruchfestigBreak-proof Dehnungstrain h ⁰Ch ⁰ C N/mm² N / mm ² N/mm² N / mm ² keit N/mm² speed N / mm ² %% 1/2/31/2/3 2 180 2 180 114114 125125 198198 44th 1/2/31/2/3 4 1804 180 110110 123123 I89I89 44th 1/2/41/2/4 16 180 16 180 124124 136136 188188 2 1/22 1/2 1/3/41/3/4 32 180 32 180 126126 139139 200200 2 1/22 1/2 2/3/42/3/4 64 180 64 180 132132 145145 203203 2 1/22 1/2 1/3/61/3/6 128 180128 180 136136 149149 198198 22 2/3/42/3/4 1 2501 250 123123 135135 I89I89 33 1/2/31/2/3 2 2502 250 132132 145145 200200 2 1/22 1/2 1/2/31/2/3 4 2504250 137137 150150 203203 1 1/21 1/2 1/2/21/2/2 16 25016 250 147147 158158 206206 22 1/3/41/3/4 32 25032 250 148148 159159 205205 22 4/5/64/5/6 1/2 3301/2 330 135135 146146 185185 1 1/21 1/2 2/3/42/3/4 1 3301,330 144144 156156 205205 22 1/2/31/2/3 2 330 2,330 150150 161161 201201 22 1/2/31/2/3 4 3304330 150150 160160 208208 2 1/22 1/2 1/2/41/2/4 16 33016 330 136136 151151 194194 22 1/3/41/3/4 32 33o32 33o 139139 151151 193193 1 1/21 1/2

- 11 -- 11 -

709825/0810709825/0810

-H--H-

Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß Aushärten allein hohe Streckspannung und 0,1 % Streckgrenze ergibt, jedoch geringere Bruchfestigkeit und Dehnung als die lösungsgeglühten Legierungen.From these results it can be seen that hardening alone gives high yield stress and 0.1% yield strength, but lower breaking strength and elongation than the solution-annealed alloys.

Weitere Versuche wurden unter Verwendung derselben Behandlungsweise wie für die Legierungen 1 bis 7 jedoch mit unterschiedlichen in Tabelle 4 angegebenen Legierungszusam mensetzungen durchgeführt. Die "Vergleichs"-Legierung enthielt eine Mischung von Metallen Seltener Erden, welche einen hohen Anteil an Cer enthielt. Die Metalle Seltener Erden der Legierungen 8 bis 27 enthielten über 75 Gew.% Neodym und im wesentlichen kein Cer oder Lanthan.Further attempts were made using the same treatment modality as for alloys 1 to 7 but with different alloy combinations given in Table 4 adjustments carried out. The "comparison" alloy contained a mixture of rare earth metals, which contained a high proportion of cerium. The metals rarer Earths of alloys 8 to 27 contained over 75% by weight neodymium and essentially no cerium or lanthanum.

- 12 Tabelle 4- 12 Table 4

709825/0810709825/0810

- 12 TABELLE 4- 12 TABLE 4

O CD OO 5"OO CD OO 5 "O

Analyseanalysis Zn&Zn & RE%^X RE% ^X IrXIrX Wärmebehandelt und gehärtet (T6)Heat treated and hardened (T6) Streckspan-
nung N/mmExpansion chip
voltage N / mm Bruchfestig
keit N/mmBreak-proof
speed N / mm Dehnungstrain nur gehärtet (T5)only hardened (T5) Streckspan
nung N/mm² Expanded chipboard
voltage N / mm ² Bruch
festig
keit
N/mm² fracture
firm
speed
N / mm ² Dehnung
% strain
% 2658126581 Legierungalloy 6.06.0 2.94
(Cer)2.94
(Cerium) 0.750.75 0,1% Streck
grenze N/min0.1% stretch
limit N / min 123123 163163 22 0,1% Streck
grenze N/mm0.1% stretch
limit N / mm 162162 194194 22 Vergleichcomparison 4.9
5-0
5-2
5.14.9
5-0
5-2
5.1 1.51
2.00
2.49
2.831.51
2.00
2.49
2.83 0.63
0.70
0.70
0.650.63
0.70
0.70
0.65 113113 123
124
120
117123
124
120
117 244
in
226
229244
in
226
229 9
6
7
99
6th
7th
9 149149 156
151
149156
151
149 207
195
199207
195
199 2
2
22
2
2 8
9
10
118th
9
10
11 5-5
5-5
5.5
5-55-5
5-5
5.5
5-5 1.55
2.00
2.47
2.791.55
2.00
2.47
2.79 0.71
0.66
0.69
0.700.71
0.66
0.69
0.70 110
112
107
103110
112
107
103 125
120
122
117125
120
122
117 236
206
242
228236
206
242
228 7
4
9
87th
4th
9
8th 143
138
138143
138
138 160
154
153160
154
153 204
190
209204
190
209 12
13
14
1512th
13th
14th
15th 6.0
5.8
6.0
6.06.0
5.8
6.0
6.0 1.61
2.00
2.48
2.931.61
2.00
2.48
2.93 0.73
0.75
0.74
0.710.73
0.75
0.74
0.71 116
109
109
105116
109
109
105 125
126
131
128125
126
131
128 221
228
236
239221
228
236
239 6
7
7
86th
7th
7th
8th 148
141
140148
141
140 165
160
160
159165
160
160
159 213
212
212
210213
212
212
210 2
2
2
22
2
2
2 16
17
18
1916
17th
18th
19th 6.4
6.5
6.3
6.66.4
6.5
6.3
6.6 1.55
2.05
2.40
2.921.55
2.05
2.40
2.92 0.77
0.73
0.76
0.750.77
0.73
0.76
0.75 112
114
120
112112
114
120
112 125
129
130
134125
129
130
134 211
203
230
245211
203
230
245 5
3 1/2
6 1/2
95
3 1/2
6 1/2
9 153
148
148
147153
148
148
147 20
21
22
2320th
21
22nd
23 7.1
6.9
7.0
6.87.1
6.9
7.0
6.8 1.65
1.91
2.37
2.671.65
1.91
2.37
2.67 0.82
0.75
0.80
0.770.82
0.75
0.80
0.77 114
117
117
122114
117
117
122 120
118
133
133120
118
133
133 ■ 198
181
180
195 ■ 198
181
180
195 4
3
1
34th
3
1
3 24
25
26
2724
25th
26th
27 108
106
121
118108
106
121
118

χ : Die RE-Analyse betrifft Nd, wenn nichts anderes angegeben ist.χ: The RE analysis concerns Nd, unless otherwise stated.

Alle Probes-täbe wurden wärmebehandelt: T6 8 h 4₇0 ⁰C. Kaltwasserabschreckung. Gehärtet für 16 h beiAll test strips were heat-treated: T6 8 h 4 ₇ 0 ⁰ C. Cold water quenching. Hardened for 16 h at

T5 16 h 250 °c.T5 16 h 250 ° C.

250⁰C250 ⁰ C

Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, daß die besten Resultate für lösungsgeglühte und vergütete Legierungen erhalten worden sind bei einem Zinkgehalt von 6 bis 7 % und einem Gehalt an Metallen Seltener Erden von 2 bis 3 Gew.%. Die 7,-1 % Zink enthaltende Legierung 24. zeigte Anzeichen von Schmelzen bei der Lösungswärmebehandlung, damit anzeigend, daß der praktische maximale Zinkgehalt für vollständig wärmebehandelte Legierungen 7 % beträgt. Härten ohne Lösungsglühen ergab wieder hohe Streckspannung und geringe Dehnung.It can be seen from these results that the best results for solution-annealed and quenched and tempered alloys have been obtained with a zinc content of 6 to 7 % and a content of rare earth metals of 2 to 3% by weight. Alloy 24, containing 7.1 % zinc, showed signs of melting on solution heat treatment, indicating that the practical maximum zinc content for fully heat treated alloys is 7 % . Hardening without solution annealing again resulted in high yield stress and low elongation.

Um die Qualität der Gußkörper zu prüfen, wurden die Legierungen 8 bis 27 röntgenographisch bestimmt, wobei die ASTM-BeZiehung für 0,75" dicke Zr-Legierungsplatte zugrundegelegt wurde. Die Schwammporosität ist auf einer Skala 0-8 angegeben, und die Ergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt.In order to check the quality of the castings, the alloys 8 to 27 determined radiographically, the ASTM relationship for 0.75 "thick Zr alloy plate was taken as a basis. The sponge porosity is given on a 0-8 scale and the results are in Table 5 shown.

-U-Tabelle 5-U table 5

709825/0810709825/0810

- 14 Tabelle - 14 table

Legierungalloy
Nr.No. Röntgenografisehe Bestimmung (Porosität)X-ray determination (porosity) Schlechteste BewertungWorst rating Schlechtester Bereich % Worst Area % BemerkungenRemarks Vergleichcomparison Einwirkungsbereich % Area of action % 00 00 88th
99
1010
1111 00 4
3
2
0 4th
3
2
0 55
8080
1010
00 Rest abgeschätztRest estimated
2 - 32 - 3 1212th
1313th
1414th
1515th 9595
100100
7070
00 11
33
33
22 1010
1010
2020th
1010 1616
1717th
1818th 1010
5050
9090
. 90. 90 11
11
11 LA LA LALA LA LA nur nahe dem Angußonly near the gate
Il Il Il IlIl Il Il Il
Il Il Il IlIl Il Il Il 2020th
2121
2222nd
2323 LAUMALAUMA 11
00
00
00 LA O O OLA O O O nur nahe dem Angußonly near the gate 2424
2525th
2626th
2727 LA O O OLA O O O T-T-OOT-T-OO LA LA O OLA LA O O
CM CMCM CM LA LA O OLA LA O O
CM CMCM CM

Diese Ergebnisse zeigen, daß Geringstporosität bei 6 bis 7 % Zink und oberhalb 2 % Metalle Seltener Erden erhalten wird.These results show that very low porosity is obtained at 6 to 7 % zinc and above 2 % rare earth metals.

Die Festigkeitseigenschaften und das Gießverhalten der Legierungen, die mehr als 3 % Seltene Erden enthalten, wurden ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 wiedergegeben.The strength properties and the casting behavior of the alloys containing more than 3 % rare earths were also measured. The results are shown in Table 6.

- 16 Tabelle 6- 16 Table 6

709825/0810709825/0810

- 16 Tabelle - 16 table

CD CO CO K>CD CO CO K>

Legierungalloy
Nr.No. Zusammensetzungcomposition RE *
060%
Nd)RE *
060%
Nd) ZrZr
%% Fest igkei tseigenschäftenStrength properties Bruchfestig-Breaking strength
ke i t N/mrn^ke i t N / mrn ^ Dehnungstrain
%% Bestimmung der GußfehlerlosigkeitDetermination of the lack of casting defects Schlechtester PorositätsWorst porosity
gradDegree 2828
2929
3030th ZnZn
%% 3-5
k.O
k.O 3-5
kO
kO 0.70.7
0.70.7
0.70.7 Streck
grenze
N/mm² Stretch
border
N / mm ² 218218
226226
214214 7
11
6 7th
11
6th % Einwirkungsbereich % Area of action geringsmall amount
keinernone
geringsmall amount 5-75
5.25
5-755-75
5.25
5-75 113113
103103
109109 5
0
5 5
0
5

K) CT)K) CT)

cn oo ^cn oo ^

Die Gußfehlerlosigkeit wurde durch eine "Slope"-Gußmethode beurteilt, die beschrieben ist in "Slope Casting Test Results on Some Established and Experimental Magnesium Casting Alloys',¹ D. J. Whitehead, "Light Metals" 1958, pp 391 - 395. In diesem Fall wurde das untere Ende der Platte abgeschnitten, auf 0.75" gewalzt und röntgenographisch geprüft.Casting flawlessness was assessed by a "slope" casting method described in "Slope Casting Test Results on Some Established and Experimental Magnesium Casting Alloys", ¹ DJ Whitehead, "Light Metals" 1958, pp 391-395 cut off the lower end of the plate, rolled to 0.75 ", and examined radiographically.

Es ist ersichtlich, daß gute Dehnungswerte bei hohen Anteilen an Metallen Seltener Erden aufrechterhalten wurden. Die Streckgrenzen der Legierungen 28 bis 30 waren wegen des geringeren Zinkgehalts etwas niedriger als das Optimum. It can be seen that good elongation values were maintained with high levels of rare earth metals. The yield strengths of alloys 28 to 30 were somewhat lower than the optimum because of the lower zinc content.

Die Legierungen mit einem höheren Gehalt an Metallen Seitener Erden wiesen verbesserte Gießbarkeit auf.The alloys with a higher content of metals Seitener Soils exhibited improved castability.

Um den Einfluß von Neodymzusätzen bei geringeren Anteilen darzustellen, wurde eine Legierung (31) hergestellt, welche etwa 4,5 % Zn, 1,2 % Metalle Seltener Erden mit mindestens 60 % Neodym und 0,74 % Zirkon enthielt. Außerdem wurde eine Vergleichslegierung (32) hergestellt,In order to show the influence of neodymium additions with lower proportions, an alloy (31) was produced which contained about 4.5 % Zn, 1.2 % rare earth metals with at least 60 % neodymium and 0.74 % zirconium. In addition, a comparative alloy (32) was produced,

20 welche etwa 4,3 % Zn, 1,1 % Metalle Seltener Erden mit einem hohen Anteil von Cer und 0,75 % Zirkon enthielt. Diese Legierungen wurden gegossen und wie zuvor Festigkeitsprüfungen unterworfen. Die Resultate sind in Tabelle 7 wiedergegeben.20 which contained about 4.3 % Zn, 1.1 % rare earth metals with a high proportion of cerium and 0.75 % zirconium. These alloys were cast and subjected to strength tests as before. The results are shown in Table 7.

- 18 Tabelle 7- 18 Table 7

709825/0810709825/0810

- 18 Tabelle - 18 table

to do is> to do is>

Legierungalloy 3131 % Dehnung % Elongation HärtebehandHardness hand
hH lung
°C lung
° C LegiLegi erung 32eration 32 % Dehnung % Elongation O.1% StreckO. 1% stretch
grenzeborder
(N/mm²)(N / mm ² ) ZugfestigTensile strength
keitspeed
(N/mm²)(N / mm ² ) 66th 1616 200200 0.1% Streck0.1% stretch
grenzeborder
(N/mm²)(N / mm ² ) 4 1/24 1/2 129129 225225 55 1616 250250 109109 44th 142142 232232 55 1616 300300 125125 44th 137137 231231 66th 1616 350350 125125 4 1/24 1/2 122122 224224 77th 1616 400400 116116 55 105105 216216 1010 1616 450450 102102 66th 8888 217217 1313th 1616 500500 8686 88th 6969 228228 6969 ZugfestigTensile strength
keit -ability -
(N/mm )(N / mm) 199199 211211 217217 203203 189189 185185 193193

Es ist ersichtlich, daß die Neodym-reiche Legierung höhere Dehnung und ausgesprochen bessere Zugfestigkeit ergibt als die Cer-reiche Legierung.It can be seen that the neodymium-rich alloy has higher elongation and markedly better tensile strength yields as the cerium-rich alloy.

- 20 Patentansprüche - 20 claims

709825/0810709825/0810

Claims (11)

PatentansprücheClaims 1./ Magnesiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie außer Verunreinigungen die nachfolgenden Bestandteile enthält1. / Magnesium alloy, characterized in that it contains the following components in addition to impurities Magnesium mindestens 80 Gew.% Magnesium is at least 80% by weight. Zink 4-7 Gew.% Zinc 4-7% wt. Metalle Seltener Erden 1-5 Gew.I, wobei die Metalle Seltener Erden mindestens 60 Gew.% Neodym und im wesentlichen kein Cer oder Lanthan enthalten. Rare earth metals 1-5% by weight, the rare earth metals at least 60% by weight Contains neodymium and essentially no cerium or lanthanum. 2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1 - 3 % Metalle Seltener Erden enthält.2. Alloy according to claim 1, characterized in that it contains 1 - 3% rare earth metals. 3. Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 5 - 7 % Zink und von 1,5 - 3 % Metalle Seltener Erden enthält.3. Alloy according to claim 2, characterized in that it contains 5-7 % zinc and 1.5-3 % rare earth metals. 4. Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 6 - 7 % Zink und 2 - 3 % Metalle Seltener Erden enthält.4. Alloy according to claim 3, characterized in that it contains 6-7 % zinc and 2-3 % rare earth metals. 5. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle Seltener Erden mindestens 75 % Neodym enthalten.5. Alloy according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rare earth metals contain at least 75% neodymium. 6. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet „ daß sie weiterhin bis zu 0,5 % Kupfer enthält.6. Alloy according to one of Claims 1 to 5, characterized in that " it also contains up to 0.5 % copper. 709825/0810709825/0810 -M--M- 7. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin bis zu 1 % Zirkon enthält. 7. Alloy according to one of claims 1 to 6, characterized in that it further contains up to 1 % zirconium. 8. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eines der nachfolgenden Elemente in den angegebenen .Mengen enthält8. Alloy according to one of claims 1 to 7, characterized in that it contains at least one of the following elements in the specified amounts Silber 0-81Silver 0-81 Cadmium 0 - 5 % Cadmium 0 - 5 % Lithium 0 - 6 % Lithium 0 - 6 % Kalzium 0-1Calcium 0-1 Gallium 0-2Gallium 0-2 Indium - 0-2Indium - 0-2 Thallium 0-5Thallium 0-5 0 0 0 0 Blei 0 - 1 % Lead 0 - 1 % Wismuth 0 - 1 % Bismuth 0 - 1 % Thor 0-71Thor 0-71 Eisen 0 - 0.1 %Iron 0 - 0.1% Beryllium 0 - 0.05 % Beryllium 0 - 0.05 % Yttrium 0 - 5 % Yttrium 0 - 5 % Mangan 0 - 2 %,Manganese 0 - 2 % , wobei die Maximalgehalte von Zirkon und Mangan zusammen durch ihre gegenseitige Löslichkeit begrenzt sind, wenn beide zugegen sind.the maximum contents of zirconium and manganese together are limited by their mutual solubility, if both are present. 9. Verfahren zur Herstellung eines Gußstückes aus einer Magnesiumlegierung nach einem der Ansprüche 1. bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus der Legierung gegossener Gegenstand einer Vergütungswärmebehandlung bei einer Temperatur von 450 ⁰C bis zur Solidustemperatur der Legierung unterworfen, nachfolgend abgeschreckt und bei einer Temperatur ausgehärtet wird, bei welcher Ausscheidung eintritt.9. A method for producing a casting from a magnesium alloy according to one of claims 1 to 8, characterized in that an object cast from the alloy is subjected to a tempering heat treatment at a temperature of 450 ⁰ C to the solidus temperature of the alloy, then quenched and at a Temperature is cured at which precipitation occurs. - 22 -- 22 - 709825/0810709825/0810 -GT--GT- .3..3. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand in Wasser abgeschreckt wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the object is quenched in water. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand für etwa 8 h bei 480 °C lösungsgeglüht, abgeschreckt und für 16h bei 250 °C ausgehärtet wird.11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the object is solution annealed for about 8 hours at 480 ° C, quenched and cured for 16 hours at 250 ° C. 709825/0810709825/0810