Kriechbeständige Magnesiumlegierung

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine kriechbeständige Magnesiumlegierung.

[0002] Magnesium enthaltende Metallegierungen werden in grossem Umfang in der Automobilindustrie, der Elektronikindustrie, der Luft/Raumfahrt-Industrie und auf verschiedenen anderen Gebieten der Technik eingesetzt. Dabei sind insbesondere solche Legierungen von Vorteil, die hochtemperaturkriechfest sind und daher in einer Umgebung mit hoher Temperatur eingesetzt werden können.

[0003] Es sind bereits verschiedene Magnesiumlegierungen entwickelt und genormt worden, wie die Magnesiumlegierungen JIS H 5203 (MC1-MC10) und JIS H 5303 (MDC1A, MDC1B). Für den Einsatz bei hohen Temperaturen ist die von der Firma Dow Chemical entwikkelte Legierung A mit der Zusammensetzung Mg-4%Al-2%SE (SE - Seltene Erdelemente) ebenfalls gut bekannt.

[0004] Solche wärmebeständigen Magnesiumlegierungen sind jedoch beim Formguss schlecht anwendbar, wo nach dem Formen eines Metallgegenstandes eine schnelle Abkühlung bewirkt werden muss.

[0005] Die DE 44 46 898 A1 offenbart kriechbeständige Magnesiumlegierungen, enthaltend: 1,5 bis 10 Gew.-% Aluminium (Al), weniger als 2 Gew.-% Seltene Erdelemente (SE), 0,25 bis 5,5 Gew.-% Calcium (Ca) und Magnesium als Rest. Zusätzlich kann die Legierung 0,2 bis 2,5 Gew.-% Kupfer und/oder Zink enthalten.

[0006] Die in solchen Legierungen enthaltenen Seltenen Erdelemente erhöhen allerdings die Kosten der Legierung.

[0007] Die DE 22 01 460 A1 offenbart ebenfalls kriechbeständige Magnesiumlegierungen mit einem Gehalt an Aluminium und gegebenenfalls einem weiteren Element, ausgewählt aus Kalzium, Zirkon, Titan, Silizium, Strontium, Yttrium, Cer oder Barium. Eine Kombination von Barium und Kalzium als zusätzliche Elemente ist nicht offenbart.

[0008] Die EP 1 553 195 A1 offenbart ebenfalls kriechbeständige Magnesiumlegierungen mit einem Gehalt an Zink, Mangan, Strontium und mindestens einem Element aus Antimon und Calcium, die zur AZ91-Legierung als Kornfeinungsmittel zugegeben werden.

[0009] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Magnesiumlegierung anzugeben, mit der die Nachteile des oben angesprochenen Standes der Technik überwunden werden können und die zudem eine höhere Kriechbeständigkeit aufweist.

[0010] Die Aufgabe wird durch eine Magnesium enthaltende Metallegierung oder Magnesiumlegierung gelöst, die bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung aus 1 bis 9 Gew.-% Aluminium (Al), 0,5 bis 5 Gew.% Barium (Ba), 0,5 bis 5 Gew.-% Kalzium (Ca), gegebenenfalls Zinn, Lithium, Yttrium, Neodym, Cer und/oder Praseodym in Anteilen von jeweils bis zu 7 Gew.% sowie Magnesium (Mg) und unvermeidbaren herstellungsbedingten Verunreinigungen als Rest besteht. Vorzugsweise sind die unvermeidbaren herstellungsbedingten Verunreinigungen in einer Gesamtmenge bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung von nicht über 2 Gew.% vorhanden. Der Anteil an Aluminium beträgt vorzugsweise 2 bis 7 Gew.%, bevorzugter 3 bis 6 Gew.%. Der Anteil an Barium beträgt vorzugsweise 1 bis 4 Gew.%, bevorzugter 1,5 bis 3 Gew.%. Der Anteil an Kalzium beträgt vorzugsweise 1 bis 4 Gew.%, bevorzugter 1,5 bis 3 Gew.%.

[0011] Die erfindungsgemäße Magnesiumlegierung findet vielfältige Anwendungsbereiche; vorzugsweise kann sie zur Herstellung von Bauteilen von Automobilen, Schiffen und/oder Flugzeugen, bevorzugter zur Herstellung von Antriebssträngen oder deren Bauteilen verwendet werden.

[0012] Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur näher erläutert. Figur 1 zeigt die Kriechverformung in Abhängigkeit der Zeit bei einer anliegenden Spannung von 80 MPa und einer Temperatur von 200°C von zwei erfindungsgemäßen Magnesiumlegierungen (ABC-Legierungen) mit einem Gehalt von etwa 4 Gew.% Aluminium, etwa 2 Gew.% Barium und etwa 1 Gew.% Kalzium (ABC421) bzw. etwa 4 Gew.% Aluminium, etwa 2 Gew.% Barium und etwa 2 Gew.% Kalzium (ABC422) im Vergleich zur herkömmlichen Legierung AE42, wobei E für Seltenerdelemente steht, bzw. einer Legierung mit der Bezeichnung MRI230D der Firma Dead Sea Magnesium, die neben Aluminium und Kalzium Seltenderdelemente enthält.

[0013] Die erfindungsgemäßen Legierungen weisen eine deutlich geringere Kriechverformung als die jeweiligen Vergleichslegierungen auf. Daraus folgt, dass man bei konstanter Spannung entweder die Temperatur noch erhöhen darf oder dass man ein Bauteil deutlich länger belasten kann.

Ansprüche

1. Magnesiumlegierung, die bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung aus folgenden Bestandteilen besteht: 1 bis 9 Gew.% Aluminium,

0,5 bis 5 Gew. % Barium,

0,5 bis 5 Gew.% Kalzium,

gegebenenfalls Zinn, Lithium, Yttrium, Neodym, Cer und/oder Praseodym in Anteilen von jeweils bis zu 7 Gew.% und

Magnesium und unvermeidbare herstellungsbedingte Verunreinigungen als Rest.

2. Magnesiumlegierung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Aluminium 2 bis 7 Gew.%, vorzugsweise 3 bis 6 Gew.% beträgt.

3. Magnesiumlegierung nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Barium 1 bis 4 Gew.%, vorzugsweise 1,5 bis 3 Gew.% beträgt.

4. Magnesiumlegierung nach einem der vorgehenden Patentensprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Kalzium 1 bis 4 Gew.%, vorzugsweise 1,5 bis 3 Gew.% beträgt.

5. Verwendung einer Magnesiumlegierung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von Bauteilen von Automobilen, Schiffen und/oder Flugzeugen.

6. Verwendung einer Magnesiumlegierung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von Antriebssträngen oder deren Bauteile.

Claims

1. Magnesium alloy consisting of the following components, based on the total weight of the alloy:

1 to 9 wt.% aluminum,

0.5 to 5 wt.% barium

0.5 to 5 wt.% calcium,

optionally tin, lithium, yttrium, neodymium, cerium and/or praseodymium in amounts of 7 wt.% respectively and magnesium and inevitable, production-caused impurities as remainder.

2. Magnesium alloy according to claim 1, characterized in that the amount of aluminum is 2 to 7 wt.%, preferably 3 to 6 wt.%.

3. Magnesium alloy according to one of claims 1 or 2, characterized in that the amount of barium is 1 to 4 wt.%, preferably 1.5 to 3 wt.%.

4. Magnesium alloy according to any of the preceding claims, characterized in that the amount of calcium is 1 to 4 wt.%, preferably 1.5 to 3 wt.%.

5. Use of a magnesium alloy according to any of claims 1 to 4 for the manufacture of components of automobiles, ships and/or aircrafts.

6. Use of a magnesium alloy according to any of claims 1 to 4 for the manufacture of powertrains or components thereof.

Revendications

1. Alliage de magnésium constitué, en pourcentages rapportés au poids total de l'alliage, des composants suivants :

- 1 à 9 % en poids d'aluminium,

- 0,5 à 5 % en poids de baryum,

- 0,5 à 5 % en poids de calcium,

et le cas échéant, d'étain, de lithium, d'yttrium, de néodyme, de cérium et/ou de praséodyme, chacun en une proportion valant jusqu'à 7 % en poids,
et pour complément, de magnésium et d'inévitables impuretés de fabrication.

2. Alliage de magnésium conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion d'aluminium vaut de 2 à 7 % en poids, et de préférence de 3 à 6 % en poids.

3. Alliage de magnésium conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la proportion de baryum vaut de 1 à 4 % en poids, et de préférence de 1,5 à 3 % en poids.

4. Alliage de magnésium conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la proportion de calcium vaut de 1 à 4 % en poids, et de préférence de 1,5 à 3 % en poids.

5. Utilisation d'un alliage de magnésium conforme à l'une des revendications 1 à 4 pour la fabrication de pièces de structure de véhicules automobiles, de bateaux et/ou d'aéronefs.

6. Utilisation d'un alliage de magnésium conforme à l'une des revendications 1 à 4 pour la fabrication de chaînes de transmission ou de composants de chaînes de transmission.

Zeichnung