Die vorliegende Erfindung betrifft eine kriechbeständige Magnesiumlegierung.
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.
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.
Solche wärmebeständigen Magnesiumlegierungen sind jedoch beim Formguss schlecht anwendbar, wo nach dem Formen eines Metallgegenstandes eine schnelle Abkühlung bewirkt werden muss.
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Die in solchen Legierungen enthaltenen Seltenen Erdelemente erhöhen allerdings die Kosten der Legierung.
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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.
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.%.
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.
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.
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.
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