МАГНИЕВЫЙ ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ Российский патент 1996 года по МПК C22C23/04 C22C23/06 

Настоящее изобретение относится к магниевому сплаву с улучшенной жидкотекучестью за счет узкого диапазона температуры затвердевания, самое большее 50^oC.

Магниевые сплавы являются легкими по весу и некоторые магниевые сплавы имеют удовлетворительную прочность. Однако магниевые сплавы имеют широкий диапазон температуры затвердевания, то есть широкий температурный диапазон совместного существования твердое тело жидкость. Поэтому они склонны к растрескиванию при литье и, в частности, трудно изготовлять крупногабаритное изделие посредством литья. Следовательно, отсутствуют успешные технические решения по изготовлению в промышленном производстве относительно крупногабаритных литых изделий из магниевого сплава несмотря на многочисленные усилия специалистов в данной области.

Соответственно цель настоящего изобретения заключается в создании магниевого сплава, пригодного для использования в литье и имеющего узкий диапазон температуры затвердевания так, что можно легко осуществлять литье магниевого сплава и исключается возникновение трещин.

Заявитель данного изобретения обнаружил, что упомянутая цель может достигаться за счет создания магниевого сплава, содержащего определенное количество цинка и смесь из определенного количества редкоземельных металлов, имеющую заданный состав.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением создан магниевый сплав для использования в литье, который содержит цинк и компонент редкоземельных металлов и имеет диапазон температуры затвердевания, самое большее, 50^oC, причем магниевый сплав содержит 8,5-1,9 мас. смеси редкоземельных металлов, состоящую в сущности из церия и лантана как компонента редкоземельных металлов, 6,4-4,2 мас. цинка и остальное магний на основе общего веса магниевого сплава.

Смесь редкоземельных металлов, содержащаяся в сплаве в соответствии с настоящим изобретением, может в сущности состоять из церия и лантана, однако особо предпочтительно, чтобы смесь состояла по меньшей мере из 55 мас. церия, по меньшей мере 18 мас. лантана и остальное празеодим и/или неодим на основе общего веса смеси.

Посредством магниевого сплава в соответствии с настоящим изобретение можно исключить образование трещин, которые могут часть возникать при применении магниевого сплава в соответствии с известными техническими решениями, и изготовлять литьем изделие из легкого по весу магниевого сплава независимо от размера. Это вносит значительный вклад в развитие промышленности.

Магниевый сплав в соответствии с изобретением пригоден для использования при литье в металлических формах, включая литье при низком давлении, литье под давлением и т.п.

Даже если содержание церия и лантана находится за пределами упомянутых диапазонов, можно предусмотреть в какой-то степени суженный диапазон температуры затвердевания, однако в пределах упомянутых диапазонов можно достигнуть особенно узкого диапазона температуры затвердевания (см. сравнительный пример 3). Если количество смеси редкоземельных металлов, содержащееся в магниевом сплаве согласно изобретению, выходит за пределы упомянутого диапазона, полученный магниевый сплав имеет значительно расширенный диапазон температуры затвердевания и следовательно невозможно достигнуть цели настоящего изобретения (см. сравнительный пример 1).

Цинк, содержащийся в магниевом сплаве согласно настоящему изобретению, служит для улучшения жидкотекучести магниевого сплава. Если содержание цинка меньше, чем в упомянутом диапазоне, то полученный магниевый сплав демонстрирует неудовлетворительную жидкотекучесть (см. сравнительный пример 2). Если содержание цинка больше, чем в упомянутом диапазоне, то полученный магниевый сплав имеет значительно увеличенный диапазон температуры затвердевания и уменьшенную механическую прочность.

Магниевый сплав для использования в литье в соответствии с настоящим изобретением может изготовляться известным способом для сплава, содержащего редкоземельный металл.

Настоящее изобретение будет подробно описано со ссылкой на примеры и сравнительные примеры.

В последующих примерах и сравнительных примерах проценты даны как мас если это не указано иначе.

Пример 1. 3 части (весовых) гранулированного церия (имеющего чистоту 92,2%) смешивали с 2 частями (весовыми) гранулированного мишметалла, не имеющего церия (а имеющего содержание лантана 46,0%). Смесь имеет состав: 55,4% Ce, 19,2% La, 14,6% Nd и 5,0% Pr, остальное содержание примеси, как например, Fe, Si, Cr и т.п.

250 г смеси редкоземельных металлов и 450 г куска цинка добавляли к 9300 г расплавленного магния при примерно 680^oC и плавили.

Полученный расплав заливали в форму для корпуса масляного насоса, имеющего следующие размеры и поперечное сечение в виде тыквенной бутылки, имеющее два открытых отверстия одинакового размера (Р 50 мм) выполненные в двух принятых частях формы в виде тыквенной бутылки):
Максимальная ширина 250 мм
Минимальная ширина 80 мм
Высота 100 мм
Диаметр отверстия 40 мм.

Расстояние между центрами двух отверстий 150 мм.

Затвердевание расплавленного материала начиналось от примерно 540^oC и завершалось при примерно 500^oC. Следовательно, диапазон температуры затвердевания составил примерно 40^oC. Материал подвергали искусственному старению при температуре 200^oC в течение 5 ч.

Десять литых изделий получили подобным способом и в результате отсутствовали трещины и поверхностные углубления в любом из литых изделий.

Сравнительный пример 1 Используя такую же смесь редкоземельных металлов, как в примере 1, такой же корпус масляного насоса изготовили подобным способом, как в примере 1, за исключением того, что применяли 100 г редкоземельного металла, 450 г цинка и 9450 г магния.

Десять одинаковых литых изделий изготовили, используя этот магниевый сплав и в двух литых изделиях возникли трещины. Характеристика затвердевания следующая:
Начальная температура затвердевания примерно 610^oC.

Конечная температура затвердевания примерно 530^oC
Диапазон температуры затвердевания примерно 80^oC
Сравнительный пример 2 Используя такую же смесь редкоземельных металлов, как в примере 1, изготовили подобный корпус масляного насоса таким же способом, как в примере 1 за исключением того, что использовали 150 г. редкоземельного металла, 250 г. цинка и 9600 г. магния.

Десять одинаковых литых изделий изготовили, используя этот магниевый сплав, и трещины и поверхностные углубления возникли в двух литых изделиях. При использовании магниевого сплава в сравнительном примере 2 вязкость жидкого металла во время литья была слишком высокой и трудно заливать жидкий металл для литья. Характеристика затвердевания следующая:
Начальная температура затвердевания примерно 620^oC.

Конечная температура затвердевания примерно 550^oC.

Диапазон температуры затвердевания примерно 70^oC.

Сравнительный пример 3. Магниевый сплав изготовили таким же способом, как в примере 1, и корпус масляного насоса изготовлен подобным способом, как в примере 1, за исключением использования редкоземельного металла, имеющего состав, содержащий 40,6% Се, 19,8% La, 29,0% Nd и 6,7% Pr остальное состоит из примесей, как например, Fa, Si, Cr и т.п.

Количества смеси редкоземельных металлов, цинка и магния и способ такие, как определено в примере 1. Десять одинаковых литых изделий изготовили, используя такой магниевый сплав. В одном из литых изделий имеются трещины, а поверхностные углубления возникли в двух литых изделиях. Характеристика затвердевания следующая:
Начальная температура затвердевания примерно 560^oС.

Конечная температура затвердевания примерно 480^oС.

Диапазон температуры затвердевания примерно 80^oС.

Изобретение относится к литейным магниевым сплава, имеющим диапазон температуры затвердевания не более 50^oC. Сплав содержит 4,2-6,4 мас.% цинка, 1,9-8,5 мас.% смеси РЗМ, состоящей из церия (по крайней мере 55 мас.%), лантана (по крайней мере 19 мас.%), празеодима и неодима и магний - остальное.

Магниевый литейный сплав, содержащий цинк и смесь РЗМ, включающую церий, лантан и неодим, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.

Цинк 4,2 6,4
Смесь РЗМ 1,3 8,5
Магний Остальное
при этом смесь РЗМ дополнительно содержит празеодим при следующем соотношении компонентов, мас.

Церий По крайней мере 55
Лантан По крайней мере 19
Празеодим и неодим Остальное