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ES2221864T3 - Aleaciones de moldeo basadas en magnesio que tiene rendimiento mejorado a temperatura elevada. - Google Patents

Aleaciones de moldeo basadas en magnesio que tiene rendimiento mejorado a temperatura elevada.

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ES2221864T3
ES2221864T3 ES00984734T ES00984734T ES2221864T3 ES 2221864 T3 ES2221864 T3 ES 2221864T3 ES 00984734 T ES00984734 T ES 00984734T ES 00984734 T ES00984734 T ES 00984734T ES 2221864 T3 ES2221864 T3 ES 2221864T3
Authority
ES
Spain
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alloy
magnesium
aluminum
alloys
strontium
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
ES00984734T
Other languages
English (en)
Inventor
Mihriban O. Pekguleryuz
Pierre Labelle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Noranda Inc
Original Assignee
Noranda Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Noranda Inc filed Critical Noranda Inc
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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Abstract

Una aleación de moldeo basada en magnesio que tiene un rendimiento mejorado a temperatura elevada que comprende, en porcentaje en peso, entre 2 y 9% de aluminio, entre 0, 5 y 7% de estroncio, entre 0 y 0, 60% de manganeso, y entre 0 y 0, 35% de cinc, siendo el resto magnesio excepto por las impurezas que se encuentran comúnmente en las aleaciones de magnesio, y en la que dicha aleación tiene una estructura que incluye una matriz de granos de magnesio que tienen un tamaño medio de partícula de entre 10 y 200 m reforzada por compuestos intermetálicos que tienen un tamaño de partícula medio de entre 2 y 100 m.

Description

Aleaciones de moldeo basadas en magnesio que tienen rendimiento mejorado a temperatura elevada.
Campo de la invención
La presente invención se refiere generalmente a aleaciones de moldeo basadas en magnesio que tienen rendimiento mejorado a elevada temperatura y más particularmente se refiere a aleaciones de magnesio-aluminio-estroncio que tienen buena resistencia a la corrosión por pulverizado con sal y buena resistencia a la deformación plástica, límite elástico a la tracción y retención de carga de perno, particularmente a temperaturas elevadas de al menos 150ºC.
Antecedentes de la invención
Las aleaciones basadas en magnesio se han usado ampliamente como piezas fundidas en las industrias aeroespacial y automovilística y se basan principalmente en los cuatro sistemas siguientes:
Sistema Mg-Al (es decir, AM20, AM50, AM60);
Sistema Mg-Al-Zn (es decir, AZ91D);
Sistema Mg-Al-Si (es decir, AS21, AS41); y
Sistema Mg-Al-Tierra Rara (es decir, AE41, AE42).
Las piezas fundidas de aleación basada en magnesio se pueden producir mediante procedimientos de moldeo convencionales que incluyen moldeo a presión, moldeo en arena, moldeo en molde permanente y semi-permanente, moldeo en molde de yeso y moldeo a la cera fundida.
Estos materiales demuestran diversas propiedades particularmente ventajosas que han provocado una demanda creciente de piezas fundidas de aleación basada en magnesio en la industria del automóvil. Estas propiedades pueden incluir baja densidad, alta relación resistencia frente a peso, buena moldeabilidad, fácil maquinabilidad y buenas características de amortiguamiento.
Las aleaciones AM y AZ, sin embargo, están limitadas a aplicaciones de baja temperatura en la que se sabe que pierden su resistencia a la deformación plástica a temperaturas superiores a 140ºC. Las aleaciones AS y AE, aunque se desarrollaron para aplicaciones a temperatura superior, sólo ofrecen una pequeña mejora en resistencia a la deformación plástica y/o son caras.
Es por lo tanto un objeto de la presente invención proporcionar aleaciones basadas en magnesio de coste relativamente bajo con rendimiento mejorado a temperatura elevada.
Es un objeto más concreto proporcionar aleaciones de magnesio-aluminio-estroncio de coste relativamente bajo con buena resistencia a la deformación plástica, límite elástico a la tracción y retención de carga de perno, particularmente a temperaturas elevadas de al menos 150ºC, y buena resistencia a la corrosión por pulverizado con sal.
El documento US-A-5-340-416 describe una aleación basada en magnesio de alta resistencia que posee una composición microcristalina representada por la fórmula general: Mg_{a}Al_{b}M_{c} o Mg_{a'}Al_{b}M_{c}X_{d} (en la que M representa al menos un elemento seleccionado del grupo formado por Ga, Sr y Ba, X representa al menos un elemento seleccionado del grupo formado por Zn, Ce, Zr, y Ca, y a, a', b, c, y d representan porcentajes atómicos respectivamente en los intervalos de 78\leqa\leq94, 75\leqa'\leq94, 2\leqb\leq12, 1\leqc\leq10, y 0,1\leqd\leq3). Esta aleación se puede producir ventajosamente al solidificar rápidamente la fusión de una aleación de la composición mostrada anteriormente mediante el procedimiento de enfriamiento líquido.
El documento EP-A-0-065-299 describe un material fundido de aleación de magnesio capaz de fabricar una rueda, una pieza forjada de gran tamaño como una rueda que tiene propiedades equivalentes a las de un miembro forjado fundido de aluminio, directamente a partir del estado de material fundido continuo.
El material fundido de aleación de magnesio es una composición casi intermedia entre la aleación AZ61 convencional y la aleación AZ80, que comprende Al: entre 6,2 y 7,6% en peso, Mn: entre 0,15 y 0,5% en peso, Zn: entre 0,4 y 0,8% en peso y Mg: resto, y moldeo al definir el tamaño de grano de cristal medio por debajo de 200 \mum.
Resumen de la invención
La presente invención proporciona, por lo tanto, una aleación de moldeo basada en magnesio que tiene un rendimiento mejorado a elevada temperatura y que comprende, en porcentaje en peso, entre 2 y 9% de aluminio, entre 0,5 y 7% de estroncio, entre 0 y 0,60% de manganeso, y entre 0 y 0,35% de cinc, siendo el resto magnesio excepto por las impurezas que se encuentran comúnmente en las aleaciones de magnesio, y en la que dicha aleación tiene una estructura que incluye una matriz de granos de magnesio que tienen un tamaño de partícula medio entre 10 y 200 \mum reforzado por compuestos intermetálicos que tienen un tamaño de partícula medio entre 2 y 100 \mum.
Lo anterior y otros aspectos y ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción y los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
Los aspectos concretos de la invención descrita se ilustran en referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La Fig. 1 es una microfotografía que muestra la microestructura de una aleación de moldeo a presión de la presente invención, denominada en lo sucesivo como aleación A1;
La Fig. 2 es una microfotografía que muestra la microestructura de otra aleación de moldeo de la presente invención, denominada en lo sucesivo como aleación A2.
La Fig. 3 es una microfotografía que muestra la microestructura de una aleación de moldeo en molde permanente AD9; y
La Fig. 4 es una microfotografía que muestra la microestructura de una aleación de moldeo en molde permanente AD10.
Descripción detallada de la realización preferida
Las aleaciones de moldeo basadas en magnesio de la presente invención son aleaciones de coste relativamente bajo que demuestran resistencia a la deformación plástica, límite elástico a la tracción y retención de carga de perno mejorados a 150ºC. Las aleaciones de la invención también demuestran una buena resistencia a la corrosión por pulverizado con sal.
Como resultado de las propiedades anteriormente identificadas, las aleaciones de la invención son adecuadas para el uso en una amplia variedad de aplicaciones, incluidas varias aplicaciones en automóvil a temperatura elevada como componentes de motor de automóvil y cajas para transmisiones automáticas de automóvil.
Las aleaciones de la invención tendrán generalmente un porcentaje de deformación progresiva medio preferido a 150ºC de \leq0,06% para aleaciones de moldeo a presión y \leq0,03% para aleaciones de moldeo en molde permanente. Además, las aleaciones tendrán una pérdida de carga de perno (medida como ángulo adicional a re-torsionar) a 150ºC de \leq6,3º para aleaciones en el estado de moldeo a presión y \leq3,75º para aleaciones en el estado de moldeo en molde permanente.
En vista de las propiedades de tracción, las aleaciones de la invención tendrán generalmente un límite elástico a la tracción medio (ASTM E8-99 y E-21-92 a 150ºC) de > 100 megapascales (MPa) para aleaciones de moldeo a presión y > 57 MPa para aleaciones de moldeo en molde permanente.
La resistencia media de las aleaciones de la invención frente a la corrosión por pulverizado con sal, cuando se mide de acuerdo con ASTM B117, es preferiblemente \leq0,155 miligramos por centímetro cuadrado por día (mg/cm^{2}/día) para aleaciones en el estado de moldeo a presión.
En general, las aleaciones basadas en magnesio de la presente invención son aleaciones 100% cristalinas que contienen, en porcentaje en peso, entre 2 y 9% de aluminio, entre 0,5 y 7% de estroncio, entre 0 y 0,60% de manganeso, y entre 0 y 0,35% de cinc, siendo el resto magnesio excepto por las impurezas comúnmente encontradas en las aleaciones de magnesio. Las impurezas principales encontradas en aleaciones de magnesio, concretamente hierro (fe), cobre (Cu) y níquel (Ni), se mantienen principalmente por debajo de las siguientes cantidades (en peso): Fe\leq0,004%; Cu\leq0,03%; y Ni\leq0,001% para asegurar una buena resistencia a la corrosión por pulverización con sal.
Además de los componentes anteriores, las aleaciones de la presente invención contienen los elementos manganeso (Mn) y/o cinc (Zn) en las siguientes proporciones (en peso): 0-0,60% de Mn; y 0-0,35% de Zn.
En una realización preferida, las aleaciones de la invención basadas en magnesio contienen, en porcentaje en peso, entre 4 y 6% de aluminio, entre 1 y 5% de estroncio (más preferiblemente entre 1 y 3%), entre 0,25 y 0,35% de manganeso y entre 0 y 0,1% de cinc, con el resto magnesio. En una realización aun más preferida, las aleaciones de la invención contienen, en porcentaje en peso, entre 4,5 y 5,5% de aluminio, entre 1,2 y 2,2% de estroncio, entre 0,28 y 0,35% de manganeso y entre 0 y 0,05% de cinc, con el resto magnesio.
Las aleaciones de la invención pueden contener ventajosamente otros aditivos con la condición de que dichos aditivos no afecten adversamente en el rendimiento a temperatura elevada y resistencia a la corrosión por pulverizado con sal de las aleaciones de la invención.
La aleación de la invención se puede producir mediante procedimientos de moldeo convencionales que incluyen moldeo a presión, moldeo en molde semi- permanente o permanente, moldeo en arena, moldeo por aplastamiento y moldeo y conformación semi-sólidos. Se advierte que tales procedimientos implican índices de solidificación de
<10^{3} K/s.
En una realización preferida, la aleación de la presente invención se prepara al fundir una aleación de magnesio (por ejemplo, AM50), estabilizando la temperatura de la sustancia fundida entre 675 y 700ºC, añadiendo una aleación patrón de estroncio aluminio (por ejemplo, aleación patrón de Sr-Al 90-10) a la sustancia fundida y entonces moldeando la sustancia fundida en una cavidad de molde usando técnicas de moldeo en molde permanente o de moldeo a presión.
La microestructura de las aleaciones obtenidas se describe de la manera siguiente. La matriz está constituida por granos de magnesio que tienen un tamaño de partícula medio de entre 10 y 200 micrómetros (\mum) (preferiblemente entre 10 y 30 \mum para aleaciones en el estado de moldeo a presión y mayores de 30 \mum para aleaciones en el estado de moldeo en molde permanente). La matriz se refuerza mediante precipitados de compuestos intermetálicos dispersados de manera homogénea en ésta, preferiblemente en los límites del grano, que tienen un tamaño de partícula medio de entre 2 y 100 \mum (preferiblemente entre 5 y 60 \mum para aleaciones de moldeo a presión y ligeramente mayores para aleaciones de moldeo en molde permanente).
La microscopía electrónica de exploración de las aleaciones de la invención muestra que las aleaciones de moldeo a presión contienen Al-Sr-Mg que contiene segundas fases de entre 2 y 30 \mum de largo y entre 1 y 3 \mum de grosor mientras que las aleaciones de moldeo en molde permanente contienen Al-Sr-Mg que contiene segundas fases de entre 10 y 30 \mum de largo y entre 2 y 10 \mum de grosor.
Como mejor se muestra mediante las micrografías electrónicas de exploración de las Fig. 1 y 2, las microestructuras de las aleaciones de moldeo a presión de la invención A1 y A2, que tienen una composición química como se describe en la Tabla 1 más adelante en la presente invención, contienen Al-Sr-Mg que contienen segundas fases de 25 \mum de largo y 2 \mum de grosor.
Como mejor se muestra mediante las micrografías electrónicas de exploración de las Fig. 3 y 4, las microestructuras de las aleaciones de moldeo en molde permanente de la invención AD9 y AD10, que tienen una composición química como se describe en la Tabla 1 más adelante en la presente invención, contienen Al-Sr-Mg que contienen segundas fases de 30 \mum de largo y 5 \mum de grosor.
La presente invención se describe en mayor detalle en referencia a los siguientes Ejemplos que se ofrecen sólo con fines ilustrativos y no debe entenderse que indican o implican cualquier limitación de la invención en general descrita en la presente invención.
Ejemplos de trabajo Componentes usados
AM50
Una aleación de magnesio que contiene 4,17% en peso de aluminio y 0,32% en peso de manganeso obtenido de Norski-Hydro, Bécancour, Québec, Canadá.
Aleación patrón de Sr-Al 90-10
Una aleación patrón de estroncio aluminio que contiene 90% en peso de estroncio y 10% en peso de aluminio obtenido de Timminco Metals, una división de Timminco Ltd., Haley Ontario, Canadá.
AZ91D
Una aleación de magnesio que contiene 8,9 (8,3-9,7)% en peso de aluminio, 0,7 (0,35-1,0)% en peso de cinc y 0,18 (0,15-0,5)% en peso de manganeso obtenido de Norsk-Hydro.
AM50
Una aleación de magnesio que contiene 4,7 (4,4-5,5)% en peso de aluminio, y 0,34 (0,26-0,60)% en peso de manganeso obtenido de Norsk-Hydro.
AS41
Una aleación de magnesio que contiene 4,2-4,8 (3,5-5,0)% en peso de aluminio, y 0,21 (0,1-0,7)% en peso de manganeso obtenido de The Dow Chemical Company, Midland, MI.
AM60B
Una aleación de magnesio que contiene 5,7 (5,5-6,5)% en peso de aluminio, y 0,24 (0,24-0,60)% en peso de manganeso obtenido de Norsk-Hydro.
AE42
Una aleación de magnesio que contiene 3,95 (3,4-4,6)% en peso de aluminio y 2,2 (2,0-3,0)% en peso de elementos de tierras raras y un mínimo de 0,1% en peso de manganeso obtenido de Magnesium Elektron, Inc., Flemington, NJ.
A380
Una aleación de aluminio que contiene 7,9% en peso de silicio y 2,1% en peso de cinc obtenido de Roth Bros. Smelting Corp., East Syracuse, NY.
Preparación de muestra Aleaciones A1 y A2
Se prepararon dos aleaciones diferentes mediante: la carga de lingotes de AM50 en un crisol de 800 kilogramos (kg) colocado en un horno de resistencia eléctrica Dynarad MS-600; la fusión de la carga; la estabilización de la temperatura de la sustancia fundida a 670ºC; y la adición de aleación patrón de Sr-Al 90-10 a la sustancia fundida.
La temperatura de la sustancia fundida se mantuvo a 670ºC durante 30 minutos, se agitó y se tomaron muestras para análisis químico al verter cantidades iguales de la sustancia fundida en moldes de espectrómetro de cobre.
Las muestras para análisis químico se analizaron usando espectrometría de masas ICP. La composición química de las aleaciones preparadas, concretamente A1 y A2, se muestran en la Tabla 1 a continuación en la presente invención. Se determinó que el índice de recuperación de estroncio fue aproximadamente 90%.
La temperatura de la sustancia fundida se enfrió hasta 500ºC mientras se llevó a cabo el análisis químico por ICP en las muestras de sustancia fundida. La temperatura de sustancia fundida se supervisó mediante un regulador del horno y mediante un termopar de tipo K portátil conectados a un termómetro digital Fluke-51.
Durante la fusión y el mantenimiento, la sustancia fundida se protegió bajo una mezcla de gas de 0,5% de SF_{6} - 25% de CO_{2}, el resto aire.
El metal fundido se moldeó a presión usando una máquina de moldeo a presión en cámara frigorífica Prince (Prince-629) de 600 toneladas para producir especímenes extensibles planos de moldeo a presión que miden 8,3 x 2,5 x 0,3 (calibre 1,5 x 0,6 cm), especímenes extensibles redondeados que miden 10 x 1,3 cm (calibre 2,54 x 0,6 cm), especímenes de prueba cilíndricos que miden 4 x 2,5 cm y placas de prueba de corrosión que miden 10 x 15 x 0,5 cm.
Los parámetros de operación usados para la máquina de moldeo a presión en cámara frigorífica se muestran a continuación.
1
Aleaciones AD9-AD14
Se prepararon seis aleaciones diferentes mediante: la carga de lingotes de AM50 en un crisol acero de 2 kg colocado en un horno de resistencia eléctrica Lindberg Blue-M; la fusión de la carga; la estabilización de la temperatura de la sustancia fundida entre 675 y 700ºC; y la adición de trozos pequeños de aleación patrón de Sr-Al 90-10 a la sustancia fundida.
La temperatura de la sustancia fundida se mantuvo a 675ºC durante 30 minutos o a 700ºC durante 10 minutos, se agitó y entonces se tomaron muestras para análisis químico al verter cantidades iguales de la sustancia fundida en moldes de espectrómetro de cobre.
Las muestras para análisis químico se analizaron usando espectrometría de masas ICP. La composición química de las aleaciones preparadas, concretamente de AD9 a AD14, se muestra en la Tabla 1 a continuación en la presente invención. Se determinó que el índice de recuperación de estroncio fue 87-92%.
La temperatura de la sustancia fundida se midió mediante un termopar de Cromel-Alumen tipo K sumergido en la sustancia fundida.
Durante la fusión y el mantenimiento, la sustancia fundida se protegió bajo una mezcla de gas de 0,5% de SF_{6}, el resto CO_{2}.
El metal fundido se moldeó en molde permanente usando moldes permanentes de cobre que tienen cavidades de molde que miden 3 cm de alto teniendo cada cavidad de molde un diámetro superior de 5,5 cm y un diámetro inferior de 5 cm.
Aleaciones AC2, AC4, AC6, AC9 y AC10
Se prepararon cinco aleaciones diferentes de acuerdo con el procedimiento de prueba detallado anteriormente para las aleaciones AD9-AD14.
Las muestras para análisis químico se tomaron de la sustancia fundida y se analizaron usando espectroscopía de masas ICP. La composición química de las aleaciones preparadas, concretamente AC2, AC4, AC6, AC9 y AC10, se muestra en la Tabla 1 a continuación en la presente invención. Se determinó que el índice de recuperación de estroncio fue 87-92%.
El metal fundido se moldeó en molde permanente usando un molde permanente de acero (dulce) H-13. El molde contenía cavidades para dos barras de prueba convencionales ASTM que miden cada una 14,2 cm de largo y 0,7 cm de profundidad o grosor. La anchura de la sujeción fue 1,9 cm mientras que el largo de referencia y anchura de referencia fue 5,08 cm y 1,27 cm, respectivamente. El molde se proporcionó con un bebedero, alimentador, y sistema de disposición de los bebederos para alimentar por el fondo las dos cavidades de la barra extensible.
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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA 1
2
Se analizaron varias propiedades de las aleaciones como se explica a continuación y se compararon frente a otras aleaciones de magnesio y aleación de aluminio A380.
Procedimientos de prueba
Los especímenes de prueba de moldeo en molde permanente y moldeo a presión se sometieron a las siguientes pruebas:
Resistencia a la deformación plástica o extensión de la deformación plástica
La resistencia a la deformación plástica de los especímenes de prueba de moldeo en molde permanente y moldeo a presión se midió de acuerdo con ASTM E139-83. En particular, los especímenes de prueba se expusieron al aire durante un periodo de 60 minutos y se sometieron entonces, durante un periodo de 200 horas, a una tensión constante de 35 MPa mediante una máquina para analizar el alargamiento plástico Lever Arm Tester-2320 de Applied Test Systems, Inc. (ATS) mientras se mantenían a una temperatura de 150ºC. La longitud de referencia de cada espécimen de prueba se midió entonces y se determinó la diferencia entre la longitud de referencia original (es decir, 1,27 cm) y la longitud de referencia de cada espécimen al finalizar el periodo de prueba de 200 horas. La diferencia en la longitud de referencia determinada para cada espécimen de prueba se dividió entonces por 1,27 cm y el resultado sse presentó como un porcentaje (%).
Retención de carga de perno o pérdida de carga de perno
La retención de carga de perno de los especímenes de prueba de moldeo a presión se midió de acuerdo al siguiente procedimiento: los cilindros de moldeo a presión de las aleaciones se usaron para maquinar muestras de disco que miden 25,4 x 9 mm. Se perforó entonces un agujero que tenía un diámetro de 8,4 mm en el medio de cada muestra. Se atornillaron entonces un perno de acero M8 y una tuerca (paso 1,25) con una llave con limitador del par de apriete en cada muestra de disco usando una arandela de 15,75 mm de DE y 8,55 de DI y se torsionaron a 30 Nm (265 libras por pulgada). Se usó un sistema especial para medir el ángulo inicial al cual debe rotarse el perno para alcanzar la torsión prescrita.
El sistema especial está formado por un prolongador de acero dulce de 360º fabricado por la tienda de máquinas en Noranda Inc. Technology Center. El prolongador tiene un agujero central en forma de una tuerca M10, maquinada para recibir y mantener el espécimen de prueba en su sitio. Se usó un adaptador M8 maquinado para adaptar el agujero a un perno M8. El prolongador se atornilló a una mesa para contrarrestar la fuerza de rotación aplicada durante la torsión con una llave digital con limitador del par de apriete (modelo Computorq II-64-566 fabricada por Armstrong Tool, Estados Unidos).
Las muestras atornilladas se sumergieron entonces en un baño de aceite que tiene una temperatura de 150ºC y se mantuvieron en el baño de aceite durante 48 horas en las que los pernos perdieron un poco de momento de torsión debido a la relajación de la tensión. Las muestras se retiraron entonces del baño de aceite, se enfriaron a temperatura ambiente y los pernos se volvieron a apretar hasta el momento de torsión inicial de 30 Nm (265 libras por pulgada). El ángulo adicional requerido para alcanzar el momento de torsión inicial se midió entonces y este valor se usó como una medida del aflojamiento del perno. Los resultados se presentan en grados (º).
La retención de carga de perno de los especímenes de prueba de moldeo en molde permanente se midió de acuerdo al siguiente procedimiento:
Se mecanizaron muestras de disco de moldeo en molde permanente de las aleaciones en discos que miden 35 x 11 mm. Se perforó entonces un agujero que tenía un diámetro de 10,25 en el medio de cada muestra. Se atornillaron entonces un perno de acero M10 y una tuerca (paso 1,5) con una llave con limitador del par de apriete en cada muestra de disco usando una arandela de 19,75 mm de DE y 10,75 de DI y se torsionaron a 50 Nm (440 libras por pulgada). Se usó un sistema especial para medir el ángulo inicial al cual debe rotarse el perno para alcanzar la torsión prescrita. El sistema fue idéntico al indicado anteriormente, excepto porque no se usó un perno M8 maquinado para adaptar el agujero central al perno M8. Las muestras atornilladas se sumergieron entonces en un baño de aceite que tiene una temperatura de 150ºC y se mantuvieron en el baño de aceite durante 48 horas en las que los pernos perdieron algo del momento de torsión debido a la relajación de la tensión. Las muestras se retiraron entonces del baño de aceite, se enfriaron a temperatura ambiente y los pernos se volvieron a apretar hasta el momento de torsión inicial de 50 Nm (440 libras por pulgada). El ángulo adicional requerido para alcanzar el momento de torsión inicial se midió entonces y este valor se usó como una medida del aflojamiento del perno. Los resultados se presentan en grados (º).
Propiedades de tracción
Se midieron las propiedades de tracción (es decir, límite elástico a la tracción, resistencia a la tracción total y alargamiento) a una temperatura elevada de 150ºC y a temperatura ambiente de acuerdo con ASTM E8-99 y E21-92. Se usaron una máquina de análisis Universal hidráulica con servoválvula Instron (número de modelo 8502-1988) equipada con un horno Instron (número de modelo 3116) y un extensiómetro Instron (número de modelo 2630-052) junto con los procedimientos de prueba de la materia.
Para el análisis de tracción a 150ºC, los especímenes de prueba se afianzaron dentro del montaje de prueba y se calentaron hasta una temperatura de 150ºC y se mantuvieron entonces a esta temperatura durante un periodo de 30 minutos. Los especímenes se analizaron entonces a 0,13 cm/cm/min para el rendimiento y a 1,9 cm/min para la fractura.
Para análisis de tracción a temperatura ambiente, los especímenes se analizaron a 0,7 MPa/min para el rendimiento y a 1,9 cm/min para la fractura.
El límite elástico a la tracción se determinó al pasar una tangente a la parte de la curva de alargamiento por tensión entre 20,5-34,5 MPa y al pasar una segunda línea paralela a la que corta el eje Y a una extensión de 0,2%. Los resultados se presentan en magapascales (MPa).
La resistencia a la tracción total se determinó como la tensión en la ruptura o como la tensión máxima en la curva de alargamiento por tensión. Los resultados se presentan en MPa.
El alargamiento se determinó al medir longitud de referencia de cada espécimen de prueba antes y después de realizar la prueba. Los resultados se presentan en porcentaje (%).
Resistencia a la corrosión por pulverizado con sal
La resistencia de los especímenes de prueba de la placa de prueba de corrosión de moldeo a presión frente a la corrosión se midió de acuerdo con ASTM B117. En particular, los especímenes se limpiaron usando una solución de NaOH al 4% a 80ºC, aclarada en agua fría y secada con acetona. Los especímenes se pesaron entonces y se fijaron a 20º del eje vertical con una caja para prueba de pulverizado con sal SINGLETON (número de modelo SCCH #22). Los especímenes fijados verticalmente se expusieron a una nebulización de NaOH al 5%/agua destilada durante un periodo de 200 horas. Durante el periodo de prueba, la torre de nebulización se ajustó a un índice de recogida de 1 cc/h y los parámetros de la caja se comprobaron cada 2 días. Al final del periodo de prueba de 200 horas, los especímenes se retiraron, se lavaron en agua fría y se limpiaron en una solución de ácido crómico (es decir, ácido crómico que contiene nitrato de plata y nitrato de bario) de acuerdo con ASTM B117. Las muestras se volvieron a pesar entonces y se determinó el cambio de peso por muestra. Los resultados se presentan en miligramos por centímetro cuadrado por día (mg/cm^{2}/día).
Ejemplos 1 y 2
Ejemplos comparativos C1 a C5
En estos ejemplos, se analizaron los especímenes de moldeo a presión preparados de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención y las aleaciones de magnesio de moldeo a presión AZ91D, AE42, AS41 y AM60B y la aleación de aluminio A380 para probar su resistencia a la deformación plástica, retención de carga de perno, varias propiedades de tracción tanto a temperatura ambiente como a 150ºC y resistencia a la corrosión por pulverizado con sal. Los resultados se tabulan en la Tabla 2.
TABLA 2 Resumen de los Ejemplos 1 y 2 y Ejemplos Comparativos C1 a C5
3
4
5
Una evaluación de los valores de la extensión de la deformación plástica media, pérdida de carga de perno, propiedades de tracción e índice de corrosión por pulverizado con sal en la Tabla 2 indica que las aleaciones de moldeo basadas en magnesio de la presente invención tienen un rendimiento mejorado a temperatura elevada global en comparación con las aleaciones de magnesio AZ91D, AE42, AS41 y AM60B y la aleación de aluminio A380.
En particular, los Ejemplos 1 y 2 demostraron una resistencia a la deformación plástica mejorada sobre los ejemplos comparativos C1 (AZ91D), C2 (AE42) y C5 (A380) y mejor retención de carga de perno (menor ángulo de pérdida) que los Ejemplos Comparativos C1 a C3 (AZ91D, AE42 y AS41).
En términos de propiedades de tracción, los Ejemplos 1 y 2 demostraron un límite elástico mejorado (a temperatura ambiente y a 150ºC) sobre los Ejemplos Comparativos C2 (AE42) y C3 (AS41) y un alargamiento mejorado (a temperatura ambiente y a 150ºC) sobre el Ejemplo Comparativo C5 (A380).
Los Ejemplos 1 y 2 además demostraron una resistencia mejorada a la corrosión por pulverización con sal sobre los ejemplos comparativos C2 (AE42), C3 (AS41), C4 (AM60B) y C5 (A380) y una resistencia a la corrosión por pulverización con sal comparable a la demostrada por el Ejemplo Comparativo C1 (AZ91D).
Ejemplos 3 a 8
Ejemplos comparativos C6 a C10
En estos ejemplos, se analizaron los especímenes de disco de moldeo en molde permanente preparados de acuerdo con la presente invención y las aleaciones de magnesio de moldeo en molde permanenteAZ91D, AM50, AS41 y AE42 y aleación de aluminio A380 para probar su retención de carga de perno. Los resultados se tabulan en la Tabla 3.
TABLA 3 Resumen de Ejemplos 3 a 8 y Ejemplos Comparativos C6 a C10
6
Por medio de los valores de pérdida de carga de perno medios mostrados en la Tabla 3, puede verse que las aleaciones de moldeo en molde permanente de la presente invención (es decir, Ejemplos 3 a 8) demuestran una retención de carga de perno mejorada (menor ángulo de pérdida) cuando se compara con las aleaciones de magnesio AZ91D, AM50, AS41 y AE42 (es decir, C6 a C9) y una retención de carga de perno comparable a la demostrada por la aleación de aluminio A380 (es decir, C10).
Ejemplos 9 a 12
Ejemplos comparativos C11 a C13
En estos ejemplos, se analizaron los especímenes extensibles planos convencionales ASTM de moldeo en molde permanente preparados de acuerdo con la presente invención y las aleaciones de magnesio de moldeo en molde permanente AZ91D y AE42 y aleación de aluminio A380 para probar su resistencia a la deformación plástica. Los resultados se tabulan en la Tabla 4.
TABLA 4 Resumen de los Ejemplos 9 a 12 y Ejemplos Comparativos C11 a C13
7
Mediante los valores de extensión de la deformación plástica mostrados en la Tabla 4, puede verse que las aleaciones de moldeo en molde permanente de la presente invención (es decir, Ejemplos 9 a 12) demuestran una resistencia a la deformación plástica mejorada a 150ºC cuando se compara con las aleaciones de magnesio AZ91D y A380 (es decir, C11 y C13) y una resistencia a la deformación plástica comparable a la demostrada por la aleación de magnesio AE42 (es decir, C12).
TABLA 5 Resumen de Ejemplos 13 a 16 y Ejemplos Comparativos C14 a C16
8
Mediante los valores medios de las propiedades de tracción mostrados en la Tabla 5, puede verse que las aleaciones de moldeo en molde permanente de la presente invención (es decir, Ejemplos 13 a 16) demuestran un límite elástico mejorado a 150ºC cuando se comparan con la aleación de magnesio AE42 (es decir, C15).

Claims (17)

1. Una aleación de moldeo basada en magnesio que tiene un rendimiento mejorado a temperatura elevada que comprende, en porcentaje en peso, entre 2 y 9% de aluminio, entre 0,5 y 7% de estroncio, entre 0 y 0,60% de manganeso, y entre 0 y 0,35% de cinc, siendo el resto magnesio excepto por las impurezas que se encuentran comúnmente en las aleaciones de magnesio,
y en la que dicha aleación tiene una estructura que incluye una matriz de granos de magnesio que tienen un tamaño medio de partícula de entre 10 y 200 \mum reforzada por compuestos intermetálicos que tienen un tamaño de partícula medio de entre 2 y 100 \mum.
2. La aleación de la reivindicación 1, en la que dicha aleación es una aleación de moldeo a presión.
3. La aleación de moldeo a presión de la reivindicación 2, en la que dicha aleación tiene un índice de solidificación de < 10^{2} K/s y está constituida por, en porcentaje en peso, entre 2 y 9% de aluminio, entre 0,5 y 7% de estroncio, entre 0 y 0,60% de manganeso, y entre 0 y 0,35% de cinc, y en la que dichas impurezas están presentes en las siguientes cantidades, en porcentaje en peso: Fe\leq0,004%; Cu\leq0,03%; y Ni\leq0,001%.
4. La aleación de la reivindicación 3, en la que dicha aleación tiene un índice de solidificación de < 10^{2} K/s y está constituida por, en porcentaje en peso, entre 4,5 y 5,5% de aluminio, entre 1,2 y 2,2% de estroncio, entre 0,28 y 0,35% de manganeso, y entre 0 y 0,05% de cinc, y en la que dichas impurezas están presentes en las siguientes cantidades, en porcentaje en peso: Fe\leq0,004%; Cu\leq0,03%; y Ni\leq0,001%.
5. La aleación de la reivindicación 1 ó 2, en la que dicha aleación comprende entre 4 y 6% de aluminio.
6. La aleación de la reivindicación 1 ó 2, en la que dicha aleación comprende entre 4,5 y 5,5% de aluminio.
7. La aleación de la reivindicación 1 ó 2, en la que dicha aleación comprende entre 1 y 5% de estroncio.
8. La aleación de la reivindicación 1 ó 2, en la que dicha aleación comprende entre 1 y 3% de estroncio.
9. La aleación de la reivindicación 1 ó 2, en la que dicha aleación comprende entre 1,2 y 2,2% de estroncio.
10. La aleación de la reivindicación 1 ó 2, en la que dicha aleación comprende entre 0,25 y 0,35% de manganeso.
11. La aleación de la reivindicación 1 ó 2, en la que dicha aleación comprende entre 0,28 y 0,35% de manganeso.
12. La aleación de la reivindicación 1 ó 2, en la que dicha aleación comprende entre 0 y 0,1% de cinc.
13. La aleación de la reivindicación 1 ó 2, en la que dicha aleación comprende entre 0 y 0,05% de cinc.
14. La aleación de la reivindicación 2, en la que dicha aleación comprende entre 4 y 6% de aluminio, entre 1 y 5% de estroncio, entre 0,25 y 0,35% de manganeso, y entre 0 y 0,1% de cinc.
15. La aleación de la reivindicación 1, 2 ó 14, en la que dicha aleación tiene un porcentaje medio de deformación progresiva a 150ºC inferior o igual a 0,06%, una pérdida de carga de perno media a 150ºC inferior o igual a 6,3º, y un límite elástico a la tracción medio a 150ºC superior a 57 MPa.
16. La aleación de la reivindicación 2 que comprende, en porcentaje en peso, entre 4 y 6% de aluminio, entre 1 y 3% de estroncio, entre 0,25 y 0,35% de manganeso, y entre 0 y 0,1% de cinc.
17. La aleación de la reivindicación 2 que comprende, en porcentaje en peso, entre 4,5 y 5,5% de aluminio, entre 1,2 y 2,2% de estroncio, entre 0,28 y 0,35% de manganeso, y entre 0 y 0,05% de cinc.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6808679B2 (en) * 1999-12-15 2004-10-26 Noranda, Inc. Magnesium-based casting alloys having improved elevated temperature performance, oxidation-resistant magnesium alloy melts, magnesium-based alloy castings prepared therefrom and methods for preparing same
JP3592659B2 (ja) * 2001-08-23 2004-11-24 株式会社日本製鋼所 耐食性に優れたマグネシウム合金およびマグネシウム合金部材
IL146336A0 (en) 2001-11-05 2002-07-25 Dead Sea Magnesium Ltd High strength creep resistant magnesium alloy
IL146335A0 (en) 2001-11-05 2002-07-25 Dead Sea Magnesium Ltd Creep resistant magnesium alloys with improved castability
DE10251663A1 (de) * 2002-11-06 2004-05-19 Bayerische Motoren Werke Ag Magnesiumlegierung
CA2419010A1 (en) * 2003-02-17 2004-08-17 Noranda Inc. Strontium for melt oxidation reduction of magnesium and a method for adding strontium to magnesium
US20050061403A1 (en) * 2003-09-18 2005-03-24 Pierre Labelle Magnesium-based alloy for semi-solid casting having elevated temperature properties
US7029626B2 (en) * 2003-11-25 2006-04-18 Daimlerchrysler Corporation Creep resistant magnesium alloy
KR101127113B1 (ko) * 2004-01-09 2012-03-26 켄지 히가시 다이캐스트용 마그네슘 합금 및 이것을 사용한 마그네슘다이캐스트 제품
US20050194072A1 (en) * 2004-03-04 2005-09-08 Luo Aihua A. Magnesium wrought alloy having improved extrudability and formability
CN100425720C (zh) * 2005-03-31 2008-10-15 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 抗蠕变镁合金材料
CN1851021A (zh) * 2005-04-22 2006-10-25 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 镁铝合金材料
IL181797A (en) * 2007-03-08 2011-10-31 Dead Sea Magnesium Ltd Creep-resistant magnesium alloy for casting
JP4613965B2 (ja) 2008-01-24 2011-01-19 住友電気工業株式会社 マグネシウム合金板材
US20090196787A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Beals Randy S Magnesium alloy
JP5327515B2 (ja) * 2008-11-14 2013-10-30 株式会社豊田自動織機 鋳造用マグネシウム合金およびマグネシウム合金鋳物
JP6464475B2 (ja) * 2015-03-02 2019-02-06 清水建設株式会社 放射性ストロンチウムの分析方法
KR102794794B1 (ko) * 2015-09-10 2025-04-10 사우쓰와이어 컴퍼니, 엘엘씨 금속 주조를 위한 초음파 결정립 미세화 및 탈가스 방법 및 시스템
US20200157662A1 (en) * 2017-06-22 2020-05-21 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Magnesium alloy sheet
CN111593244A (zh) * 2020-06-11 2020-08-28 哈尔滨理工大学 一种新型多元耐蚀镁合金及其制备方法
WO2023167999A1 (en) * 2022-03-04 2023-09-07 Magnesium Products of America Inc. Cast magnesium alloy with improved ductility
CN120041729B (zh) * 2025-03-11 2025-11-18 吉林大学 高性能、耐疲劳纳米颗粒强化镁合金及其制备方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1319280C (en) * 1988-10-04 1993-06-22 Robert J. Barnhurst Creep resistant zinc-aluminum based casting alloy
FR2662707B1 (fr) * 1990-06-01 1992-07-31 Pechiney Electrometallurgie Alliage de magnesium a haute resistance mecanique contenant du strontrium et procede d'obtention par solidification rapide.
JP2705996B2 (ja) 1990-06-13 1998-01-28 健 増本 高力マグネシウム基合金
US5221376A (en) 1990-06-13 1993-06-22 Tsuyoshi Masumoto High strength magnesium-based alloys
FR2667328B1 (fr) * 1990-09-28 1992-11-06 Pechiney Electrometallurgie Procede permettant d'ameliorer le comportement a la microretassure des alliages de magnesium.
US5143564A (en) 1991-03-28 1992-09-01 Mcgill University Low porosity, fine grain sized strontium-treated magnesium alloy castings
JP3110117B2 (ja) * 1991-12-26 2000-11-20 健 増本 高強度マグネシウム基合金
JP2604670B2 (ja) * 1992-05-22 1997-04-30 三井金属鉱業株式会社 高強度マグネシウム合金
JP3509163B2 (ja) * 1993-02-12 2004-03-22 マツダ株式会社 マグネシウム合金製部材の製造方法
JP3278232B2 (ja) * 1993-03-26 2002-04-30 三井金属鉱業株式会社 鋳造用軽量高強度マグネシウム合金
JPH06279889A (ja) * 1993-03-30 1994-10-04 Ube Ind Ltd Ｓｉ含有マグネシウム合金の金属組織改良方法
JP3254848B2 (ja) * 1993-10-07 2002-02-12 宇部興産株式会社 割れ感受性の小さい加圧鋳造用マグネシウム合金
JP3622989B2 (ja) * 1993-03-30 2005-02-23 三井金属鉱業株式会社 マグネシウム合金からなる成形部材及びその製造方法
JP3204572B2 (ja) * 1993-06-30 2001-09-04 株式会社豊田中央研究所 耐熱マグネシウム合金
DE69423335T2 (de) * 1993-12-17 2000-11-30 Mazda Motor Corp., Hiroshima Plastisch-verformbarer Gusswerkstoff aus Magnesium-Legierung aus dieser Legierung hergestellte Werkstücke sowie Verfahren zur Herstellung
JP3525486B2 (ja) * 1993-12-17 2004-05-10 マツダ株式会社 塑性加工用マグネシウム合金鋳造素材、それを用いたマグネシウム合金部材及びそれらの製造方法
DE69513313T2 (de) 1994-02-01 2000-07-13 Ajinomoto Co., Inc. Verfahren zur Herstellung von Nukleinsäurebasenderivaten
JPH0841576A (ja) * 1994-07-28 1996-02-13 Honda Motor Co Ltd 高強度マグネシウム合金及びマグネシウム合金鋳物の熱処理方法
JPH08260090A (ja) * 1995-03-24 1996-10-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc ダイカスト性に優れたＭｇ−Ｓｉ−Ｃａ過共晶合金
JPH0924338A (ja) * 1995-07-07 1997-01-28 Mazda Motor Corp マグネシウム合金材の高耐食性塗膜形成方法
US5895518A (en) * 1996-04-23 1999-04-20 Sandia Corporation Synthesis of alloys with controlled phase structure

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