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Verfahren zur Veredelung von Zink-Magnesium-Aluminium-Legierungen.
Zink-Magnesium-Aluminium-Legierungen und ihre Veredelung durch Selbstvergütung nach Ausglühen. Abschrecken und Lagern sind bereits bekannt.
Bei weiterer Durcharbeitung dieses Systems wurde die Feststellung gemacht, dass eine ausserordentlich starke Selbstvergiitung auftritt, wenn Zink und Magnesium in solchen Mengenverhältnissen zulegiert werden, als zur ausschliesslichen Bildung der Verbindung MgZn, erforderlich ist, so dass sonst weder Zink noch Magnesium in der Legierung vorhanden ist.
Diese Verbindung wird vom Aluminium nicht zersetzt und verhält sich diesem gegenüber gewissermassen als ein neues Element mit charakteristischen Eigenschaften.
Man hat auch schon die Einzelkomponenten solcher Legierungen in veränderlichen Mengenverhältnissen zusammengemischt. um die mechanischen Eigenschaften der Legierung, wie z. B. die Härte usw., je nach Bedarf verschieden zu gestalten. Es wurden aber bei diesen bekannten Legierungen die Komponenten Zink und Magnesium nicht planmässig in solchen Mengen zulegiert, dass sie sich ausschliesslich zu der Verbindung MgZn2 vereinigten, u. zw. auch dann nicht, wenn diese Legierungen einem Wärme-und Alterungsprozess unterworfen wurden.
Eingehende Versuche haben gezeigt, dass die veredelnde Wirkung für reine MgZn2- Aluminium-Legierungen bei etwa 4% MgZn. einsetzt. Praktisch wird man die Menge dieses Bestandteiles der Legierung über etwa 26% hinaus nicht steigern, da die zunehmende Menge der harten und spröden Kristallart MgZn2 die Bearbeitbarkeit der Legierung wesentlich erschwert und die zunehmende Sprödigkeit der Legierungen die Veredelungswirkung überdecken würde.
Zusätze anderer Mischkristallbildner, wie z. B. Beryllium, Silizium, Kupfer u. a., stören nicht nur den Veredelungsvorgang nicht, sondern bewirken auch eine weitere Veredelung. Es ist natürlich dafür Sorge zu tragen, dass beim Zusatz solcher andrer Mischkristallbildner die Menge des MgZn2 entsprechend geändert wird, da durch den Zusatz dieser mischkristallbildenden Komponenten die Löslichkeit der Verbindung MgZn2 im Aluminium im festen Zustand verändert wird.
Werden solche Komponenten zugesetzt, die eine grössere Verwandtschaft zum Magnesium oder Zink aufweisen als das Magnesium zum Zink, wie beispielsweise das Silizium, welches eine Verbindung Mg2Si bildet, die beständiger als MgZn2 ist, so muss entsprechend der zugesetzten Menge einer solchen Komponente, wie z. B. des Siliziums, die Menge des Zinks entsprechend herabgesetzt werden, damit sich das verbliebene freie Magnesium mit dem Zink weiter restlos zu der Verbindung MgZn2 umsetzen kann.
Es hat sich nun weiter gezeigt, dass eine beträchtliche Verfestigung der Aluminiumlegierungen mit MgZn ; : als Hauptkomponente erzielt wird, wenn den Legierungen geringe Mengen hochschmelzender Komponenten, z. B. Nickel, Titan, Wolfram, Molybdän u. dgl., zugesetzt werden. Die Zusatzmenge dieser Komponenten darf nicht mehr als etwa l /o betragen, da andernfalls die Bearbeitbarkeit der Legierungen sehr erschwert wird.
Weiter wurde gefunden, dass eine sehr wesentliche weitere Veredelung erzielt wird, wenn nach Ausglühen und Abschrecken die Lagerung zum Zwecke der Selbstvergütung bei höheren Temperaturen ausgeführt wird. Dies gilt ganz besonders für Legierungen, die einen grösseren Gehalt an MgZn2 aufweisen. Die Lagerung bei höheren Temperaturen kann sofort nach dem
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Abschrecken, nach einer Zwischenlagerung bei Zimmertemperatur oder auch nach dem völligen - Auslagern der Legierung bei Zimmertemperatur erfolgen. Man hat es hiebei : m der Hand, je nach Wunsch Legierungen von verschiedenen Festigkeiten und Dehnungen zu erhalten. Höchstwerte der Festigkeit erhält man, wenn nach Auslagerung der Legierungen bei Zimmertemperatur (etwa 5-8.
Tage) diese einer weiteren Nachlagerung bei höheren Temperaturen ausgesetzt
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Material von verschiedenen Festigkeiten und Dehnungen zu erhalten. Selbstredend ist jeweils, entsprechend der Zusammensetzung der Legierungen, die günstigste Temperatur und Dauer der Lagerung durch praktische Versuche zu ermitteln. Im allgemeinen kann gesagt werden, dass diese Temperaturen zwischen 50 und 1500 C liegen und die Lagerungszeiten zwischen 3 und 48 Stunden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Veredelung von Zink-Magnesium-Aluminium-Legierungen, dadurch gekenn- zeichnet, dass Zink und Magnesium in solchen Mengen zulegiert werden, als zur ausschliesslichen Bildung der Verbindung MgZn. erforderlich ist, die zweckmässig jedoch nicht wesentlich mehr als 260/ der Gesamtlegierung ausmachen darf, worauf die Legierungen bekannten thermischen und Alterungsbehandlungen unterworfen werden.
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Process for refining zinc-magnesium-aluminum alloys.
Zinc-magnesium-aluminum alloys and their refinement through self-tempering after annealing. Quenching and storage are already known.
In further working through this system it was found that an extraordinarily strong self-evaporation occurs when zinc and magnesium are added in such proportions as is necessary for the exclusive formation of the compound MgZn, so that otherwise neither zinc nor magnesium is present in the alloy .
This compound is not decomposed by the aluminum and behaves to a certain extent as a new element with characteristic properties.
The individual components of such alloys have also been mixed together in variable proportions. the mechanical properties of the alloy, such as B. the hardness, etc., to make different as needed. In these known alloys, however, the components zinc and magnesium were not added as planned in such quantities that they combined exclusively to form the compound MgZn2, and the like. not even if these alloys have been subjected to a heat and aging process.
In-depth tests have shown that the refining effect for pure MgZn2-aluminum alloys at around 4% MgZn. begins. In practice, the amount of this component of the alloy will not be increased beyond about 26%, since the increasing amount of the hard and brittle type of crystal MgZn2 makes the alloy much more difficult to work and the increasing brittleness of the alloys would mask the refining effect.
Additions of other mixed crystal formers, such as. B. beryllium, silicon, copper and. a., not only do not disturb the finishing process, but also cause further finishing. Care must of course be taken that when such other solid solution formers are added, the amount of MgZn2 is changed accordingly, since the addition of these solid solution forming components changes the solubility of the compound MgZn2 in aluminum in the solid state.
If such components are added that are more closely related to magnesium or zinc than magnesium to zinc, such as silicon, which forms a compound Mg2Si that is more stable than MgZn2, then according to the added amount of such a component, e.g. B. of silicon, the amount of zinc can be reduced accordingly so that the remaining free magnesium can continue to react completely with the zinc to form the compound MgZn2.
It has now been shown that a considerable strengthening of the aluminum alloys with MgZn; : is achieved as the main component when the alloys contain small amounts of refractory components, e.g. B. nickel, titanium, tungsten, molybdenum and. Like., are added. The added amount of these components must not be more than about l / o, since otherwise the workability of the alloys is very difficult.
It has also been found that a very substantial further refinement is achieved if, after annealing and quenching, storage for the purpose of self-tempering is carried out at higher temperatures. This is especially true for alloys that have a higher MgZn2 content. Storage at higher temperatures can immediately after
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Quenching, after intermediate storage at room temperature or after complete aging of the alloy at room temperature. It is easy to obtain alloys of various strengths and elongations as required. Maximum strength values are obtained when, after aging the alloys at room temperature (about 5-8.
Days) these are exposed to further storage at higher temperatures
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Obtain material of different strengths and elongations. It goes without saying that, depending on the composition of the alloys, the most favorable temperature and duration of storage must be determined through practical tests. In general, it can be said that these temperatures are between 50 and 1500 C and the storage times between 3 and 48 hours.
PATENT CLAIMS:
1. Process for the refinement of zinc-magnesium-aluminum alloys, characterized in that zinc and magnesium are added in such amounts as for the exclusive formation of the compound MgZn. is necessary, which, however, may not expediently amount to significantly more than 260 / of the total alloy, whereupon the alloys are subjected to known thermal and aging treatments.