Der Einfluss des Zusatzes von Seltenen Erden auf eine Magnesiumgusslegierung

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Die Anwendung von Magnesiumlegierungen hat sich seit den 1950er Jahren, als Seltenerdmetalle als Legierungszusätze verwendet wurden, rasch entwickelt. Der Zusatz von Seltenerdmetallen in Magnesiumlegierungen verbessert die Kriechbeständigkeit, die Festigkeitseigenschaften sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen und die Gießbarkeit von Magnesiumlegierungen erheblich.

Nachstehend sind drei Arten von Magnesiumlegierungen aufgeführt, die Seltenerdmetalle enthalten:

1. Mg-RE-Zr-Legierung
Die Legierung Mg-RE-Zr (Mg-3RE-0,1Zr) wird wegen ihrer hohen Festigkeitseigenschaften und ihrer guten Kriechbeständigkeit bei 205℃ häufig in Flugzeugtriebwerken verwendet.

2. RE Mg-Zn-Zr-Legierung
ZK51 (Mg-4,5Zn-0,6Zr) hat eine Zugfestigkeit von 280 MPa, ist aber schlecht gießbar. Die Zugabe von RE verbessert die Gießbarkeit jedoch erheblich, da die Mg-Zn-RE-Verbindungen, die nach der Zugabe von RE entstehen, in Form eines gespaltenen Eutektikums über die Korngrenze verteilt werden.

ZE63A (Zn-6 Gew.-%, RE-2,5 Gew.-%, Zr-0,6 Gew.-%) wird seit Jahren für die Schubumkehr des RB211-Triebwerks verwendet. Es hat eine Zugfestigkeit von 276MPa, eine Streckgrenze von 186MPa und eine Duktilität von 5%.

3. Y-Mg-Legierung
Yttrium hat eine gute lösungsverstärkende Wirkung auf die Magnesiumlegierung, die sich aus der Blockierung der Yttriumlösung durch hitzebeständige Verbindungen in der Matrix und an der Korngrenze ergibt. Daher weist die Y-Mg-Legierung gute thermische Festigkeitseigenschaften auf und verfügt sogar über die gleichen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen wie Thorium-Magnesium-Legierungen. Darüber hinaus besitzt die Yttrium-Magnesium-Legierung auch eine ausgezeichnete Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit. Die Magnesiumlegierung mit 9 Gew.-% Yttrium nahm nach Erhitzen auf 510℃ in feuchter Luft und 98 Stunden Lagerung nur um 1 mg zu, während die Thorium-Magnesium-Legierung um 15 mg an Gewicht zunahm.

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Über den Autor

Chin Trento

Chin Trento hat einen Bachelor-Abschluss in angewandter Chemie von der University of Illinois. Sein Bildungshintergrund gibt ihm eine breite Basis, von der aus er viele Themen angehen kann. Seit über vier Jahren arbeitet er in Stanford Advanced Materials (SAM) an der Entwicklung fortschrittlicher Materialien. Sein Hauptziel beim Verfassen dieser Artikel ist es, den Lesern eine kostenlose, aber hochwertige Ressource zur Verfügung zu stellen. Er freut sich über Rückmeldungen zu Tippfehlern, Irrtümern oder Meinungsverschiedenheiten, auf die Leser stoßen.

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