镁合金制筐体制造技术

本发明专利技术通过特定镁合金的组成、使内部的杂质量在适当值以下，提供保证成形性、高品质的具有复杂形状的镁合金制筐体，本发明专利技术涉及镁合金制筐体，其由镁合金制板材的超塑性成形体制成，具有抑制超塑性成形中的空洞形成的构造，在镁合金制板材的超塑性成形体中，作为添加合金元素的一部分，含有铝１．０～１０．０质量％、锌０．５～３．０质量％、锰０．１～０．８质量％，氧浓度在３００质量ｐｐｍ以下。本发明专利技术通过精密地规定镁合金制板材的杂质以及组成，可以制作并提供利用超塑性成形具有复杂形状的镁合金制筐体。本发明专利技术的镁合金制筐体可以积极地适用在例如家电制品等的筐体中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由镁合金制板材的超塑性成形体制成的镁合金制箧 体，更详细地说，涉及通过高精度控制镁合金制板材的氧浓度以及材 料组成，抑制超塑性成形中的空洞形成的高品质且具有复杂形状的超 塑性成形体制成的镁合金制筐体以及其制造技术。本专利技术提供例如可 以在宇宙'航空材料、电子机器材料、汽车构件等的广泛领域中利用的 赋予高耐破坏性以及高强度的特性的新型镁合金制筐体。
技术介绍
镁合金材料在实用构造金属材料的中具有最低的密度(-1.7g /cm3)，金属材料特有的容易回收性，资源存在也丰富，所以作为下 一代的构造用轻质材料受到关注。现在，日本的镁制品多数是利用模 铸或者触融压铸等的铸造法制作的。通过这些手法能薄壁成形，这是 有助于镁合金材料在工业上的利用的最大的原因。特别是在家电制品 中，例如个人电脑、移动电话、以及数码照相机等的家电制品筐体利 用镁合金铸造材。但是，利用现在的铸造法来生产镁合金材料的方法 中，存在下述问题需要为了补充铸造缺陷的后处理，产品合格率低， 构件的强度和刚性上存在问题等。塑性加工工艺 一般从成品合格率高、在成形的同时能谋求高强度 和高韧性化出发，可以说是需要扩大的有效的手段。特别是，由镁合 金制板材通过深拉成形、拉伸成形、以及吹塑成形等可以制作成形体 的话，通过廉价的方法可以制作薄壁且高强度的成形体，对家电制品 的筐体等能期待更多的需要。但是，现在的情况是，直到现在通过塑 性加工工艺制作的镁合金制构件在流通中的例子几乎还没有。镁合金的非底面滑动的临界分解剪断应力在常温下与其他的滑 动系相比非常大，常温成形性低。进一步，具有镁合金压延材料中形成了 { 0001 }面相对于板面平行地取向的集合组织的特征，不能期待塑性变形时的板厚方向的变形，成为妨碍常温成形性的一个原因。从上述的问题出发，实施冷压制成形本质上有困难，这是不能通过塑性 加工工艺制造镁合金构件的很大的理由。作为利用塑性加工对缺乏冷成形性的镁合金成形的手法，现在虽 然受到了关注，但是是利用超塑性变形的成形。金属材料如果使结晶 粒微细化，则表现超塑性现象。本专利技术中，所谓的超塑性变形，是指 "在多结晶材料的拉伸变形中，变形应力显示出高的变形速度依赖性， 不发生局部收缩，显现出数百％以上的巨大伸长"。在该超塑性变形 中，结晶本身的形状基本上不变化，通过结晶之间在界面间滑动达到 变形。该现象称为粒界滑动。 一般地，使材料的结晶粒径微细，将试样加热到相对于液相线温度的约50%以上的温度时，发生超塑性变形。作为关于利用超塑性成形的镁合金板材的成形方法的事例，例如 可举出(1)镁合金部件及其制造方法(专利文献l) 、 ( 2 )镁部件及 其制造方法(专利文献2 ) 、 ( 3 )镁原材料的轴(spindle )加工方法 以及其装置(专利文献3 ) 、 ( 4 )镁合金制板材的深拉成形方法以及 其成形体(专利文献4)等。在上述的方法中，着眼于利用超塑性成形 通过对板材进行凸起成形(求只立t)、轴加工、深拉成形等，通过 超塑性成形制造复杂构造构件。专利文献l:特开2004-149841号公报专利文献2:特开2003 - 311360号公报专利文献3:特开2000 - 126827号公报专利文献4:特开2004 - 58111号公报
技术实现思路
作为镁合金的主要的超塑性变形机理，可举出粒界滑动。粒界滑 动的原理图如图l所示。所谓的粒界滑动，是指不伴随粒内的变形，通 过在粒界间结晶移动，达到变形的机理。另外，在结晶间引起理想的 粒界滑动的场合，由于不伴随粒内的变形在粒界间结晶移动，所以在 粒界三重点附近不可避免地产生空洞。图2表示各种合金的粒界扩散系数的温度依赖性。(M.Mabuchi et al. "Tensile Properties at Room Temperature to 823K of Mg-4Y-3RE Alloy" ， Mater. Trans. 43( 2002 )， pp. 2063-2068 )。图2的横轴表示利用融点标准化了的无纲量温度。纵 轴1表示无纲量化了的粒界扩散系数。可以得知镁的粒界扩散系数在整 个温度区域，与铝、铁相比较，显著地高。认为可能是对于粒界扩散 系数大的镁，在超塑性气形中在粒界三重点附近即使产生空洞，通过 扩散可以緩和空洞形成。作为镁合金的成形方法，想要积极地利用超 塑性成形，是根据上述理由的缘故。另一方面，在把市售的镁合金板材供给超塑性成形的场合，如果 成形条件不对，引起空洞形成，板材在成形途中破断。图3中表示对AZ31 镁合金(Mg-3质量％ Al-l质量％ Zn - 0. 5质量％Mn)压延材以623K、变 形速度l x l(T3s_1，施加拉伸变形直到真变形(real strain) 0. 9为止时 产生的内部空洞的样子。该场合，初期结晶粒径为10pm。根据图3， 可以确认小于l )im的微细的空洞和5 pm以上的比较粗大的空洞。如图3 所见的空洞，在不能通过物质的扩散緩和粒界近傍的空洞形成的时候 发生。即，对扩散速度有影响的变形温度、对空洞形成速度有影响的 变形速度的控制在超塑性成形中是非常重要的要素。超塑性变形中的空洞形成的起点不只是在粒界，也考虑以内部的 杂质作为起点。但是，镁合金的合金规格中，对成形性有根据的杂质 的规格皆无，也没有发现使杂质对超塑性变形产生影响无损害化的对 策。本专利技术是鉴于上述问题而进行的专利技术，通过使镁合金制板材的组 成特定，通过使内部的杂质量在适当值以下，可以实现保证作为超塑 性成形体的成形性，制作并提供具有复杂形状的镁合制筐体，本专利技术 人基于这样的新的知识完成了本专利技术。本专利技术的目的在于提供保证作 为超塑性成形体的成形性，高品质且具有复杂形状的镁合金制篋体。为了解决上述问题，本专利技术涉及一种镁合金制箧体，其特征在于， 在镁合金制板材的超塑性成形体中，作为添加合金元素的一部分，含 有铝l. 0~10.0质量％、锌0.5~3. 0质量o/。、锰0. 1~0. 8质量％，氧浓 度在300质量ppm以下的镁合金制板材的超塑性成形体制成的，具有抑制超塑性成形的空洞形成的构造。该镁合金制箧体优选的方式为(1)由氧浓度为100质量ppm以下的镁合金制板材的超塑性成形体制成、(2 ) 镁合金制板材的一部分的部位利用超塑性成形进行成形、(3)超塑性 成形是为深拉成形、(4)超塑性成形是拉伸成形、(5)超塑性成形 是吹塑成形、(6)镁合金制箧体的一部分的结晶粒在20jLim以下。另 外，本专利技术涉及构造用轻质构件，其特征在于，由上述的镁合金制箧 体制成。以下，对本专利技术进行进一步详细地说明。作为用于实现提供保证作为超塑性成形体的成形性、高品质且具 有复杂形状的镁合金制筐体的手段，本专利技术人着眼于镁合金制板材内 部存在的氧化物。镁是实用金属中与氧的亲和力最高的元素，在钢铁 精炼等中作为脱酸剂利用。在镁合金的合金调制、铸造工序中，为了 使溶融镁不与大气接触，在SF6和C02的混合气体等的保护气体内进行作 业，但是直到经过凝固过程之前都不引起溶融镁的氧化在工艺的控制 上是困难的。现状是，通过对溶融状态的镁吹氩气，使作为非金属夹 杂物的氧化物(MgO或者Al203)凝集，进行上浮、沉降分离。在进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
镁合金制筐体，其特征在于，其由镁合金制板材的超塑性成形体制成，具有抑制超塑性成形中的空洞形成的构造，在镁合金制板材的超塑性成形体中，作为添加合金元素的一部分，含有铝１．０～１０．０质量％、锌０．５～３．０质量％、锰０．１～０．８质量％，氧浓度在３００质量ｐｐｍ以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：千野靖正，马渕守，荒木和夫，藤井空之，樱井俊治，
申请(专利权)人：独立行政法人产业技术综合研究所，奂鑫BVI有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]