镁基复合粉末、镁基合金原材及其制造方法技术

用于制作Ｍｇ↓［２］Ｓｉ粒子分散型镁基复合材料的原料的镁基复合粉末，具有构成镁合金的基体的主成分的Ｍｇ基粉末（７），和通过粘合剂（９）而在其表面附着的Ｍｇ↓［２］Ｓｉ粒子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含具有高刚性的Mg2Si的镁基复合粉末和镁基合金原材及其制造方法。
技术介绍
镁合金因其低比重而以轻量化效果为特征，主要在移动电话和随身听的壳体中得到广泛制品化、实用化。在制品和部件的设计中，除了原材的强度和硬度这种机械的特性以外，刚性也是重要的材料因素。例如，将镁合金应用于自动变速器(AT)用外壳(case)时，即使其与目前所使用的铝合金(例如ADC12)具有同等的抗拉强度和蠕变强度的情况下，原有的镁合金的刚性(杨氏模量)也只有铝合金的约60％左右，因此在同等尺寸、壁厚下施加载荷时会产生弯曲、变形。因此，至今在镁合金的实用化中仍然存在的问题是，需要根据应用的制品、零件而进行厚壁化设计，从而得不到轻量化效果。为了提高以镁合金为首的金属材料的刚性，一般有效的方法是，使具有比该金属材料刚性高的化合物粒子分散，即复合材料的利用。例如，硅化镁(Mg2Si)其杨氏模量为120GPa，由于与一般的镁合金的杨氏模量(43～44GPa)相比显著的大，所以在合金中分散该粒子的复合材料中能够期待刚性提高。然而，通过熔解、铸造法制造Mg-Si系合金时，因为Si含量以重量标准计在约1％附近存在共晶点，所以如果添加远远超过1重量％的Si时，由其与Mg的反应而生成的Mg2Si成长得粗大。在含有如此粗大的Mg2Si的镁合金中，会发生因在其粒子的应力集中造成的强度、韧性的降低，以及伴随Mg和Si的反应带来的发热而存在熔解过程中的爆炸等的危险性。另外因粗大的Mg2Si粒子存在，向金属模内的浇注性能(铸造性)降低。发生在铸造合金原材内部存在大量缺陷和空穴这样的问题。因此，AS21合金(Mg-2％Al-1％Si)和AS41合金(Mg-4％Al-1％Si)等是可以用熔解、铸造法制造的含有Mg2Si的镁合金。然而，在添加1重量％左右的Si时，因为生成的Mg2Si粒子的体积分率仍不足全体的1％左右，所以难以使镁合金的刚性显著提高。另一方面，S.K.THAKUR(出处Metallurgical and MaterialsTransactions A，Vol.35A，March 2004，p.1167-1176)提出的方法是，预先形成将含有Si粉末的3种混合粉末固化的预成型坯(preform)，在此通过对熔解了的镁合金加压同时使之浸透的溶浸(infiltration)法制造含有Mg2Si粒子的镁合金。然而，在该方法中，通过熔解的Mg合金和Si的反应合成的Mg2Si在此反应过程中随晶粒成长，其结果是成为70～100μm左右的粗大的Mg2Si存在于镁合金中。该结果是产生如上所述的各种性能上的问题。本专利技术者在特愿2003-2602号(2003年1月8日申请)中，公开了一种运用粉末冶金法来制造分散有Mg2Si粒子的镁基复合材料的技术。在此提出了通过机械结合法或者使用了粘合剂的接合法，使微细的Si粉末或SiO2粉末附着于镁基合金粉末的表面的镁复合粉末及其制造方法。此外还提出，对于这样的复合粉末实施温间塑性加工，在此过程中利用Mg和Si或SiO2的固相反应而生成Mg2Si粒子，最终得到使内部均一地分散了此Mg2Si粒子的镁基复合材料。由特愿2003-2602号中公开的技术得到的镁基复合材料显示出高抗拉强度，但是需要Mg和Si或SiO2反应所需的高温加热(例如400～550℃左右)。这时会伴随有镁结晶粒的粗大化。若换言之，即为了实现更高强度化而加热温度的低温化是有效的，但是由于上述的固相反应的关系，例如300℃左右的低温加热化很困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，即使不实施高温加热，也能够得到大量含有Mg2Si粒子的高刚性和高强度的镁合金。本申请专利技术者发现，为了制造使Mg2Si粒子分散的镁基复合材料，有效的办法是使用在Mg基粉末的表面及/或基体内部存在有Mg2Si粒子的镁基复合粉末。并发现不使用如特愿2003-2602号中所公开的Si粒子，不是利用其与Mg粉体的固相反应来合成Mg2Si粒子的方法，而是采用Mg2Si粒子，并由此得到以下的优点。(1)不需要用于促进上述的Si-Mg反应所需的400～550℃附近的高温加热，其结果是通过抑制基体的Mg结晶粒的粗大、成长，从而能够抑制Mg基合金的强度降低。(2)通过避免Si-Mg反应过程中的发热现象，从而能够抑制Mg2Si粒子和Mg的粗大化。总之，即使不实施如上所述的Mg和Si的固相反应所需要的高温加热，通过200～400℃左右的温间挤压加工也可以制造镁基合金。其结果是，能够得到大量含有微细的Mg2Si粒子的高刚性且高强度的镁基合金。依据本专利技术的镁基复合粉末，具有镁基粉末、和分散于镁基粉末的表面和基体内部的至少任何一方的硅化镁(Mg2Si)。在上述的镁基复合粉末中，Mg2Si的最大粒子径为50μm以下，优选为20μm以下，更优选为5μm以下。另外，相对于该镁基复合粉末的Mg2Si的含量，以体积基准计优选为5～60％。依据本专利技术的镁基合金原材，是将上述的镁基复合粉末做压粉成形并进行了烧结，使基体中分散有Mg2Si粒子。在一个实施方式中，依据本专利技术的镁基复合粉末的制造方法具有如下工序。a)准备镁(Mg)基粉末和硅化镁(Mg2Si)粒子的工序。b)在Mg基粉末的表面涂布粘合剂的工序。c)将涂布了粘合剂的Mg基粉末和Mg2Si粒子混合、搅拌，使Mg基粉末的表面与Mg2Si粒子结合的工序。在其他的实施方式中，依据本专利技术的镁基复合粉末的制造方法具有如下工序。a)准备镁(Mg)基粉末和硅化镁(Mg2Si)粒子的工序。b)在调配Mg基粉末和Mg2Si粒子后进行机械性混合，使Mg基粉末的表面与Mg2Si粒子机械性地结合的工序。在上述方法中，使Mg基粉末的表面与Mg2Si粒子机械地结合的方法是，例如使用球磨机、混合磨碎机、滚轴式压实机(roller compactor)或轧制机等机械地混合调配粉末。此外在其他实施方式中，依据本专利技术的镁基复合粉末的制造方法具有如下工序。a)准备镁(Mg)基粉末和硅化镁(Mg2Si)粒子的工序。b)混合Mg基粉末和Mg2Si粒子的工序。c)在金属模具内将混合粉末压粉成形，制作分散有Mg2Si粒子的Mg基压粉成形体的工序。d)烧结Mg基压粉成形体，制作分散有Mg2Si粒子的Mg基烧结合金的工序。e)对Mg基烧结合金进行机械地粉碎或切削加工而粉体粉末化的工序。此外在其他实施方式中，依据本专利技术的镁基复合粉末的制造方法具有如下工序。a)准备镁(Mg)基粉末和硅(Si)粒子的工序。b)混合Mg基粉末和Si粒子的工序。c)在金属模具内将混合粉末压粉成形，制作分散有Si粒子的Mg基压粉成形体的工序。d)加热Mg基压粉成形体，通过Mg和Si的反应合成Mg2Si，同时制作分散有Mg2Si粒子的Mg基烧结合金的工序。e)对Mg基烧结合金进行机械地粉碎或切削加工而粉体粉末化的工序。此外在其他实施方式中，依据本专利技术的镁基复合粉末的制造方法具有如下工序。a)在镁基熔液中投入硅化镁(Mg2Si)粒子并搅拌的工序。b)将熔液浇注于模具以制作铸造原材的工序。c)对铸造原材进行机械地粉碎或切削加工而粉体粉末化的工序。此外在其他实施方式中，依据本专利技术的镁基复合粉末的制造方法具有如下工序。a)准备镁(Mg)基粉末和硅化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁基复合粉末，其中，具有：镁基粉末；分散于所述镁基粉末的表面和基体内部的至少任一方的硅化镁Ｍｇ↓［２］Ｓｉ。

【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：近藤胜义，
申请(专利权)人：株式会社东京大学TLO，
类型：发明
国别省市：JP[日本]