含有阻燃镁合金层的异种接头材料制造技术

提供一种有助于运输设备的多元材料化与轻量化的、由阻燃镁合金与选自铝合金、钛合金、不锈钢及钢构成的群中的金属或合金构成的异种接头材料。本发明专利技术的异种接头材料是一种2层以上的异种金属材料接合而成的异种接头材料，其特征在于，该2层以上的金属材料之中，至少一层由阻燃镁合金构成，另一层由选自铝合金、钛合金、不锈钢及钢构成的群中的金属或合金构成，且该2层以上的金属材料在互相重叠的接合面中彼此整面接合。

Dissimilar joint material with flame retardant magnesium alloy layer

The invention provides a multi-component material and lightweight dissimilar joint material composed of flame-retardant magnesium alloy and metal or alloy selected from the group consisting of aluminum alloy, titanium alloy, stainless steel and steel, which is helpful for the transportation equipment. The dissimilar joint material of the invention is a dissimilar joint material made of more than two layers of dissimilar metal materials, which is characterized in that at least one layer of the two layers of metal materials is composed of flame-retardant magnesium alloy, the other layer is composed of metal or alloy selected from the group consisting of aluminum alloy, titanium alloy, stainless steel and steel, and the two layers of metal materials are overlapped with each other The mating surfaces are joined to each other as a whole.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含有阻燃镁合金层的异种接头材料
本专利技术涉及一种2层以上的异种金属材料接合而成的异种接头材料，其至少一层由具有阻燃性的镁合金构成。
技术介绍
在运输设备中，例如飞机、铁路车辆、汽车等，对轻质材料的需求正在增加，以通过轻量化来提高燃料效率。特别地，对于轻质材料，追求着根据各自的特征而适材适所地使用的多元材料(multi-material)化。轻质材料之中，镁由于其轻质，被期待用于作为运输设备的构体(構体。承担车体强度的部分)使用。特别地，对于阻燃镁合金，例如通过添加钙改善了镁合金的耐热性的合金，被期待应用于铁路车辆的构体等。镁是通过焊接等与异种金属材料接合时，由于物性差异和产生脆性金属间化合物而难以进行具有充分强度的接合的材料。因此，对于阻燃镁，通过不伴随熔化的摩擦搅拌接合等固相接合来进行接合得到研究并投入实际使用。然而，在镁与异种金属材料进行接合时，因物性差异而带来的最佳接合条件的不同而存在以下问题：在接合部产生缺陷而无法获得充分强度，由摩擦搅拌装置的工具旋转方向与工具移动方向使产生的接合部组织产生差异，可接合的板厚存在限制等很多问题。特别地，阻燃镁合金在强度高的另一方面，伸长率值较低，相比于一般的镁合金，材料更容易发生开裂，为了在确保强度的同时进行加工，需要在更为适合的条件下进行，这样使得与异种金属材料的接合难度进一步变高。以下的专利文献1中，对阻燃镁合金的同种及与异种金属的摩擦搅拌接合法进行了记载。专利文献1中，虽然记载了通过将镁薄板插入接合部进行摩擦搅拌接合，可抑制强度降低和热变形，但对于接合部的剪切强度，及异种金属材料相接的面之间整面接合的形状的接头形状没有任何记载。以下的专利文献2中，对重叠铝合金、钛合金或不锈钢与镁而成的接合材料进行了记载。专利文献2中虽然公开了作为第2实施方式的通过固相接合将异种金属接合的接合材料，但对于接合界面附近的过渡层与接合强度没有任何记载。以下的专利文献3中公开了一种镁合金覆层材料的制造方法。专利文献3中虽然公开了通过压延进行的镁覆层的制造方法，但对于具有阻燃性的镁没有记载，对于覆层的接合强度也没有记载。以下的专利文献4中，对将金属板材以高速使之碰撞，来使镁合金与异种金属接合的方法进行了记载。专利文献4中虽然进行了通过爆炸压接法等进行镁覆层的制造，但没有关于具有阻燃性的镁合金的实施例，对于接合强度也没有记载。以下的专利文献5中，对异种金属的接合材料及其制造方法，以及交通运输工具的构体进行了记载。专利文献5中公开了通过粘合层进行接合，以及通过加压后加热的固相接合将异种金属相互之间直接接合的方法，此时，可认为加热引起了材料的变质。此外，专利文献5中对于接合强度没有记载。以下的专利文献6中，对于镁合金材料与铁系材料的摩擦搅拌接合进行了记载。专利文献6中记载了通过在镁与低碳钢之间，插入含有铝的镁合金或铝薄板、铝粉末、银箔进行摩擦搅拌接合，可以体现出与纯镁的母材拉伸强度同等的拉伸强度。但是，对于与纯镁在伸长率及强度上存在较大物性差异的阻燃镁合金的实施例没有记载，对于其作为接合体的接头的用途也没有记载。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4336744号公报专利文献2：日本专利第4256152号公报专利文献3：日本专利第5315043号公报专利文献4：日本专利特开2007-15018号公报专利文献5：日本专利第4885204号公报专利文献6：日本专利特开2016-182628号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题鉴于上述现有技术的问题点，本专利技术要解决的课题是提供一种异种接头材料，其具有可将难以与异种材料接合的阻燃镁合金作为运输设备的构体使用的强度。解决课题的手段本专利技术者为了解决上述课题经过潜心研究重复实验的结果，成功制作了将具有阻燃性的镁合金通过面与面的直接接合而得的异种接头材料，其具有可应用于运输设备的充分强度，最终完成本专利技术。也即，本专利技术如下。[1]一种异种接头材料，是运输设备构体用的、2层以上的异种金属材料接合而成的异种接头材料，其特征在于，该2层以上的金属材料之中、至少一层由阻燃镁合金构成，另一层由选自铝合金、钛合金、不锈钢及钢构成的群中的金属或合金构成，且该2层以上的金属材料在互相重叠的接合面中彼此整面接合。[2]上述[1]所述的异种接头材料，上述接合面是上述2层以上的金属材料不通过粘合层，通过固相接合相互直接接合而成，上述接合部的接合界面中的、因塑性流动及/或热而产生的过渡层的厚度为300μm以下。[3]上述[1]或[2]所述的异种接头材料，上述接合面的接合界面的剪切强度是构成上述异种接头材料的金属材料之中、剪切强度最小的金属材料的剪切强度的70％以上。[4]上述[1]～[3]的任意所述的异种接头材料，上述异种接头材料的接合部的层厚为3mm以上。[5]上述[1]～[4]的任意所述的异种接头材料，异种接头材料是能够切割、切削或弯曲加工成适合于上述运输设备构体形状的形状的材料。[6]具备上述[1]～[5]的任意所述的异种接头材料的运输设备构体。[7]上述[1]～[5]的任意所述的异种接头材料的制造方法，包含以下工序：利用爆炸物、可燃气体、激光或电气·电磁使阻燃镁与选自铝合金、钛合金、不锈钢及钢构成的群中的金属或合金以高速度碰撞从而进行接合的工序。专利技术效果本专利技术的目的在于，提供一种含有阻燃镁合金层、甚至可用于运输设备构体的新型异种接头材料。附图说明[图1]是显示本实施方式的一例异种接头材料的示意图。图中、t表示接合部的总厚。[图2]是爆炸压接法的示意图。[图3]是显示本实施方式的异种接头材料的形态例(a)～(g)。[图4]是实施例1的异种接头材料的接合界面图像。[图5]是实施例2的异种接头材料的接合界面图像。[图6]是实施例3的异种接头材料的接合界面图像。[图7]是实施例4的异种接头材料的接合界面图像。[图8]是实施例5的异种接头材料的切割加工后的接合界面的渗透探伤试验的图像。[图9]是过渡层厚度的说明图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式进行详细说明。1的实施方式是一种运输设备构体用的、2层以上的异种金属材料接合而成的异种接头材料，其特征在于，该2层以上的金属材料之中、至少一层由阻燃镁合金构成，另一层由选自铝合金、钛合金、不锈钢及钢构成的群中的金属或合金构成，且该2层以上的异种金属材料在相互重叠的接合面中彼此整面接合。本说明书中，“(具有)阻燃性镁合金”是指，出于提高自燃温度的目的而合金化的镁合金。一般的通用镁合金(具体例有AZ31、AZ61、AZ91)的自燃温度大概在500～600℃左右，如果存在具有较其更高的自燃温度者，也可称之为阻燃镁合金。“(具有)阻燃性镁合金”优选自燃温度相比于通用镁合金高100K以上者(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异种接头材料，是2层以上的异种金属材料接合而成的异种接头材料，其特征在于，该2层以上的金属材料之中、至少一层由阻燃镁合金构成，另一层由选自铝合金、钛合金、不锈钢及钢构成的群中的金属或合金构成，且该2层以上的金属材料在互相重叠的接合面中彼此整面接合。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170414 JP 2017-0808751.一种异种接头材料，是2层以上的异种金属材料接合而成的异种接头材料，其特征在于，该2层以上的金属材料之中、至少一层由阻燃镁合金构成，另一层由选自铝合金、钛合金、不锈钢及钢构成的群中的金属或合金构成，且该2层以上的金属材料在互相重叠的接合面中彼此整面接合。


2.根据权利要求1所述的异种接头材料，所述接合面是所述2层以上的金属材料不通过粘合层，通过固相接合相互直接接合而成，所述接合部的接合界面中的、因塑性流动及/或热而产生的过渡层的厚度为300μm以下。


3.根据权利要求1或2所述的异种接头材料，所述接合面的接合界面的剪切强度是构成所述异种...

【专利技术属性】
技术研发人员：花野嘉纪，大塚诚彦，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP