镁合金板材制造技术

本发明专利技术提供一种具有优异塑性加工性能和刚性的镁合金板材、以及一种具有优异刚性的镁合金成形体。所述板材具有形成含有硬质粒子的基体的镁合金。将所述板材的从表面起到离所述表面的距离等于所述板材厚度４０％的位置为止的区域定义为表面区域，并将剩余区域定义为中心区域。存在于所述中心区域中的硬质粒子具有超过２０μｍ且小于５０μｍ的最大直径，且存在于所述表面区域中的硬质粒子具有２０μｍ以下的最大直径。因为存在于表面侧处的所述硬质粒子为细粒子，所以在塑性加工时它们不易成为裂纹或另一种缺陷的起始点。因为存在于所述中心区域内的所述硬质粒子是粗糙的，所以它们增大了所述板材的刚性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及镁合金板材和通过对所述板材进行塑性加工而制造的成形体。特别 地，本专利技术涉及一种镁合金板材，所述镁合金板材不仅具有优异的塑性加工性能，而且具有 高刚性。
技术介绍
目前，已经将通过向镁中添加各种元素而形成的镁合金用作便携式电气设备如蜂 窝移动电话和笔记本型个人电脑的壳体、汽车部件等。因为镁合金具有六方晶体结构(六 方紧密堆积(hep)结构)，所以镁合金在常温下的塑性加工性能差。因此，主要通过使用由 模铸法或熔铸法(thixomold)形成的铸造材料来制造上述镁合金产品如壳体。为了提高镁合金的塑性加工性能，专利文献1提出，在镁合金晶粒中分散多种析 出物，所述析出物各自具有25Χ10_12ππι2 2500Χ10_12ππι2的面积(具有相同面积的圆 的直径为10 ΙΟΟμπι)。专利文献2公开了，当镁合金中结晶析出物为细粒而使其具有 20 μ m以下的最大直径时，塑性加工性能(成形性能)变得优异。专利文献1 日本特开2003-239033号公报专利文献2 国际公开第06/003899号小册子
技术实现思路
本专利技术要解决的问题在一般的塑性加工中，锻造是一种典型加工，其不易产生裂纹。另外，在锻造中，看 起来希望析出物具有20 μ m以下的最大直径。然而，专利文献1中所述的由镁合金形成的 或制造的材料含有在其整个物体内均勻分布的析出物。因此，所述材料在表面侧具有相对 粗糙的析出物。当原始工件在表面侧含有大于20 μ m的粗糙析出物时，在进行塑性加工时 易于产生裂纹和其它缺陷，由此降低塑性加工性能。另一方面，尽管专利文献2中所述的镁合金材料在其整个物体内含有结晶的析出 物，但是所述析出物具有20 μ m以下的最大直径。因此，在进行塑性加工时，所述材料不易 产生裂纹和其它缺陷，从而其具有优异的塑性加工性能。然而，当进一步降低镁合金材料的 厚度以减轻重量或实现其它目的时，其刚性下降。结果，当遇到冲击时，其会发生变形如产 生压痕。鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供在塑性加工性能和刚性两方面都优异的镁合 金板材。本专利技术的另一个目的是提供具有优异刚性的镁合金成形体。解决所述问题的手段当板材发生弯曲时，压缩应力作用于位于弯曲内部的一个表面侧上，拉伸应力作 用于位于弯曲外部的另一个表面侧上。例如，当含粒子如析出物的板材在表面侧含有粗糙 析出物时，在上述应力发生作用时，所述粗糙析出物易于成为裂纹的起始点。另一方面，在 所述板材厚度方向上的中心和在所述中心附近处，上述应力基本上不发挥作用或者其幅度比在表面侧处的小。因此，即使当在所述板材的中心和在所述中心附近处存在相对粗糙的 析出物时，也能不易产生裂纹和其它缺陷。另外，析出物比形成基体的镁合金自身具有更高 的刚性。具有高刚性的物质具有高弹性系数。当板材在其中心和中心附近处含有前述高刚 性物质时，板材的刚性会增大。特别地，当前述高刚性物质粗糙到一定程度时，能够有效提 高板材的刚性。根据该发现，要求本专利技术的板材含有在表面侧和中心部分之间尺寸不同的 粒子。本专利技术的镁合金板材具有由镁合金和硬质粒子形成的基体，所述硬质粒子被包含 在基体中，且所述硬质粒子的弹性系数比形成所述基体的合金的弹性系数高。在所述板材 的厚度方向上，将所述板材的从各个表面起到离该表面的距离等于所述板材厚度的40%的 位置为止的区域定义为表面区域，并将剩余区域定义为中心区域。存在于所述中心区域中 的硬质粒子具有超过20 μ m且小于50 μ m的最大直径，且存在于所述表面区域中的硬质粒 子具有20 μ m以下的最大直径。后面将对测量所述最大直径的方法进行描述。因为在本专利技术的板材中，存在于表面区域中的硬质粒子具有小至20 μ m以下的最 大直径，所以在进行塑性加工时，所述硬质粒子不易成为裂纹和其它缺陷的起始点，使得所 述板材具有优异的塑性加工性能。另外，本专利技术板材的中心区域含有具有高刚性和相对大 尺寸的粒子，特别地，含有比存在于表面区域中的那些粒子更大的粒子。因为所述中心区域 为在板材发生弯曲等时应力不易发挥作用的部分，所以不易损伤塑性加工性能。此外，由于 本专利技术的板材在中心区域内含有上述粗粒子，所以增强了其刚性。下面将更详细地对本发 明进行说明。镁合金板材镁合金本专利技术的板材基本上由镁合金和硬质粒子构成。所述镁合金为由超过50质量％ 的镁(Mg)、添加的元素和不可避免的杂质构成的合金。所述添加元素的种类包括例如铝 (Al)、锌(Zn)和锰(Mn)。含Al的镁合金具有优异的耐腐蚀性。特别地，当Al的含量为2. 5 质量％以上且小于6. 5质量％时，能容易地进行塑性加工，当Al的含量为6. 5质量％以上 且在20质量％以下时，所述耐腐蚀性进一步提高。在所述含量为如下所述的2. 5质量％以 上的情况下，当硬质粒子由析出物形成时，能够容易地制造所述析出物。在所述含量为20 质量％以下的情况下，能够阻止塑性加工性能的下降。与单独的镁相比，不仅含有Al还含 有元素如Zn或Mn的镁合金具有优异的机械性能如强度和伸长率、以及优异的耐腐蚀性。前 述镁合金的类型包括美国试验和材料协会标准(ASTM标准)规定的AZ系列合金和AM系列 合金，更具体地，包括AZ31、AZ61、AZ63、AZ80、AZ81、AZ91、AM60、AM100等。通过调节添加 元素的含量，能够制造具有期望性能的镁合金。希望上述镁合金含有尽可能低含量的硅(Si)和钙(Ca)。当Si和Ca的含量低时， 耐腐蚀性不易下降，且不易发生与提高耐热性相关的形成温度的升高等。具体地，希望所述 含量共计为0.5质量％以下。在表面区域中形成基体的镁合金和在中心区域中形成基体的镁合金可以具有不 同的组成或相同的组成。例如，可以使用如下组合，其中所述表面区域由AZ31形成，其具有 优异的塑性加工性能，且中心区域由AZ91形成，其具有优异的耐腐蚀性能。硬质粒子4组成在本专利技术中要求，硬质粒子的弹性系数比形成基体的镁合金(例如AZ91，其具有 45GPa的弹性系数)高。前述硬质粒子的种类包括金属间化合物，例如Al-Mg系列析出物如 Al17Mg12、Al-Mn系列析出物和Mg-Zn系列析出物。看起来这些金属间化合物具有约200GPa 的弹性系数。硬质粒子的其它类型包括不易与镁反应的化合物，例如碳化硅(SiC，其具有 260GPa的弹性系数)；陶瓷如氮化铝(A1N，其具有200GPa的弹性系数)和氮化硼(BN，其具 有369GPa的弹性系数)；和单元素物质如金刚石(C，其具有444GPa的弹性系数)。这些陶 瓷粒子和单元素粒子的弹性系数比金属间化合物类析出物高，由此能够进一步提高板材的 刚性。板材中形成硬质粒子的方法在通过析出制造硬质粒子时，通过调整制造本专利技术板材的条件可制造硬质粒子 (析出物)。在此情况下，不必分开准备粒子用材料。使用在由镁合金形成的基体中形成硬 质粒子的另一种方法来形成硬质粒子，例如不易与镁反应的上述化合物或物质。在此情况 下，将这些化合物或物质插入到熔融基体的期望位置处，使得所述硬质粒子能够存在于板 材的中心区域处，从而与所述基体混合。通过这种方法，能够制造具有优异刚性的本专利技术的 板材。在本专利技术的板材中，由析出物形成的粒子和由陶瓷形成的粒子可同时存在。此外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金板材，其为包含镁合金的一种板材，其中：（ａ）所述镁合金形成含有硬质粒子的基体；以及（ｂ）当在所述板材的厚度方向上，将所述板材的从各个表面起到离该表面的距离等于所述板材厚度的４０％的位置为止的区域定义为表面区域，并将剩余区域定义为中心区域时，存在于所述中心区域中的硬质粒子具有大于２０μｍ且小于５０μｍ的最大直径，且存在于所述表面区域中的硬质粒子具有２０μｍ以下的最大直径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-1-24 2008-014210一种镁合金板材，其为包含镁合金的一种板材，其中(a)所述镁合金形成含有硬质粒子的基体；以及(b)当在所述板材的厚度方向上，将所述板材的从各个表面起到离该表面的距离等于所述板材厚度的40％的位置为止的区域定义为表面区域，并将剩余区域定义为中心区域时，存在于所述中心区域中的硬质粒子具有大于20μm且小于50μm的最大直径，且存在于所述表面区域中的硬质粒子具有20μm以下的最大直径。2.如权利要求1所述的镁合金板材，其中存在于所述表面区域中的所述硬质粒子具有 5ym以下的最大直径。3.如权利要求1或2所述的镁合金板材，其中已经对所述板材进行了总压下量为20% 以上的压延加工。4.如权利要求1所述的镁合金板材，其中形成所述表面区域的所述基体...

【专利技术属性】
技术研发人员：沼野正祯，河部望，大石幸广，森信之，奥田伸之，井上龙一，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]