镁合金材料制造方法及镁合金制棒材技术

一种制造高强度镁合金材料的方法，其特征在于，具有：(a)制备具有上面及侧面的镁合金制被加工体的步骤；及(b)从所述被加工体的所述上面侧施加压缩载荷σp(MPa)，对所述被加工体进行一轴锻造处理的步骤。所述步骤(b)是在所述被加工体的所述侧面向外侧扩张的变形被抑制的状态下，满足(i)σp＞σf(这里，σf是所述被加工体的压缩破坏应力(MPa))；(ii)塑性变形率为10％以下；及(iii)应变速率为0.1/sec以下的条件而被实施的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】镁合金材料制造方法及镁合金制棒材
专利技术涉及一种高强度镁合金材料制造方法。
技术介绍
镁合金(包含镁金属。下同。)具有轻量、比强度大的特征，所以，其作为次世代轻量结构材料的应用值得期待。然而，镁合金是难加工性材料之一，如果使用压延处理或锻造处理等一般的加工处理，则容易产生破裂和缺陷，这是众所周知的。所以，对镁合金材料而言，难以期待通过加工硬化处理来达到其强度提高的效果，镁合金的应用仅局限在小型电子机器用部件等并不太重视强度的一部分领域中。近年，为了解决上述问题，公开了一种通过向镁中添加迁移金属和特定稀土金属，以使镁合金强度提高的技术(例如，非专利文献1、2)。[现有技术文献][非专利文献][非专利文献 I] Y.Kawamura, M.Yamasaki, Mater.Trans., vol.48,pp.2986-2992(2007)[非专利文献2]河村能人、东田贤二，「长周期层叠结构型高强度镁合金的强化机构」，轻金属奖学会课题研究成果报告书，轻金属奖学会(2010)
技术实现思路
[专利技术要解决的课题]前述非专利文献1、2中记载的镁合金也被称为KUMADAI镁合金。在KUMADAI镁合金中，通过添加稀土金属元素，合金组织中的特殊原子配列结构(长周期层叠结构)增加，据此，可使合金强度提高。但是，为了得到这样的KUMADAI镁合金，需要在合金中添加重量比为5%?7%左右以上的稀土金属元素，即，需要对合金组成(成分)进行控制。另外，这样的稀土金属元素一般都存在价格较高的问题，再有，近年，还存在难以稳定地进行供给的问题。所以，非专利文献1、2中记载的镁合金材料的应用可能仅限于一部分具有高付加价值的产品。本专利技术是鉴于上述背景而提出的，本专利技术的目的在于提供一种较为简单并且成本较低的高强度镁合金材料制造方法。[用于解决课题的手段]本专利技术提供一种高强度镁合金材料制造方法，其特征在于，具有:(a)制备具有上面及侧面的镁合金制被加工体的步骤；及(b)从所述被加工体的所述上面侧施加压缩载荷σ P (MPa)，对所述被加工体进行一轴锻造处理的步骤，其中，所述步骤(b)是在所述被加工体的所述侧面向外侧扩张的变形被抑制的状态下，满足(i) O p > O f (这里，O f是所述被加工体的压缩破坏应力(MPa))；(ii)塑性变形率为10%以下；及(iii)应变速率为0.1/sec以下的条件而被实施的。这里需要说明的是，塑性变形率被定义为锻造处理前后的被加工体的体积的之t匕。另外，应变速率被定义为初始应变速率。这里，在本专利技术的方法中，O p≥2.4o f。另外，在本专利技术的方法中，所述步骤(b)中使用具有容纳所述被加工体的内部空间的型模，所述内部空间由所述型模的内壁构成，所述被加工体的上面的最大尺寸为L，所述型模的内壁和所述被加工体的侧面之间的最大间隙为P时，比率(L: P)可为20:1~600:1。另外，在本专利技术的方法中，所述型模的内部空间也可通过对多个模部件进行组合的方式构成。另外，在本专利技术的方法中，所述内部空间可不贯穿所述型模。另外，在本专利技术的方法中，所述内部空间的尺寸沿深度方向可进行变化。再有，本专利技术还提供一种长度方向实质上与c轴方向平行的镁合金制棒材。另外，本专利技术还提供一种具有棒、板、块(block)、弹(pellet)或管状形态，并由前述任一方法所制造的镁合金材料。[专利技术的效果]根据本专利技术，可提供一种较为简单并且成本较低的高强度镁合金材料制造方法。附图概述[图1]本专利技术的高强度镁合金材料制造方法的流程图的一个例子。[图2]对被加工体的形状的一个例子进行表示的模式图。[图3]对用于实施本专利技术的方法的装置的一个例子进行表示的模式图。[图4]对本专利技术的实施锻造处理前后的被加工体的组织状态(光学显微镜照片)的一个例子进行表示的图。[图5]对施加于被加工体上的压缩载荷0p和被加工体的硬度变化的关系的一个例子进行表示的图。[图6]对可应用于本专利技术的其他型模的结构进行概略表示的图。[图7]对可应用于本专利技术的其它型模的结构进行概略表示的图。[图8]对图7所示型模中所使用的模部件665A、665B的形状进行概略表示的图。[图9]对可应用于本专利技术的压进心轴的其它结构进行概略表示的图。[图10]对图9所示的压进心轴的使用形态进行表示的模式图。[图11]对可应用于本专利技术的压进心轴及/或基底部件的其它结构进行概略表示的图。[图12]对锻造处理前的样品长度方向上的压缩应力-应变曲线的测定结果进行表不的图。[图13]通过OIM观察所测定的锻造处理前的样品(初始材)及样品5中的集合组织变化的结果。[图14]对锻造处理后的各样品的基于拉伸试验的真应力-公称应变曲线和处理前的曲线一起进行表示的图。本专利技术的实施方式一般而言，镁合金材料的加工性较差，如果采用冷压延处理或锻造处理等一般的加工处理，则容易产生破裂或缺陷，这是众所周知的。所以，在镁合金材料的情况下，藉由加工并不能导入较多的应变，存在着难以期待通过加工硬化处理来达到其强度提高的效果的问题。另外，近年，为了实现镁合金的强度的提高，提出了通过在合金中添加稀土金属元素，以使合金组织中的长周期积层结构增加的方案(KUMADAI镁合金)。但是，在这样的技术中，为了获得高强度镁合金，需要在合金中添加重量比为5%?7%左右以上的稀土金属元素，S卩，需要对合金组成进行控制。另外，稀土金属元素一般存在着价格较高的问题，为此，在此技术中，所获得的镁合金很可能也是高价的。再有，稀土金属元素的使用从材料的稳定供给的观点来看，也不是最佳的。对此，本申请的专利技术人等所开发的新的高强度镁合金制造方法如以下所述，并不需要添加高价稀土金属元素以对组成进行控制。另外，根据本专利技术，藉由锻造处理，可以制造高强度镁合金。所以，根据本专利技术，能够以简便且低成本的方法提供高强度镁合金。S卩，根据本申请的专利技术，提供一种高强度镁合金材料制造方法，其特征在于，具有:(a)制备具有上面及侧面的镁合金制被加工体的步骤；及(b)从所述被加工体的所述上面侧施加压缩载荷O p (MPa)，对所述被加工体进行一轴锻造处理的步骤，其中，所述步骤(b)是在所述被加工体的所述侧面向外侧扩张的变形被抑制的状态下，满足(i) O p > O f (这里，O f是所述被加工体的压缩破坏应力(MPa))；(ii)塑性变形率为10%以下；及(iii)应变速率为0.1/sec以下的条件而被实施的。在本专利技术的高强度镁合金材料制造方法中，对被加工体施加满足下式(I)的较大的压缩载荷op。0 p > 0 f (I)这里，0 f是压缩载荷0 p的施加方向上的、变形无约束的状态下的被加工体的压缩破坏应力。一般而言，在现有的锻造处理中，针对难加工性材料的被加工体，在这样的条件下并不对其实施锻造处理。其原因在于，在对被加工体施加了这样大的压缩载荷op的情况下，被加工体会发生破坏。但是，在本专利技术的制造方法中，可以施加不会使镁合金制被加工体发生破坏的、满足式(I)那样大的压缩载荷op。这是因为，在本专利技术中，锻造处理是在被加工体的侧面被「约束」了状态下「慢慢地」被实施的，同时，还将塑性变形率限定为较小的值。即，在本专利技术中，通过对被加工体的侧面进行「约束」，并将应变速率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造高强度镁合金材料的方法，其特征在于，具有：(a)制备具有上面及侧面的镁合金制被加工体的步骤；及(b)从所述被加工体的所述上面侧施加压缩载荷σp(MPa)，对所述被加工体进行一轴锻造处理的步骤，其中，所述步骤(b)是在所述被加工体的所述侧面向外侧扩张的变形被抑制的状态下，满足(i)σp＞σf(这里，σf是所述被加工体的压缩破坏应力(MPa))；(ii)塑性变形率为10％以下；及(iii)应变速率为0.1/sec以下的条件而被实施的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.28 JP 2011-1430421.一种制造高强度镁合金材料的方法，其特征在于，具有: (a)制备具有上面及侧面的镁合金制被加工体的步骤'及 (b)从所述被加工体的所述上面侧施加压缩载荷σP (MPa)，对所述被加工体进行一轴锻造处理的步骤， 其中， 所述步骤(b)是在所述被加工体的所述侧面向外侧扩张的变形被抑制的状态下，满足 (i)σ P > σ f (这里，σ f是所述被加工体的压缩破坏应力(MPa))； (?)塑性变形率为10%以下；及 (iii)应变速率为0.Ι/sec以下的条件而被实施的。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， σ P ≥ 2.4 σ f。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：三浦博己，
申请(专利权)人：国立大学法人电气通信大学，
类型：
国别省市：