專利名稱：鎂合金片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合用作用于殼體和各種部件的材料的鎂合金片、使用所述合金片的鎂合金構(gòu)件、以及用于制造鎂合金片的方法。特別地，本發(fā)明涉及在低溫下具有高耐沖擊性的鎂合金片和鎂合金構(gòu)件。
背景技術(shù)：
越來(lái)越多地將含有鎂和各種添加元素的鎂合金用作用于移動(dòng)電子裝置如移動(dòng)電話和膝上型電腦的殼體、以及汽車(chē)部件的材料。 由于鎂合金具有六方晶體結(jié)構(gòu)(六方密堆積(hep)結(jié)構(gòu))且在常溫下具有低塑性成型性，所以鎂合金構(gòu)件如上述殼體主要通過(guò)壓鑄法或觸變成型法由鑄造材料形成。近來(lái)，已經(jīng)進(jìn)行了研究以通過(guò)對(duì)由根據(jù)美國(guó)試驗(yàn)和材料協(xié)會(huì)(ASTM)標(biāo)準(zhǔn)的AZ31合金構(gòu)成的片進(jìn)行壓制加工而形成殼體。專利文獻(xiàn)I提出了一種由與ASTM標(biāo)準(zhǔn)的AZ91合金相當(dāng)?shù)暮辖饦?gòu)成的壓延片，所述壓延片具有良好的壓制加工性。引用列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2007-098470號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題由于鎂合金重量輕且顯示良好的比強(qiáng)度和比剛性，所以期望不僅將其用于在約(TC 30°C下的常溫環(huán)境中，還期望將其用于低于零度的寒冷區(qū)域和冷藏室中。然而，尚未對(duì)鎂合金在這種低溫環(huán)境下的機(jī)械性能進(jìn)行徹底研究。在強(qiáng)度方面，鎂合金的鑄造材料劣于鎂合金的壓延材料和壓制加工的構(gòu)件。本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)AZ31合金進(jìn)行壓制加工而形成的構(gòu)件在低溫環(huán)境中也具有不充分的強(qiáng)度和低的耐沖擊性。相反，在專利文獻(xiàn)I中所述的由AZ91合金構(gòu)成的壓延片和通過(guò)對(duì)這些壓延片進(jìn)行壓制加工而形成的構(gòu)件具有比由AZ31合金構(gòu)成的片和由AZ31合金構(gòu)成的壓制構(gòu)件更高的強(qiáng)度。然而，本發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行了研究并發(fā)現(xiàn)，由AZ91合金構(gòu)成的壓延片和通過(guò)對(duì)所述壓延片進(jìn)行塑性成型如壓制加工而形成的構(gòu)件在低溫環(huán)境中的耐沖擊性有時(shí)不充分。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供即使在低溫環(huán)境中仍具有高耐沖擊性的鎂合金構(gòu)件和適合用作用于這種構(gòu)件的材料的鎂合金片。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于制造本發(fā)明的鎂合金片的方法。解決問(wèn)題的手段本發(fā)明人已經(jīng)在各種條件下制造了鎂合金片，對(duì)所得片進(jìn)行了塑性成型如壓制加工以制備鎂合金構(gòu)件，并對(duì)這些鎂合金片和構(gòu)件在低溫環(huán)境中的耐沖擊性(耐凹陷性)和機(jī)械性能進(jìn)行了研究。結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)，具有高耐凹陷性的鎂合金片含有很少尺寸小并具有特定組成的結(jié)晶相。由含有很少尺寸小并具有特定組成的結(jié)晶相的鎂合金片獲得的鎂合金構(gòu)件也具有高耐凹陷性，且與所述材料的片一樣，所述構(gòu)件也含有很少尺寸小并具有特定組成的結(jié)晶相。他們還發(fā)現(xiàn)，為了在鎂合金片的制造中控制結(jié)晶相的數(shù)目和最大直徑即降低結(jié)晶相的數(shù)目和粗大結(jié)晶相的數(shù)目，優(yōu)選在特定條件下對(duì)所得鑄造片進(jìn)行連續(xù)鑄造和壓延。基于這些發(fā)現(xiàn)而完成了本發(fā)明。本發(fā)明的鎂合金片由含有Al和Mn的鎂合金構(gòu)成。當(dāng)在所述鎂合金片的厚度方向上將從所述合金片的表面起至所述合金片的厚度的30%為止的區(qū)域定義為表面區(qū)域且從這個(gè)表面區(qū)域中任意選擇50 μ m2的子區(qū)域時(shí)，作為含有Al和Mn兩者且最大直徑為O. I Iym的結(jié)晶相的粒子的數(shù)量為15以下。此外，在所述結(jié)晶相的粒子中，Al對(duì)Mn的質(zhì)量比Al/Mn 為 2 5。通過(guò)例如下面本發(fā)明的制造方法能夠制造具有特定結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的鎂合金片。根據(jù)本發(fā)明的用于制造鎂合金片的方法包括下面的鑄造步驟和壓 延步驟鑄造步驟將含有Al和Mn的鎂合金鑄造成片的鑄造步驟。壓延步驟對(duì)通過(guò)所述鑄造步驟得到的鑄造片進(jìn)行壓延的壓延步驟。特別地，通過(guò)雙輥連續(xù)鑄造工藝在100°C以下的輥溫度下進(jìn)行所述鑄造，且所述鑄造片的厚度為5mm以下。通過(guò)對(duì)本發(fā)明的鎂合金片進(jìn)行塑性成型如壓制加工，制造了本發(fā)明的鎂合金構(gòu)件。該構(gòu)件還具有與本發(fā)明的鎂合金片相同的結(jié)構(gòu)，即當(dāng)從表面區(qū)域中任意選擇50 μ m2的子區(qū)域時(shí)，作為特定尺寸和特定組成的結(jié)晶相的粒子的數(shù)量為15以下。根據(jù)能夠?qū)嵤┛焖倌痰倪B續(xù)鑄造工藝如雙輥連續(xù)鑄造工藝，能夠降低氧化物和偏析物的量，能夠抑制粗大結(jié)晶相的產(chǎn)生，并能夠形成微細(xì)結(jié)晶相。特別地，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，通過(guò)將輥溫度和鑄造片的厚度調(diào)節(jié)在上述特定范圍內(nèi)，充分提高了冷卻速率，由此能夠抑制結(jié)晶相自身的產(chǎn)生。因此，可以將易受沖擊影響的片的表面?zhèn)葏^(qū)域的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楹泻苌傥⒓?xì)結(jié)晶相的結(jié)構(gòu)。大概是因?yàn)榻Y(jié)晶相的尺寸和量小，所以由粗大結(jié)晶相或大量結(jié)晶相造成的在母相中固溶的Al量的下降受到抑制。而且，快速凝固得到了具有平均晶體粒徑小的微細(xì)結(jié)構(gòu)的鑄造片。這種鑄造片含有很少充當(dāng)斷裂和變形的起點(diǎn)的粗大結(jié)晶相并由此具有高塑性成型性如壓延。當(dāng)對(duì)鑄造片進(jìn)行壓延時(shí)，能夠提高強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。由此，通過(guò)上述制造方法得到的本發(fā)明的合金片具有減少量的粗大結(jié)晶相和很少的結(jié)晶相。特別地，所述結(jié)構(gòu)在易于受沖擊影響的表面?zhèn)葏^(qū)域中含有減少量的粗大結(jié)晶相并具有其中存在微量并更優(yōu)選基本不含微細(xì)結(jié)晶相的結(jié)構(gòu)，由此即使當(dāng)因例如下落而受到?jīng)_擊時(shí)仍不易于發(fā)生斷裂和破裂。由于結(jié)晶相的量小，所以能夠抑制固溶的Al含量的下降，能夠因存在充分量的固溶Al而保持高強(qiáng)度，并通過(guò)壓延能夠進(jìn)一步提高強(qiáng)度。因此，即使當(dāng)受到?jīng)_擊時(shí)本發(fā)明的合金片仍對(duì)凹陷具有抵抗性且不僅在室溫(約20°C )而且在低于(TC的低溫環(huán)境下都顯示了高耐沖擊性。例如，具有特定結(jié)構(gòu)的本發(fā)明合金片還具有良好的塑性成型性并能夠容易地進(jìn)行壓制加工。與本發(fā)明的合金片一樣，由此得到的本發(fā)明合金構(gòu)件還具有其中在特別易于受沖擊影響的表面?zhèn)葏^(qū)域中結(jié)晶相的尺寸和量小的結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明的合金構(gòu)件在低溫環(huán)境中也具有良好的機(jī)械性能如強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率并顯示了高耐沖擊性?，F(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
組成構(gòu)成本發(fā)明的鎂合金片和本發(fā)明的鎂合金構(gòu)件的鎂合金的實(shí)例包含具有各種組成并含有至少Al和Mn作為添加元素(余量為Mg和雜質(zhì))的物質(zhì)。除了 Al和Mn之外的添加元素的實(shí)例為選自Zn、Si、Ca、Sr、Y、Cu、Ag、Ce、Zr和稀土元素(除Y和Ce以外)中的至少一種元素。特別地，優(yōu)選含有5質(zhì)量％ 12質(zhì)量％的Al和O. I質(zhì)量％ 2. O質(zhì)量％的Mn。當(dāng)在這些范圍內(nèi)含有Al和Mn時(shí)，不僅提高了機(jī)械性能如強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，而且還提高了耐腐蝕性。然而，如果這些元素的含量過(guò)大，則塑性成型性下降。除了 Al和Mn之外的添加元素的含量為例如Zn :0. 2 7. O質(zhì)量％、Si 0. 2 I. O質(zhì)量％、Ca :0. 2 6. O質(zhì)量％、Sr 0. 2 7. O 質(zhì)量％、Y 1. O 6. O 質(zhì)量％、Cu :0. 2 3. O 質(zhì)量％、Ag :0. 5 3. O 質(zhì)量％、Ce :0. 05 I. O質(zhì)量％、Zr :0. I I. O質(zhì)量％和RE (稀土元素(除Y和Ce之外))1. O 3. 5質(zhì)量％。當(dāng)除了 Al和Mn之外還含有這些元素時(shí)，能夠進(jìn)一步提高機(jī)械性能。以上述范圍的量含有Al和Mn以及這些元素的至少一種的合金的組 成的實(shí)例包括ASTM標(biāo)準(zhǔn)的AZ系列合金(Mg-Al-Zn系列合金，Zn :0. 2 I. 5質(zhì)量％ )和AM系列合金(Mg-Al-Mn系列合金，Mn :0. 15 0.5質(zhì)量％ )。特別地，含有的Al的量(下文中稱作“Al含量”)優(yōu)選大，因?yàn)闄C(jī)械性能和耐腐蝕性隨Al含量的增大而提高，且Al含量更優(yōu)選為5. 8質(zhì)量％ 10質(zhì)量％。具有5. 8% 10質(zhì)量％的Al含量的鎂合金的優(yōu)選實(shí)例包括Mg-Al-Zn系列合金如AZ61合金、AZ80合金、AZ81合金和AZ91合金、以及Mg-Al-Mn系列合金如AM60合金和AM100合金。特別地，與其他Mg-Al系列合金相比，具有8. 3 9. 5質(zhì)量％的Al含量的AZ91合金具有更優(yōu)異的耐腐蝕性和機(jī)械性能如強(qiáng)度和耐塑性變形性。鎂合金片和鎂合金構(gòu)件的模式本發(fā)明的合金片具有第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面為一對(duì)相互相反的表面。這兩個(gè)表面典型地相互平行并在使用期間通常充當(dāng)正面和背面。所述第一和第二表面可以是平坦或彎曲的。所述第一與第二表面之間的距離為鎂合金片的厚度。通過(guò)按上述對(duì)具有5mm以下厚度的鑄造片進(jìn)行壓延而得到本發(fā)明合金片；由此，本發(fā)明合金片的厚度小于5_。特別地，因?yàn)楸景l(fā)明的合金片是塑性成型如壓制加工的并用作用于薄的、輕質(zhì)殼體和各種構(gòu)件的材料，所以合金片的厚度為約O. 3mm 3mm并優(yōu)選O. 5mm 2. 0mm。所述合金片當(dāng)厚度為在該范圍內(nèi)的大值時(shí)顯示了高強(qiáng)度，且當(dāng)厚度小時(shí)，變得適合用于薄的、輕質(zhì)殼體等中。通過(guò)根據(jù)期望用途對(duì)鑄造條件和壓延條件進(jìn)行控制，可以選擇作為最終產(chǎn)品而得到的鎂合金片的厚度。本發(fā)明合金構(gòu)件的形狀的代表性實(shí)例包括通過(guò)對(duì)鎂合金片進(jìn)行塑性成型如壓制加工而形成的各種形狀如具有底部和從所述底部向上延伸的側(cè)壁部的方-括弧形或箱形構(gòu)件。在基本不經(jīng)歷由塑性成型如壓制加工而造成的變形的平坦部分中的鎂合金構(gòu)件的厚度與用作材料的鎂合金片的厚度基本相同，且其結(jié)構(gòu)也基本相同。換言之，表面區(qū)域滿足每50 μ m2上具有O. I I μ m最大直徑的Al-Mn結(jié)晶相的數(shù)目為15以下。本發(fā)明合金片的實(shí)例包括通過(guò)對(duì)鑄造材料進(jìn)行壓延而制備的壓延片和通過(guò)對(duì)所述壓延片進(jìn)行熱處理、平整加工、研磨加工等而制備的處理片。本發(fā)明的合金構(gòu)件可以為通過(guò)對(duì)合金片進(jìn)行塑性成型如壓制加工而制備的構(gòu)件以及在塑性成型之后進(jìn)行熱處理或研磨加工的構(gòu)件。壓延片、處理片和合金構(gòu)件還可具有涂層的抗腐蝕層。機(jī)械性能
本發(fā)明的合金片和本發(fā)明的合金構(gòu)件即使在低溫環(huán)境下仍具有良好的機(jī)械性能如強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率并在受到?jīng)_擊如下落時(shí)具有耐凹陷性。例如，在_30°C下的拉伸試驗(yàn)中，在基本不經(jīng)歷由塑性成型如壓制加工而造成的變形(例如由拉拔造成的變形)的平坦部分(與材料的片基本相同的部分)中的本發(fā)明合金片和本發(fā)明合金構(gòu)件顯示了 350MPa以上的拉伸強(qiáng)度、280MPa以上的O. 2%彈性極限應(yīng)力和2%以上的伸長(zhǎng)率。結(jié)構(gòu)結(jié)晶相當(dāng)從本發(fā)明合金片的表面?zhèn)葏^(qū)域中任意選擇子區(qū)域并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察時(shí)，所述結(jié)構(gòu)基本不含粗大結(jié)晶相但包含微量微細(xì)結(jié)晶相。特別地，在合金片的厚度方向上，將從所述合金片的表面起至所述合金片的厚度的30%為止的區(qū)域定 義為表面區(qū)域，從這個(gè)表面區(qū)域中任意選擇50 μ m2的子區(qū)域，并對(duì)在一個(gè)子區(qū)域中發(fā)現(xiàn)的所有結(jié)晶相的粒徑進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)從各個(gè)結(jié)晶相中測(cè)量最大直徑時(shí)，在子區(qū)域中具有O. I μ m I μ m最大直徑的微細(xì)結(jié)晶相的數(shù)目為15以下。優(yōu)選地，僅存在具有O. 5 μ m以下最大直徑的結(jié)晶相。當(dāng)存在大于I μ m的粗大結(jié)晶相時(shí)，所述粗大結(jié)晶相能夠充當(dāng)在受到?jīng)_擊如下落時(shí)斷裂的起點(diǎn)。由此，易于發(fā)生斷裂和破裂且耐沖擊性低。即使當(dāng)結(jié)晶相具有I μ m以下的最大直徑時(shí)，當(dāng)在50 μ m2中存在超過(guò)15處這種雜質(zhì)時(shí)，用于斷裂和破裂的起點(diǎn)的數(shù)目也增大，從而導(dǎo)致強(qiáng)度和耐沖擊性下降。當(dāng)具有0.1 Ιμπι最大直徑的結(jié)晶相的數(shù)目小時(shí)，耐沖擊性傾向于高。所述數(shù)目?jī)?yōu)選為10以下并理想地為零。所述結(jié)晶相含有Al和Mn兩者。下面對(duì)測(cè)量最大直徑的細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。應(yīng)注意，在本發(fā)明中，允許存在不易造成斷裂的超細(xì)結(jié)晶相即具有小于O. I μ m的最大直徑的結(jié)晶相。然而，優(yōu)選不存在沉淀的雜質(zhì)。平均晶體粒徑本發(fā)明合金片的實(shí)例為具有小平均晶體粒徑即20 μ m以下的微結(jié)構(gòu)的合金片。如上所述，通過(guò)在特定條件下的連續(xù)鑄造而得到具有微結(jié)構(gòu)的鑄造片，且通過(guò)在特定條件下對(duì)所述鑄造片進(jìn)行壓延能夠制備具有上述微結(jié)構(gòu)的壓延片。具有這種微結(jié)構(gòu)的本發(fā)明合金片即使在低溫環(huán)境中仍顯示了良好的機(jī)械性能如強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率、以及提高的耐沖擊性。由具有微結(jié)構(gòu)的鎂合金片或通過(guò)對(duì)壓延片進(jìn)行矯正如平整而制備的處理片制成的本發(fā)明的鎂合金構(gòu)件還能夠具有平均晶體粒徑為20 μ m以下的微結(jié)構(gòu)并顯示高耐沖擊性。更優(yōu)選地，平均晶體粒徑為O. I μ m 10 μ m。制造方法鑄造在本發(fā)明的制造方法中，使用雙輥連續(xù)鑄造工藝。在這種鑄造中，將用作模具的輥的溫度調(diào)節(jié)至100°c以下并將由此得到的鑄造片的厚度調(diào)節(jié)至5_以下。通過(guò)降低鑄造片的厚度和輥溫度，抑制了由快速凝固造成的結(jié)晶相的產(chǎn)生并能夠得到含有更少尺寸小的結(jié)晶相的鑄造片。通過(guò)使用能夠進(jìn)行強(qiáng)制冷卻如水冷的輥將輥溫度調(diào)節(jié)至100°C以下。所述輥溫度越低且所述鑄造片越薄，則冷卻速率越快并更加抑制了結(jié)晶相的產(chǎn)生。因此，輥溫度更優(yōu)選為60°C以下且鑄造片的厚度更優(yōu)選為4. Omm以下。優(yōu)選在惰性氣體氣氛中實(shí)施這種鑄造步驟(包括冷卻步驟)以防止鎂合金的氧化。壓延壓延條件為例如加熱材料的溫度200°C 400°C，加熱壓延輥的溫度150°C 300°C，且每道次壓下率5% 50%。為了將厚度調(diào)節(jié)至期望值，可進(jìn)行多次壓延。還可使用在專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)的受控壓延。當(dāng)對(duì)鑄造材料進(jìn)行壓延時(shí)，能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)從由鑄造形成的金屬結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為壓延結(jié)構(gòu)。此外，通過(guò)進(jìn)行壓延，能夠容易地形成具有20 μ m以下的平均晶體粒徑的微結(jié)構(gòu)，且能夠減少由鑄造產(chǎn)生的內(nèi)部和表面缺陷如偏析、縮孔和孔，并能夠得到具有優(yōu)異表面紋理的壓延片。通過(guò)在最終壓延之后進(jìn)行最終的熱處理能夠進(jìn)一步提高所得壓延片的強(qiáng)度和耐腐蝕性，由此形成具有20 μ m以下的平均晶體粒徑的微細(xì)重結(jié)晶結(jié)構(gòu)。塑性成型通過(guò)對(duì)壓延片(包括熱處理壓延片)進(jìn)行塑性成型如壓制加工(包括沖裁)、深拉、鍛造、吹塑或彎曲而成為期望形狀，得到了本發(fā)明的合金構(gòu)件。如果在200°C 280°C的溫和工藝下進(jìn)行塑性成型，則所述塑性成型能夠 抑制壓延片的結(jié)構(gòu)變?yōu)榇执蟮闹亟Y(jié)晶結(jié)構(gòu)并降低機(jī)械性能和耐腐蝕性的劣化?？梢栽谒苄猿尚椭髮?shí)施熱處理或防腐蝕處理或者可以形成涂層。發(fā)明效果本發(fā)明的鎂合金片和鎂合金構(gòu)件在低溫環(huán)境下具有高耐沖擊性。本發(fā)明用于制造鎂合金片的方法能夠制造本發(fā)明的鎂合金片。


圖I是顯示沖擊試驗(yàn)的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。試驗(yàn)例I在各種條件下使用由表I中所示的鎂合金構(gòu)成的錠(商購(gòu)可獲得的產(chǎn)品)來(lái)制造鎂合金片和鎂合金構(gòu)件(殼體)。對(duì)所得鎂合金片和鎂合金構(gòu)件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察并進(jìn)行拉伸試驗(yàn)(低溫)和沖擊試驗(yàn)(低溫)。制造條件如下。(條件A:雙輥鑄造一壓延)在惰性氣氛中將各個(gè)鎂合金錠加熱至700°C以制備熔融金屬，并且在惰性氣氛中通過(guò)雙棍連續(xù)鑄造工藝使用所述熔融金屬來(lái)形成各自厚度為4. 0mm( < 5mm)的多個(gè)鑄造片。在對(duì)輥進(jìn)行冷卻使得輥溫度為60°C ( < IOO0C )的同時(shí)進(jìn)行這種鑄造。將各個(gè)所得鑄造片用作材料并在200°C 400°C的材料加熱溫度、150°C 300°C的壓延輥加熱溫度、5 % 50%的每道次壓下率下將其壓延多次直至材料的厚度為O. 6mm以制備壓延片。將所得壓延片(鎂合金片)用作試樣(片)。在250°C的加熱溫度下對(duì)所得壓延片進(jìn)行矩形杯拉伸以制備具有方-括弧形橫截面的殼體。將這種殼體(鎂合金構(gòu)件)用作試樣(殼體)。在進(jìn)行鑄造之后可以實(shí)施熱處理(溶體化處理)或老化處理以使結(jié)構(gòu)均勻，可在壓延期間實(shí)施中間熱處理，或者可在最終的壓延之后實(shí)施最終熱處理。可對(duì)所述壓延片進(jìn)行平整加工或研磨加工以通過(guò)矯正而提高平坦度或可對(duì)其進(jìn)行研磨以使得表面光滑。還可將這些應(yīng)用于下述試驗(yàn)例2。(條件B:壓鑄)
使用商購(gòu)可獲得的壓鑄產(chǎn)品(具有方-括弧形橫截面的殼體，底部的厚度0. 6mm)(條件C:商購(gòu)可獲得的片)使用由AZ31合金構(gòu)成的商購(gòu)可獲得的片(厚度0. 6mm)。(條件D:商購(gòu)可獲得的殼體)使用通過(guò)對(duì)由AZ31合金構(gòu)成的片(厚度0. 6mm)進(jìn)行矩形杯拉伸而制備的具有方-括弧形橫截面的殼體(底部的厚度0. 6mm)(商購(gòu)可獲得的產(chǎn)品)。結(jié)構(gòu)觀察
對(duì)于各種得到的試樣，按如下對(duì)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察以對(duì)結(jié)晶相進(jìn)行研究。在厚度方向上對(duì)試樣(片)進(jìn)行切割，并利用透射電子顯微鏡(20000倍率)對(duì)截面進(jìn)行觀察。在這種觀察范圍內(nèi)，在試樣(片)的厚度方向上將從試樣(片)的表面起至試樣(片)的厚度的30% (O. 6mmX30%= O. 18mm)為止的區(qū)域定義為表面區(qū)域。從表面區(qū)域中任意選擇五個(gè)50 μ m2的子區(qū)域，并測(cè)量了存在于各個(gè)子區(qū)域中的所有結(jié)晶相的尺寸?；诮M成來(lái)進(jìn)行結(jié)晶相的判定。例如在對(duì)截面進(jìn)行鏡面研磨之后，通過(guò)定性分析和半定量分析如能量色散X射線光譜(EDX)來(lái)確定存在于截面中的粒子的組成，并將含有Al和Mg的粒子判定為結(jié)晶相。對(duì)于含有Al和Mn的各種結(jié)晶相,測(cè)量了 Al的質(zhì)量對(duì)Mn的質(zhì)量之比Al/Mn。在所有試樣1-1和1-2中Al/Mn為2 5。對(duì)于截面中結(jié)晶相的各種粒子，在截面中繪制了平行線并將越過(guò)直線的各個(gè)粒子的長(zhǎng)度的最大值確定為所述粒子的最大直徑。將具有O. I μ m I μ m最大直徑的結(jié)晶相的數(shù)目定義為子區(qū)域中結(jié)晶相的數(shù)目。將五個(gè)子區(qū)域的平均數(shù)定義為在每50 μ m2的這種試樣中的結(jié)晶相數(shù)目。對(duì)于試樣(殼體)，在片的厚度方向上對(duì)作為試樣中未經(jīng)歷拉伸變形的平坦部分的底部進(jìn)行切割，并與上述試樣(片)一樣，對(duì)截面進(jìn)行觀察以對(duì)每50 μ m2上的結(jié)晶相的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)在觀察的圖像中對(duì)具有超過(guò)5 μ m的最大直徑的粗大結(jié)晶相進(jìn)行觀察時(shí)，將子區(qū)域的面積改為200 μ m2并對(duì)在該200 μ m2中結(jié)晶相的最大直徑和每200 μ m2上結(jié)晶相的數(shù)目進(jìn)行測(cè)量。各子區(qū)域的形狀可以為任意形狀，只要面積滿足上述說(shuō)明即可，但是矩形形狀(典型地為正方形)易于使用。將測(cè)量結(jié)果示于表I中。拉伸試驗(yàn)(低溫)從各試樣(厚度0.6mm)中取出日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS) 13B片狀試驗(yàn)片(JIS Z2201(1998))并根據(jù)JIS Z 2241(1998)的金屬材料拉伸試驗(yàn)方法進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。在所述試驗(yàn)中，將試樣(片)的標(biāo)準(zhǔn)距離(gage distance) GL設(shè)定為50mm并將試樣(殼體)的標(biāo)準(zhǔn)距離GL設(shè)定為15mm。對(duì)于所有試樣,將試驗(yàn)溫度設(shè)定為_(kāi)30°C并將拉伸速度設(shè)定為5mm/分鐘以進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，從而確定拉伸強(qiáng)度(MPa)、0. 2%的彈性極限應(yīng)力(MPa)和伸長(zhǎng)率)(評(píng)價(jià)數(shù)在所有情況中η= I)。將結(jié)果示于表I中。應(yīng)注意，對(duì)于試樣(殼體)，通過(guò)對(duì)試樣的底部進(jìn)行切割來(lái)制備用于拉伸試驗(yàn)的試驗(yàn)片和用于下述沖擊試驗(yàn)的試驗(yàn)片，所述試樣的底部為未經(jīng)歷拉伸變形的平坦部分。沖擊試驗(yàn)(低溫)從各種試樣中切IllJ 30mmX30mm的片并將其用作試驗(yàn)片。在該試驗(yàn)中，如圖I中所示，準(zhǔn)備在水平表面中具有直徑d為20mm的圓孔21的支持臺(tái)20。所述圓孔21的深度足夠大而使得可插入圓柱棒10。放置試驗(yàn)片I以覆蓋圓孔21并在距試驗(yàn)片I為200mm高度的位置處設(shè)置具有IOOg重量和5mm尖端r的陶瓷圓柱棒10，使得試驗(yàn)片I的中心軸和圓孔21的中心軸同軸。使得圓柱棒10從上述位置(高度為200mm)向試驗(yàn)片I自由下落并測(cè)量試驗(yàn)片I的凹陷量。通過(guò)繪制連接試驗(yàn)片I的兩個(gè)相反側(cè)的直線并利用點(diǎn)測(cè)頭千分尺測(cè)量從所述直線到凹陷最大的部分的距離，測(cè)量了凹陷量(mm)。在_30°C的低溫環(huán)境下進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。將結(jié)果示于表I中。將凹陷量為O. 5mm以下的試樣示為等級(jí)O并將進(jìn)凹陷量超過(guò)
0.5_的試樣示為等級(jí)X。對(duì)于因斷裂而不能測(cè)量凹陷量的試樣，顯示為“斷裂”。對(duì)于發(fā)生破裂的試樣，顯示為“破裂”。在四個(gè)任意點(diǎn)處測(cè)量了由試樣(殼體)制備的30mmX30mm試驗(yàn)片的厚度。在所有位置處，厚度(試驗(yàn)片的厚 度0. 6mm)等于材料的片的厚度(0.6mm)。
權(quán)利要求
1.一種包含含有Al和Mn的鎂合金的鎂合金片， 其中當(dāng)在所述鎂合金片的厚度方向上將從所述合金片的表面起至所述合金片的厚度的30%為止的區(qū)域定義為表面區(qū)域且從這個(gè)表面區(qū)域中任意選擇50 μ m2的子區(qū)域時(shí)，作為含有Al和Mn兩者且最大直徑為O. I I μ m的結(jié)晶相的粒子的數(shù)量為15以下，以及 在所述結(jié)晶相的粒子中，Al對(duì)Mn的質(zhì)量比Al/Mn為2 5。
2.如權(quán)利要求I所述的鎂合金片,其中所述鎂合金含有5質(zhì)量％ 12質(zhì)量％的Al和O. I質(zhì)量％ 2. O質(zhì)量％的Mn。
3.如權(quán)利要求I或2所述的鎂合金片，其中所述鎂合金還含有選自Zn、Si、Ca、Sr、Y、Cu、Ag、Ce、Zr和稀土元素(除Y和Ce以外)中的至少一種元素。
4.一種鎂合金構(gòu)件，其通過(guò)對(duì)根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)的鎂合金片進(jìn)行塑性成型而制得。
5.一種用于制造鎂合金片的方法，所述方法包括 將含有Al和Mn的鎂合金鑄造成片的鑄造步驟，以及 對(duì)通過(guò)所述鑄造步驟得到的鑄造片進(jìn)行壓延的壓延步驟， 其中通過(guò)雙輥連續(xù)鑄造工藝在100°C以下的輥溫度下進(jìn)行所述鑄造，且所述鑄造片的厚度為5mm以下。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在低溫下具有優(yōu)異耐沖擊性的鎂合金片。還公開(kāi)了使用所述鎂合金片的鎂合金構(gòu)件、以及用于制造鎂合金片的方法。所述鎂合金片由含有Al和Mn的鎂合金構(gòu)成。當(dāng)在所述鎂合金片的厚度方向上將從所述合金片的表面起至所述合金片的30％為止的區(qū)域定義為表面區(qū)域且從這個(gè)表面區(qū)域中取出50μm2的任意小部分時(shí)，含有Al和Mn兩者的結(jié)晶粒子的數(shù)目為15以下。各種結(jié)晶粒子的最大粒徑為0.1～1μm且Al對(duì)Mn的質(zhì)量比Al/Mn為2～5。這種鎂合金片具有優(yōu)異的耐沖擊性，因?yàn)樵谒鲦V合金片中包含的結(jié)晶粒子的尺寸和數(shù)目小，且這種鎂合金片即使在低溫環(huán)境下仍顯示了良好的機(jī)械特性，所述結(jié)晶粒子是破裂的原因。
文檔編號(hào)C22F1/00GK102803533SQ20108002807
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者大石幸廣, 北村貴彥, 河部望 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社