鎂合金板材的制造方法
【專利說明】鎂合金板材的制造方法
[0001]本申請為申請號201180016377.0、申請日為2011年3月31日、發明名稱“鎂合金板材”的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及鎂合金板材。詳細地說，涉及具有高強度與高延展性的鎂合金板材。
【背景技術】
[0003]一般，鎂合金，在已實用化的合金中，由于密度最低、質輕、強度也高，正越來越多地在電子產品的殼體及汽車的車輪、底盤部件、發動機周圍部件等中使用。
[0004]特別是，在汽車相關用途的部件中，由于要求高的機械特性，所以，把添加了 Gd和Zn等元素的鎂合金，采用單輥法、急速凝固法，制造特定形態的材料(例如，參照專利文獻1、專利文獻2)。
[0005]然而，上述的鎂合金，在特定的制造方法中，為了得到高的機械特性而采用特定的制造方法，故必需有特殊的設備，而且存在生產效率低的問題，另外，還存在可以適用的構件有限的問題。
[0006]在此，提出了如下技術:在現有的制造鎂合金時，不采用上述專利文獻I及專利文獻2中記載的特殊設備或工藝，從生產效率高的通常的熔解鑄造實施塑性加工(擠出)，可以得到實用上有用的機械特性的技術(例如，參照專利文獻3)。
[0007]現有技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:特開平6-41701號公報
[0010]專利文獻2:特開2002-256370號公報
[0011]專利文獻3:特開2006-97037號公報
【發明內容】
[0012]發明要解決的課題
[0013]在專利文獻3中公開的具有長周期疊層結構相(以下稱作LPSO相::Long Per1dStacking Order相)的鎂合金，拉伸強度與延展性的平衡優良，當為鑄造材料時，沒有那樣高的拉伸強度，例如，通過實施擠出加工即塑性加工，可不使延展性降低，能夠實現拉伸強度的提高。即，即使進行擠出加工等大加工率的塑性加工，也可以得到充分的延展性。
[0014]但是，在制造作為原材料的板材或棒材時，實施塑性加工，可以謀求拉伸強度的提高，但招致延展性下降。
[0015]例如，圖6示出Mg96ZnY3合金的鑄造材料與熱軋材料(Rl、R2)的屈服強度、強度及伸長率。熱軋材料(R2)顯示比熱軋材料(Rl)高的屈服強度及強度，但伸長率小。應當指出，圖 6 記載于非專利文獻(R.G.Li, D.Q.Fang, J.An, Y.Lu, Z.Y.Cao, Y.B.Liu,MATERIALSCHARACTERIZAT10N60(2009)470-475)中。
[0016]另外，圖7示出各種材料的機械特性，當比較同一合金在不同工藝的機械特性時，發現具有高屈服強度及強度的試樣，伸長率小。應當指出，圖7記載于非專利文獻(T.1toi et al.Scripta Material ia 59(2008) 1155-1158)。
[0017]因此，拉伸強度與延展性的兩特性難以同時提高。
[0018]本發明是鑒于以上問題提出的，本發明的目的是提供在實現拉伸強度提高的同時，也實現延展性提高的鎂合金板材。
[0019]用于解決課題的手段
[0020]為了達到上述目的，本發明的鎂合金板材是對具有在鑄造時析出結晶的長周期疊層結構相的鎂合金實施軋制加工而制成的鎂合金板材，在用掃描型電子顯微鏡在與縱向方向大致成直角方向觀察板厚橫斷面的合金組織時，包含如下組織:以長周期疊層結構相為主，同時在觀察斷面中的厚度為0.5 μπι以下的至少2個以上的α Mg相與板狀的長周期疊層結構相層疊為層狀的組織。
[0021]在此，在用掃描型電子顯微鏡在與縱向方向大致成直角方向觀察板厚橫斷面的合金組織時，包含如下組織:以長周期疊層結構相為主，同時在觀察斷面中的厚度為0.5 μπι以下的至少2個以上的α Mg相與板狀的長周期疊層結構相層疊為層狀的組織，由此，在實現拉伸強度提高的同時，也實現延展性的提高，能夠實現優良的拉伸強度與良好的延展性。
[0022]即，由于LPSO相以板狀(plate shape)存在，與LPSO相以塊狀存在時比較，伴隨著軋制加工，LPSO相的至少一部分變成易剪斷變形或壓縮變形的組織狀態。另外，由于LPSO相的至少一部分變成易剪斷變形或壓縮變形的組織狀態，故紐結帶(kink band)易導入LPSO相，結果是可以實現優良的拉伸強度。還有，由于LPSO相的至少一部分變成易剪斷變形或壓縮變形的組織狀態，故也可以實現良好的延展性。
[0023]再有，層疊了的組織中的LPSO相的最大膜厚在9 μπι以下時，可以實現約10%以上的伸長率。
[0024]另外，當在層疊了的組織中(具體的是LPSO相內或α Mg相內)具有金屬間化合物(例如，Mg3Zn2Y2)時，變成金屬間化合物夾住板狀(plateshape)的LPSO相而存在的組織狀態。此外，這樣的組織狀態，由于金屬間化合物易助長LPSO相的變形，故LPSO相為易變形的狀態。因此，在LPSO相易導入紐結帶，能夠實現優良的拉伸強度。
[0025]還有，通過層疊組織的至少一部分發生剪斷變形或壓縮變形，則層疊組織的至少一部分發生彎曲或折彎。而且，如此彎曲或折彎了的組織成為實現優良的拉伸強度的一個原因。
[0026]在此，所謂“在用掃描型電子顯微鏡在與縱向方向大致成直角方向觀察板厚橫斷面的合金組織時的板狀LPSO相”，例如，是指圖8所示的組織，圖8中的用淡灰色表示的場所表示LPSO相。應當指出，圖8 (a)為放大150倍、圖8 (b)為放大2500倍、圖8 (c)為放大3000倍的掃描型電子顯微鏡照片。
[0027]另外，所謂“板厚橫斷面”，是指通過軋制，其厚度減少的斷面，在軋制時，與板材的行進方向大致平行的斷面(與軋制輥近似直角的斷面)。另外，所謂“板厚橫斷面的縱向方向”，是指軋制時，與板材的行進方向近似平行的方向(與軋制輥近似直角的方向)。另外，所謂“對板厚橫斷面的縱向方向近似直角方向”，是指板厚橫斷面的厚度方向。
[0028]即，所謂“在與縱向方向大致成直角方向觀察板厚橫斷面”，是指，“通過軋制，其厚度減少的斷面，軋制時與板材的行進方向大致平行的斷面”，在“軋制時與板材的行進方向大致平行的方向”成近似直角方向的“該斷面的厚度方向”進行的觀察。
[0029]另外，作為“在鑄造時LPSO相析出結晶的鎂合金”，可以舉出Mg-Zn-RE (RE=Y, Dy, Ho, Er, Tm)、Mg-Cu-RE (RE = Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm) , Mg-N1-RE (RE =Y, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er)、Mg-Co-RE (RE = Y, Dy, Ho, Er, Tm)、Mg-Al-Gd 等。應當指出,這里的RE表示稀土類元素。
[0030]還有，作為“在鑄造時LPSO相析出結晶的鎂合金”，不限于上述列舉的3成分系，在上述鎂合金中添加其他的添加元素的4成分系或比其更高的成分系也可以。
[0031]發明效果
[0032]采用本發明的鎂合金板材，能夠實現拉伸強度提高，同時也能夠實現延展性提尚O
【附圖說明】
[0033]圖lA(a)為表示本發明的鎂合金板材Mg96Zn2Y2合金的結晶組織的顯微鏡照片⑴。
[0034]圖lA(b)為表示本發明的鎂合金板材Mg96Zn2Y2合金的結晶組織的顯微鏡照片⑵。
[0035]圖1A(C)為表示本發明的鎂合金板材Mg96Zn2Y2合金的結晶組織的顯微鏡照片
[0036]圖lB(a)為表示本發明的鎂合金板材Mg96Zn2Y2合金的結晶組織的顯微鏡照片⑷。
[0037]圖lB(b)為表示本發明的鎂合金板材Mg96Zn2Y2合金的結晶組織的顯微鏡照片
(5)。
[0038]圖1B(C)為表示本發明的鎂合金板材Mg96Zn2Y2合金的結晶組織的顯微鏡照片
(6)。
[0039]圖2為用于說明鎂合金板材制造方法的流程圖。
[0040]圖3為用于說明金屬間化合物Mg3Zn3Y2的顯微鏡照片。
[0041]圖4A為表示對不實施熱處理工序的塑性加工物實施軋制加工S4的鎂合金材料的結晶組織顯微鏡照片(I)。
[0042]圖4B(a)為表示對不實施熱處理工序的塑性加工物實施軋制加工S4的鎂合金材料的結晶組織顯微鏡照片(2)。
[0043]圖4B(b)為表示對不實施熱處理工序的塑性加工物實施軋制加工S4的鎂合金材料的結晶組織顯微鏡照片(3)。
[0044]圖4B(c)為表示對不實施熱處理工序的塑性加工物實施軋制加工S4的鎂合金材料的結晶組織顯微鏡照片(4)。
[0045]圖5為表示實施例及比較例的0.2%屈服強度、拉伸強度及延展性的圖。
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