高强度Mg合金及其制造方法技术

提供不需使用高价格的稀土类元素RE就能够发挥高强度的Mg合金及其制造方法。一种高强度Mg合金，其特征在于，具有下述化学组成：在固溶限度内含有Ca以及Zn，余量包含Mg以及不可避免的杂质；具有下述组织，所述组织包含等轴晶粒，在该晶粒内有沿Mg六方晶格的c轴方向的Ca以及Zn的偏析区域，该偏析区域在Mg六方晶格的a轴方向以3个Mg原子的间隔排列着。一种高强度Mg合金的制造方法，其特征在于，通过以与所述组成对应的配合量向Mg添加Ca以及Zn，进行熔化以及铸造而形成铸锭，将该铸锭进行均质化热处理后，实施热加工，从而形成所述组织。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
Mg合金因其轻量性而可得到高的比强度，所以作为结构材料受到关注。 在专利文献I中提出了一种高强度Mg-Zn-RE合金，其含有Zn和稀土类元素(RE:Gd、Tb、Tm中的I种以上)，余量为Mg以及不可避免的杂质，且具有长周期堆垛结构(LPS0:Long Period Stacking Ordered Structure)。但是，上述提案的合金因以稀土类元素RE为必需元素，所以作为结构材料存在价格高这一问题。因此，希望开发不需要高价格的稀土类元素RE就发挥高强度的Mg合金。在先技术文献专利文献专利文献1:日本特开2009-221579号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供不需要使用高价格的稀土类元素RE就能发挥高强度的Mg合金及其制造方法。为了达成上述目的，根据本专利技术，提供一种高强度Mg合金，其特征在于，具有下述化学组成:在固溶限度内含有Ca以及Zn，余量包含Mg以及不可避免的杂质，具有下述组织，所述组织包含等轴晶粒，在该晶粒内有沿Mg六方晶格的c轴方向的Ca以及Zn的偏析区域，该偏析区域在Mg六方晶格的a轴方向以3个Mg原子的间隔排列着。根据本专利技术，还提供一种高强度Mg合金的制造方法，该制造方法是制造上述高强度Mg合金的方法,其特征在于,通过以与上述组成对应的配合量向Mg添加Ca以及Zn,进行熔化以及铸造而形成铸锭，将该铸锭进行均质化热处理后，实施热加工，从而形成上述组织。根据本专利技术，通过具有下述组织，不需高价格的稀土类元素RE就能够达成同等的高强度，所述组织包含等轴晶粒，在该晶粒内有沿Mg六方晶格的c轴方向的Ca以及Zn的偏析区域，该偏析区域在Mg六方晶格的a轴方向以3个Mg原子的间隔排列着。【附图说明】图1是比较地示出本专利技术以及以往技术的组织和强化机构的示意图。图2是表示本专利技术的实施例中的断裂伸长率与比强度的关系的曲线图。图3表示本专利技术的周期结构的电子显微镜观察结果。图4是从a轴方向观察本专利技术的周期结构的示意图。图5是从c轴方向观察本专利技术的周期结构的示意图。【具体实施方式】本专利技术的合金具有下述化学组成:在固溶限度内含有Ca以及Zn，余量包含Mg以及不可避免的杂质。由此，可得到在Mg中固溶有Ca以及Zn的状态。因为为固溶状态，所以不生成金属间化合物(规则相)和/或粗大的析出物，不产生由此引起的延展性的下降。固溶限度对于Mg-Ca-Zn三元系而言是未知的，但是在Mg-Ca 二元系状态图(在515°C下的Mg固溶区域界限)中，Ca向Mg中的固溶限度是0.5at %，在Mg-Zn 二元系状态图(在343°C下的Mg固溶区域界限)中，Zn向Mg中的固溶限度是3.5at%。以该公知事实为暂且的目标，在本专利技术的合金中，为了确保固溶状态，能够将含有量设为Ca:0.5at%以下、Zn:3.5at% 以下。作为本专利技术的合金的特征，具有下述组织，所述组织包含等轴晶粒，在该晶粒内有沿Mg六方晶格的c轴方向的Ca以及Zn的偏析区域，该偏析区域在Mg六方晶格的a轴方向以3个Mg原子的间隔排列着。包含微细的等轴晶粒可抑制变形双晶的产生，所以压缩中的变形行为、尤其是屈服应力上升，能够确保结构材料所需要的良好的成形性。尤其是优选晶体粒径为不足Iym即数百nm以下。另外，本专利技术的合金，在电子显微镜级别的组织中存在特征。即，在晶粒内有沿Mg六方晶格的c轴[000 1]方向的Ca以及Zn的偏析区域，该偏析区域如在实施例中详细叙述那样形成在Mg六方晶格的a轴[11-20]方向以3个Mg原子的间隔排列着的周期结构。将线状的偏析区域D在图1中示意性地示出。因沿c轴方向的线状的偏析区域D的存在，Mg晶格产生应变，所以对于底面(0001)上的位错的移动，偏析区域成为障碍，能实现高强度。为了得到本专利技术的组织，需要在铸造、固溶化(均质化)热处理后，实施热加工。由此，不使用高价格的稀土类元素RE就能够实现高强度。为了达成上述的周期结构，优选Ca和Zn的含有量的原子比为Ca:Zn = 1:2~1:3的范围内。与此相对，在专利文献I的以往技术中，通过在图1所示的Mg六方晶格的底面P，Zn和稀土类元素RE面状地偏析，从而使Mg晶格产生应变，Mg晶格被强化。该面状的偏析层P是在c轴方向每隔数Mg原子(例如3~6个原子)层而层叠(堆垛)，形成长周期堆垛结构(LPSO:Long Period Stacking Ordered Structure)。由此可得到 300 ~400MPa左右的强度。该组织通过在铸造、固溶化(均质化)热处理后以规定条件进行热处理而形成。不进行如本专利技术那样的热加工。但是，要想实现该强化机构，必须存在高价格的稀土类元素RE,不能避免材料成本的上升。以下，通过实施例来详细地说明本专利技术。实施例采用下述步骤以及条件制作了本专利技术的Mg合金。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度Mg合金，其特征在于，具有下述化学组成：在固溶限度内含有Ca和Zn、余量包含Mg和不可避免的杂质，具有下述组织，所述组织包含等轴晶粒，在该晶粒内有沿Mg六方晶格的c轴方向的Ca以及Zn的偏析区域，该偏析区域在Mg六方晶格的a轴方向以3个Mg原子的间隔排列着。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.07 JP 2011-2431831.一种高强度Mg合金，其特征在于， 具有下述化学组成:在固溶限度内含有Ca和Zn、余量包含Mg和不可避免的杂质， 具有下述组织，所述组织包含等轴晶粒，在该晶粒内有沿Mg六方晶格的c轴方向的Ca以及Zn的偏析区域，该偏析区域在Mg六方晶格的a轴方向以3个Mg原子的间隔排列着。2.根据权利要求1所述的高强度Mg合金，其特征在于，含有0.5at %以下的Ca以及3.5at%以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹫尾宏太，加藤晃，向井敏司，A·辛格，染川英俊，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，独立行政法人物质·材料研究机构，
类型：发明
国别省市：日本;JP