轻质镁合金及其制造方法技术

在此揭露一种镁合金及其制造方法。所述镁合金包括镁(Mg)、1～12wt％(重量百分比)的锂(Li)、1～10wt％的铝(Al)、以及0.2～3wt％的锌(Zn)。所述镁合金的微结构包括纳米级强化相，该纳米级强化相为锂铝化合物。

Light magnesium alloy and manufacturing method thereof

Disclosed herein is a magnesium alloy and a method for manufacturing the same. The magnesium alloy comprises magnesium (Mg), 1 to 12wt% (weight percent) of lithium (Li), 1 to 10wt% aluminum (Al), and 0.2 to 3wt% zinc (Zn). The microstructure of the magnesium alloy comprises a nano scale strengthening phase, and the nanometer strengthening phase is a lithium aluminum compound.

【技术实现步骤摘要】
轻质镁合金及其制造方法
本专利技术是有关于一种合金及其制造方法，且特别是有关于一种镁合金及其制造方法。
技术介绍
比强度(强度除以密度的值)高，是现今对于金属材料的一项要求。镁合金具有低密度的特性，在这方面的发展具有天生的优势。因此，存在着进一步提高镁合金强度和降低密度的需求。
技术实现思路
根据一些实施例，本专利技术提供一种镁合金。该镁合金包括镁(Mg)、1～12wt％(重量百分比)的锂(Li)、1～10wt％的铝(Al)、以及0.2～3wt％的锌(Zn)。该镁合金的微结构包括纳米级强化相，该纳米级强化相为锂铝化合物。根据一些实施例，本专利技术提供一种镁合金的制造方法。该方法包括下列步骤。首先，以铸造方式形成一镁合金，该镁合金包括镁(Mg)、1～12wt％的锂(Li)、1～10wt％的铝(Al)、以及0.2～3wt％的锌(Zn)。接着，对该镁合金进行一系列的热机械处理，以在该镁合金中形成纳米级强化相，该纳米级强化相为锂铝化合物。为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：图式简单说明图1为根据实施例的镁合金的制造方法的流程图。图2A～图2E示出对于ALZ771在固溶、及选择性地进行时效处理之后的分析结果。图3A～图3B示出对于ALZ771在触变成型、及选择性地进行时效处理之后的分析结果。符号说明101、102：步骤201、202、203、204、205、301、302、303、304、305：箭头实施方式本专利技术是关于一种镁合金及其制造方法，藉由存在于微结构中的强化相，其强度等特性可获得进一步的提升。所述镁合金包括镁(Mg)、1～12wt％的锂(Li)、1～10wt％的铝(Al)、以及0.2～3wt％的锌(Zn)。所述镁合金的微结构包括纳米级强化相，该纳米级强化相为锂铝化合物。在所述镁合金中，镁为主要成分。亦即，除了所述的其他成分的比例外，剩余的比例皆为镁。镁为主成分，系使得镁合金整体具有轻质的特性。锂的添加，可提高镁合金的可热处理性，并可降低镁合金的密度。铝的添加，特别是在固溶的情况下，可增加镁合金在常温下的强度。锌的少量添加，可改善耐腐蚀性。根据一实施例，所述镁合金可包括镁(Mg)、4～12wt％的锂(Li)、4～9wt％的铝(Al)、以及0.2～3wt％的锌(Zn)。根据一实施例，所述镁合金还可包括其他成分，例如可包括≦0.3wt％的锰(Mn)、以及≦0.2wt％的硅(Si)。锰的少量添加，有助于镁合金的耐腐蚀性。硅的少量添加，有助于合金的强度。镁合金的特性可藉由适当地调整如本专利技术所揭露的纳米级强化相的结构来加以改善。举例来说，在纳米级强化相存在的情况下，屈服强度(yieldstrength)约可提升5～150％。此外，当纳米级强化相具有适当的大小时，可得到较高的硬度。具体来说，纳米级强化相可包括复数颗粒结构和/或复数棒状结构。在一实施例中，颗粒结构具有3～900纳米的直径。在一实施例中，颗粒结构具有3～500纳米的直径。在一实施例中，颗粒结构具有3～20纳米的直径。在一实施例中，棒状结构具有15～70纳米的直径和500～2,000纳米的长度。在一实施例中，棒状结构具有50～150纳米的直径和1,500～3,300纳米的长度。在一实施例中，棒状结构具有100～700纳米的直径和2,500～10,000纳米的长度。在一实施例中，棒状结构具有3～15纳米的直径和60,000～150,000纳米的长度。在一些实施例中，除了如上所述的锂铝化合物外，镁合金还可包括至少另一纳米级强化相，选自下列群组：镁锂化合物、镁铝化合物(例如Mg17A112相)、以及镁锂铝化合物(例如MgLi2A1相)。在一些实施例中，锂铝化合物和这些化合物可能还固溶少量的其他元素。在此，所述“化合物”也可能以所述“相”称呼之。现在将提供镁合金的制造方法的实施例。然而，所举的实施例只是为了解释目的而提供，而非欲用以限制本专利技术。请参照图1，其为根据实施例的镁合金的制造方法的流程图。在步骤101中，以铸造方式形成一镁合金。该镁合金可具有任何如上所述的成分比例，例如包括镁(Mg)、1～12wt％的锂(Li)、1～10wt％的铝(Al)、以及0.2～3wt％的锌(Zn)。在步骤102中，对该镁合金进行热机械处理(thermalmechanicalprocess)，以在该镁合金中形成所希望的纳米级强化相。所述纳米级强化相至少包括锂铝相，但也可包括其他种的纳米级强化相，例如镁锂相、镁铝相、及/或镁锂铝相。具体来说，所进行的热机械处理可选自下列群组的至少一者：固溶(solidsolution)、均质化处理(homogenizationtreatment)、时效处理、T5热处理、T6热处理、触变成型(thixomolding)、半熔融固态成型(semi-solidmetalcasting)、挤压成型(extrusion)、锻造(forging)、以及辊轧(rolling)。在一实施例中，所进行的热机械处理包括固溶及时效处理。在一实施例中，热机械处理包括在30～350℃进行0.1～350小时的时效处理。在一实施例中，热机械处理包括触变成型。所述热机械处理可形成及/或调整所述纳米级强化相，特别是可调整其尺寸，藉此而得到更佳的镁合金特性。在一些实验例中，由步骤101所得到的镁合金可具有约150MPa的屈服强度，而在经历步骤102(例如进行辊轧或触变成型)之后，强度可进一步提升到300MPa以上。以下，将提供关于本专利技术的具有纳米级强化相的镁合金的一些具体范例。在此将作为范例的镁合金包括镁(Mg)、7wt％的锂(Li)、7wt％的铝(Al)、以及1wt％的锌(Zn)，以下称为ALZ771。图2A～图2E示出对于ALZ771在固溶、及选择性地于100℃进行不同时间的时效处理之后的分析结果。如图2A的X光衍射(XRD，D8,Bruker)结果所示，ALZ771在固溶、以及于100℃进行不同时间的时效处理之后，存在有锂铝相，如箭头201所指示者。此外，也包括MgLi2A1相，如箭头202所指示者。图2B示出以扫描式电子显微镜(SEM，InspectF,FEI)观察到的ALZ771在固溶之后的微结构，可见到微结构中包括具有15～70纳米的直径和500～2,000纳米的长度的锂铝相棒状结构，如箭头203所指示者，分布于α相中。图2C示出以SEM观察到的ALZ771在固溶以及于100℃进行1小时的时效处理之后的微结构，可见到微结构中包括具有50～150纳米的直径和1,500～3,300纳米的长度的锂铝相棒状结构，如箭头204所指示者，分布于α相中。图2D示出以SEM观察到的ALZ771在固溶以及于100℃进行41小时的时效处理之后的微结构，可见到微结构中包括具有100～700纳米的直径和2,500～10,000纳米的长度的锂铝相棒状结构，如箭头205所指示者，分布于α相中。此外，如图2E的维氏硬度(Hvhardness，HM-100Series,Miztoyo)测试结果所示，适当地进行时效处理可提高ALZ771的硬度。可以注意到，在100℃进行时效处理的情况下，进行约41小时的时效处理对于硬度的改善具有最显著的效果。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金，包括：镁(Mg)；1～12wt％(重量百分比)的锂(Li)；1～10wt％的铝(Al)；以及0.2～3wt％的锌(Zn)；其中该镁合金的微结构包括纳米级强化相，该纳米级强化相为锂铝化合物。

【技术特征摘要】
2016.01.07 TW 1051004031.一种镁合金，包括：镁(Mg)；1～12wt％(重量百分比)的锂(Li)；1～10wt％的铝(Al)；以及0.2～3wt％的锌(Zn)；其中该镁合金的微结构包括纳米级强化相，该纳米级强化相为锂铝化合物。2.如权利要求1所述的镁合金，其中该纳米级强化相包括复数颗粒结构和/或复数棒状结构。3.如权利要求2所述的镁合金，其中这些颗粒结构具有3～900纳米的直径。4.如权利要求2所述的镁合金，其中这些颗粒结构具有3～500纳米的直径。5.如权利要求2所述的镁合金，其中这些颗粒结构具有3～20纳米的直径。6.如权利要求2所述的镁合金，其中这些棒状结构具有15～70纳米的直径和0.5～2微米的长度。7.如权利要求2所述的镁合金，其中这些棒状结构具有50～150纳米的直径和1.5～3.3微米的长度。8.如权利要求2所述的镁合金，其中这些棒状结构具有100～700纳米的直径和2.5～10微米...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶明堂，陈文祥，
申请(专利权)人：安立材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71