镁基合金丝制造技术

本发明专利技术涉及一种镁基合金线，以质量％计，含有０．１－１２．０％Ａｌ和０．１－１．０％Ｍｎ，并具有直径ｄ为０．１ｍｍ－１０．０ｍｍ；长度Ｌ为１０００ｄ或更多；抗拉强度为２５０ＭＰａ或更高；断面收缩率为１５％或更高；和伸长率为６％或更高。以及使用镁基合金丝制的弹簧镁基合金丝的强度和韧性都优良。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高韧性的镁基合金丝。本专利技术还涉及使用这种镁基合金丝的弹簧。
技术介绍
在飞机部件、汽车部件和各种电子产品壳体中已广泛使用比铝轻且其强度和相对刚度都超过钢与铝的镁基合金。 但是，由于其六方密堆集晶体结构，镁及其合金的延展性不足，并且其塑性加工能力非常差。这也是难以由Mg及其合金制造丝的原因。 而且，尽管可通过热轧和热压Mg/Mg合金铸造材料来制造圆棒，但由于它们缺乏韧性和断面收缩(横截面积缩减)率低于15％，因而不适于，例如，冷加工制造弹簧。另外，当镁基合金用作结构材料时，与一般结构材料相比，其YP(拉伸屈服点)比(这里定义为0.2％耐力/抗拉强度)和扭转屈服比τ0.2/τmax(扭转试验中0.2％残余形变强度τ0.2与最大剪切应力τmax的比)之差。 其间，公布号为H07-3375的日本专利申请中公开了高强度Mg-Zn-X系(XY，Ce，Nd，Pr，Sm，Mm)镁基合金，并产生600MPa-726MPa的强度。这个公布的专利申请还公开了进行弯曲和压扁测试以评价合金的韧性。 但是，其获得的材料的形式仍未超出直径为6mm、长为270mm的短棒，而且通过描述的方法(粉末挤出)不能制造更长的丝。同时由于它们含有约几个原子％的加入元素如Y、La、Ce、Nd、Pr、Sm、Mm，所以不仅材料成本高，而且可重复利用性差。 另外，在Journal of Materials Science Letters，20，2001，457-459页描述了AZ91合金铸造材料的疲劳强度，大约在20MPa的水平上，也是相当低的。 在日本机械工程师协会第72届全国会议的论文集(I)(Symposium ofPresentations at the 72nd National Convention of the Japan Society ofMechanical Engineers)第35-37页上，描述了AZ21合金挤出材料的旋转弯曲疲劳试验结果，显示疲劳强度为100MPa，但测试未达到107次循环。另外，在Summary of Presentations at the 99th Autumn Convention of the JapanInstitute of Light Metals(2000)第73-74页上，描述了通过触融模制TMAE40、AM60和ACaSr6350p形成的材料的旋转弯曲疲劳性能。室温下的疲劳强度分别为65MPa、90MPa和100MPa，但是，简言之，就镁基合金的旋转弯曲疲劳强度而言，未获得超过100MPa的疲劳强度。 专利技术的公开 本专利技术首要目的在于实现强度和韧性都优良的镁基合金丝及其制造方法，以及实现使用这种镁基合金丝制的弹簧。 本专利技术另一个目的还在于实现YP比和τ0.2/τmax比高的镁基合金丝及其制造方法。 本专利技术另外的目的还在于实现具有超过100MPa的高疲劳强度的镁基合金丝及其制造方法。 由于对通常难以拉拔镁基合金方法作了多种研究，本专利技术人发现并因此完成了本专利技术，即通过在拉拔处理时的特定处理温度，并根据需要使拉拔处理与预定的热处理过程相结合，就能制造强度和韧性优良的丝。 (镁基合金丝) 根据本专利技术的镁基合金丝的第一个特征在于它是由下面列出的从(A)到(E)中任何化学组成构成的镁基合金丝，其中其直径d为0.1mm-10.0mm，其长度L为1000d或更长，其抗拉强度为220MPa或更高，其断面收缩率为15％或更大，其伸长率为6％或更高。 (A)以质量％计，含有2.0-12.0％Al和0.1-1.0％Mn的镁基合金。 (B)以质量％计，含有2.0-12.0％Al和0.1-1.0％Mn，并且还含有一种或多种选自0.5-2.0％Zn和0.3-2.0％Si的元素的镁基合金。 (C)以质量％计，含有1.0-10.0％Zn和0.4-2.0％Zr的镁基合金。 (D)以质量％计，含有1.0-10.0％Zn和0.4-2.0％Zr，并且还含有0.5-2.0％Mn的镁基合金。 (E)以质量％计，含有1.0-10.0％Zn和1.0-3.0％稀土元素的镁基合金。 可使用镁基铸造合金或镁基可锻合金作为丝用镁基合金。更具体地，可使用ASTM规格的例如AM系列、AZ系列、AS系列、ZK系列、EZ系列等。除了上面列出的化学组成，作为合金使用的是这些含有Mg和杂质的合金。这些杂质可为如Fe、Si、Cu、Ni和Ca。 AM系列中的AM60为含有5.5-6.5％Al；0.22％或更少的Zn；0.35％或更少的Cu；0.13％或更多的Mn；0.03％或更少的Ni；和0.5％或更少的Si的镁基合金。AM100是含有9.3-10.7％Al；0.3％或更少的Zn；0.1％或更少的Cu；0.1-0.35％的Mn；0.01％或更少的Ni；和0.3％或更少的Si的镁基合金。 以质量％计，AZ系列中的AZ10为含有1.0-1.5％Al；0.2-0.6％Zn；0.2％或更多的Mn；0.1％或更少的Cu；0.1％或更少的Si；和0.4％或更少的Ca的镁基合金。以质量％计，AZ21为含有1.4-2.6％Al；0.5-1.5％Zn；0.15-0.35％Mn；0.03％或更少的Ni；和0.1％或更少的Si的镁基合金。AZ31为含有2.5-3.5％Al；0.5-1.5％Zn；0.15-0.5％Mn；0.05％或更少的Cu；0.1％或更少的Si；和0.04％或更少的Ca的镁基合金。AZ61为含有5.5-7.2％Al；0.4-1.5％Zn；0.15-0.35％Mn；0.05％或更少的Ni；和0.1％或更少的Si的镁基合金。AZ91为含有8.1-9.7％Al；0.35-1.0％Zn；0.13％或更多的Mn；0.1％或更少的Cu；0.03％或更少的Ni；和0.5％或更少的Si的镁基合金。 以质量％计，AS系列中的AS21为含有1.4-2.6％Al；0.1％或更少的Zn；0.15％或更少的Cu；0.35-0.60％Mn；0.001％Ni；和0.6-1.4％Si的镁基合金。AS41为含有3.7-4.8％Al；0.1％或更少的Zn；0.15％或更少的Cu；0.35-0.60％Mn；0.001％或更少的Ni；和0.6-1.4％Si的镁基合金。 ZK系列中的ZK60为含有4.8-6.2％Zn和0.4％或更多的Zr的镁基合金。 EZ系列中的EZ33为含有2.0-3.1％Zn；0.1％或更少的Cu；0.01％或更少的Ni；2.5-4.0％的RE；和0.5-1％Zr的镁基合金。这里的“RE”为稀土元素；一般通常使用Pr和Nd的混合物。 尽管单从镁本身获得足够的强度是困难的，但通过包含上面列出的化学组成可得到理想的强度。而且，下文将要描述的制造方法能制造具有优异韧性的丝。 然后使合金具有上述的抗拉强度、断面收缩率和伸长率，以便同时具有强度和韧性，并有利于后续过程如把合金加工成弹簧。对于AM系列、AZ系列、AS系列和ZK系列，较优选的抗拉强度为250MPa或更高；更优选为300MPa或更高；尤其优选为330MPa或更高。对于EZ系列，较优选的抗拉强度为250MPa或更高。 同样，较优选的断面收缩率为30％或更高；尤其优选为40％或更高。AZ31本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁基合金丝，其特征在于由如下步骤制备：　制备由下面（Ａ）的镁基合金作为原料基材的步骤：　（Ａ）以质量％计，由０．１－１２．０％Ａｌ和０．１－１．０％Ｍｎ且余量的Ｍｇ和杂质组成的镁基合金基材；和　将原料基材拉拔并加工成线 形的处理步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大石幸广，河部望，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，住友电工钢线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]