镁合金制造技术

本发明专利技术提供一种镁合金，其为高强度、并且具有充分的加工性的镁合金。以镁为主成分的高拉伸强度.高压缩强度的镁合金，其晶体结构具有大倾角晶界，被该大倾角晶界包围的晶粒的内部由亚晶粒构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种以镁为主成分的加工性良好而且高拉伸强度 高压缩强度的镁合^^ O
技术介绍
对于镁合金，最近一直在开发高强度的镁合金，作为替代铝合金的新原材料，作为 汽车、飞机等的构成材料备受关注。但是，作为这些工业用材料使用时，加工性差，为改善加工性，虽然进行了各种开 发，但仍未能得到满意的材料。例如，作为用于提高延展性的对策，也对制成挤压加工材料进行了研究，但该情况 下，存在难以提高压缩强度，另外压缩屈服应力和拉伸屈服应力之比即变形各向异性增强， 难以作为轻量结构材料利用的问题。
技术实现思路
本专利技术鉴于这样的情况，其课题在于，提供一种新的镁合金，其为高强度，且具有 充分的加工性。专利技术1的镁合金的特征在于，其晶体结构具有大倾角晶界，被该大倾角晶界包围 的晶粒的内部由亚晶粒构成。专利技术2的镁合金的特征在于，在专利技术1的镁合金中，所述晶粒的平均结晶粒径为 5 u m以下，所述亚晶粒的平均粒径为1. 5 ii m以下。专利技术3的特征在于，所述平均结晶粒径为5i!m以下的晶粒占全部晶粒的70%以上。根据如上的本专利技术，实现了具有高的延展性，并且同时具有高拉伸强度 高压缩强 度等优异的强度特性的镁合金。目前这是难以预测和实现的。本专利技术的镁合金中，根据如上的特有的晶体结构，S卩，因亚晶粒的存在，从而推测 为虽然晶粒自身可能变形，但晶粒间的滑动被阻止，可实现良好的延展性和高强度特性的 并存。而且，由于具有延展性，可制造任意的长尺寸的棒材。另外，与现有的挤压法、或轧制法、拉伸法相比，为得到同程度的强度，可创造出需 要的截面积大的原材料，作为镁的轻量结构材料，例如可对大型构件的开发等作出贡献。附图说明图1是将实施例2、5、6及比较例1的拉伸变形响应进行对比的图；图2是作为表示实施例5的晶粒组织的照片的、使用了 SEM/EBSD (Scanning Electron Microscopy 扫描型电子H微镜/Electron Back-Scattered Diffraction 电子 束后方散射衍射)的观察例，右图表示晶体取向彩色图，图中灰色线表示大倾角晶界(取向差角(misorientation angle) :15度以上)，图中G示例的大倾角晶界所包围的区域表示晶粒。图3是表示实施例5的底面集合组织的图，RD 有槽轧制平行方向、TD 有槽轧制 垂直方向、Max 表示由实施测定条件得到的X射线的最大峰强度；图4是表示比较例1的底面集合组织的图，RD 挤压平行方向、TD 有槽轧制垂直 方向、Max 表示由实施测定条件得到的X射线的最大峰强度；图5是表示实施例3的合金的微组织的照片，图中S表示亚晶粒的例子，由相同的 图案和对比度表示的区域为亚晶粒，被亚晶粒夹着的接近白色的区域也为亚晶粒；图6是表示实施例5的晶粒组织的照片，图中S表示亚晶粒的例子，由相同的图案 和对比度表示的区域为亚晶粒，被亚晶粒夹着的接近白色的区域也为亚晶粒；图7是表示实施例6的合金的微组织的照片，图中S表示亚晶粒的例子，由相同的 图案和对比度表示的区域为亚晶粒，被亚晶粒夹着的接近白色的区域也为亚晶粒。符号说明G:晶粒(由大倾角晶界(取向差角15°以上)包围的晶界。)S:亚晶粒(取向差角5°以下的晶界。)RD:有槽轧制平行方向TD:有槽轧制垂直方向Max 由实施测定条件得到的X射线的最大峰强度 具体实施例方式本专利技术的镁合金在其晶体结构上具有特征，该晶体结构具有下述构成(1)具有大倾角晶界，(2)被该大倾角晶界包围的晶粒内部为亚晶粒。在此，“大倾角晶界”被定义为取向差角为15度以上的晶界。关于这样的大倾 角晶界，通过 SEM/EBSD(Scanning ElectronMicroscopy 扫描型电子显微镜 /Electron Back-ScatteredDiffraction 电子束后方散射衍射)的晶体取向图或透射型电子显微镜 的取向差测量的装置具体确认。另外“亚晶粒”被定义为具有取向差角为5度以下的晶界的晶粒。亚晶粒是指在 可以被大倾角晶界包围的晶粒内的晶格角度稍微不同的区域。具有上述晶粒的内部被具有 5度以下的取向差角的晶格的集合(亚晶粒)分割的结构。本专利技术的镁合金中，其特性的水平比现有合金的优异，由于具有上述1)和2)的晶 体结构，从而实现了 拉伸值10%以上拉伸强度330MPa以上。而且实现了 拉伸屈服应力(A)300MPa以上压缩屈服应力(B)220MPa以上屈服应力各向异性比(B/A)0. 7以上。具有上述1)和2)的特征的镁合金目前尚未知晓，关于其组成，可以是以镁为主成 分的合金，通常，作为镁的质量比(质量％)为95%以上的合金，也可以是二元素、三元素或多元素的合金。作为与镁形成合金的元素，也可以是Al、Zn、Mn、Zr、Ca、RE (稀土类元素) 等各种元素，例如优选考虑下述质量％的Mg-Al-Zn、Mg-Al-Zn-Mn、Mg-Zn系等的组成。Al :2. 5 3. 5 质量％Zn :0. 5 1. 5 质量％Mn :0. 1 0. 5 质量％。例如，也可考虑作为Mg-Al-Zn-Mn系合金的AZ31 (JIS H4202)所属的AZ31B等公 知的组成。在此，基于高强度化和延展性改善的理由，A1和Zn是优选的合金构成元素；基于 抑制铁等杂质元素的混入的理由，Mn是优选的合金构成元素。由于上述1)大倾角晶界、2)亚晶粒的特征，本专利技术的镁合金实现了良好的延展性 并且实现了高强度特性，在其制造时，将加工应变的导入作为有效的手段考虑。此处的“加工应变”被定义为以规定的温度施加负荷而永久变形。这样的加工应 变的导入例如可考虑使用在实施例中例示的有槽轧辊轧制、或高挤压比下的挤压加工、高 压下率下的轧制、ECAE(Equal-channel-angular-extrusion 等截面积侧方挤压加工)这 样的高应变剪切等手段。有槽轧辊轧制例如也示于文献(井上等，日本金属学会誌，69 (2005)943 T. INOUE et. al.，Mater. Sci. Eng.，A466 (2007) 114 ；Y. Kimura et. al.，Scripta Mater.， 57(2007)465)，由于在轧辊表面设有三角形等截面形状的槽，在三角形截面形状的情况下， 在使上下的轧辊接触时，具有形成菱形的孔的特征。在本专利技术的镁合金的制造中，这样的有 槽轧辊轧制是优选的手段，关于该情况下的槽形状，优选考虑形成以上述菱形为主，以及六 角形形状、椭圆形状的孔，轧辊的圆周速度优选考虑1 50m/分钟的范围。另外，在进行有 槽轧辊轧制时，预先在100 300°C的范围内进行5 120分钟范围时间的热处理。在以以上那样的有槽轧辊轧制为主的各种手段的“加工应变的导入”中，例如优选 以材料可不破裂地通过的温度对材料整体进行均勻加热并保持，然后反复导入应变。关于 此时的截面减小率，可在与用于加工应变导入的诸条件的关系上适宜设定。即，只要将可形 成本专利技术合金的具有上述1)和2)的特征的晶体结构作为条件设定截面减小率即可。例如， 截面减小率如实施例所示，可设为47%、64%、95%等。本专利技术的镁合金中，例如实施例中所示，通过截面减小率90%以上的加工应变导 入，可以显著本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金，以镁为主成分，其特征在于，其晶体结构具有大倾角晶界，被该大倾角晶界包围的晶粒的内部由亚晶粒构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-10-2 2007-258302一种镁合金，以镁为主成分，其特征在于，其晶体结构具有大倾角晶界，被该大倾角晶界包围的晶粒的内部由亚晶粒构成。2.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：向井敏司，染川英俊，井上忠信，A辛格，
申请(专利权)人：独立行政法人物质材料研究机构，
类型：发明
国别省市：JP[日本]