用于鍛造應(yīng)用的鎂基合金制造技術(shù)

在此披露了一種用于諸多鍛造應(yīng)用的改進(jìn)型鎂基合金，包括一種從所述合金制造合金板材的方法。該改進(jìn)型鎂基合金由以下各項(xiàng)組成：0.5重量％到4.0重量％的鋅；0.02重量％到0.70重量％的稀土元素或其混合物，包括釓；以及附帶雜質(zhì)。在一些實(shí)施方案中該稀土元素可以是釔和/或釓。在一些實(shí)施方案中，該鎂基合金還可以包括晶粒細(xì)化劑，并且在一些實(shí)施方案中，該晶粒細(xì)化劑可以是鋯。以組合方式，將鋅和稀土元素納入到該鎂合金中對(duì)于軋制可加工性、低溫下的深拉以及室溫下的拉伸成形性來(lái)說(shuō)可以具有增強(qiáng)的能力。該改進(jìn)型合金還可以展現(xiàn)出增強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度和可成形性，同時(shí)顯示出制備過(guò)程中的裂開(kāi)傾向有所減少。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年05月24日，申請(qǐng)?zhí)枮椤?01180025024.7”，專(zhuān)利技術(shù)名稱(chēng)為“用于鍛造應(yīng)用的鎂基合金”的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種改進(jìn)型鍛造鎂合金。本專(zhuān)利技術(shù)的申請(qǐng)進(jìn)一步涉及一種制造鎂基合金板材產(chǎn)品的方法。本專(zhuān)利技術(shù)具有生產(chǎn)用于汽車(chē)應(yīng)用和多種電子外殼的板材的特定應(yīng)用。
技術(shù)介紹
鎂合金被視為是21世紀(jì)的多種先進(jìn)材料之一。它們不僅重量輕(其中密度約是鋁密度的三分之二)，而且它們具有高比強(qiáng)度、剛度以及抗凹性、良好阻尼特征以及極佳可鑄性的益處。它們對(duì)于電子、空間、以及防御應(yīng)用特別有吸引力。近年來(lái)，鍛造鎂合金板材在電子裝置外殼和電池領(lǐng)域中的使用已經(jīng)歷了顯著的增長(zhǎng)。此外，美國(guó)汽車(chē)研究協(xié)會(huì)(UnitedStatesCouncilforAutomotiveResearch)已啟動(dòng)了表明鍛造鎂合金在汽車(chē)中的應(yīng)用的多個(gè)研究項(xiàng)目。經(jīng)指明的適于由鍛造鎂合金制造的產(chǎn)品包括：內(nèi)板組件、蓋罩、底盤(pán)部件以及保險(xiǎn)杠加固件。典型地，一定量的合金被生產(chǎn)成一種板材，該板材接著可以使用不同的板材產(chǎn)品成形技術(shù)進(jìn)行整形以形成所希望的產(chǎn)品，這些技術(shù)包括：沖裁、彎曲、板材沖壓、以及深拉(cupdrawing)(深度拉伸)。在常規(guī)通過(guò)直接冷卻(DC)板坯澆鑄來(lái)生產(chǎn)鎂合金板材的過(guò)程中，提供呈典型地截面為300mm×1m并且長(zhǎng)度為2m到6m的板坯形式的鎂合金。這些板坯首先被均質(zhì)化或預(yù)熱(例如對(duì)于AZ31是在480℃下)數(shù)小時(shí)，并且接著在可逆式熱軋機(jī)上連續(xù)熱軋直到減小到約5mm到6mm厚為止。在最終精軋機(jī)中減小約20％的各個(gè)道次之前，在340℃下再加熱該板材金屬。新型改進(jìn)型的生產(chǎn)技術(shù)(像雙輥澆鑄(TRC))能夠直接從厚度小于10mm的熔融金屬來(lái)生產(chǎn)鎂合金板材，從而消除了常規(guī)板材制造方法中所用的反復(fù)軋制、再加熱以及不時(shí)的中間退火中的多項(xiàng)操作的需要。具有密排六方(HCP)晶體結(jié)構(gòu)的鎂具有在室溫下對(duì)于成功軋制而言可操作的非常有限的滑移系數(shù)目。因此，將250℃到450℃之間的溫度用于軋制鎂合金。盡管使用了一個(gè)寬范圍的溫度，但合金板材的制造商需要適于在適當(dāng)?shù)蜏叵萝堉频暮辖稹？蓮V泛用于板材金屬成形的鍛造鎂合金是稱(chēng)為AZ31B的合金。這種合金的按重量計(jì)算的標(biāo)稱(chēng)組成是約三個(gè)百分比的鋁、一個(gè)百分比的鋅、受控并且有限量的雜質(zhì)、以及余量的鎂。限制鍛造鎂合金材料(例如AZ31B)的使用的常見(jiàn)問(wèn)題是與現(xiàn)有商業(yè)生產(chǎn)技術(shù)有關(guān)的鎂板材物料的原始成本，以及其與常規(guī)材料(例如鋁)相比在相對(duì)較低的溫度下降低的可成形性和可加工性。因此，有必要開(kāi)發(fā)在較低溫度下具有良好延展性、可成形性以及可加工性并且更適于商業(yè)用途的新型鍛造鎂合金。已包括在本說(shuō)明書(shū)中的對(duì)于多個(gè)文獻(xiàn)、行為、材料、裝置、物品等的任何討論僅出于為本專(zhuān)利技術(shù)提供一個(gè)背景的目的。它不應(yīng)被視為承認(rèn)任何或所有這些內(nèi)容構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)的一部分或是與本專(zhuān)利技術(shù)有關(guān)的領(lǐng)域中的常見(jiàn)一般知識(shí)，因?yàn)樗诒旧暾?qǐng)的各項(xiàng)權(quán)利要求的優(yōu)先權(quán)日之前就存在。貫穿本說(shuō)明書(shū)，“包含(comprise)”一詞或其變化形式(例如“包含了”或“包含著”)應(yīng)被理解為意指包括所陳述的要素、完整的事物或步驟、或者多個(gè)要素、多個(gè)完整的事物或多個(gè)步驟的群組，但不排除任何其他要素、完整的事物或步驟、或者多個(gè)要素、多個(gè)完整的事物或多個(gè)步驟的群組。概述一些實(shí)施方案涉及一種用于諸多鍛造應(yīng)用的鎂基合金，該鎂基合金由以下各項(xiàng)組成：0.5重量％到4.0重量％的鋅；0.02重量％到0.70重量％的稀土元素或其混合物；以及除了多種附帶雜質(zhì)之外，其余是鎂。該鎂基合金可能包含：約1.0重量％到約4.0重量％的鋅，任選地約1.0重量％到約3.0重量％的鋅，任選地約1.0重量％到約2.5重量％的鋅。鎂基合金可能包含0.10重量％到0.65重量％的稀土元素或其混合物。稀土組分可能包含鑭系稀土元素或釔。出于本說(shuō)明書(shū)的目的，這些鑭系元素包含具有以下原子序數(shù)的元素的組：包括57(鑭)和71(镥)以及從57(鑭)增加到71(镥)。這些元素之所以被稱(chēng)為鑭系元素，是因?yàn)檫@一系列中的較輕元素在化學(xué)上類(lèi)似于鑭。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，鑭是第3族元素，并且La3+離子不具有f電子。然而，鑭經(jīng)常被包括在這些鑭系元素化學(xué)性質(zhì)的任何一般討論中。因此，鑭系稀土元素包含：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿以及镥。出于本專(zhuān)利技術(shù)的目的，釔將視為被術(shù)語(yǔ)“稀土元素”涵蓋。在一些實(shí)施方案中，稀土組分包含釓。在一些實(shí)施方案中，稀土組分包括釔。包含鑭系稀土元素或釔的實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)在于它們?cè)阪V中的溶解度相對(duì)較高。附帶雜質(zhì)可能包含單獨(dú)或組合形式的呈不同量的Li、Be、Ca、Sr、Ba、Sc、Ti、Hf、Mn、Fe、Cu、Ag、Ni、Cd、Al、Si、Ge、Sn以及Th。鎂基合金可能包含低于0.5重量％的附帶雜質(zhì)。鎂基合金可能包含低于0.2重量％的附帶雜質(zhì)。鎂基合金可能包含低于0.1重量％的附帶雜質(zhì)。根據(jù)所描述的實(shí)施方案的合金組合物對(duì)于軋制可加工性、低溫下的深拉以及室溫下的良好拉伸可成形性來(lái)說(shuō)可以具有增強(qiáng)的能力。這些合金組合物還可以顯示在制備過(guò)程中的裂開(kāi)傾向有所減少。一些實(shí)施方案涉及一種用于諸多鍛造應(yīng)用的鎂基合金，由以下各項(xiàng)組成：0.5重量％到4.0重量％的鋅、0.02重量％到0.70重量％的稀土元素或其混合物(包括釓)、0.2重量％到1.0重量％的晶粒細(xì)化劑、以及除了多種附帶雜質(zhì)之外，其余是鎂。晶粒細(xì)化劑可能包括但不限于鋯。通過(guò)使用鋯，可獲得改進(jìn)的或相似的特性。一些實(shí)施方案涉及一種用于諸多鍛造應(yīng)用的鎂基合金，該鎂基合金由以下各項(xiàng)組成：0.5重量％到4.0重量％的鋅、0.02重量％到0.70重量％的釔或釔與稀土元素的混合物；以及除了多種附帶雜質(zhì)之外，其余是鎂。一些實(shí)施方案涉及一種用于諸多鍛造應(yīng)用的鎂基合金，該鎂基合金由以下各項(xiàng)組成：0.5重量％到4.0重量％的鋅、0.02重量％到0.70重量％的釔或釔與稀土元素的混合物、0.2％重量到1.0％重量的晶粒細(xì)化劑以及除了多種附帶雜質(zhì)之外，其余是鎂。晶粒細(xì)化劑可能包括鋯。鎂基合金可能包含1.0重量％到3.0重量％的鋅。任選地，鎂基合金包含1.0重量％到2.5重量％的鋅。鎂基合金包含0.10重量％到0.65重量％的稀土元素或其混合物。稀土元素混合物可能包含釔和鑭系稀土元素或釓。可替代地，稀土元素或混合物可能主要由釔組成。鎂基合金包含低于約0.5重量％、任選地低于約0.2重量％的附帶雜質(zhì)。實(shí)施方案另外涉及一種制造鎂基合金板材產(chǎn)品的方法，該方法包括：a)提供來(lái)自任何所描述實(shí)施方案的鎂基合金的鎂合金熔融物；b)根據(jù)一個(gè)預(yù)定厚度將所述鎂合金熔融物澆鑄成一個(gè)板坯或一個(gè)帶材；c)對(duì)所述澆鑄板坯或帶材進(jìn)行均質(zhì)化或預(yù)熱；d)在一個(gè)適合溫度下對(duì)所述經(jīng)均勻化或預(yù)熱的板坯或帶材進(jìn)行連續(xù)熱軋，以減小所述經(jīng)均質(zhì)化的板坯或帶材的所述厚度，從而生產(chǎn)具有一個(gè)預(yù)定厚度的一種合金板材產(chǎn)品；并且e)在一個(gè)適合溫度下使所述合金板材產(chǎn)品退火一段時(shí)間內(nèi)。鎂合金熔融物可能以重量百分比計(jì)主要包含：0.5重量％到4.0重量％的鋅(任選地約1.0重量％到約4.0重量％的鋅、任選地約1.0重量％到約3.0重量％以及任選地約1.0重量％到約2.5重量％的鋅)、0.02重量％到0.70重量％(任選地約0.1本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于諸多鍛造應(yīng)用的鎂基合金，由以下各項(xiàng)組成：0.5重量％到3.0重量％的鋅；0.02重量％到0.70重量％的稀土元素或其混合物，其中該稀土元素或混合物包括釓；以及除了多種附帶雜質(zhì)之外，其余是鎂。

【技術(shù)特征摘要】
2010.05.24 AU 20109022471.一種用于諸多鍛造應(yīng)用的鎂基合金，由以下各項(xiàng)組成：0.5重量％到3.0重量％的鋅；0.02重量％到0.70重量％的稀土元素或其混合物，其中該稀土元素或混合物包括釓；以及除了多種附帶雜質(zhì)之外，其余是鎂。2.一種用于諸多鍛造應(yīng)用的鎂基合金，由以下各項(xiàng)組成：0.5重量％到3.0重量％的鋅；0.02重量％到0.70重量％的稀土元素或其混合物，其中該稀土元素或混合物包括釓；0.2重量％到1.0重量％的晶粒細(xì)化劑；以及除了多種附帶雜質(zhì)之外，其余是鎂。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合金，其中，該晶粒細(xì)化劑包括鋯。4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的合金，其中，該鎂基合金包含1.0重量％到3.0重量％的鋅。5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的合金，其中，該鎂基合金包含1.0重量％到2.5重量％的鋅。6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的合金，其中，該鎂基合金包含0.10重量％到0.65重量％的稀土元素或其混合物。7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的合金，其中，該稀土元素混合物包含釓和一種鑭系稀土元素或釔。8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的合金，其中，該稀土元素主要由釓組成。9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的合金，其中，該鎂基合金包含低于0.5重量％的多種附帶雜質(zhì)。10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的合金，其中，該鎂基合金包含了具有低于0.2重量％的多種附帶雜質(zhì)。11.一種制造鎂基合金板材產(chǎn)品的方法，該方法包括：提供來(lái)自根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的鎂基合金的一種鎂合金熔融物；根據(jù)一個(gè)預(yù)定厚度將所述鎂合金熔融物澆鑄成一個(gè)板坯或一個(gè)帶材；對(duì)所澆鑄的板坯或帶材進(jìn)行均質(zhì)化或預(yù)熱；在一個(gè)適合溫度下...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：基肖爾·文卡特桑，溫迪·伊麗莎白·博比奇，邁克爾·愛(ài)德華·凱拉姆，丹尼爾·梁，彼得·阿德里安·林奇，廣勝·宋，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：澳大利亞;AU