镁合金板的改质方法以及镁合金板
阅读：843发布：2023-02-23
专利汇可以提供镁合金板的改质方法以及镁合金板专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种镁 合金 板的改质方法，压延镁合金制造镁合金板时，交叉压延镁合金，而改善制造的镁合金板的性能。通过用交叉压延制造镁合金板，得到的合金板的弯曲特性或拉伸强度等特性得到提高。根据本 发明 ，不仅降低面内异向性，也能够提高其它性能。，下面是镁合金板的改质方法以及镁合金板专利的具体信息内容。
技术领域
本发明涉及一种压延合金板制造镁合金板时，能够同时对得到的镁 合金板进行性能改质的镁合金板的改质方法，以及通过该方法制造的镁 合金板。
背景技术
从以往开始，压延镁合金而制造镁合金板时，通常向一定方向进行 压延。因此，由于形成了向压延方向伸展的组织，所以在与压延方向垂 直方向上表现不同的特性。例如，进行弯曲加工时，与压延方向相比， 在垂直方向更容易弯曲，而在压延方向上容易破裂。对于镁合金来讲， 即使进行退火处理，面内的各向异性也不改变，通过热处理使面内各向 异性变小是不可能的。
这样的、通过单方向压延所得的镁合金板，不仅存在面内各向异性， 而且有时会有各种强度等的性能不够充分的情况。
例如特开平9-143650号公报中提出一种，使在特定的交叉比例下 压延α+β型钛合金时所得到的钛合金板的面内异向性变小的方法。但 是该方法仅适用于钛合金，并且没有记载关于其它性能的提高。
这样的、通过单方向压延所得的镁合金板，不仅存在面内各向异性， 而且有时会有各种强度等的性能不够充分的情况。
例如特开平9-143650号公报中提出一种，使在特定的交叉比例下 压延α+β型钛合金时所得到的钛合金板的面内异向性变小的方法。但 是该方法仅适用于钛合金，并且没有记载关于其它性能的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种，压延镁合金而制造镁合金板时，不仅 制造镁合金板，而且也进行性能改质的镁合金板的改质方法以及由该方 法得到的镁合金板。
本发明是一种，在压延镁合金制造镁合金板的方法中，其特征在于， 交叉压延镁合金而改善所制得的镁合金板的性能的方法，以及通过该方 法得到的镁合金板。
下面，详细说明本发明。
本发明者等，对压延镁合金而制造镁合金板时，使拉伸强度等各种 性能得到提高的镁合金板的制造方法进行了各种探讨的结果，完成了本 发明。
在本发明中，对作为原料的镁合金，通常是对锭状镁合金进行交叉 压延，制造镁合金板。这里，交叉压延是指，对作为压延对象的镁合金 进行其压延方向不同的多次压延，但在通常的交叉压延中，角度成90° 的不同方向交替地压延作为一个循环来反复压延。由此，锭状的镁合金 渐渐薄板化，可得到期望厚度的镁合金板。
作为对象的镁合金，可以是以往可通过压延成形为镁合金板的任意 的镁合金，例如最好使用Mg-Li合金、Mg-Al-Zn合金以及Mg-Zn-Zr合金等，其它还包括Mg-混合稀土(misch metal)系合金、Mg- 稀土类金属系合金、Mg-Ce系合金等。其中，在室温下成形性优异的 Mg-Li合金，期待成为压延用板材，其性能的改善有很大的意义。
如果向这样的镁合金进行交叉压延，则镁合金板的组织被纵横伸展， 例如在第奇数的压延中组织向X方向，而在第偶数压延中组织向Y方向 伸展，从而得到面内异向性少的镁合金板。
在本发明方向上进行压延而得到的镁合金板所被改善的性能，例如 是弯曲性能(最小弯曲半径)、拉伸强度、断裂伸长率、撑压成形性等。
本发明中，使用规定的内侧半径的金属模，用压力机把合金试验片 弯曲成90°，并根据弯曲部的凸侧表面的裂纹大小来评价弯曲性能，即， 将能够不产生裂纹地弯曲的最小半径作为最小弯曲半径来评价。该最小 弯曲半径的值越小，表示弯曲性越良好。
将在室温拉伸各试验片，试验片断裂时的强度作为拉伸强度来进行 评价，并且也可以评价这时的断裂伸长率。
根据JIS进行埃里克森试验，评价镁合金板的撑压成形性。埃里克 森值越高，表示鼓凸性越良好。
通过交叉压延制造的镁合金板，虽然也与条件有关，但不仅是面内 异向性变小，而且上述各种性能的大部分，将比通过单方向压延而制造 的镁合金板的性能提高。例如，镁合金板的最小弯曲半径，通过在较高 的温度进行压延，能够大幅度降低，从而能够把得到的镁合金板不产生 裂纹地弯曲成90°。
这样的性能改善，受压延的条件或压延后的退火条件的影响也很大。 例如，如果在200～500℃进行退火，则能够把利用交叉压延制造的合金 板的最小弯曲半径实质性地成为零。
通过这样的交叉压延镁合金锭等的简单的方法，能够制造性能提高 的镁合金板。
附图说明
图1是表示实施例1和比较例1的交叉压延镁合金板和单方向压延 镁合金板的最小弯曲半径的变化的图。
图1A和图1B分别表示，在400℃退火1小时以及在250℃退火4 小时而制作的镁合金板的最小弯曲半径的变化。
图2是表示实施例3和比较例3中的埃里克森值的条线图表。
图3是表示在实施例4和比较例4中测定得到的拉伸强度的值的图。
图4表示在实施例4和比较例4中测定得到的断裂伸长率的值的图。
本发明是一种，在压延镁合金制造镁合金板的方法中，其特征在于， 交叉压延镁合金而改善所制得的镁合金板的性能的方法，以及通过该方 法得到的镁合金板。
下面，详细说明本发明。
本发明者等，对压延镁合金而制造镁合金板时，使拉伸强度等各种 性能得到提高的镁合金板的制造方法进行了各种探讨的结果，完成了本 发明。
在本发明中，对作为原料的镁合金，通常是对锭状镁合金进行交叉 压延，制造镁合金板。这里，交叉压延是指，对作为压延对象的镁合金 进行其压延方向不同的多次压延，但在通常的交叉压延中，角度成90° 的不同方向交替地压延作为一个循环来反复压延。由此，锭状的镁合金 渐渐薄板化，可得到期望厚度的镁合金板。
作为对象的镁合金，可以是以往可通过压延成形为镁合金板的任意 的镁合金，例如最好使用Mg-Li合金、Mg-Al-Zn合金以及Mg-Zn-Zr合金等，其它还包括Mg-混合稀土(misch metal)系合金、Mg- 稀土类金属系合金、Mg-Ce系合金等。其中，在室温下成形性优异的 Mg-Li合金，期待成为压延用板材，其性能的改善有很大的意义。
如果向这样的镁合金进行交叉压延，则镁合金板的组织被纵横伸展， 例如在第奇数的压延中组织向X方向，而在第偶数压延中组织向Y方向 伸展，从而得到面内异向性少的镁合金板。
在本发明方向上进行压延而得到的镁合金板所被改善的性能，例如 是弯曲性能(最小弯曲半径)、拉伸强度、断裂伸长率、撑压成形性等。
本发明中，使用规定的内侧半径的金属模，用压力机把合金试验片 弯曲成90°，并根据弯曲部的凸侧表面的裂纹大小来评价弯曲性能，即， 将能够不产生裂纹地弯曲的最小半径作为最小弯曲半径来评价。该最小 弯曲半径的值越小，表示弯曲性越良好。
将在室温拉伸各试验片，试验片断裂时的强度作为拉伸强度来进行 评价，并且也可以评价这时的断裂伸长率。
根据JIS进行埃里克森试验，评价镁合金板的撑压成形性。埃里克 森值越高，表示鼓凸性越良好。
通过交叉压延制造的镁合金板，虽然也与条件有关，但不仅是面内 异向性变小，而且上述各种性能的大部分，将比通过单方向压延而制造 的镁合金板的性能提高。例如，镁合金板的最小弯曲半径，通过在较高 的温度进行压延，能够大幅度降低，从而能够把得到的镁合金板不产生 裂纹地弯曲成90°。
这样的性能改善，受压延的条件或压延后的退火条件的影响也很大。 例如，如果在200～500℃进行退火，则能够把利用交叉压延制造的合金 板的最小弯曲半径实质性地成为零。
通过这样的交叉压延镁合金锭等的简单的方法，能够制造性能提高 的镁合金板。
附图说明
图1是表示实施例1和比较例1的交叉压延镁合金板和单方向压延 镁合金板的最小弯曲半径的变化的图。
图1A和图1B分别表示，在400℃退火1小时以及在250℃退火4 小时而制作的镁合金板的最小弯曲半径的变化。
图2是表示实施例3和比较例3中的埃里克森值的条线图表。
图3是表示在实施例4和比较例4中测定得到的拉伸强度的值的图。
图4表示在实施例4和比较例4中测定得到的断裂伸长率的值的图。
具体实施方式
实施例
下面，说明与本发明的镁合金板的制造以及得到的镁合金板的性能 评价有关的实施例和比较例，但本发明并不限定于这些。
实施例1和比较例1 [压延板的制作]
通过铸造，制造了含有9.5质量％Li、1质量％Y的镁合金的20mm 厚度的锭。
接着，把该锭，在每个循环改变方向90°，插入到轧辊中进行交叉压 延(压延次数共为40次)，制得厚度为1mm的镁合金板(实施例1)。 另外，作为比较例，除了用单方向压延替代交叉压延以外，在相同条件 下制造镁合金板，并把该合金板作为比较例1的镁合金板。
在上述各压延中，压下率为95％，压延一览表如表1所示。压延后， 把该镁合金板在400℃保持1小时，进行退火。 表1 工序 开始温度 压下率 压下量mm/循环 冷轧 冷 95％ (厚度为20mm～10mm) 1.0mm/循环(厚度t，20～10mm) 0.5mm/循环(厚度t，10～5.0mm) 0.2mm/循环(厚度t，5.0～1.0mm) [L弯曲试验]
在相对于进行过退火的镁合金板的最终压延方向，成0°、45°、90°的 方向上，从上述镁合金板切出3种类型的试验片(分别为10×55×1mm)。
L弯曲试验是，使用具有规定的内侧半径的金属模，用压力机把上 述3种类型的试验片弯曲成90°，通过弯曲部凸侧表面的裂纹的大小来评 价弯曲性能(测定了最小弯曲半径)。
在表2和图1A的图形中表示了其结果。 表2
最小弯曲半径(单位：mm) 试验片取样角度 0° 45° 90° 交叉压延材料(实施例1) 0 0 0 单方向压延材料(比较例1) 0.25 0.3 0.5 实施例2和比较例2
除了把退火的温度和时间，在两个例中均作为250℃、4小时以外， 分别在实施例1和比较例1相同的条件下评价弯曲性能(测定了最小弯 曲半径)。
在表3和图1B的图形中表示了其结果。 表3
最小弯曲半径(单位：mm) 试验片取样角度 0° 45° 90° 交叉压延材料(实施例2) 0.25 0.4 0.3 单方向压延材料(比较例2) 0.45 0.45 0.6
比较实施例1、2和比较例1、2，利用交叉压延制作的实施例的镁 合金板，比利用单方向压延制作的比较例的镁合金板最小弯曲半径小， 特别是在400℃的高温进行退火的实施例1的情况下，与采取试验片的 角度无关，全部为0mm，得到了最好的效果。退火在250℃进行的实施 例2的情况，也与对应的比较例2相比，所有的采取角度的试验片，最 小弯曲半径变小，可实现性能的提高。
实施例3和比较例3
与实施例1和比较例1同样地，分别从用交叉压延或单方向压延制 造的2种镁合金板，采取出JIS B7729第一号试验片，在室温进行埃里 克森试验，并使冲孔(punch)速度约为0.1mm/分。在图2的条线图表 中表示了其结果。
由该图可知，实施例3的用交叉压延制造的镁合金板的埃里克森值 是8.71mm，比起比较例3的用单方向压延制造的镁合金板的7.43mm， 高1.28mm，可知外伸特性优异。
实施例4和比较例4
与实施例1和比较例1同样，分别从用交叉压延或单方向压延制造 的2种镁合金板，分别以0°、45°、90°的采取角度，各切出3种试验片。
把共6种试验片的一端固定，并以0.5mm/分的十字头(cross head) 速度拉另一端，测定了试验片断裂时的拉伸强度(MPa)和断裂伸长率 (％)。将测定结果的拉伸强度表示在表4和图3中，将断裂伸长率表示 在表5和图4中。 表4
拉伸强度(单位：MPa) 试验片取样角度 0° 45° 90° 交叉压延材料(实施例4) 121.97 119.09 124.45 单方向压延材料(比较例4) 109.15 109.94 115.27 表5
断裂伸长率(单位：％) 试验片取样角度 0° 45° 90° 交叉压延材料(实施例4) 31.54 41.85 32.96 单方向压延材料(比较例4) 21.14 38.32 11.92
比较实施例4和比较例4可知，在所有的试验片采取角度上，拉伸 强度和断裂伸长率，均是实施例4的用交叉压延制造的镁合金板的优异。
另外，拉伸强度的最大值和最小值的差，在实施例4的镁合金板中 是124.45-119.09＝5.36(Mpa)，比较例4中是115.27-109.15＝6.12(Mpa)， 所以可知实施例4的偏差小，面内异向性变小。
断裂伸长率的最大值和最小值的差，在实施例4的镁合金板是41.85 -31.54＝10.31(％)，比较例4中是38.32-11.92＝26.40(％)，所以可知实施 例4的偏差小，面内异向性变小。
本发明是，在压延镁合金而制造镁合金板的方法中，其特征在于， 交叉压延镁合金而改善所制得的镁合金板的性能的方法。
如果在制造镁合金板时使用交叉压延，不仅能够减少面内异向性而 制得较均匀的镁合金板，并且最小弯曲半径、拉伸强度、断裂伸长率以 及撑压成形性等的作为合金板所要求的各种性能得到改善。
压延可以用冷轧进行，但如果在200℃～500℃左右的高温下进行， 则性能的改善将更加显著。
下面，说明与本发明的镁合金板的制造以及得到的镁合金板的性能 评价有关的实施例和比较例，但本发明并不限定于这些。
实施例1和比较例1 [压延板的制作]
通过铸造，制造了含有9.5质量％Li、1质量％Y的镁合金的20mm 厚度的锭。
接着，把该锭，在每个循环改变方向90°，插入到轧辊中进行交叉压 延(压延次数共为40次)，制得厚度为1mm的镁合金板(实施例1)。 另外，作为比较例，除了用单方向压延替代交叉压延以外，在相同条件 下制造镁合金板，并把该合金板作为比较例1的镁合金板。
在上述各压延中，压下率为95％，压延一览表如表1所示。压延后， 把该镁合金板在400℃保持1小时，进行退火。 表1 工序 开始温度 压下率 压下量mm/循环 冷轧 冷 95％ (厚度为20mm～10mm) 1.0mm/循环(厚度t，20～10mm) 0.5mm/循环(厚度t，10～5.0mm) 0.2mm/循环(厚度t，5.0～1.0mm) [L弯曲试验]
在相对于进行过退火的镁合金板的最终压延方向，成0°、45°、90°的 方向上，从上述镁合金板切出3种类型的试验片(分别为10×55×1mm)。
L弯曲试验是，使用具有规定的内侧半径的金属模，用压力机把上 述3种类型的试验片弯曲成90°，通过弯曲部凸侧表面的裂纹的大小来评 价弯曲性能(测定了最小弯曲半径)。
在表2和图1A的图形中表示了其结果。 表2
最小弯曲半径(单位：mm) 试验片取样角度 0° 45° 90° 交叉压延材料(实施例1) 0 0 0 单方向压延材料(比较例1) 0.25 0.3 0.5 实施例2和比较例2
除了把退火的温度和时间，在两个例中均作为250℃、4小时以外， 分别在实施例1和比较例1相同的条件下评价弯曲性能(测定了最小弯 曲半径)。
在表3和图1B的图形中表示了其结果。 表3
最小弯曲半径(单位：mm) 试验片取样角度 0° 45° 90° 交叉压延材料(实施例2) 0.25 0.4 0.3 单方向压延材料(比较例2) 0.45 0.45 0.6
比较实施例1、2和比较例1、2，利用交叉压延制作的实施例的镁 合金板，比利用单方向压延制作的比较例的镁合金板最小弯曲半径小， 特别是在400℃的高温进行退火的实施例1的情况下，与采取试验片的 角度无关，全部为0mm，得到了最好的效果。退火在250℃进行的实施 例2的情况，也与对应的比较例2相比，所有的采取角度的试验片，最 小弯曲半径变小，可实现性能的提高。
实施例3和比较例3
与实施例1和比较例1同样地，分别从用交叉压延或单方向压延制 造的2种镁合金板，采取出JIS B7729第一号试验片，在室温进行埃里 克森试验，并使冲孔(punch)速度约为0.1mm/分。在图2的条线图表 中表示了其结果。
由该图可知，实施例3的用交叉压延制造的镁合金板的埃里克森值 是8.71mm，比起比较例3的用单方向压延制造的镁合金板的7.43mm， 高1.28mm，可知外伸特性优异。
实施例4和比较例4
与实施例1和比较例1同样，分别从用交叉压延或单方向压延制造 的2种镁合金板，分别以0°、45°、90°的采取角度，各切出3种试验片。
把共6种试验片的一端固定，并以0.5mm/分的十字头(cross head) 速度拉另一端，测定了试验片断裂时的拉伸强度(MPa)和断裂伸长率 (％)。将测定结果的拉伸强度表示在表4和图3中，将断裂伸长率表示 在表5和图4中。 表4
拉伸强度(单位：MPa) 试验片取样角度 0° 45° 90° 交叉压延材料(实施例4) 121.97 119.09 124.45 单方向压延材料(比较例4) 109.15 109.94 115.27 表5
断裂伸长率(单位：％) 试验片取样角度 0° 45° 90° 交叉压延材料(实施例4) 31.54 41.85 32.96 单方向压延材料(比较例4) 21.14 38.32 11.92
比较实施例4和比较例4可知，在所有的试验片采取角度上，拉伸 强度和断裂伸长率，均是实施例4的用交叉压延制造的镁合金板的优异。
另外，拉伸强度的最大值和最小值的差，在实施例4的镁合金板中 是124.45-119.09＝5.36(Mpa)，比较例4中是115.27-109.15＝6.12(Mpa)， 所以可知实施例4的偏差小，面内异向性变小。
断裂伸长率的最大值和最小值的差，在实施例4的镁合金板是41.85 -31.54＝10.31(％)，比较例4中是38.32-11.92＝26.40(％)，所以可知实施 例4的偏差小，面内异向性变小。
本发明是，在压延镁合金而制造镁合金板的方法中，其特征在于， 交叉压延镁合金而改善所制得的镁合金板的性能的方法。
如果在制造镁合金板时使用交叉压延，不仅能够减少面内异向性而 制得较均匀的镁合金板，并且最小弯曲半径、拉伸强度、断裂伸长率以 及撑压成形性等的作为合金板所要求的各种性能得到改善。
压延可以用冷轧进行，但如果在200℃～500℃左右的高温下进行， 则性能的改善将更加显著。
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