CN102197152B

CN102197152B - 镁合金成形体和镁合金板

Info

Publication number: CN102197152B
Application number: CN2009801421984A
Authority: CN
Inventors: 大石幸广; 河部望; 奥田伸之; 森信之; 沼野正祯; 森宏治; 北村贵彦; 井上龙一
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: KR20110070884A; AU2009305830A1; WO2010047045A1; JP6065346B2; JP2015034350A; EP2351863A1; US20110203706A1; EP2351863A4; BRPI0919653A2; JPWO2010047045A1; CA2741210A1; CN102197152A; RU2011120482A

Abstract

本发明提供了一种耐冲击性优异的镁合金成形体和适合用作所述成形体的材料的镁合金板。所述成形体通过对Al含量为7质量％～12质量％的镁合金板进行压制成形而制得并具有未进行拉伸变形的平坦部分。对成形体的平坦部分在板的厚度方向上进行切割而制备的截面内的金属组织中，在表层区域中存在且粒径为5μm以上的金属间化合物(Mg₁₇Al₁₂)的粗大粒子数目为5以下，其中所述表层区域位于从表面至板厚度的1/3深度。所述成形体具有其中微细析出物(d₀)与少量粗大析出物(d₁)一起分散的结构。由于微细析出物产生的分散强化和足够的固溶Al产生的固溶强化，即使当对压制成形体施加冲击时，所述成形体也不易凹陷。

Description

镁合金成形体和镁合金板

技术领域

本发明涉及镁合金板及镁合金成形体，所述镁合金板适合作为例如移动电子装置的壳体的材料，所述成形体通过压制成形而制得。特别地，本发明涉及具有优异耐冲击性的镁合金成形体。

背景技术

树脂如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)共聚物树脂和聚碳酸酯(PC)树脂，以及金属、如铝合金和不锈钢(SUS)，已被用作移动电子装置如移动电话和笔记本式个人电脑的壳体材料。

最近已经对轻质且比强度和比刚度优异的镁合金作为上述壳体材料进行了研究。镁合金的壳体主要由通过压铸和触变注射成形制造的铸造材料形成。以美国试验与材料协会(ASTM)规格的AZ31合金为代表的变形镁合金的压制成形板正在使用中。在专利文献1中，研究了根据ASTM标准的AZ91合金的压制成形。

近年来需要薄且轻质的壳体。一般来说，金属的耐冲击性高于树脂且更不易破裂。金属的厚度容易变薄。然而，铝合金的耐塑性变形性差且非常容易因冲击如落下而变形。不锈钢不易破裂或变形，但是太重。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本特开2007-098470号公报

发明内容

技术问题

与铝合金相比，镁合金具有优异的耐塑性变形性，且与不锈钢相比，镁合金非常轻。然而，镁合金的铸造材料的强度比镁合金的压制成形体的强度差。此外，难以制造薄壁化的铸造材料。AZ31合金的压制成形体的强度也不充分。

在对专利文献1中所述的AZ91合金的压延板进行压制成形的情况中，所得成形板的强度高于AZ31合金的压制成形体。然而，本发明进行了研究并发现，Al含量高达7质量％能够导致材料板和由所述材料板的成形而获得的压制成形体的耐冲击性不均匀。

因此，本发明的目的是提供具有优异耐冲击性的镁合金成形体。本发明的另一个目的是提供适合用于制造镁合金成形体的镁合金板，所述成形体具有优异的耐冲击性。

解决问题的手段

本发明人通过各种制造方法制造了镁合金的材料板，它们各具有7质量％以上的Al含量。制造了所得板的压制成形体并对其耐冲击性(耐凹陷性)进行了检验。据发现，具有良好耐凹陷性的压制成形体具有由金属间化合物(析出物)如Mg₁₇Al₁₂构成的小粒子以及少量粗大粒子。因此，研究了用于控制最大粒径和具有最大粒径的粒子数量的生产方法，即用于减少粗大析出物的生产方法。与相关领域中相比，减少了主要在压延步骤中将板保持在特定温度范围内的总时间。这导致镁合金板具有的粗大析出物数量少。此外，通过对镁合金板进行压制成形而制造的压制成形体具有优异的耐冲击性。这些发现导致本发明的完成。

根据本发明，通过对由Al含量为7质量％～12质量％的镁合金构成的板进行压制成形来制造镁合金成形体。所述成形体具有未进行拉伸变形的平坦部分。在平坦部分的沿厚度方向的截面内的金属组织中，当设定以下规定的观察视野时，在各观察视野中存在的金属间化合物的粗大粒子数为5个以下。

此外，根据本发明，镁合金板用于压制成形并且所述镁合金板由Al含量为7质量％～12质量％的镁合金构成，其中在以下规定的各观察视野中存在的金属间化合物的粗大粒子数为5以下。

在平坦部分或镁合金板的沿厚度方向的截面内的金属组织中，当将在厚度方向上从所述平坦部分的表面或所述板的表面延伸至距所述表面1/3厚度的位置的区域定义为表层区域时，将在表层区域中的任意两个100μm×100μm的区域设定为观察视野。

术语“粗大粒子”是指由含Al和Mg的金属间化合物构成且各自的粒径为5μm以上的粒子。

术语“粒径”是指面积等于粒子截面面积的圆的直径。

应注意，可以通过使用能量分散型X射线谱仪(EDS)、X射线衍射等对粒子的组成和结构进行测量，来鉴定在截面中存在的金属间化合物。

可以通过例如包括下述步骤的制造方法来制造本发明具有特定结构的合金板。

准备步骤：准备了由Al含量为7质量％～12质量％的镁合金构成且通过连续铸造法制造的铸造板。

熔体化热处理步骤：在350℃以上对铸造板进行熔体化热处理。

压延步骤：对已进行了熔体化热处理的所得板材进行压延。

特别地，在熔体化热处理的保持温度的冷却子步骤中，在350℃～250℃的温度范围内冷却速率为0.1℃/秒以上。在压延步骤中，将作为工件的板材保持在250℃～350℃的温度范围内的总时间在60分钟以内。

如上所述，在熔体化热处理的冷却过程(即，直接在压延之前)和压延步骤中，使板保持在特定温度范围(250℃～350℃)的时间长度最小化减少了粗大粒子的数目，从而获得了其中微细析出物d₀如图1的部分(1)中所示那样分散的结构，其中在所述温度范围内析出物析出且易于生长形成粗大粒子。

常规上，如图2的部分(2)中所示，在适当的加工度(压下率)下进行多次(多道次)压延，以这种方式获得期望的厚度(在图2中各道次由“压延n”表示(n＝1，2，...))。这里，将工件(铸造板或在进行最终压延之前的压延板)加热至250℃以上导致更高的塑性成形性。因此，在压延步骤中，优选地，在压延的至少早期阶段(粗压延)对工件进行加热并对其进行温压延或热压延。然而，特别地，对于Al含量高达7质量％以上的镁合金，将所述镁合金加热至250℃以上易于导致例如金属间化合物的析出物的生长，从而形成粗大粒子。此外，在熔体化热处理步骤的冷却过程中，当将镁合金通过250℃～350℃的温度范围时，析出物易于变粗。

常规上，还没有充分研究直接在压延步骤之前和期间将工件保持在250℃～350℃温度范围内的总时间。本发明人对所述总时间进行了研究，并发现如下：对于Al含量为7质量％～12质量％的镁合金，在至少压延步骤中在上述温度范围内的总保持时间超过1小时的情况下，形成了含有粒径各自为5μm以上的粗大析出物d₁的结构，如图1的部分(2)中所示。相反，在压延步骤中在上述温度范围内的总保持时间在1小时以内的情况下，可以减少粗大析出物。此外，仅在压延步骤中，除了在上述温度范围内的总保持时间在1小时以内的事实之外，还提高了熔体化热处理的冷却速率的情况下，更有效地抑制了粗大析出物的形成。特别地，压延步骤中在上述温度范围内的总保持时间与熔体化热处理步骤的冷却过程中在上述温度范围内的保持时间的总和优选在1小时以内。

本发明的合金板在表层区域中具有少量粗大析出物且具有分散了极细析出物的结构(图1的部分(1))。由于本发明的合金板具有少量粗大析出物，所以认为：由于大量粗大析出物的存在而导致在基质(Mg)中形成固溶体的Al量的降低少，且由于Al含量的降低而导致的固-溶强化的降低少。因此，作为由于析出物的分散所致的分散强化的结果，所述板自身的刚性得到提高，且由于抑制了形成固溶体的Al量的降低而维持了强度，所以本发明的合金板即使在受到冲击时也较不易于凹陷且具有优异的耐冲击性。此外，具有少量粗大析出物的本发明的合金板也具有优异的塑性成形性且可以容易地进行压制成形。

对本发明的合金板进行压制成形以制造本发明的成形体，所述合金板通过如上所述对主要在压延步骤中在特定温度范围内的保持时间进行控制而获得。在使用本发明的合金板的情况下，通常将构成本发明合金板且具有少量粗大析出物的结构保持在本发明成形体的一部分(平坦部分)中，在所述部分中由于压制成形造成的变形度低。

即，本发明的成形体也具有如下结构：其在表层区域中具有少量粗大析出物且其中分散了极细析出物。因此，如上所述，由于微细析出物的分散而导致的分散强化且由于充分形成固溶体的Al而导致的固溶强化，本发明的成形体具有优异的耐冲击性且较不易于凹陷。

下面将更详细地对本发明进行说明。

<<组成>>

镁合金包括具有各种组成且各自含有Mg和添加元素(残余物：Mg和杂质)的镁合金。本发明的板和成形体由Mg-Al基合金构成，所述Mg-Al基合金含有充当添加元素的至少7质量％～12质量％的Al。除了Al之外的添加元素为选自Zn、Mn、Si、Ca、Sr、Y、Cu、Ag和稀土元素(除了Y)的至少一种元素。在包含所述元素的情况下，其比例在0.01质量％～10质量％的范围内，优选为0.1质量％～5质量％。Mg-Al基合金的更具体例子包括根据ASTM标准的AZ基合金(Mg-Al-Zn基合金，Zn：0.2质量％～1.5质量％)、AM基合金(Mg-Al-Mn基合金，Mn：0.15质量％～0.5质量％)和Mg-Al-RE(稀土元素)基合金。特别地，Mg-Al基合金含8.3质量％～9.5质量％的Al以及0.5质量％～1.5质量％的Zn，代表性地为AZ91合金，与其他Mg-Al基合金如AZ31合金相比，其具有优异的机械特性如耐腐蚀性、强度和耐塑性变形性。

<<镁合金板的厚度>>

对本发明的合金板进行压制成形如弯曲和拉伸，并将其用作薄且轻质的部件如壳体的材料。对于通过压制成形制造的壳体，为了达到一部分壳体(本发明成形体的平坦部分)的厚度小，该厚度通过塑性成形期间的变形基本上不变，本发明合金板的厚度优选为2.0mm以下，特别优选为1.5mm以下，更优选为1mm以下。在上述范围内，厚度较大的镁合金板强度较高，且厚度较小的镁合金板更适合于薄且轻质的壳体。可以根据期望的用途选择厚度。

<<机械特性>>

当受到冲击如落下时，本发明的合金板较不易于凹陷。具体地，在如下所述对从本发明合金板上切出的厚度为t_b的30mm×30mm试验片进行凹陷试验的情况中，试验片的凹陷深度x_b满足式x_b≤0.47×t_b ^-1.25。此外，在本发明的成形体中，未进行拉伸变形的平坦部分具有少量粗大析出物，如上所述。如上所述基本维持了本发明合金板的特性。因此，在从平坦部分中切出与上述本发明的合金板相同的试验片(厚度：t_p)之后，进行下述凹陷试验。试验片的凹陷深度x_p满足式x_p≤0.47×t_p ^-1.25。应注意，从本发明成形体的平坦部分中切出的试验片的厚度t_p与从充当压制成形用材料的镁合金板、例如本发明的合金板上切出的试验片的厚度t_b基本相等(即，t_p＝t_b)。

(凹陷试验)

将试验片布置在具有20mm直径的孔的支持台上，从而封闭孔。在这种状态下，使重量为100g且尖端半径r为5mm的圆柱棒从试验片上方200mm的位置自由落下。

将凹陷深度x_b或凹陷深度x_p各自定义为在凹陷试验之后，连接试验片两边的直线和凹陷最深的点之间的距离。

<<成形体的形状>>

本发明的成形体代表性地具有包括顶板(底面)和各自从顶板的外缘垂直延伸的侧壁的形状。其更具体的例子包括：由矩形板状顶板和一对相对的侧壁组成的托架形；包括两对相对的侧壁且具有托架状截面的箱形；以及包括圆盘状顶板和圆柱状侧壁的闭合端圆柱。

各种顶板和侧壁的形态代表性地为平面。其形状和尺寸不受限制。各种顶板和侧壁可包括一体成形或接合的圆凸等、在厚度方向中形成的通孔和凹口、在厚度方向中形成的凹槽、隆起、以及通过塑性成形、表面切削等形成的局部厚度变化的部分。在本发明的成形体中，将未进行拉伸的平坦部分定义如下：当将从除了包括圆凸等的部分之外的区域切出的片放置在水平面上时，将翘曲度低的片部分称作平坦部分。更具体地，关于放置在水平面上的片的表面——面对水平面的表面，将如下部分定义为平坦部分：在所述部分中，水平面和距离水平面最远的表面的点之间的距离在垂直方向上在1mm以内。在平坦部分中通常易于产生凹陷。因此，对于本发明的合金板和本发明的成形体，在上述平坦部分中评价耐凹陷性。

<<成形体的表面>>

本发明的成形体可以在镁合金板的表面上具有用于防腐蚀、保护、装饰等的被覆层。本发明成形体中主要包含的镁合金具有7质量％以上的Al含量，因此与Al含量低的合金如AZ31合金相比，其具有优异的耐腐蚀性。此外，对镁合金板进行防腐蚀处理如化学转化处理或阳极氧化处理以形成防腐蚀层，从而进一步增强本发明成形体的耐腐蚀性。应注意，形成用于防腐蚀、涂布等的被覆层的步骤基本上不影响析出物的尺寸和析出。因此，即使当本发明的成形体包含用于防腐蚀等的被覆层时，粗大粒子的数目也为5以下。此外，在进行凹陷试验的情况中，满足x_p≤0.47×t_p ^-1.25。

<<制造方法>>

[制造步骤]

优选使用通过连续铸造法如双辊铸造法、特别是在WO/2006/003899中所述的铸造法制造的铸造板。在连续铸造法中，能够进行快速固化，从而减少氧化物和偏析并提供具有优异压延性的铸造板。铸造板的尺寸没有特别限制。过厚的铸造板易于造成偏析。因此，所述厚度优选为10mm以下，特别优选为5mm以下。

[熔体化热处理步骤]

对铸造板进行熔体化热处理以使组成均匀。在熔体化热处理中，将保持温度设定为350℃以上。特别地，优选地，保持温度在380℃～420℃的范围内并持续60～2400分钟的保持时间。在Al含量较高的情况下，优选增加保持时间。此外，为了制造本发明的合金板，在从保持温度开始的冷却子步骤中，控制了在350℃～250℃的温度范围内的保持时间。具体地，为了如图2的部分(1)中所示减少在上述温度范围内的保持时间，将在该温度范围内的冷却速率设定为0.1℃/秒以上(保持时间：约16.6分钟以下)且优选为0.5℃/秒以上(保持时间：3.3分钟以下)。通过强制冷却如水冷或鼓风可以获得这种冷却速率。使在上述温度范围内的保持时间最小化，从而即使在镁合金的Al含量高的情况下，也防止含Al和Mg的金属间化合物的析出，特别是，有效地抑制了粗大粒子的形成。

[压延步骤]

如上所述，为了提高已进行过熔体化热处理的板的塑性成形性(压延性)，在至少粗压延中，优选对加热至200℃以上、特别250℃以上的板材进行压延。更高的加热温度增强了板材的塑性成形性。然而，超过350℃的加热温度导致发生咬粘和晶粒粗大化的问题，降低了板材在压延后的机械特性。因此，加热温度优选为350℃以下，更优选为270℃～330℃。多次(多道次)进行压延，从而获得期望的厚度，降低镁合金的平均晶体粒径，并提高压制成形性。可以在已知的条件下进行压延。例如，除了板材之外，还可以对辊进行加热。可以结合在专利文献1中公开的控制压延。此外，在最后道次和接近最后道次的道次中，为了提高尺寸精确性等，可以将板材的加热温度设定为低温(例如，室温)。

在上述压延步骤中，控制了在250℃～350℃的温度范围内的保持时间。具体地，如图2的部分(1)中所示，为了减少在压延步骤的各道次中在上述温度范围内的保持时间，例如，减少了加热工件的加热时间，提高了压延速度(辊的周速)，或者提高了冷却速率。以使得在压延步骤中在250℃～350℃的温度范围内的总保持时间在60分钟以下的方式来控制压延条件。更高的Al含量有助于析出物的析出。因此，优选根据Al含量来调整总保持时间。此外，优选使总保持时间最小化。总保持时间优选为45分钟以下，特别优选30分钟。这种特定压延获得了如上所述在表层区域中具有少量粗大析出物且具有优异耐冲击性的本发明合金板。

在压延的道次之间进行中间热处理以除去或减少通过在中间热处理之前的加工而引入到作为工件的板材中的歪曲、残余应力、结构等，从而在随后的压延中防止不经意的破裂、歪曲和变形并获得更平滑的压延。优选在250℃～350℃的保持温度下进行中间热处理。如上所述，该温度范围易于导致析出物的生长，从而形成粗大粒子。因此，在进行中间热处理的情况中，优选地，总保持时间包括中间热处理的处理时间且对总保持时间进行控制。

<<压延后的处理>>

(最终热处理(退火))

可以在例如300℃以上对所得压延板进行最终热处理，从而除去加工歪曲并进行完全再结晶。在该最终热处理中，在250℃～350℃的温度范围内析出物易于生长。因此，在压延之后进行最终热处理的情况下，优选地，总保持时间包括最终热处理的处理时间且对总保持时间进行控制。如上所述对最终热处理的时间进行控制，从而使得本发明的镁合金板具有少量粗大析出物。

(温矫平处理)

或者，在压延之后不进行最终热处理，并且可以进行温矫平处理，其中利用加热至100℃～250℃的压延板，使用辊式矫直机等对所得压延板赋予应变。在对已进行了温矫平处理的所得板进行压制成形的情况中，在压制成形期间所述板再结晶，从而导致具有微细晶体结构的成形体。与进行最终热处理的情况相比，易于形成细晶粒，且易于形成其中微细析出物更均匀分散的结构。因此，在进行温矫平处理的情况中，因为少量粗大析出物和上述微细结构，所以本发明的镁合金板具有更高的耐冲击性。要注意在温矫平处理中，压延板的加热温度被设定在最高250℃，使得析出物可能较不易变粗大。

[压制成形]

可以通过对由上述压延步骤获得的压延板进行压制成形或对通过将压延板进行上述最终热处理或温矫平处理而获得的处理板进行压制成形来制造本发明的成形体。优选在200℃～300℃的温度范围内进行压制成形，以提高作为工件的压延板或处理板的塑性成形性。据认为，即使在250℃～350℃的温度范围中的温度下进行压制成形时，诸如上述析出物的粗大化的问题也较不易于发生，因为在压制成形中在250℃～350℃的温度范围内的保持时间非常短。

在压制成形之后，可以进行热处理以除去由压制成形引入的歪曲和残余应力并提高机械特性。关于热处理条件，加热温度在100℃～400℃的范围内，加热时间在约5分钟～约60分钟的范围内。另外，在该加热处理中，优选的是，在250℃～350℃的温度范围内的保持时间不长。此外，由压制而获得的成形体可以不进行处理。然而，如上所述，如果进行处理以形成用于防腐蚀、保护、装饰等的被覆层，则进一步增强了耐腐蚀性、商品价值等。

发明效果

本发明的镁合金成形体和本发明的镁合金板具有优异的耐冲击性。

附图说明

图1示出了镁合金板的结构的示意图，部分(1)示出了在压延步骤中在250℃～350℃的温度范围内的总保持时间在60分钟以内的试样，部分(2)示出了总保持时间超过60分钟的试样。

图2示出的图各自显示了在镁合金板的制造过程中，在主要在压延步骤中的温度与在所述温度下的保持时间之间的关系，部分(1)示出了在压延步骤中在250℃～350℃的温度范围内的总保持时间(总时间)在60分钟以内的情况，部分(2)示出了总保持时间(总时间)超过60分钟的情况。

图3是说明凹陷试验的概略说明图。

图4示出了在凹陷试验之后镁合金板的凹陷度的图，部分(1)示出了试样a，部分(2)示出了试样d。

图5是显示在构成镁合金成形体的板的厚度与凹陷深度之间的关系的图。

具体实施方式

下面将对本发明的实施方案进行说明。

[试验例1]

制造了多个由镁合金构成的板以及通过对这些镁合金板进行压制成形而获得的成形体，并检验其金属组织和耐冲击性。

通过双辊铸造法制备了由与AZ91合金(Mg-9.0％Al-1.0％Zn(所有单位都是质量％))的组成相当的镁合金构成的多个铸造板(厚度：4mm)。在400℃下对各种所得的铸造板进行熔体化热处理24小时。以在250℃～350℃的温度范围内的冷却速率为0.1℃/秒以上的方式通过鼓风来进行熔体化热处理中的冷却。在下述压延条件下对已进行了熔体化热处理的板材进行多次压延，从而具有0.6mm的厚度。在300℃下对所得压延板进行最终热处理10分钟，从而获得镁合金板。

(压延条件)

加工度(压下率)：5质量％～40质量％

板的加热温度：200℃～400℃

压延温度：100℃～250℃

在本试验中，对于压延步骤中的各道次，将板的加热温度和压延速度(辊的周速)进行调整，以改变作为进行过压延的工件的板材保持在250℃～350℃的温度范围内的总保持时间，从而制备四种类型的试样，其中总保持时间为20分钟(试样a)、35分钟(试样b)、50分钟(试样c)和80分钟(试样d)。

在250℃的加热温度下对已进行了最终热处理的镁合金板进行方盒件拉深加工，从而提供压制成形体。各种压制成形体具有箱形，所述箱形包括尺寸为48mm×98mm的矩形顶板和各自从顶板垂直延伸的侧壁。

为了比较，准备了市售的AZ31合金材料(厚度：0.6mm)和铝合金材料(A5052材料，厚度：0.6mm)。在与上述由AZ91合金构成的压延板相同的条件下，对AZ31合金材料进行方盒件拉深加工。同样地，在室温下对A5052材料进行方盒件拉深加工。

如下所述观察各种所得镁合金板和压制成形体的金属组织，并对析出物进行研究。此外，进行了各种所得镁合金板和所得压制成形体的凹陷试验，并对耐冲击性进行评价。

<镁合金板>

<<析出物>>

在厚度方向上切出由AZ91合金构成的各种所得镁合金板。利用光学显微镜(1000×)观察所得截面。在截面中，在从板的表面延伸至距所述表面1/3厚度的位置的表层区域中，选择表层区域中的任意两个100μm×100μm区域。将这些区域定义为观察视野。在各观察视野中，测量了由观察到的含Al和Mg的金属间化合物构成的粒子的粒径。对粒径为5μm以上的粒子数目进行计数。

<<耐冲击性>>

将由AZ91合金构成的所得镁合金板以及准备的AZ31合金材料和A5052材料(铝合金材料)切成30mm×30mm试验片。在本试验中，如图3中所示，制备了水平面上有直径d为20mm的圆孔21的支持台20。以能够充分插入下述圆柱棒10的方式设置圆孔21的深度。放置试验片1使得封闭圆孔21。在这种状态下，以棒的中心轴与圆孔21的中心轴同轴排列的方式，在试验片1上方200mm的位置处布置重量为100g且尖端半径r为5mm的圆柱陶瓷棒10。在使圆柱棒10从该位置向试验片1自由落下之后，测量了试验片1的凹陷深度。关于凹陷深度(mm)，利用尖头千分尺测量了在连接试验片1两个对边的直线和最凹点之间的距离。至于各样品a和d，在30mm×30mm试验片中，选择了平行于长度为30mm的边且通过最凹点的直线。在上述直线上的多个点的各处测量凹陷深度。图4示出了结果。

<压制成形体>

<<析出物>>

在各种由AZ91合金构成的所得箱形压制成形体中，在厚度方向上切割未进行拉伸变形的平坦部分，具体为顶板。以与上述镁合金板相同的方式观察所得截面，并设定观察视野。在两个观察视野中，对由含Al和Mg的金属间化合物构成且粒径为5μm以上的粒子的数目进行计数。

<<耐冲击性>>

在各种由AZ91合金构成的所得箱形压制成形体以及分别制造的由AZ31合金构成的压制成形体和由A5052构成的压制成形体中，从未进行拉伸变形的平坦部分、具体为顶板中切出30mm×30mm试验片。与上述镁合金板相同，利用图3中所示的治具测量了凹陷的深度(mm)。

<<厚度>>

在各种由AZ91合金构成的所得箱形压制成形体中，在从顶板切出的30mm×30mm试验片中的任意四个点处测量厚度。结果证明，在任意点处的厚度等于上述镁合金板的厚度(试验片的厚度：0.6mm)。

表I示出了析出物的数目(个)和凹陷的深度(mm)。表I也示出了对于试样a～d，式x＝0.47×t^-1.25的值x。关于析出物的数目，表I示出了两个观察视野中析出物数目较少的那个。

表I

发现了与由Al含量低的AZ31合金构成的板和压制成形体以及由铝合金构成的板和压制成形体相比，由Al含量为7质量％以上的镁合金构成的板和压制成形体具有优异的耐冲击性。

金属组织的观察证明，在由Al含量为7质量％以上的镁合金构成的试样a～d中，析出了大量含Al和Mg的金属间化合物(Mg₁₇Al₁₂)的析出物。然而，如表I中所示，对于在压延步骤中在250℃～350℃的温度范围内的总保持时间在1小时(60分钟)以内的各试样a～c，各种镁合金板和压制成形体不具有粗大的金属间化合物，而是具有如图1的部分(1)中所示分散有微细金属间化合物的结构。发现在具有少量粗大析出物的各试样a～c中，凹陷深度小；因此，试样a～c具有优异的耐冲击性。还发现，即使在压延之后进行最终热处理的情况下，也以使得在压延步骤期间在250℃～350℃的温度范围内的保持时间和在压延之后的最终热处理期间在250℃～350℃的温度范围内的保持时间的总和在1小时以内的方式来控制保持时间，从而获得优异的耐冲击性。

[试验例2]

制造了具有不同厚度的镁合金板以及通过对这些镁合金板进行压制成形而获得的压制成形体，并检验其金属组织和耐冲击性。

制备了与试验例1相似的多个铸造板(各自的组成与AZ91合金相当且厚度为4mm)。在与试验例1中相同的条件下，进行熔体化热处理(在400℃下24小时，从350℃至250℃的冷却速率：0.1℃/秒以上)和多道次压延(压下率：5％/道次～40％/道次，板的加热温度：200℃～400℃，和压延温度：100℃～250℃)以提供压延板。与试验例1相同，也在本试验中，将压延步骤中板材保持在250℃～350℃的温度范围内的总保持时间进行改变。此外，在本试验中，通过调整压下率来制造具有不同厚度的压延板。通过调整板的加热时间和压延速度来将总时间设定为35分钟或80分钟。而且，在本试验中，制备了多个试样，试样在上述温度范围内的总保持时间，包括在压延后的最终加热处理时间，为45分钟(试样α)和90分钟(试样β)。

在300℃下对所得压延板进行最终热处理10分钟，然后在250℃的加热温度下对其进行方盒件拉深加工，从而提供与试验例1中相似的箱形压制成形体。

在已进行最终热处理的各种所得镁合金板和压制成形体中，如在试验例1中一样，通过截面结构的观察来测量析出物的数目。此外，与试验例1相似，形成了试验片，并进行凹陷试验以测量凹陷深度。表II示出了结果。在表II中，各自的厚度为0.6mm的试样(0.6mm)的结果是试验例1的结果。

表II

表II显示，尽管凹陷深度随镁合金板或压制成形体(顶板)的厚度而变化，但是在压延步骤中在250℃～350℃的温度范围内的总保持时间在60分钟以内的试样α在表层区域中不具有粒径为5μm以上的粗大金属间化合物(粗大金属间化合物的数目为0)，而与厚度无关，且与厚度相同的试样β相比，凹陷深度更小。

对于这种具有优异耐冲击性的压制成形体，研究了该压制成形体(顶板)的厚度t_p和凹陷深度x之间的关系。图5示出了结果。从图5中所示的图，试样α的厚度t_p和凹陷深度x之间的关系可以最简单地由x＝k×t_p ^-1(其中k表示系数)表示。关于在试样α和试样β之间进行区别的系数k，当在0.5～0.8的厚度t_p处将0～1的数值以0.01的梯度代入来求得k时，对式子进行评价。在这种情况下，认为k优选为0.5和其附近。然而，系数k倾向于随厚度轻微变化。因此，考虑到厚度t_p小于0.5mm或大于0.8mm的情况，对区别试样α和试样β的关系式进行复查，达到试样α尽可能不偏离关系式x＝0.5×t^-1(即，k＝0.5)的程度。具体地，将系数k固定为0.5，对于厚度t_p的指数，代入从-1开始以0.01的梯度的值，从而确定更优的曲线。然后，以与上述相同的方式再次确定系数k。结果，发现式子为x＝0.47×t^-1.25。因此，将x≤0.47×t_p ^-1.25用作本发明成形体的指标。此外，类似地对镁合金板进行检验。对于镁合金板，x≤0.47×t_b ^-1.25(其中t_b：厚度)也适用。因此，将x≤0.47×t_b ^-1.25用作本发明镁合金板的指标。

[试验例3]

制备了通过在压延之后进行另一种处理而制造的镁合金板。对所述镁合金板进行压制成形以制造压制成形体。对它们的金属组织和耐冲击性进行检验。

在本试验中，制备了与试验例1相似的多个铸造板(各自的组成与AZ91合金相当且厚度为4mm)。在与试验例1中相同的条件下，进行熔体化热处理(在400℃下24小时，从350℃至250℃的冷却速率：0.1℃/秒以上)。对已进行熔体化热处理的板材进行多道次压延(压下率：5％/道次～40％/道次，板的加热温度：200℃～280℃，压延温度：100℃～250℃)，从而提供压延板。在本试验中，将各种板材在压延步骤中保持在250℃～350℃温度范围内的总时间设定为45分钟。

对所得压延板进行温矫平处理。这里，利用包括加热炉和辊组的辊式矫直机进行温矫平处理，所述加热炉能够对压延板进行加热，所述辊组包括配置成向加热的压延板连续赋予弯曲(歪曲)的多个辊。所述辊组包括多个互相面对的辊，并以交错的构造对所述多个辊进行上下布置。

在辊式矫直机中，在加热炉中进行加热的同时，将各个压延板传送至辊组。每次将板在辊组中的上辊和下辊之间通过时，这些辊就对所述板赋予一系列弯曲。这里，在220℃～250℃的温度范围内进行温矫平。以将压延板保持在250℃～350℃的温度范围内的总时间在60分钟以内的方式来调整开平期间的传送速度等。

在250℃的加热温度下对已进行温矫平处理的镁合金板进行方盒件拉深加工，从而提供与试验例1中相似的箱形压制成形体。

在各种所得镁合金板和压制成形体中，如在试验例1中一样，通过截面结构的观察来测量析出物的数目。此外，与试验例1相似，形成了试验片，并进行凹陷试验以测量凹陷深度。表III示出了结果。

表III

表III显示，任何样品都具有小的凹陷深度和优异的耐冲击性。特别地，发现与在压延之后进行最终热处理的试样2-1(试验例2中的0.6mmt-α)相比，使用在压延之后已进行温矫平处理的镁合金板的试样3-1具有小的凹陷深度和优异的耐冲击性。

在不背离本发明范围的情况下，可以适当地对上述实施方案进行改变。本发明不限于上述构造。例如，可以适当地对镁合金的组成、镁合金板的厚度、压制成形体的形状等进行改变。

工业实用性

本发明的镁合金成形体可以适用于各种电子装置的部件，特别是移动电子装置的壳体。可以将本发明的镁合金板适当地用作本发明镁合金成形体的材料。

附图标记说明

1 试验片

10 圆柱棒

20 支持台

21 圆孔

d₀，d₁ 金属间化合物(析出物)

Claims

1.一种镁合金成形体，其通过对由镁合金构成的板进行压制成形而制造，

其中所述镁合金包含7质量%～12质量%的Al，

所述成形体具有未进行拉伸变形的平坦部分，以及

其中在平坦部分的沿厚度方向的截面内的金属组织中，将在厚度方向上从所述平坦部分的表面延伸至距所述表面1/3厚度的位置的区域定义为表层区域，将表层区域中的两个100μm×100μm区域设定为观察视野，并且其中将由由Al和Mg构成的金属间化合物构成且各自的粒径为5μm以上的粒子定义为粗大粒子，

在各个观察视野中存在的粗大粒子数为5以下。

2.如权利要求1所述的镁合金成形体，其中当对从所述平坦部分切出的厚度为t_p的30mm×30mm试验片进行下述凹陷试验时，试验片的凹陷深度x_p满足式x_p≤0.47×t_p ^-1.25：

(凹陷试验)

将试验片布置在具有20mm直径的孔的支持台上，从而封闭所述孔；在这种状态下，使重量为100g且尖端半径r为5mm的圆柱棒从试验片上方200mm的位置自由落下；以及

其中将凹陷深度x_p定义为在凹陷试验之后，连接试验片两边的直线和凹陷最深的点之间的距离。

3.如权利要求1或2所述的镁合金成形体，其中所述镁合金包含选自Zn、Mn、Si、Ca、Sr、Y、Cu、Ag和稀土元素(除了Y之外)中的至少一种元素。

4.如权利要求3所述的镁合金成形体，其中以质量百分比计，所述镁合金包含8.3%～9.5%的Al和0.5%～1.5%的Zn。

5.如权利要求4所述的镁合金成形体，其中在所述镁合金板的表面上具有通过化学转化处理形成的防腐蚀层。

6.一种用于压制成形的镁合金板，

其中所述镁合金包含7质量%～12质量%的Al，以及

其中在所述板的沿厚度方向的截面内的金属组织中，将在厚度方向上从所述板的表面延伸至距所述表面1/3厚度的位置的区域定义为表层区域，将表层区域中的两个100μm×100μm区域设定为观察视野，并且其中将由由Al和Mg构成的金属间化合物构成且各自的粒径为5μm以上的粒子定义为粗大粒子，

在各个观察视野中存在的粗大粒子数为5以下。

7.如权利要求6所述的镁合金板，其中当对从所述板切出的厚度为t_b的30mm×30mm试验片进行下述凹陷试验时，试验片的凹陷深度x_b满足式x_b≤0.47×t_b ^-1.25：

(凹陷试验)

将试验片布置在具有20mm直径的孔的支持台上，从而封闭所述孔；在这种状态下，使重量为100g且尖端半径r为5mm的圆柱棒从试验片上方200mm的位置自由落下，以及

其中将凹陷深度x_b定义为在凹陷试验之后，连接试验片两边的直线和凹陷最深的点之间的距离。

8.如权利要求6或7所述的镁合金板，其中所述镁合金包含选自Zn、Mn、Si、Ca、Sr、Y、Cu、Ag和稀土元素(除了Y之外)中的至少一种元素。

9.如权利要求8所述的镁合金板，其中以质量百分比计，所述镁合金包含8.3%～9.5%的Al和0.5%～1.5%的Zn。

10.一种通过对由镁合金构成的板进行压制成形来制造镁合金成形体的方法，所述方法包括：

准备步骤：准备由Al含量为7质量%～12质量%的镁合金构成且通过连续铸造法制造的铸造板；

熔体化热处理步骤：在350℃以上对所述铸造板进行熔体化热处理；

压延步骤：对已进行所述熔体化热处理的板材进行压延；以及

压制成形步骤：对在所述压延步骤中获得的压延板进行压制成形，

其中在所述熔体化热处理步骤中从所述熔体化热处理的保持温度开始的冷却子步骤中，在350℃～250℃的温度范围内的冷却速率为0.1℃/秒以上，

在所述压延步骤中，将作为工件的板材保持在250℃～350℃的温度范围内的总时间在60分钟以内，以及

在所述压制成形步骤中，在200℃～300℃的温度范围内进行所述压制成形。

11.一种制造由镁合金构成的镁合金板的方法，所述镁合金板用于压制成形，所述方法包括：

熔体化热处理步骤：在350℃以上对所述铸造板进行熔体化热处理；以及

压延步骤：对已进行所述熔体化热处理的板材进行压延，

其中在所述熔体化热处理步骤中从所述熔体化热处理的保持温度开始的冷却子步骤中，在350℃～250℃的温度范围内冷却速率为0.1℃/秒以上，以及

在所述压延步骤中，将作为工件的板材保持在250℃～350℃的温度范围内的总时间在60分钟以内。