CN102639260A - 镁合金卷材 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有良好平坦度的镁合金卷材和制造所述镁合金卷材的方法、以及使用所述卷材的镁合金构件和制造所述镁合金构件的方法。所述卷材通过将由镁合金构成的板卷绕成圆筒形而得到，且所述卷材的内径为1000mm以下。当将通过对卷材进行切割而得到的翘曲量测试片(1)放置在水平台100上时，关于所述试验片(1)与所述水平台(100)之间的间隙(110)在垂直方向上的最大距离h相对于所述试验片(1)的宽度w的比率为0.5%以下。通过对将镁合金进行连续铸造而得到的铸造材料进行压延，对所述压延板进行加热矫平，并在将卷绕即将开始时的温度降至100℃以下的期间将所述经处理的板卷绕成圆筒形，能够制造所述卷材。通过充分降低在卷绕即将开始时的温度，提供了一种具有良好平坦度的卷绕板，其中即使卷数大也不易形成宽度方向上的翘曲且即使卷绕直径小时也不易形成卷曲。

Description

镁合金卷材
技术领域
本发明涉及适合作为镁合金构件的原材料的镁合金卷材和制造所述镁合金卷材的方法，并涉及由所述卷材制造的镁合金构件以及制造所述镁合金构件的方法。特别地，本发明涉及具有良好平坦度并能够有助于提高镁合金构件如压制处理产品的生产率的镁合金卷材。
背景技术
含有镁和各种添加元素的镁合金轻质并具有高比强度和比刚度以及良好的冲击吸收性。因此，已经对镁合金进行了研究以作为用于移动电动和电子装置如移动电话和膝上型计算机的壳体的材料和用于汽车部件的材料。由于镁合金具有六方晶体结构(六方密堆积(hcp)结构)，所以其在室温下的塑性处理性差。因此，镁合金构件主要通过压铸工艺或触变成型工艺由铸造材料(例如美国材料试验协会(ASTM)标准的AZ91合金)形成。然而，当大量生产薄板、特别是上述构件时，难以通过上述铸造工艺来制造适用于这种薄板或构件的长板。
精制的镁合金如ASTM标准的AZ31合金比较易于进行塑性处理。因此，已经研究了，通过对铸造板进行诸如压延或压制处理的塑性处理来降低由精制镁合金构成的铸造板的厚度。专利文献1公开了一种通过使用辊式矫平机对压延板提供弯曲而获得的其中包括剪切区域的板，所述压延板由以与AZ91合金基本相同的量含有Al的合金构成。在压制处理期间这种板可连续重结晶并由此具有良好的压制处理性。此外，由于AZ91合金和以与AZ91合金基本相同的量含有Al的合金具有高耐腐蚀性和强度，所以预期日益要求这种合金作为精制材料。
引用列表
专利文献
专利文献1：WO2009/001516
发明内容
技术问题
已经要求提高镁合金构件的生产率。
为了提高镁合金构件的生产率，当实施塑性处理如压制处理和其他处理时，期望以连续方式向处理装置供应原材料。例如，通过将对诸如长压延板的板卷绕成圆筒形得到的卷材用作原材料，可以以连续方式向处理装置供应原材料。
然而，卷材可能因其卷曲和宽度方向上的翘曲而具有差的平坦度。
如果卷材的卷绕直径(内径)下降，则即使使用长板，仍能够实现小的卷材。由此可预期，易于实现在处理装置中的运输和安装，能够提高可以从单一卷材向处理装置供应的原材料的量，并进一步提高镁合金构件的生产率。然而，如果卷绕直径小，特别地，如果卷绕直径为1000mm以下，则易于在板上形成卷曲，特别地，可能在板的纵向上形成变形和翘曲。如果卷数增大，则卷绕直径增大并由此能够抑制纵向上的变形和翘曲。然而，易于按下述形成宽度方向上的翘曲。
在形成变形如卷曲和翘曲(弯曲)的情况中，板发生弯曲并仅通过将卷材展开不能变平坦。当向处理装置供应这种弯曲的板时，难以精确地将所述板在处理装置的预定位置处对齐，所述处理装置实施用于改变形状的处理，如冲切和诸如压制处理的塑性处理。结果，不能精确地制造进行了塑性处理的构件且收率因尺寸失效而下降，这降低了镁合金构件的生产率。如果为了在处理装置中精确对齐所述板而实施另外的矫平等，则能够矫平纵向上的变形和翘曲，但是镁合金构件的生产率因步骤数的增大而下降。另外，矫平镁合金板的宽度方向上的变形和翘曲的合适处理装置尚不清楚，由此难以除去宽度方向上的变形和翘曲。
因此，本发明的目的是提供具有良好平坦度的镁合金卷材和制造所述镁合金卷材的方法。本发明的另一个目的是提供得自所述卷材的镁合金构件以及制造所述镁合金构件的方法。
解决问题的手段
本发明的发明人对使用由镁合金构成的卷材作为镁合金构件如压制处理产品的原材料来提高展开的板的平坦度的各种方法进行了研究。
当在镁合金上实施塑性处理如压延或压制处理时，优选实施其中在对由镁合金构成的原材料进行加热的期间进行处理的所谓的加热处理以提高镁合金的塑性处理性。例如，考虑通过对诸如双辊铸造材料的原材料进行加热压延来制造长的薄板的情况。如果在对板进行加热的期间对在压延步骤中进行了压延的板进行卷绕，则所述板易于变形，因为如上所述，塑性处理性增大了。结果，易于在板上形成卷曲(翘曲)。
特别地，当制造宽板时，易于引发在板宽度方向上的厚度的变化(厚度分布)。如果对在宽度方向上具有厚度变化的这种板进行顺序卷绕，则得到的卷材的直径在宽度方向上也发生变化并不能实现均匀的圆筒形。例如，当在板的宽度方向上中心部分的厚度比边缘部分的厚度大时，得到的卷材呈鼓状，其中宽度方向上的中心部分膨胀。当如上所述在对板进行加热的期间实施卷绕时，沿鼓状的翘曲会作为永久变形而残留在板上。这种永久变形充当宽度方向上的翘曲。特别地，关于构成卷材的外侧上的卷，随着卷数增大，在卷材宽度方向上的直径变化易于增大，因为内侧上的卷的变形发生累积。因此，构成卷材的外侧上的卷倾向于在宽度方向上具有大的翘曲。
即使板在宽度方向上的厚度变化小或基本无变化的板中，当实施加热压延时，与中心部分相比，在宽度方向上板的两端也更易被冷却。这种温差使得在板的宽度方向上的热膨胀程度不同，因此中心部分易于膨胀。即，即使使用厚度变化小的板，厚度也会随位置不同而暂时不同，直至整个板具有均匀的温度。如果在这种状态下实施卷绕，则如上所述，卷材会具有鼓状。当在卷绕之后保持这种变形(作为永久变形而残留)时，如上所述，所述变形会变为宽度方向上的翘曲。
在使用短板的情况中，有时不会形成因卷曲和宽度方向上的翘曲而造成的变形。在以卷材形式使用的长板中，平坦度因变形和翘曲而下降且卷材和镁合金构件的生产率下降(产品的收率下降)。
鉴于上述，本发明的发明人已经发现，当实施加热处理，并然后在卷绕即将开始时将板的温度降至特定的低温之后对板进行卷绕时，可以抑制沿卷材外形的宽度方向上的翘曲且在卷绕的板上不易形成卷曲。另外，即使将得到的卷材展开，所述板仍具有良好的平坦度。本发明以上述发现为基础。
通过将由镁合金构成的板卷绕成圆筒形而制造了本发明的镁合金卷材，其中所述卷材的内径为1000mm以下，且所述卷材的宽度方向的翘曲量满足以下要求：
(宽度方向的翘曲量)
当宽度方向上的翘曲量(%)被定义为(翘曲量测试片在垂直方向上的最大距离h/宽度w)×100时，宽度方向的翘曲量为0.5%以下，其中，当将位于构成所述卷材的所述板的最外侧上的板切割成300mm的长度以得到翘曲量测试片，并将所述翘曲量测试片放置在水平台上时，将所述水平台的表面与所述翘曲量测试片的宽度方向上的一个表面的不与所述水平台接触的部分之间在垂直方向上的最大距离称作h，并将所述翘曲量测试片的宽度称作w。
本发明的卷材具有1000mm以下的小内径。由此，即使卷数增大，仍能够实现小的卷材。另外，这种卷材即使在最易于形成宽度方向上的翘曲的最外周中仍具有小的翘曲量，由此具有良好的平坦度。因此，在本发明的卷材中，不需要进行用于校正宽度方向上的翘曲的处理。
在本发明卷材的一个实施方案中，所述卷材的平坦度满足以下要求：
(平坦度)
当将位于构成所述卷材的所述板的最内侧上的板切割成1000mm的长度以得到平坦度测试片，并将所述平坦度测试片放置在水平台上时，将所述水平台的表面与所述平坦度测试片的一个表面的不与所述水平台接触的部分之间在垂直方向上的最大距离定义为平坦度，所述平坦度为5mm以下。
根据上述实施方案，在板的宽度方向和纵向两个方向上都仅形成了少量的变形和翘曲且这种板具有良好的平坦度。如上所述，本发明的卷材具有1000mm以下的小内径，并且向本发明卷材最内侧上的板施加弯曲半径为500mm以下的比较尖锐的弯曲。然而，当将本发明的卷材展开时，如上所述，构成所述卷材的板具有良好的平坦度。即，在所述板中，不仅宽度方向上的翘曲，而且卷曲也不易形成或基本不会形成。因此，当将通过展开本发明的卷材而得到的板直接供应至实施切割和塑性处理如压制处理的处理装置时或者当将通过展开本发明的卷材并然后进行简单矫平而得到的板供应至处理装置时，能够将所述板精确对齐。
通过使用本发明的卷材，能够省略除去翘曲和变形如卷曲的矫平步骤或能够缩短矫平所需要的时间。此外，通过使用本发明的卷材，能够将原材料连续供应至塑性处理装置。因此，能够以高生产率制造具有各种形状如三维形状和二维形状，例如箱和板的镁合金构件。由此，能够将本发明的卷材适当地用作镁合金构件的原材料并预期其可有助于提高镁合金构件的生产率。由于如上所述，充当原材料的本发明的卷材具有良好的平坦度，所以能够精确实施上述各种处理并预期可得到具有高尺寸准确度的镁合金构件。
在本发明的一个实施方案中，所述平坦度为0.5mm以下。
作为本发明的发明人进行的研究的结果，本发明人发现，通过将板的厚度和宽度设定在特定范围内或通过在如上所述对所述板施加特定张力的期间实施矫平，得到了具有更小平坦度的卷材。根据上述实施方案，所述平坦度非常小并实现了更好的平坦度。
构成用于本发明卷材、下述本发明镁合金构件以及下述制造本发明镁合金卷材的方法的原材料的镁合金的实例包括具有包含Mg和添加元素(剩余物：Mg和杂质)的组成的各种镁合金。将选自Al、Zn、Mn、Si、Ca、Sr、Y、Cu、Ag、Ce、Sn、Li、Zr、Be、Ni、Au和稀土元素(Y和Ce除外)中的至少一种元素例示为添加元素。随着添加元素的含量增大，强度和耐腐蚀性提高。然而，如果含量过高，则易于因由偏析造成的缺陷和塑性处理中的压下而形成破裂。由此，添加元素的总含量优选为20质量%以下。杂质的实例为Fe。
在本发明的一个实施方案中，所述镁合金含有5.8质量%～12质量%的作为添加元素的Al。在本发明的一个实施方案中，所述镁合金含有8.3质量%～9.5质量%的作为添加元素的Al。
含Al的Mg-Al系列合金具有高耐腐蚀性。随着Al的含量增大，强度提高且耐腐蚀性也倾向于变高。然而，如果Al的含量过高，则包括弯曲的塑性处理性劣化且在压延、矫平、塑性处理等期间会形成破裂等。在为了改善镁合金的塑性处理性而进行的上述处理期间的镁合金的温度升高需要用于加热的能量和加热时间，这降低了生产率。因此，Al的含量优选为5.8质量%～12质量%。Al的含量更优选为7.0质量%以上，特别优选8.3质量%～9.5质量%，因为实现了高强度和耐腐蚀性。Mg-Al系列合金中除了Al之外的添加元素的总含量优选为0.01质量%～10质量%，特别优选0.1质量%～5质量%。
在本发明的一个实施方案中，构成所述卷材的板的厚度为0.02mm～3.0mm，且构成所述卷材的板的宽度为50mm～2000mm。另外，构成所述卷材的板的厚度为0.3mm～2.0mm，且构成所述卷材的板的宽度为50mm～300mm。
根据上述实施方案，例如，能够将所述卷材适当用作用于移动电动和电子装置的壳体的原材料。特别地，在板具有0.3～2.0mm的厚度和300mm以下的宽度的情况中，如下所述，即使在不施加特定张力的条件下进行矫平，仍易于得到具有0.5mm以下良好平坦度的卷材。
在本发明的一个实施方案中，构成所述卷材的板在室温(约20℃)下的拉伸强度为280MPa～450MPa。在本发明的一个实施方案中，构成所述卷材的板在室温(约20℃)下的0.2%屈服应力为230MPa～350MPa。在本发明的一个实施方案中，构成所述卷材的板在室温(约20℃)下的伸长率为1%～15%。在本发明的一个实施方案中，构成所述卷材的板的维氏硬度(Hv)为65～100。
根据上述实施方案，实现了良好的机械性能如高的强度、硬度和韧性。本发明的卷材能够适当用作用于进行了塑性处理的构件的原材料，所述构件通过进行塑性处理等而形成。所制造的进行了塑性处理的构件(本发明的镁合金构件)也具有高的强度、高的硬度和高的韧性。
在本发明的一个实施方案中，构成所述卷材的板的残余应力(绝对值)大于0MPa且不超过100MPa。
在本发明的卷材由进行了压延的压延板或进行了矫平的处理板构成的情况中，构成卷材的板在其平面的任意方向上具有压缩残余应力。例如，如上述实施方案中那样，所述板具有大于0MPa且不超过100MPa的压缩残余应力。在具有残余应力的情况下，所述板具有良好的塑性处理性，因为在塑性处理期间充分造成动态重结晶。据认为，可以将残余应力的值用作指示使用上述处理板的事实的指标。
通过例如本发明的如下制造方法能够制造本发明的卷材。制造本发明的镁合金卷材的方法包括如下的准备步骤、加热处理步骤和卷绕步骤。
准备步骤：准备原材料卷材的步骤，所述原材料卷材通过将由镁合金构成的原材料板卷绕成圆筒形而得到。
加热处理步骤：通过将所述原材料卷材展开而连续供应所述原材料板，并在所述原材料板的温度超过100℃的期间对所供应的原材料板进行处理的步骤。
卷绕步骤：对所述经处理的板进行卷绕以形成内径为1000mm以下的卷材的步骤，
在卷绕即将开始时将所述经处理的板的温度降至100℃以下之后实施所述卷绕步骤。特别地，在卷绕即将开始时的温度优选为75℃以下。
根据本发明的制造方法，通过在将原材料板加热至超过100℃的期间实施加热处理，提高了原材料板的处理性并可以适当实施期望的处理。通过准备足够长以作为原材料板进行卷绕的卷材，得到了长的经处理的板。然而，当对得到的经处理的板进行卷绕时，在处理期间产生的热残留在经处理的板中，因此易于对所述经处理的板进行塑性处理。相反，在本发明的制造方法中，卷绕即将开始时的温度为100℃以下并优选75℃以下，这不易造成塑性处理。因此，卷绕之后的板基本不会变形或变形量小。即，在本发明的制造方法中，当使用宽度方向上的厚度变化小或基本不具有变化的板时且即使当使用宽度方向上的厚度存在变化的板(一种板，其中当在加热的期间对板进行卷绕时，卷材的外形会变为非圆筒形如鼓状并由此易于形成宽度方向上的显著翘曲)时，仍不易形成宽度方向上的显著翘曲且显然易于得到圆筒形卷材。根据本发明的制造方法，能够减少在构成卷材的板的宽度方向上的翘曲和变形，并能够进一步减少纵向上的翘曲和变形。
在构成卷材的第一卷的板的情况中，卷绕即将开始时的温度为在板与卷绕轴接触的位置处的表面温度。在构成卷材的第二卷和其后的卷的板的情况中，卷绕即将开始时的温度为在从所述板与卷绕开始部分接触的位置到上游侧(实施加热处理的处理手段侧)的特定范围(优选约0～2000mm)内的表面温度。本文中，卷绕即将开始时的温度为在板的宽度方向上的表面温度的平均值。使用接触式温度传感器如热电偶或非接触式温度传感器如辐射温度计能够容易地测量表面温度。
在本发明制造方法的一个实施方案中，在加热处理步骤中，在所供应的原材料板的温度为150℃～400℃的期间，利用压延辊对所述原材料板进行压延。特别地，在该实施方案中，将通过对将镁合金进行连续铸造得到的铸造材料进行压延而得到的铸造卷材例示为在准备步骤中准备的原材料卷材。
根据上述实施方案，在加热至特定温度的期间对原材料板进行压延，并在即将开始对压延板进行卷绕之前将得到的压延板的温度降至特定温度(低温)。因此，在例如不进行下述矫平的条件下得到了具有良好平坦度的镁合金卷材(本发明的卷材)。在该实施方案中，可省略矫平，由此卷材的生产率高。在该实施方案中，得到了由压延板构成的卷材。在使用由连续铸造材料构成的铸造卷材的情况中，由于诸如压延性能的塑性处理性良好，所以能够适当实施压延。另外，由于卷绕即将开始时的原材料板为长板，所以能够得到更长的卷材。
在本发明制造方法的一个实施方案中，在所述准备步骤中，准备经压延的卷材作为所述原材料卷材，所述经压延的卷材通过对由镁合金构成的压延板进行卷绕而得到，并且，在所述加热处理步骤中，在所述经压延的板的温度高于100℃且不超过350℃的期间利用多个辊对所述经压延的板进行加热矫平。
根据上述实施方案，通过对已经加热至特定温度的特定原材料板(压延板)进行矫平并通过在即将开始对所述经矫平的板进行卷绕之前将所述经矫平的板的温度降低至特定温度(低温)，得到了具有良好平坦度的镁合金卷材(本发明的卷材)。通过将矫平期间的压延板的温度设定在特定温度范围内，向压延板提供了良好的塑性处理性并在矫平期间不易形成破裂。另外，通过压延引入的应变(剪切区域)可充分保留。因此，根据该实施方案，得到了具有良好的平坦度、表面纹理和塑性处理性的镁合金卷材(本发明的卷材)。在该实施方案中，得到了由进行了矫平的经处理的板构成的卷材。
在实施矫平的本发明制造方法的一个实施方案中，在向所述经压延的板施加30MPa～150MPa的张力的期间实施所述矫平。
根据上述实施方案，能够制造具有更好平坦度、具体地具有0.5mm以下平坦度的镁合金卷材(本发明的卷材)。
在实施矫平的本发明制造方法的一个实施方案中，在所述准备步骤中，准备经压延的卷材作为所述原材料卷材，其中所述经压延的卷材通过将对镁合金进行连续铸造而得到的铸造材料进行压延，并对经压延的板进行卷绕而得到。
根据上述实施方案，通过如上所述使用由连续铸造材料构成的铸造卷材，能够产生适当实施压延并易于得到长板的效果。
发明效果
本发明的镁合金卷材具有良好的平坦度。通过本发明制造镁合金卷材的方法能够以高生产率制造所述卷材。可以将本发明的镁合金构件适当用于各种构成部件。可以将本发明的制造镁合金构件的方法适当用于制造本发明的镁合金构件。
附图说明
[图1]图1(a)是卷材的透视图，图1(b)是描述用于测量宽度方向上的翘曲量的方法的示意图。
[图2]图2是描述用于测量平坦度的方法的示意图。
[图3]图3是示意性显示对原材料实施矫平并对所述原材料进行卷绕的工艺的图。
具体实施方式
现在对本发明进行详细说明。
[卷材]
(组成)
构成本发明卷材和下述本发明镁合金构件的镁合金含有Mg作为基础材料。即，镁合金含有50质量%以上的Mg并具有如上所述的含有各种添加元素的形式。含有Al的Mg-Al系列合金的具体实例包括ASTM标准的AZ系列合金(Mg-Al-Zn系列合金，Zn：0.2～1.5质量%)、AM系列合金(Mg-Al-Mn系列合金，Mn：0.15～0.5质量%)和AS系列合金(Mg-Al-Si系列合金，Si：0.01～20质量%)；以及Mg-Al-RE(稀土元素)系列合金、AX系列合金(Mg-Al-Ca系列合金，Ca：0.2～6.0质量%)和AJ系列合金(Mg-Al-Sr系列合金，Sr：0.2～7.0质量%)。含有5.8质量%以上的Al的AZ系列合金的实例包括AZ61合金、AZ80合金和AZ91合金(Al：8.3～9.5质量%，Zn：0.5～1.5质量%)。与其他Mg-Al系列合金如AZ31合金相比，AZ91合金具有高耐腐蚀性和良好的机械性能如高的强度和硬度且还具有一般的通用性。然而，由于AZ91合金的Al含量高，所以AZ91合金具有高硬度并由此具有低塑性处理性，这易于在塑性处理期间造成破裂。因此，通过向AZ91合金或以与AZ91合金基本相同的量含有Al的合金应用本发明的制造方法，得到了具有良好平坦度和塑性处理性的长板。
另外，当构成本发明的卷材和下述本发明的镁合金构件的镁合金以0.001质量%以上的总量，优选以0.1质量%～5质量%的总量含有选自Y、Ce、Ca和稀土元素(Y和Ce除外)中的至少一种元素时，所述卷材和镁合金构件具有高耐热性和阻燃性。
(形式)
构成本发明卷材的板的形式的典型实例包括通过对铸造材料进行压延而得到的压延板和通过对所述压延板进一步进行矫平而得到的经处理的板。
(内径)
随着内径下降，即使卷数增大仍得到了更小的卷材。然而，据认为，除非使用规定的制造方法，否则易于形成宽度方向上的翘曲。在具有超过1000mm的大内径的卷材的情况中，据认为，由于构成卷材的板的弯曲温和，所以即使不使用特殊的制造方法，也不易形成卷曲(主要是纵向上的翘曲)。本发明的卷材通过如上所述的特殊制造方法来制造，由此为具有1000mm以下内径的卷材，其中如果使用常规制造方法，则认为易于形成宽度方向上的翘曲和卷曲。随着内径下降，即使卷数增大，仍得到了更小的卷材。例如，内径可以为300mm以下。认为具有400mm～700mm内径的卷材易于被利用。本发明卷材的外径能够适当选择，只要卷材的尺寸不过度增大即可。认为具有3000mm以下且特别是2000mm以下外径的卷材易于被利用。
(厚度和宽度)
根据由板制造的镁合金构件的尺寸，能够适当选择构成本发明卷材的板的厚度和宽度。例如，当将卷材用作用于移动电动和电子装置的壳体的原材料时，如果其具有0.02mm～3.0mm且特别是0.1mm～1mm的厚度和50mm～2000mm、特别是100mm以上且进一步为200mm以上的宽度，则认为构成卷材的板易于被利用。当如上所述板的厚度为0.3～2.0mm且宽度为50～300mm时，易于制造具有更好平坦度的卷材。
(宽度方向上的翘曲)
通过如上所述在进行加热处理之后在特定温度下进行卷绕，本发明的卷材在宽度方向上的翘曲量小。所述翘曲量优选更小，更优选0.3%以下。如下测量了宽度方向上的翘曲量。首先，对卷材进行描述。如图1(a)中所示，通过卷绕长板11而得到了卷材10。在卷材10中，由图1(a)中的箭头A指示的方向，即对板11进行卷绕的方向(卷绕方向)或将板11展开的方向(展开方向(供应方向))为板11的纵向。由图1(a)中的箭头B指示的方向，即垂直于纵向的方向是板11的宽度方向。
将卷材展开，并准备翘曲量测试片1，所述试验片1通过以300mm的长度切割最外侧的板而得到。将翘曲量测试片1放置在如图1(b)中所示的水平台(平面板)100上。关于水平台100的表面与翘曲量测试片1的表面，即面对水平台100的表面之间的间隙110，利用测量装置如不锈钢尺或隙规在翘曲量测试片1的宽度方向上测量了在垂直方向上的距离。根据上述测得距离确定了最大距离h(主要地，在宽度方向上在翘曲量测试片1的中心C处在垂直方向上的距离)，并可以使用最大距离h和宽度w由上述式(h/w)×100计算翘曲量。为了适当测量宽度方向上的翘曲，将用于测量宽度方向上的翘曲量的试验片的长度设定为300mm，因为如果板过长，则板不会在宽度方向上适当翘曲，但这取决于宽度。当需要更适当地测量宽度方向上的翘曲时，在将翘曲量测试片切出之后，利用辊式矫平机对试验片进行冷矫平以尽可能除去纵向上的翘曲。
(平坦度)
构成本发明卷材的板具有如上所述的良好平坦度。在板的最优选形式中，上述以1000mm的长度切出的平坦度用试验片一面的基本整个表面都与水平台接触，即上述平坦度基本为0mm。随着平坦度下降，板变得更平坦。由此，所述平坦度为5mm以下，优选3mm以下，更优选1mm以下，特别优选0.5mm以下。可以通过各种方法来测量平坦度。在本发明中，使用上述方法，因为认为由自重变形造成的影响小。
如下测量平坦度。将图1(a)中所示的卷材10展开，并准备平坦度测试片2(图2)，所述试验片通过以1000mm的长度切割最内侧的板而得到。如图2中所示，将平坦度测试片2放置在水平台100上。关于水平台100的表面与平坦度测试片2的表面，即面对水平台100的表面之间的间隙110，如上所述利用测量装置如隙规来测量垂直方向上的距离。将测得值的最大值d定义为平坦度。图1和2显示了以使得试验片1和2的边缘靠近水平台100的方式放置试验片1和2的状态。然而，可以在通过使得图1和2中所示的试验片1和2倒置，以使得所述边缘远离水平台100的方式放置试验片1和2的状态下测量宽度方向上的翘曲量和平坦度。应注意，在图1和2中，为了便于说明，以放大的方式显示了间隙110。
可以将平坦度测试片2放置在水平台100上，使得处于卷绕状态的外周面或处于卷绕状态的内周面充当与水平台100接触的表面。在外周面充当与水平台100接触的表面的情况中，翘曲向水平台100凸起(向下凸起)。结果，在试验片2的边缘与水平台100之间形成间隙，并易于进行测量。
如果位于卷材最内侧上的板满足上述特定范围内的平坦度，则位于板外侧上的板具有大的弯曲半径并经历温和弯曲，由此不易形成卷曲。位于外侧上的板满足上述特定范围内的平坦度。因此，在本发明中，将位于卷材最内侧上的板用作平坦度的测量中的试验片。
(机械性能)
[拉伸强度]
由于对构成本发明卷材的板进行压延，所以如果其组成相同，则所述板具有比压铸材料和触变成型材料更高的强度，但这取决于组成和所实施的制造条件如压延。例如，所述板能够满足280MPa以上的拉伸强度。根据组成和制造条件，所述板能够满足300MPa以上且进一步为320MPa以上的拉伸强度。在室温(约20℃)下的拉伸强度优选为450MPa以下，因为所述板可具有充分的韧性如伸长率。
[0.2%屈服应力]
上述高强度板还具有良好的0.2%屈服应力。例如，如上所述，所述板能够满足230MPa以上的0.2%屈服应力。根据组成和制造条件，所述板能够满足250MPa以上的0.2%屈服应力。在室温(约20℃)下的0.2%屈服应力优选为350MPa以下，因为所述板能够具有充分的韧性如伸长率。
[伸长率]
虽然如上所述强度高，但是构成本发明卷材的板能够具有良好的伸长率，然而这取决于组成和制造条件。随着伸长率增大，可以减少在卷绕或加热矫平期间的破裂并且不易造成塑性处理期间的破裂。例如，如上所述，所述伸长率为1%以上，优选4%以上，更优选5%以上，特别优选8%以上。随着拉伸强度或0.2%屈服应力增大，伸长率倾向于下降，且认为伸长率的上限为约15%。在本发明的卷材由进行了矫平的经处理的板构成的情况中，即使伸长率低，所述卷材仍具有良好的塑性处理性，因为在塑性处理期间易于引起连续的重结晶。
[维氏硬度(Hv)]
构成本发明卷材的板倾向于具有高硬度，例如如上所述满足65以上且进一步为80以上的维氏硬度(Hv)。由于板具有高硬度，所以由本发明的卷材制造的镁合金构件具有高耐刮擦性。维氏硬度主要因下述残余应力而变化。随着残余应力增大，硬度倾向于增大。在下述压缩应力范围内，认为维氏硬度(Hv)的上限为100。
[残余应力]
当所述板具有大于0MPa且不超过100MPa，特别是5MPa～30MPa的压缩残余应力时，在实施塑性处理如压制处理的温度范围内如在200～300℃的温度范围内板的伸长率为100%以上。因此，能够对板进行充分的塑性变形而形成各种形状并由此具有良好的塑性处理性。
[镁合金构件]
通过本发明制造镁合金构件的方法制造了本发明的镁合金构件，其中将本发明的卷材展开并对构成所述卷材的板进行塑性处理。能够使用的塑性处理的实例包括压制处理、深拉、锻造和弯曲。进行了这种塑性处理的本发明的镁合金构件的实例包括其中对整个板进行了塑性处理的镁合金构件，例如进行了塑性处理的三维构件如箱；和其中仅对板的一部分进行了塑性处理的镁合金构件即具有进行了塑性处理的部分的镁合金构件。通过在将板加热至200～300℃的期间实施塑性处理，不易造成破裂等且得到了具有良好表面纹理的镁合金构件。由于使用具有高的强度和韧性的本发明的卷材作为原材料，所以本发明的镁合金构件也具有高的强度和韧性。
另外，通过展开本发明的卷材并对构成所述卷材的板适当进行改变形状的各种处理如切割和冲切，能够得到板状镁合金构件。
通过对得到的镁合金构件进行抗腐蚀处理如化学转化处理或阳极氧化处理和表面处理如涂布、研磨或金刚石切割，能够进一步提高耐腐蚀性，能够实现机械保护，并能够提高装饰、设计和金属纹理以提高商业价值。
[制造方法]
现在对本发明制造方法中的各个步骤进行详细说明。
{准备步骤}
在准备步骤中准备的原材料板的实例包括铸造材料和通过对所述铸造材料进行压延而得到的压延板。当使用铸造材料时，如上所述，将压延用作加热处理。当使用压延板时，如上所述，将矫平用作加热处理。在任何情况中，本发明制造卷材的方法都典型地包括铸造步骤和压延步骤。
(铸造)
例如，可以将锭铸造材料用作本发明卷材的起始材料。然而，当需要构成本发明卷材的板为长板时，充当起始材料的铸造材料优选为长板。优选使用连续制造工艺作为用于得到长板的铸造工艺，原因如下。由于连续铸造工艺使得可快速凝固，所以即使添加元素的含量高时，仍能够减少因偏析、氧化物等造成的内部缺陷，并得到具有良好塑性处理性如压延性能的铸造材料。即，在连续铸造材料中，不易造成由塑性处理如压延期间的内部缺陷而产生的破裂。特别地，在AZ91合金和以与AZ91合金基本相同的量含有Al的合金中，在铸造期间易于导致产生晶体中的杂质以及沉淀的杂质和偏析。即使在铸造之后实施塑性处理如压延，这种晶体中的杂质以及沉淀的杂质和偏析仍易于残留。然而，通过使用连续铸造材料，即使使用含有大量添加元素如Al的合金，仍可以容易地减少晶体中的杂质与沉淀的杂质和偏析的产生。连续铸造工艺的实例包括双辊工艺、双带工艺和带轮工艺。为了制造板状铸造材料，双辊工艺和双带工艺是合适的，且双辊工艺是特别合适的。特别地，优选使用通过WO/2006/003899中所公开的制造工艺而制造的铸造材料。能够适当选择铸造材料的厚度、宽度和长度，从而得到期望的板如压延板。所述铸造材料的厚度优选为10mm以下，特别优选5mm以下，因为在过厚的铸造材料中易于造成偏析。可以将铸造材料的宽度设定为使得可在制造设备中制造铸造材料的宽度。如果将得到的连续铸造材料卷绕成圆筒形，则易于将连续铸造材料传递至下一步骤。当卷绕期间的温度、特别是铸造材料卷绕开始部分的温度为约100～200℃时，即使易于造成破裂的合金如AZ91合金也易于弯曲和卷绕。
(溶体化处理)
通过在对铸造材料进行压延之前实施溶体化处理，能够将铸造材料的组成均质化并能够再次溶解含有诸如Al的元素的沉淀物以提高韧性。在350℃以上并特别是在380℃～420℃的加热温度下实施溶体化处理并持续0.5小时以上并特别是1小时～40小时的保持时间。在Mg-Al系列合金的情况中，所述保持时间优选随Al含量的增大而延长。在保持时间之后的冷却步骤中，通过使用加速冷却如水冷或鼓风冷却提高冷却速率(优选50℃/分钟以上)，能够抑制粗大沉淀物的沉淀。在使用铸造卷材的情况中，所述溶体化处理可在卷绕状态下实施(分批处理)或可通过将铸造的卷材展开并将铸造材料连续插入加热炉中而实施(连续处理)。
(压延)
对铸造材料和进行了溶液处理的材料所实施的压延优选包括在将含有铸造材料的原材料(要进行压延的)加热至超过100℃且特别是150℃～400℃的期间所实施的热压延步骤或加热压延步骤。优选在将原材料加热至上述温度的期间实施压延，因为即使每道次的压下率提高，在压延期间仍不易造成破裂等。当将温度设定为150℃以上时，在压延期间形成较少的破裂等。随着加热温度升高，形成较少的破裂。然而，在超过400℃时，得到的压延板的机械性能会因压延辊的热劣化而下降，所述劣化由压延板的表面卡住或构成压延板的晶粒尺寸的增大造成。因此，压延期间原材料的温度优选为350℃以下，更优选300℃以下，进一步优选280℃以下。特别地，在150℃～250℃下，容易地抑制了热劣化和晶粒尺寸的增大。在200～350℃下，特别是在250℃以上且进一步在270℃～330℃下，提供了良好的压延性能。为了将原材料的温度提高至上述温度，例如对原材料进行加热。使用例如气氛炉(加热箱)对原材料进行加热。可对压延辊进行加热。压延辊的加热温度为例如100～250℃。可对原材料和压延辊两者都进行加热。压下率为由{(t0-t1)/t0}×100表示的值，其中t0表示压延之前原材料的厚度且t1表示压延之后压延板的厚度。
可以以单道次或多道次实施压延，但优选通过上述加热压延来实施至少一个道次。在以多道次进行压延的情况中，可为各道次改变条件如原材料(要进行压延的)的加热温度、压延辊的温度、压下率和线速度。通过以多道次实施压延，得到薄板，板的平均粒径下降(例如10μm以下，优选5μm以下)，且塑性处理性如压制处理性提高。可适当选择道次数、各道次的压下率和总压下率以得到具有期望厚度和宽度的板。例如，每道次的压下率为5%～40%且总压下率为75%～85%。在以多道次实施压延的情况中，可在道次之间实施中间热处理(加热温度：150～350℃(优选300℃以下)，保持时间：0.5～3小时)。通过使用润滑剂可容易地实施压延，因为可以降低压延期间的摩擦抵抗并能够防止压延板的卡住。
当本发明的卷材由压延板构成时，在将卷绕即将开始时压延板的温度降至100℃以下的低温之后对压延板进行卷绕。如果压延板具有超过100℃的高温，则压延板因其高塑性处理性而易于弯曲。另外，尽管即使具有1000mm以下的小卷绕直径压延板仍易于卷绕，但是在卷绕的压延板上形成宽度方向上的翘曲和卷曲，从而导致压延板的平坦度差。另一方面，通过实施上述加热压延而得到的压延板具有良好的塑性处理性且即使在100℃以下仍能够充分弯曲。因此，在本发明制造方法的一个实施方案中，如上所述在100℃以下对压延板进行卷绕。通过以这种方式在比较低的温度下对压延板进行卷绕，不易形成宽度方向上的翘曲和卷曲并能够制造具有良好平坦度的本发明卷材。在本发明的制造方法中，在压延之后不实施最终的热处理(退火)并在压延之后在100℃以下对压延板进行卷绕。由此，能够在一定程度上将通过压延而引入的应变(剪切区域)残留在压延板中。卷绕即将开始时压延板的温度优选为75℃以下，更优选50℃以下。当将温度下限设定为约室温时，在压延期间不易造成破裂并能够防止用于冷却的能量过度增大。当将残留应变的卷材用作用于塑性处理如压制处理的原材料时，在塑性处理期间能够造成动态重结晶并由此原材料具有良好的塑性处理性。
通过提高卷绕之前压延板的移动距离而实现的自然冷却或使用加速冷却手段如通过运送低温空气实现的鼓风冷却(空气冷却)、通过喷雾低温水实现的水冷却或使用水冷辊的加速冷却，能够将卷绕即将开始时压延板的温度降至100℃以下。在自然冷却的情况中，不需要另外的冷却装置。在加速冷却的情况中，可将加速冷却手段布置在压延之后的位置与卷绕即将开始时的位置之间的任意位置，即在压延板移动方向上压延辊的下游侧(即压延辊的外侧)与卷绕轴之间的任意位置处，从而使得卷绕即将开始时的板具有期望温度。例如，可以以靠近卷绕轴进口的方式布置加速冷却手段。在加速冷却的情况中，能够容易地控制冷却速率，并降低压延板的移动距离并由此可降低设备的尺寸。
在以多道次实施压延的情况中，将原材料(进行压延的压延板)的供应和卷绕重复实施多次。在这种情况下，可将在100℃以下下的卷绕实施一次或多次。例如，对于各道次，可以在100℃以下下对压延板进行卷绕。即使当仅在最终道次的压延之后实施在100℃以下下的卷绕时，仍能够充分降低翘曲和变形。在这种情况下，加热效率高且卷材的生产率高。
通过压延步骤，如上所述，能够得到具有少量翘曲和变形以及良好平坦度的卷材。然而，通过将卷材展开并进一步实施下述矫平能够制造具有更好平坦度并具有更少量翘曲和变形(特别地，纵向上的翘曲)或基本不含翘曲或变形的镁合金板。由于构成通过在上述特定条件下对压延板进行卷绕而得到的压延卷材的压延板具有良好的平坦度，所以易于将压延板供应至矫平装置中，这导致卷材的生产率高。
(预处理)
在本发明的卷材由进行了矫平的经处理的板构成的情况中，可直接对压延之后的压延卷材进行矫平。然而，通过在矫平之前进行研磨处理，能够将压延板表面上存在的刮痕、附着到表面上的处理流体(例如润滑油)和在表面上形成的氧化层除去，从而使得表面清洁并平滑。具有良好表面纹理的这种板易于进行均匀矫平。如下所述，例如，即使当通过相对提高用于矫平的一对矫平辊之间的间隙来提供小的压制量时，通过对具有良好表面纹理的板进行矫平，也易于得到具有良好平坦度的卷材。通过例如使用研磨带的湿式处理可实施所述研磨处理。
(矫平)
在本发明的卷材由进行了矫平的经处理的板构成的情况中，如上所述，将经压延的卷材用作原材料，在高于100℃且不超过350℃下实施加热矫平，并在将卷绕即将开始时经处理的板的温度降至100℃以下的低温之后对经处理的板进行卷绕。
实施矫平以提高平坦度并保持通过保持剪切区域而实现的良好塑性处理性。通过校正或除去在压延之后在对压延板进行卷绕时在压延板上形成的卷曲和宽度方向上的翘曲并通过调节在压延期间引入的应变(残余应变)的量，实现了这种目的。当矫平期间原材料(压延板)的温度超过100℃时，所述原材料具有良好的塑性处理性。结果，能够充分矫平宽度方向上的翘曲和卷曲以实现良好的平坦度。随着温度升高，塑性处理性提高。然而，如果温度超过350℃，则通过压延引入的应变由于热而释放并由此在原材料中不会充分存在剪切区域。因此，在塑性处理如压制处理期间不易造成连续重结晶。所述温度优选为150℃～300℃。特别地，由于在200℃～300℃的温度范围内镁合金具有高伸长率，所以温度更优选为200～300℃。通过例如对原材料进行加热可将原材料的温度升高至上述温度。利用例如加热手段如充满热空气的加热炉或电加热装置来实施矫平期间的原材料的加热。可将利用加热装置加热的原材料运输至矫平手段并然后可以实施矫平。然而，优选以连续方式布置加热手段和矫平手段，因为能够抑制原材料的温度下降。或者，可以将多个用于矫平的辊安装在加热炉中。在这种情况下，在将原材料引入到加热炉中以实施加热之后，将原材料引入到辊中。
通过将原材料通过以将夹持原材料的方式布置的一对或多对矫平辊可实施矫平以提供弯曲，所述矫平辊对相互邻近。例如能够使用专利文献1中公开的应变赋予手段。通过调节例如矫平辊的直径、使得原材料通过的矫平辊的对数、矫平辊对之间的间隙(矫平辊对的压制量)、在原材料移动方向上相互邻近的矫平辊之间的距离以及原材料的移动速度，可对矫平之后得到的经处理的板的平坦度和在所述经处理的板中存在的剪切区域的量进行控制。例如，矫平辊的直径为约φ10～50mm，矫平辊的总数为约10～40，且压制量为约-4.0～0mm。
此外，通过在向原材料施加特定张力的期间实施矫平，得到了具有0.5mm以下的更好平坦度的镁合金卷材。本文中，当对长的原材料如压延卷材连续进行矫平时，将原材料设置在供应轴中并利用所述供应轴展开，然后利用卷绕轴进行卷绕。由此，通过供应轴与卷绕轴之间的移动，可以将原材料矫平。在所述移动中，向原材料施加的张力基本为零(约3MPa以下)，这意味着基本上不向原材料施加张力。当向原材料施加30MPa以上的张力时，能够进一步提高平坦度。随着张力增大，平坦度倾向于提高。当张力为150MPa以下时，能够在不断裂原材料的条件下提高平坦度。所述张力优选为40MPa～120MPa。通过控制供应轴和卷绕轴的旋转速度或通过使用装备有跳动辊的张力调节装置，能够调节张力。
然后，如上所述，在使用自然冷却或急速冷却手段将矫平之后并在卷绕即将开始时的经处理的板的温度降至100℃以下、优选75℃以下且更优选50℃以下的低温之后对所述经处理的板进行卷绕。这提供了由具有少量翘曲和变形的板构成的卷材。此外，在该形式中，如上所述，通过在压延之后实施矫平而不进行最终热处理(退火)得到的卷材处于在一定程度上残留由压延引入的应变(剪切区域)的状态下。因此，当将卷材用作进行了塑性处理的构件的原材料时，如上所述，在塑性处理期间能够造成动态重结晶。
在铸造之后的溶体化处理与得到最终产品(镁合金构件)的步骤之间，将由镁合金构成的原材料保持在150～300℃下的总时间设定为0.5～12小时并对原材料进行加热，使得温度不超过300℃。这能够提供包括均匀分散在其中的细金属间化合物(例如平均粒径：0.5μm以下)的微观结构(例如金属间化合物的总面积百分比为11%以下)。具有这种微观结构的镁合金构件具有高耐腐蚀性和抗冲击性。
(其他处理)
可以将得到的具有良好平坦度的卷材直接用作进行了塑性处理如压制处理的构件的原材料。在对卷材进行各种处理如切割和塑性处理如压制处理之前，通过实施上述研磨处理如湿带研磨可提高卷材的表面纹理。如上所述，所述研磨处理除去原材料表面上的刮痕、处理流体和氧化层，并由此能够得到具有清洁且平滑的表面的卷材。在各种处理如切割和塑性处理之前或之后，能够实施抗腐蚀处理如化学转化处理或阳极氧化处理。另外，在加热矫平之后可实施冷矫平。通过实施冷矫平能够实现更好的平坦度。在冷矫平中，能够使用用于冷矫平的市售的辊式矫平机。
现在基于试验例对本发明的实施方案进行更具体地描述。
<试验例1>
在各种条件下制造了由镁合金构成的板。对所述板的平坦度和机械性能进行了检验。
在该试验中，制造了各自具有与充当镁合金的AZ91合金相当的组成的卷材和板构件。为了比较，准备了由AZ91合金构成的市售的压铸板(厚度：0.6mm，试样编号：200)和市售的AZ31合金板(厚度：0.6mm，试样编号300，通过对卷材进行切割而得到)。
[卷材：1号和2号试样]
如下制造了各种卷材。在惰性气氛中将具有与AZ91合金相当组成的锭(市售产品)加热至650～700℃以制备熔融金属。在惰性气氛中通过双辊连续铸造工艺由熔融金属制造了长的铸造板(厚度：4mm)，然后进行卷绕。在400℃下对铸造的卷材进行溶体化处理并持续24小时。
将进行了溶体化处理的卷材用作原材料并通过重复卷绕和展开原材料来以多道次实施压延。在所述压延中，每道次的压下率为5～40%，原材料的加热温度为150～250℃，且辊的温度为100～250℃。在溶体化处理之后的步骤中，将原材料保持在150～300℃的温度范围内的总时间设定为0.5～12小时。以500mm(≤1000mm)的卷绕直径(内径)对得到的压延板(厚度：0.6mm，宽度：210mm)进行卷绕。通过在压延之前或在压延期间在适当时机对原材料的两个边缘进行适当切割，即使已经产生了边缘破裂时，仍能够防止由压延造成的边缘破裂继续进展。因此，能够提高收率。
将得到的压延板设置在供应轴中并展开，并进一步进行矫平。使用卷绕轴对得到的经处理的板进行卷绕以制造由经处理的板构成的卷材。将所述卷材称作1号和2号试样。如图3中所示，通过展开经压延的卷材并使用能够对充当原材料的压延板3进行加热的加热炉30和装备有辊单元的辊式矫平机31来实施矫平，所述辊单元包括对受热的原材料连续赋予弯曲的至少一个矫平辊32。辊单元包括以交错方式布置从而在垂直方向上相互面对的多个矫平辊32。在1号试样中，将以夹持原材料的方式布置的一对辊的压制量(辊的直径与一对辊的中心之间的距离x之差)设定为3mm。在2号试样中，将压制量设定为2mm。
在由图3中的箭头所指示的方向上运输原材料(压延板3)。将原材料预先在加热炉30中进行加热并运输至辊式矫平机31。在辊式矫平机31中，当原材料在辊单元中在布置在垂直方向上的矫平辊32之间通过时，通过辊32对原材料赋予弯曲。在该试验中，在加热炉中将压延板加热至200℃的期间重复赋予弯曲。在1号试样中，在基本不对原材料施加张力的期间(在仅存在使得原材料可在供应轴与卷绕轴之间移动的张力的期间)，将原材料通过辊单元。在2号试样中，在施加50MPa张力的期间，将原材料通过辊单元。使用布置在辊式矫平机31下游侧并在卷绕轴(未示出)之前的冷却系统33(本文中为鼓风冷却手段)来对从辊式矫平机31中排出的经处理的板4进行冷却。然后，利用卷绕轴对经处理的板4进行卷绕。在该试验中，将温度传感器5布置在朝向冷却系统33侧(上游侧)距离已经通过冷却系统33的经处理的板4与卷绕轴接触的位置或经处理的板4与卷绕开始部分接触的位置40为1000mm(距离L)的位置处。利用温度传感器5对即将开始利用卷绕轴对经处理的板进行卷绕之前所述经处理的板的温度进行测量。根据经处理的板的移动速度来调节空气的体积，使得温度降至100℃以下(本文中，室温(约20℃)～50℃)。在1号和2号试样中的各种试样中，制造了多个这种卷材。
通过例如以靠近卷绕轴的方式布置非接触式温度传感器，能够容易地测量在即将开始利用卷绕轴对经处理的板进行卷绕之前所述经处理的板的温度。本文中，在所述经处理的板的宽度方向上布置多个温度传感器5，并将在所述经处理的板的宽度方向上的平均温度定义为卷绕即将开始时的温度。通过在矫平之前对原材料的两个边缘进行适当切割，即使已经因压延等而产生了边缘破裂，仍能够防止由矫平造成的边缘破裂继续进展。因此，可以提高收率。
[板构件：100号试样]
如下制造了板构件。在惰性气氛中将具有与AZ91合金相当组成的锭(市售产品)加热至650～700℃以制备熔融金属。在惰性气氛中通过双辊连续铸造工艺由熔融金属制造了铸造板。将所述铸造板切割成预定长度以制备具有4mm厚度的多个铸造板。在400℃下对各个铸造板进行溶体化处理并持续24小时。然后，以多道次实施压延以制造具有0.6mm厚度的压延板。压延条件与1号和2号试样中的卷材的压延条件相同。在与1号试样相同的条件下(压制量：3mm)，使用上述辊式矫平机对各个得到的压延板进行加热矫平。将得到的经处理的板(宽度：210mm，长度：1000mm)称作100号试样
<<平坦度>>
对1号和2号试样的卷材和100号试样的板构件的平坦度进行了测量。将各卷材展开，并将位于卷材最内侧上的板切割成1000mm的长度以制备试验片。将所述试验片放置在水平台上，使得处于卷绕状态的外周表面面对所述水平台。对水平台的表面与试验片的表面的一部分，即不与水平台接触的部分之间在垂直方向上的最大距离进行测量并定义为试验片的平坦度。表显示了其中n=3的平均值。也以相同的方式将板构件放置在水平台上并按上述测量了平坦度。表显示了其中n=3的平均值。
<<机械性能>>
在室温(约20℃)下对制备的1、2、100、200和300号试样进行拉伸试验(标距长度：50mm，拉伸速度：5mm/分钟)以测量拉伸强度(MPa)、0.2%屈服应力(MPa)和伸长率(%)(各试样的评价数：n=3)。在该试验中，由各试样(厚度：0.6mm)制备了JIS 13B板状样品(JIS Z 2201(1998))并基于JIS Z 2241(1998)中关于金属材料的拉伸试验方法实施了拉伸试验。关于1号和2号试样的卷材以及300号试样的AZ31合金板，以使得展开的卷材的纵向(本文中为压延方向)与样品的纵向相对应的方式制备了样品(RD)，并以使得宽度方向(与所述压延方向垂直的方向)与样品的纵向相对应的方式制备了样品(TD)。关于100号试样的板构件，以使得板构件的压延方向与样品的纵向相对应的方式制备了样品(RD)，并以使得宽度方向(与所述压延方向垂直的方向)与样品的纵向相对应的方式制备了样品(TD)。关于200号试样的板构件，准备了自由选择纵向的样品。表显示了其中n=3的平均值。
对1号和2号试样的卷材和100号试样的板构件的维氏硬度(Hv)进行了测量。在该试验中，在通过在纵向(压延方向)上对试样进行切割而得到的纵截面与通过在宽度方向(与所述压延方向垂直的方向)上对试样进行切割而得到的横截面的中心部分中的多个点(本文中，各截面为5个点，意味着总共10个点)处测量了维氏硬度，从表面开始到板厚度方向上0.05mm深度处的外层部分除外。表显示了平均值。
对1号和2号试样的卷材、100号试样的板构件和300号试样的AZ31合金板的残余应力进行了测量。通过使用(1004)面作为测量表面的sin2ψ法，利用如下微小部分X射线应力测量装置对残余应力进行了测量。在各样品的压延方向上进行了测量。表显示了测量结果。在表中，负(-)数指示压缩残余应力。测量条件如下。
所用装置：微小部分X射线测量装置(由日本理学株式会社(RigakuCorporation)制造的MSF-SYSTEM)
所用X射线：Cr-Kα(V滤波器)
激发条件：30kV，20mA
测量区域：φ2mm(所用的准直仪直径)
测量方法：sin2ψ法(具有波动的同倾法)
ψ=0°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°和45°
测量表面：Mg(1004)面
所用常数：杨氏模量=45000MPa且泊松比=0.306
测量点：试样的中心部分
测量方向：压延方向
[表]
Figure BDA00001679342900281
从表中可清楚，在卷绕即将开始时冷却至100℃以下之后卷绕的1号和2号试样的卷材在展开之后具有小的平坦度值，这意味着这种卷材具有良好的平坦度。特别地，发现1号和2号试样的卷材的平坦度等于或小于未卷绕的100号试样的板构件的平坦度。此外，将1号和2号试样的卷材展开并将位于最外侧的板切割成300mm的长度以测量宽度方向上的翘曲量((最大距离h/宽度：210mm)×100(%))。各卷材的翘曲量为0.5%以下。如上所述，通过实施加热处理并然后在卷绕即将开始时将温度降至特定温度之后实施卷绕，即使当卷绕直径小至1000mm以下时，仍得到了具有良好平坦度的卷材，其中即使卷数增大，仍不易形成卷曲并不易形成宽度方向上的翘曲。作为目视检查的结果，1号和2号试样的卷材无破裂并具有良好的表面纹理。
很明显，1号和2号试样的卷材在纵向(压延方向)和宽度方向两个方向上都具有高的拉伸强度、0.2%屈服应力和伸长率的值，且在纵向与宽度方向之间这种值的差小。还很明显，得到的卷材具有高的拉伸强度并还具有高的伸长率，这意味着这种卷材在高强度与高韧性之间具有良好的平衡。另外很明显，得到的卷材还具有压缩残余应力。
很明显，通过在施加特定张力的期间实施矫平，得到了具有0.5mm以下的更好平坦度的卷材。还很明显，通过在施加特定张力的期间实施矫平，得到了具有高压缩残余应力的卷材即包括许多剪切区域的卷材。
对得到的卷材进行压制处理和冲切以制造镁合金构件。所述镁合金构件具有高的拉伸强度且还具有高的伸长率，这意味着这种镁合金构件在高强度与高韧性之间具有良好的平衡。特别地，当使用在施加特定张力的期间进行矫平的2号试样的卷材时，得到的镁合金构件具有更好的塑性处理性。
<试验例2>
在如下条件下制造了具有与AZ91合金相当组成的卷材。在该试验中，如同试验例1中，通过双辊连续铸造工艺制造了铸造的卷材(厚度：5mm)并且在400℃下对制造的卷材进行溶体化处理并持续24小时。将溶体化处理之后的卷材用作原材料。以多道次对具有250℃温度的原材料板连续进行压延，直至板的厚度降至0.6mm而制造长的压延板。对所述长的压延板进行卷绕(宽度：210mm)。在该试验中，在最终道次的卷绕中，在压延板上鼓吹具有20℃温度的冷空气以将温度强制降至100℃以下。将卷绕的压延卷材预加热至200℃并将加热至200℃的压延卷材展开。在与试验例1中的1号试样相同的条件下，对所述压延板进行矫平。在进行了矫平的经处理的板上鼓吹具有20℃温度的冷空气以将温度强制降至100℃以下，然后对经处理的板进行卷绕。如同在试验例1中，由得到的卷材制备了平坦度测试片(长度：1000mm，宽度：210mm)和翘曲量测试片(长度：300mm，宽度：210mm)。作为平坦度和宽度方向上的翘曲量的测量结果，平坦度为1.0mm以下且翘曲量为0.5%以下。此外，利用辊式矫平机对翘曲量测试片进行冷矫平以使得可适当测量宽度方向上的翘曲。作为宽度方向上的翘曲量的测量结果，翘曲量为0.5%以下。
在不背离本发明范围的条件下，能够适当对上述实施方案进行修改，且本发明不限于上述构造。例如，能够适当改变镁合金的组成(添加元素的类型和含量)、卷材的内径以及板的厚度和宽度。另外，能够使用包括在将卷绕即将开始时的压延板的温度设定为特定温度的期间对压延板进行卷绕的步骤的制造方法以代替上述矫平。
工业实用性
本发明的镁合金构件能够适当用于各种电动和电子装置的构造部件、特别是便携式或小的电动和电子装置的壳体以及需要具有高强度的各种领域中的构件如输送机器如汽车和飞机的构成构件。本发明的镁合金卷材能够适当用作本发明的上述镁合金构件的原材料。本发明制造镁合金构件的方法和本发明制造镁合金卷材的方法能够分别适当用于制造本发明的上述镁合金构件和制造本发明的上述镁合金卷材。
附图标记
1：翘曲量测试片
2：平坦度测试片
10：卷材
11：板
3：压延板
30：加热炉
31：辊式矫平机
32：矫平辊
33：冷却系统
4：经处理的板
40：经处理的板与卷绕轴或卷绕开始部分接触的位置
5：温度传感器
100：水平台
110：间隙

Claims (22)

1.一种镁合金卷材，其通过将由镁合金构成的板卷绕成圆筒形而制得，
其中所述卷材的内径为1000mm以下，且
所述卷材的宽度方向的翘曲量满足以下要求：
(宽度方向的翘曲量)
当宽度方向上的翘曲量(%)被定义为(翘曲量测试片在垂直方向上的最大距离h/宽度w)×100时，宽度方向的翘曲量为0.5%以下，
其中，当将位于构成所述卷材的所述板的最外侧上的板切割成300mm的长度以得到翘曲量测试片，并将所述翘曲量测试片放置在水平台上时，将所述水平台的表面与所述翘曲量测试片的宽度方向上的一个表面的不与所述水平台接触的部分之间在垂直方向上的最大距离称作h，并将所述翘曲量测试片的宽度称作w
2.如权利要求1所述的镁合金卷材，其中所述卷材的平坦度满足以下要求：
(平坦度)
当将位于构成所述卷材的所述板的最内侧上的板切割成1000mm的长度以得到平坦度测试片，并将所述平坦度测试片放置在水平台上时，将所述水平台的表面与所述平坦度测试片的一个表面的不与所述水平台接触的部分之间在垂直方向上的最大距离定义为平坦度，所述平坦度为5mm以下。
3.如权利要求2所述的镁合金卷材，其中所述平坦度为0.5mm以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的镁合金卷材，其中所述镁合金含有5.8质量%～12质量%的作为添加元素的Al。
5.如权利要求1～4中任一项所述的镁合金卷材，其中所述镁合金含有8.3质量%～9.5质量%的作为添加元素的Al。
6.如权利要求1～5中任一项所述的镁合金卷材，其中构成所述卷材的板的厚度为0.02mm～3.0mm，且构成所述卷材的板的宽度为50mm～2000mm。
7.如权利要求1～6中任一项所述的镁合金卷材，其中构成所述卷材的板的厚度为0.3mm～2.0mm，且构成所述卷材的板的宽度为50mm～300mm。
8.如权利要求1～7中任一项所述的镁合金卷材，其中构成所述卷材的板的拉伸强度为280MPa～450MPa。
9.如权利要求1～8中任一项所述的镁合金卷材，其中构成所述卷材的板的0.2%屈服应力为230MPa～350MPa。
10.如权利要求1～9中任一项所述的镁合金卷材，其中构成所述卷材的板的伸长率为1%～15%。
11.如权利要求1～10中任一项所述的镁合金卷材，其中构成所述卷材的板的维氏硬度(Hv)为65～100。
12.如权利要求1～11中任一项所述的镁合金卷材，其中构成所述卷材的板的残余应力大于0MPa且不超过100MPa。
13.一种制造镁合金卷材的方法，包括：
准备原材料卷材的准备步骤，所述原材料卷材通过将由镁合金构成的原材料板卷绕成圆筒形而得到；
通过将所述原材料卷材展开而连续供应所述原材料板，并在所述原材料板的温度超过100℃的期间对所供应的原材料板进行处理的加热处理步骤；以及
对所述经处理的板进行卷绕以形成内径为1000mm以下的卷材的卷绕步骤，
其中在卷绕即将开始时将所述经处理的板的温度降至100℃以下之后实施所述卷绕步骤。
14.如权利要求13所述的制造镁合金卷材的方法，
其中，在所述准备步骤中，准备经压延的卷材作为所述原材料卷材，所述经压延的卷材通过对由镁合金构成的压延板进行卷绕而得到，以及
在所述加热处理步骤中，在所述经压延的板的温度高于100℃且不超过350℃的期间利用多个辊对所述经压延的板进行加热矫平。
15.如权利要求14所述的制造镁合金卷材的方法，其中在向所述经压延的板施加30MPa～150MPa的张力的期间实施所述矫平。
16.如权利要求14或15所述的制造镁合金卷材的方法，其中在所述准备步骤中，准备经压延的卷材作为所述原材料卷材，其中所述经压延的卷材通过将对镁合金进行连续铸造而得到的铸造材料进行压延，并对经压延的板进行卷绕而得到。
17.如权利要求13所述的制造镁合金卷材的方法，其中，在所述加热处理步骤中，在所述原材料板的温度为150℃～400℃的期间利用压延辊对所供应的原材料板进行压延。
18.如权利要求17所述的制造镁合金卷材的方法，其中，在所述准备步骤中，准备铸造的卷材作为所述原材料卷材，所述铸造的卷材通过将对镁合金进行连续铸造而得到的铸造材料进行卷绕而得到。
19.如权利要求13～18中任一项所述的制造镁合金卷材的方法，其中所述在卷绕即将开始时的温度为75℃以下。
20.如权利要求13～19中任一项所述的制造镁合金卷材的方法，其中所述镁合金含有5.8质量%～12质量%的作为添加元素的Al。
21.一种制造镁合金构件的方法，包括：将权利要求1～12中任一项的镁合金卷材展开，并对所述板进行塑性处理。
22.一种镁合金构件，其通过权利要求21的方法得到。
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