DE102022117455A1 - METHOD FOR FORMING MAGNESIUM-BASED ALLOYS WITH A BIMODAL MICRO STRUCTURE AND COMPONENTS PRODUCED FROM SUCH MAGNESIUM-BASED ALLOYS - Google Patents
METHOD FOR FORMING MAGNESIUM-BASED ALLOYS WITH A BIMODAL MICRO STRUCTURE AND COMPONENTS PRODUCED FROM SUCH MAGNESIUM-BASED ALLOYS Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022117455A1 DE102022117455A1 DE102022117455.7A DE102022117455A DE102022117455A1 DE 102022117455 A1 DE102022117455 A1 DE 102022117455A1 DE 102022117455 A DE102022117455 A DE 102022117455A DE 102022117455 A1 DE102022117455 A1 DE 102022117455A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- magnesium
- equal
- based alloy
- weight
- zirconium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 168
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 167
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 214
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 200
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 198
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 52
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 61
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 34
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 30
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 13
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 11
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 9
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 8
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 150000002680 magnesium Chemical class 0.000 abstract 1
- QMGSCCRUAVAONE-UHFFFAOYSA-N zinc zirconium Chemical compound [Zn].[Zn].[Zn].[Zr] QMGSCCRUAVAONE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 17
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 9
- UQCVYEFSQYEJOJ-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Zn].[Zr] Chemical compound [Mg].[Zn].[Zr] UQCVYEFSQYEJOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000306 component Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 6
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 6
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- KDHWZXMNULXDFH-UHFFFAOYSA-N [Zn].[Zr] Chemical compound [Zn].[Zr] KDHWZXMNULXDFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000001887 electron backscatter diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 3
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000723368 Conium Species 0.000 description 1
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PGTXKIZLOWULDJ-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Zn] Chemical compound [Mg].[Zn] PGTXKIZLOWULDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/04—Alloys based on magnesium with zinc or cadmium as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/34—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tyres; for rims
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Es sind Verfahren zur Herstellung von Komponenten aus einer Magnesiumlegierung vorgesehen. Ein Vorformling einer magnesiumbasierten Legierung mit einer Vielzahl von zirconiumreichen Domänen, die in einer Magnesiumlegierungsmatrix verteilt sind, wird mit einer Temperatur von ≥ ungefähr 360 °C beaufschlagt und einem Umformungsprozess unterzogen, der eine selektive dynamische Rekristallisation ermöglicht, um ein bimodales Mikrogefüge in der aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente zu erzeugen, die eine Vielzahl von nicht rekristallisierten Bereichen aufweist, die in einer Matrix verteilt sind, die dynamisch rekristallisierte Körner umfasst. Die magnesiumbasierte Legierung umfasst Zink (Zn) mit ≥ ungefähr 2 bis ≤ ungefähr 4 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Zirconium (Zr) mit ≥ ungefähr 0,62 Gew.-% bis ≤ ungefähr 1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Gesamtverunreinigungen mit ≤ ungefähr 0,1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und einen Rest an Magnesium (Mg). Warmumgeformte aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellte Komponenten, die nach solchen Verfahren hergestellt werden, sind ebenfalls denkbar, einschließlich Fahrzeugteilen.Methods for producing components from a magnesium alloy are provided. A magnesium-based alloy preform with a plurality of zirconium-rich domains distributed in a magnesium alloy matrix is exposed to a temperature of ≥ approximately 360 ° C and subjected to a forming process that enables selective dynamic recrystallization to form a bimodal microstructure in the form of a magnesium-based alloy component having a plurality of non-recrystallized areas distributed in a matrix comprising dynamically recrystallized grains. The magnesium-based alloy includes zinc (Zn) with ≥ about 2 to ≤ about 4% by weight of the magnesium-based alloy, zirconium (Zr) with ≥ about 0.62% by weight to ≤ about 1% by weight of the magnesium-based alloy, Total impurities with ≤ approximately 0.1% by weight of the magnesium-based alloy and a balance of magnesium (Mg). Hot-formed magnesium-based alloy components manufactured using such processes are also conceivable, including vehicle parts.
Description
EINLEITUNGINTRODUCTION
Dieser Abschnitt enthält Hintergrundinformationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung, die nicht unbedingt zum Stand der Technik gehören.This section contains background information related to the present disclosure that is not necessarily prior art.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von Komponenten aus einer magnesiumbasierten Legierung, wie z.B. Fahrzeugteilen, indem eine magnesiumbasierte Legierung einem plastischen Warmumformungsprozess unterzogen wird, um die dynamische Rekristallisation zu ermöglichen und ein bimodales Mikrogefüge mit einer Vielzahl von nicht rekristallisierten Domänen zu erzeugen, die in einer Matrix verteilt sind, die dynamisch rekristallisierte Körner für eine verbesserte Festigkeit und Duktilität umfasst.The present disclosure relates to methods of manufacturing magnesium-based alloy components, such as vehicle parts, by subjecting a magnesium-based alloy to a hot plastic working process to enable dynamic recrystallization and to produce a bimodal microstructure with a plurality of non-recrystallized domains. which are distributed in a matrix comprising dynamically recrystallized grains for improved strength and ductility.
Leichtmetallkomponenten für Fahrzeuganwendungen (z.B. in der Automobilindustrie) werden häufig aus Aluminium- und/oder Magnesiumlegierungen hergestellt. Solche Leichtmetalle können tragende Komponenten bilden, die stark und steif sind und gleichzeitig eine gute Festigkeit und Duktilität (z.B. Dehnung) aufweisen. Hohe Festigkeit und Duktilität sind besonders wichtig für Fahrzeuge, z.B. Automobile. Magnesiumlegierungen sind zwar ein Beispiel für Leichtmetalle, die zur Ausbildung von konstruktiven Komponenten in einem Fahrzeug verwendet werden können, in der Praxis kann die Verwendung von Magnesiumlegierungen jedoch begrenzt sein. Magnesiumlegierungen können zwar durch eine Vielzahl verschiedener Formgebungsverfahren, wie z. B. Knetprozessen wie Strangpressen, Walzen, Schmieden, Fließpressen, Prägen und dergleichen, bearbeitet werden, doch kann Magnesium im Vergleich zu Aluminium eine relativ geringe Festigkeit und Duktilität/Dehnbarkeit aufweisen.Light metal components for vehicle applications (e.g. in the automotive industry) are often made from aluminum and/or magnesium alloys. Such light metals can form load-bearing components that are strong and stiff while at the same time having good strength and ductility (e.g. elongation). High strength and ductility are particularly important for vehicles, such as automobiles. Although magnesium alloys are an example of light metals that can be used to form structural components in a vehicle, in practice the use of magnesium alloys may be limited. Magnesium alloys can be formed using a variety of different shaping processes, such as: B. kneading processes such as extrusion, rolling, forging, extrusion, embossing and the like, but magnesium can have relatively low strength and ductility/extensibility compared to aluminum.
Es besteht daher ein ständiger Bedarf an verbesserten Formgebungsverfahren zum Bilden von verbesserten Komponenten aus Magnesiummetall mit höherer Festigkeit und höherer Duktilität.There is therefore a continuing need for improved forming processes to form improved magnesium metal components with higher strength and higher ductility.
KURZDARSTELLUNGSHORT PRESENTATION
Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfangs oder aller ihrer Merkmale.This section contains a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente aus einer magnesiumbasierten Legierung mit einem bimodalen Mikrogefüge. Bei einer Abwandlung kann ein Verfahren das Gießen einer magnesiumbasierten Legierung durch Schmelzen einer magnesiumbasierten Legierung in einem Ofen mit einer Temperatur (T) von größer oder gleich T = 650 °C + (500 × ((CZr - 0,6)) °C umfassen, wobei CZr eine Konzentration von Zirconium (Zr) von größer oder gleich ungefähr 0,62 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung darstellt und die magnesiumbasierte Legierung ferner Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 4 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Gesamtverunreinigungen mit kleiner oder gleich ungefähr 0,1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und einen Rest an Magnesium (Mg) umfasst. Das Verfahren umfasst außerdem das Verfestigen der magnesiumbasierten Legierung zu einem Vorformling mit einer Vielzahl von zirconiumreichen Domänen, die in den Körnern einer Magnesiumlegierungsmatrix verteilt sind. Das Verfahren umfasst ferner das Beaufschlagen des Vorformlings mit einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 360 °C und einen Umformungsprozess, der eine selektive dynamische Rekristallisation ermöglicht, um ein bimodales Mikrogefüge in der aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente zu erzeugen und eine Vielzahl von nicht rekristallisierten Bereichen zu bilden, die in einer Matrix verteilt sind, die dynamisch rekristallisierte Körner mit einer durchschnittlichen Größe von größer oder gleich ungefähr 0,5 Mikrometern bis kleiner oder gleich ungefähr 10 Mikrometer umfasst.The present disclosure relates to a method for producing a magnesium-based alloy component with a bimodal microstructure. In a variation, a method may include casting a magnesium-based alloy by melting a magnesium-based alloy in a furnace having a temperature (T) greater than or equal to T = 650 °C + (500 × ((C Zr - 0.6)) °C include, where C Zr represents a concentration of zirconium (Zr) of greater than or equal to about 0.62% by weight to less than or equal to about 1% by weight of the magnesium-based alloy and the magnesium-based alloy further represents zinc (Zn) with greater than or equal to about 2% by weight to less than or equal to about 4% by weight of the magnesium-based alloy, total impurities less than or equal to about 0.1% by weight of the magnesium-based alloy, and a balance of magnesium (Mg). further solidifying the magnesium-based alloy into a preform having a plurality of zirconium-rich domains distributed in the grains of a magnesium alloy matrix. The method further comprises subjecting the preform to a temperature greater than or equal to about 360 ° C and a forming process that includes a selective dynamic recrystallization to create a bimodal microstructure in the magnesium-based alloy component and to form a plurality of non-recrystallized regions distributed in a matrix containing dynamically recrystallized grains with an average size greater than or equal to approximately 0 .5 micrometers to less than or equal to approximately 10 micrometers.
Bei einem Aspekt werden, nachdem der Vorformling mit einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 360 °C beaufschlagt wurde, eine Vielzahl von Nanoteilchen gebildet, die Zirconium und Zink umfassen und Vorläufer der Vielzahl von nicht kristallisierten Bereichen sind, die nach dem Umformungsprozess gebildet werden.In one aspect, after the preform is exposed to a temperature greater than or equal to about 360°C, a plurality of nanoparticles comprising zirconium and zinc are formed and are precursors to the plurality of uncrystallized regions formed after the forming process.
Bei einem Aspekt erfolgen das Beaufschlagen des Vorformlings mit einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 360 °C und der Umformungsprozess gleichzeitig.In one aspect, the exposure of the preform to a temperature greater than or equal to approximately 360°C and the forming process occur simultaneously.
Bei einem Aspekt wird das Gießen bei einer Temperatur (T) von größer oder gleich ungefähr 700 °C durchgeführt, um die Bildung und das Absetzen der Vielzahl der festen Zirconium umfassenden Teilchen in der geschmolzenen magnesiumbasierten Legierung zu minimieren.In one aspect, casting is performed at a temperature (T) greater than or equal to about 700°C to minimize the formation and settling of the plurality of solid particles comprising zirconium in the molten magnesium-based alloy.
Bei einem Aspekt wird der Umformungsprozess aus der Gruppe ausgewählt, die aus Strangpressen, Schmieden, Fließpressen und Kombinationen davon besteht.In one aspect, the forming process is selected from the group consisting of extrusion, forging, extrusion, and combinations thereof.
Bei einem Aspekt umfasst die magnesiumbasierte Legierung Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 3,5 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,65 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung.In one aspect, the magnesium-based alloy comprises zinc (Zn) with greater than or equal to about 2% by weight to less than or equal to about 3.5% by weight of the magnesium-based alloy and Zirconium (Zr) with greater than or equal to about 0.65% by weight to less than or equal to about 0.8% by weight of the magnesium-based alloy.
Bei einem Aspekt umfasst die magnesiumbasierte Legierung Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 2,5 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,65 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung.In one aspect, the magnesium-based alloy includes zinc (Zn) of greater than or equal to about 2% by weight to less than or equal to about 2.5% by weight of the magnesium-based alloy and zirconium (Zr) of greater than or equal to about 0.65% by weight .-% to less than or equal to about 0.8 wt.% of the magnesium-based alloy.
Bei einem Aspekt weist die aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellte Komponente die Vielzahl von nicht rekristallisierten Bereichen homogen in der Matrix verteilt auf.In one aspect, the component made from a magnesium-based alloy has the plurality of non-recrystallized regions homogeneously distributed throughout the matrix.
Bei einem Aspekt beträgt die Vielzahl von nicht rekristallisierten Bereichen größer oder gleich ungefähr 15 Flächenprozent bis kleiner oder gleich ungefähr 40 Flächenprozent der aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente und die Vielzahl von nicht rekristallisierten Bereichen weist einen durchschnittlichen äquivalenten Durchmesser von größer oder gleich ungefähr 10 Mikrometern bis kleiner oder gleich ungefähr 100 Mikrometer auf.In one aspect, the plurality of non-recrystallized areas are greater than or equal to about 15 area percent to less than or equal to about 40 area percent of the component made from a magnesium-based alloy, and the plurality of non-recrystallized areas have an average equivalent diameter of greater than or equal to about 10 micrometers to less than or equal to approximately 100 micrometers.
Bei einem Aspekt weist wenigstens ein Bereich der aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente eine Streckgrenze von größer oder gleich ungefähr 170 MPa und eine Dehnung von größer oder gleich ungefähr 15 % auf.In one aspect, at least a portion of the component made from a magnesium-based alloy has a yield strength of greater than or equal to about 170 MPa and an elongation of greater than or equal to about 15%.
Bei einem Aspekt weist wenigstens ein Bereich der aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente eine Streckgrenze von größer oder gleich ungefähr 185 MPa und eine Dehnung von größer oder gleich ungefähr 20 % auf.In one aspect, at least a portion of the component made from a magnesium-based alloy has a yield strength of greater than or equal to about 185 MPa and an elongation of greater than or equal to about 20%.
Bei einem Aspekt handelt es sich bei der aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente um ein Fahrzeugteil.In one aspect, the component made from a magnesium-based alloy is a vehicle part.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich außerdem auf eine warmumgeformte feste aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellte Komponente. Die warmumgeformte feste aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellte Komponente kann ein bimodales Mikrogefüge mit einer Vielzahl von nicht rekristallisierten Domänen umfassen, die in einer Matrix verteilt sind, die dynamisch rekristallisierte Körner mit einer durchschnittlichen Größe von größer oder gleich ungefähr 0,5 Mikrometern bis kleiner oder gleich ungefähr 10 Mikrometer umfasst. Die magnesiumbasierte Legierung umfasst Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 4 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,62 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Gesamtverunreinigungen mit kleiner oder gleich ungefähr 0,1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und einen Rest an Magnesium (Mg).The present disclosure also relates to a hot-formed solid component made from a magnesium-based alloy. The hot-worked solid component made from a magnesium-based alloy may comprise a bimodal microstructure with a plurality of non-recrystallized domains distributed in a matrix containing dynamically recrystallized grains having an average size of greater than or equal to about 0.5 micrometers to less than or equal to approximately 10 micrometers. The magnesium-based alloy includes zinc (Zn) greater than or equal to about 2 wt% to less than or equal to about 4 wt% of the magnesium-based alloy, zirconium (Zr) greater than or equal to about 0.62 wt% to less or equal to about 1% by weight of the magnesium-based alloy, total impurities less than or equal to about 0.1% by weight of the magnesium-based alloy, and a balance of magnesium (Mg).
Bei einem Aspekt umfasst die magnesiumbasierte Legierung Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 3,5 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,65 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung.In one aspect, the magnesium-based alloy includes zinc (Zn) of greater than or equal to about 2% by weight to less than or equal to about 3.5% by weight of the magnesium-based alloy and zirconium (Zr) of greater than or equal to about 0.65% by weight .-% to less than or equal to about 0.8 wt.% of the magnesium-based alloy.
Bei einem Aspekt umfasst die magnesiumbasierte Legierung Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 2,5 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,65 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung.In one aspect, the magnesium-based alloy includes zinc (Zn) greater than or equal to about 2% by weight to less than or equal to about 2.5% by weight of the magnesium-based alloy and zirconium (Zr) greater than or equal to about 0.65% by weight .-% to less than or equal to about 0.8 wt.% of the magnesium-based alloy.
Bei einem Aspekt ist die Vielzahl von nicht rekristallisierten Domänen homogen in der Matrix verteilt.In one aspect, the plurality of unrecrystallized domains are homogeneously distributed throughout the matrix.
Bei einem Aspekt beträgt die Vielzahl von nicht rekristallisierten Domänen größer oder gleich ungefähr 15 Flächenprozent bis kleiner oder gleich ungefähr 40 Flächenprozent der warmumgeformten festen aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente und die Vielzahl von nicht rekristallisierten Domänen weist einen durchschnittlichen äquivalenten Durchmesser von größer oder gleich ungefähr 10 Mikrometern nm bis kleiner oder gleich ungefähr 100 Mikrometer auf.In one aspect, the plurality of non-recrystallized domains are greater than or equal to about 15 area percent to less than or equal to about 40 area percent of the hot-worked solid magnesium-based alloy component, and the plurality of non-recrystallized domains have an average equivalent diameter of greater than or equal to about 10 Micrometers nm to less than or equal to approximately 100 micrometers.
Bei einem Aspekt weist wenigstens ein Bereich der warmumgeformten festen aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente eine Streckgrenze von größer oder gleich ungefähr 170 MPa auf.In one aspect, at least a portion of the hot-formed solid magnesium-based alloy component has a yield strength greater than or equal to about 170 MPa.
Bei einem Aspekt weist wenigstens ein Bereich der warmumgeformten festen aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente eine Dehnung von größer oder gleich ungefähr 15 % auf.In one aspect, at least a portion of the hot-formed solid magnesium-based alloy component has an elongation greater than or equal to about 15%.
Bei einem Aspekt weist wenigstens ein Bereich der warmumgeformten festen aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente eine Streckgrenze von größer oder gleich ungefähr 185 MPa und eine Dehnung von größer oder gleich ungefähr 20 % auf.In one aspect, at least a portion of the hot-formed solid magnesium-based alloy component has a yield strength of greater than or equal to about 185 MPa and an elongation of greater than or equal to about 20%.
Bei einem Aspekt handelt es sich bei der warmumgeformten festen aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente um ein Fahrzeugteil.In one aspect, the hot-formed solid component made from a magnesium-based alloy is a vehicle part.
Bei einem Aspekt handelt es sich bei der warmumgeformten festen aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente um ein Rad.In one aspect, the hot-formed solid component made from a magnesium-based alloy is a wheel.
Weitere Anwendungsbereiche ergeben sich aus der hierin gegebenen Beschreibung. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Kurzdarstellung dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.Further areas of application result from the description given here. The description and specific examples in this summary are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present disclosure.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung ausgewählter Ausgestaltungen und nicht aller möglichen Ausführungen und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
-
1 zeigt ein Phasendiagramm für eine magnesium-zink-zirconiumbasierte Legierung. -
2 zeigt einen Mechanismus zur Bildung eines bimodalen Mikrogefüges durch dynamische Rekristallisation einer magnesium-zink-zirconiumbasierten Legierung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. -
3 zeigt eine aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellte Radkomponente für ein Fahrzeug, das durch Gießen, Strangpressen, Schmieden und Fließpressen hergestellt werden kann. -
4A-4C .4A zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme (OM-Aufnahme),4B zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (REM-Aufnahme), und4C zeigt eine durch Elektronenrückstreubeugung (EBSD) erhaltene Aufnahme eines bimodalen Mikrogefüges, das gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung gebildet wurde. Der Maßstabsbalken beträgt 50 Mikrometer. -
5A-5B .5A zeigt eine magnesiumbasierte Vergleichslegierung nach dem Gießen, einschließlich eines Schemas auf der linken Seite und einer lichtmikroskopischen Aufnahme auf der rechten Seite.5B zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen magnesiumbasierten Legierung, die nach bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, nach dem Gießen, einschließlich eines Schemas auf der linken Seite und einer lichtmikroskopischen Aufnahme auf der rechten Seite. Der Maßstabsbalken beträgt in5A und5B 100 Mikrometer. -
6A-6B .6A zeigt eine magnesiumbasierte Vergleichslegierung nach dem Warmumformen, einschließlich eines Schemas auf der linken Seite und einer lichtmikroskopischen Aufnahme auf der rechten Seite.6B zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen magnesiumbasierten Legierung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde und nach dem Gießen ein bimodales Mikrogefüge aufweist, einschließlich eines Schemas auf der linken Seite und einer lichtmikroskopischen Aufnahme auf der rechten Seite. Der Maßstabsbalken beträgt in6A und6B 100 Mikrometer.
-
1 shows a phase diagram for a magnesium-zinc-zirconium-based alloy. -
2 shows a mechanism for forming a bimodal microstructure by dynamic recrystallization of a magnesium-zinc-zirconium-based alloy in accordance with certain aspects of the present disclosure. -
3 shows a wheel component for a vehicle made from a magnesium-based alloy, which can be manufactured by casting, extrusion, forging and extrusion. -
4A-4C .4A shows a light microscope image (OM image),4B shows a scanning electron microscope image (SEM image), and4C shows an electron backscatter diffraction (EBSD) image of a bimodal microstructure formed in accordance with certain aspects of the present disclosure. The scale bar is 50 micrometers. -
5A-5B .5A shows a comparative magnesium-based alloy after casting, including a schematic on the left and an optical micrograph on the right.5B shows an example of a magnesium-based alloy according to the invention, prepared according to certain aspects of the present disclosure, after casting, including a schematic on the left and an optical micrograph on the right. The scale bar is in5A and5B -
6A-6B .6A shows a comparative magnesium-based alloy after hot forming, including a schematic on the left and an optical micrograph on the right.6B shows an example of a magnesium-based alloy of the invention prepared in accordance with certain aspects of the present disclosure and having a bimodal microstructure after casting, including a schematic on the left and an optical micrograph on the right. The scale bar is in6A and6B
Entsprechende Bezugszeichen kennzeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.Corresponding reference numerals indicate corresponding parts throughout the several views of the drawings.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Da beispielhafte Ausgestaltungen vorgesehen sind, ist dies eine sorgfältige Offenbarung, die Fachleuten den vollen Umfang vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details aufgeführt, wie Beispiele spezifischer Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein umfassendes Verständnis der Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausgestaltungen in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert sein können und dass keine davon so ausgelegt werden sollten, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränken. Bei einigen beispielhaften Ausgestaltungen sind bekannte Prozesse, bekannte Gerätestrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.Because exemplary embodiments are provided, this is a careful disclosure that will convey the full scope to those skilled in the art. Numerous specific details are set forth, such as examples of specific compositions, components, devices, and methods, to provide a comprehensive understanding of the embodiments of the present disclosure. It will be apparent to those skilled in the art that specific details need not be used, that exemplary embodiments may be embodied in many different forms, and that none of them should be construed as limiting the scope of the disclosure. In some example embodiments, known processes, known device structures, and known technologies are not described in detail.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausgestaltungen und ist nicht als einschränkend zu verstehen. Wie hierin verwendet, können die Singularformen „ein“, „eine“ sowie „der“, „die“, „das“ auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig anderes hervor. Die Begriffe „umfassen“, „umfassend“, „enthalten“ und „aufweisen“ sind inklusiv und spezifizieren daher das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Elementen, Zusammensetzungen, Schritten, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Komponenten, schließen aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus. Obwohl der offene Begriff „umfassend“ als ein nicht einschränkender Begriff zu verstehen ist, der dazu dient, verschiedene hierin dargelegte Ausgestaltungen zu beschreiben und zu beanspruchen, kann der Begriff bei bestimmten Aspekten alternativ auch als ein stärker einschränkender und restriktiverer Begriff verstanden werden, wie z.B. „bestehend aus“ oder „im Wesentlichen bestehend aus“. Daher umfasst die vorliegende Offenbarung für jede gegebene Ausgestaltung, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganze Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte angibt, ausdrücklich auch Ausgestaltungen, die aus solchen angegebenen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Merkmalen, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Verfahrensschritten bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Im Falle von „bestehend aus“ schließt die alternative Ausgestaltung alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte aus, während im Falle von „im Wesentlichen bestehend aus“ alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, von einer solchen Ausgestaltung ausgeschlossen sind, aber alle Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich nicht erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, in der Ausgestaltung eingeschlossen sein können.The terminology used herein is intended to describe certain exemplary embodiments only and is not intended to be limiting. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the", "the", "the" may also include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise. The terms “comprise,” “comprising,” “including,” and “comprising” are inclusive and therefore specify the presence of specified features, elements, compositions, steps, integers, operations and/or components, but exclude the presence or addition one or more other features, integers, steps, operations, elements, components and/or groups thereof. Although the open term "comprehensive" is to be understood as a non-limiting term intended to describe and claim various embodiments set forth herein, in certain aspects the term may alternatively be understood as a more limiting and restrictive term, such as “consisting of” or “consisting essentially of”. Therefore, the present disclosure includes for any given Aus design that specifies compositions, materials, components, elements, features, integers, processes and/or process steps, expressly also designs that consist of such specified compositions, materials, components, elements, features, integers, processes and/or process steps or consist essentially of it. In the case of "consisting of", the alternative embodiment excludes all additional compositions, materials, components, elements, features, integers, operations and/or process steps, while in the case of "consisting essentially of" all additional compositions, materials, components , elements, features, integers, processes and/or process steps that have a significant impact on the basic and novel properties are excluded from such a design, but all compositions, materials, components, elements, features, integers, processes and/or or process steps that do not significantly impact the basic and novel properties may be included in the design.
Alle hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so auszulegen, dass sie zwangsläufig in der bestimmten erläuterten oder veranschaulichten Reihenfolge durchgeführt werden müssen, es sei denn, sie sind ausdrücklich als Reihenfolge der Durchführung gekennzeichnet. Es versteht sich außerdem, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können, sofern nicht anders angegeben.All procedures, processes and operations described herein should not be construed to necessarily be performed in the particular order explained or illustrated, unless they are expressly identified as the order of performance. It is also understood that additional or alternative steps may be applied unless otherwise stated.
Wird eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „auf“ oder „in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet, kann sie bzw. es sich direkt auf oder in Eingriff mit der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden oder mit dem- oder derselben verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wird dagegen ein Element als „direkt auf“ oder „direkt in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet, dürfen keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten in ähnlicher Weise ausgelegt werden (z.B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ oder „angrenzend“ gegenüber „direkt benachbart“ oder „direkt angrenzend“ usw.). Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Punkte ein.When a component, element or layer is described as being “on” or “engaged with” another element or layer or as “connected” or “coupled” to it, it can be directly on or in engagement with or connected or coupled to the other component, element or layer, or there may be intervening elements or layers. However, if an element is described as being "directly on" or "directly engaged with" another element or layer, or as being "directly connected" or "directly coupled" to that or the same, no intervening elements or layers may be present be. Other words used to describe the relationship between elements should be construed in a similar manner (e.g. "between" versus "directly between," "adjacent" or "adjacent" versus "directly adjacent" or "immediately adjacent," etc.) . As used herein, the term “and/or” includes any combination of one or more of the associated listed items.
Obwohl die Begriffe „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. hierin verwendet sein können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden, sofern nicht anders angegeben. Diese Begriffe dürfen nur verwendet werden, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einer anderen Komponente, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste“, „zweite“ und andere numerische Begriffe implizieren, wenn sie hierin verwendet werden, keine Abfolge oder Reihenfolge, es sei denn, der Kontext weist eindeutig darauf hin. So könnte man einen ersten Schritt, ein erstes Element, eine erste Komponente, einen ersten Bereich, eine erste Schicht oder einen ersten Abschnitt, die im Folgenden erörtert werden, als zweiten Schritt, zweites Element, zweite Komponente, zweiten Bereich, zweite Schicht oder zweiten Abschnitt bezeichnen, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausgestaltungen abzuweichen.Although the terms "first", "second", "third", etc. may be used herein to describe various steps, elements, components, areas, layers and/or sections, such steps, elements, components, areas, layers and/or sections are not limited by these terms unless otherwise stated. These terms may only be used to describe one step, element, component, area, layer or section from another step, element, component, area, layer or section differentiate. Terms such as “first,” “second,” and other numerical terms, when used herein, do not imply any sequence or order unless the context clearly indicates so. Thus, one could consider a first step, a first element, a first component, a first region, a first layer or a first section, which are discussed below, as a second step, a second element, a second component, a second region, a second layer or a second Refer to Section without departing from the teachings of the exemplary embodiments.
Räumlich oder zeitlich relative Begriffe wie „vor“, „nach“, „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen können hierin der Einfachheit halber verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen zu beschreiben, wie in den Figuren veranschaulicht. Räumlich oder zeitlich relative Begriffe können dazu bestimmt sein, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung unterschiedliche Ausrichtungen des in Gebrauch oder Betrieb befindlichen Geräts oder Systems einzuschließen.Spatially or temporally relative terms such as "before", "after", "inner", "outer", "below", "below", "lower", "above", "upper" and the like may be used herein for convenience , to describe the relationship of an element or feature to one or more other elements or features, as illustrated in the figures. Spatial or temporal relative terms may be intended to include different orientations of the device or system in use or operation in addition to the orientation shown in the figures.
In dieser gesamten Offenbarung stellen die Zahlenwerte ungefähre Maße oder Grenzen für Bereiche dar, um geringfügige Abweichungen von den angegebenen Werten und Ausgestaltungen, die ungefähr den genannten Wert aufweisen, sowie solche Werte, die genau den genannten Wert aufweisen, einzuschließen. Anders als in den Arbeitsbeispielen am Ende der detaillierten Beschreibung sind alle Zahlenwerte von Parametern (z.B. von Mengen oder Bedingungen) in dieser Patentschrift, einschließlich der im Anhang befindlichen Ansprüche, so zu verstehen, dass sie bei bestimmten Ausgestaltungen durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert sind, unabhängig davon, ob „ungefähr“ tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint oder nicht, während sie bei anderen Ausgestaltungen präzise oder genau dem angegebenen Wert oder Parameter entsprechen. „Ungefähr“ bedeutet, dass der angegebene Zahlenwert eine leichte Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Genauigkeit des Werts, ungefähr oder ziemlich nahe am Wert, fast). Wird die Ungenauigkeit, die durch „ungefähr“ gegeben ist, in der Technik nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verstanden, dann bezeichnet „ungefähr“, wie es hierin verwendet wird, zumindest Abwandlungen, die sich aus gewöhnlichen Verfahren zur Messung und Verwendung solcher Parameter ergeben können. Zum Beispiel kann „ungefähr“ eine Abweichung von kleiner oder gleich 5 %, optional kleiner oder gleich 4 %, optional kleiner oder gleich 3 %, optional kleiner oder gleich 2 %, optional kleiner oder gleich 1 %, optional kleiner oder gleich 0,5 % und bei bestimmten Aspekten optional kleiner oder gleich 0,1 % umfassen. Ist beispielsweise angegeben, dass ein Bereich größer oder gleich ungefähr A bis kleiner oder gleich ungefähr B ist, umfasst dies nicht nur den angegebenen Bereich, sondern auch einen Bereich, der größer oder gleich genau A bis kleiner oder gleich genau B sowie bei anderen Ausgestaltungen größer genau A bis kleiner genau B umfasst.Throughout this disclosure, the numerical values represent approximate measurements or limits for ranges to include slight deviations from the stated values and configurations that are approximately the stated value as well as those values that are exactly the stated value. Unlike the working examples at the end of the detailed description, all numerical values of parameters (e.g. quantities or conditions) in this specification, including the appended claims, are to be understood as being modified by the term "approximately" in certain embodiments , regardless of whether “approximately” actually appears before the numerical value or not, while in other embodiments they correspond precisely or exactly to the specified value or parameter. “Approximately” means that the specified Numerical value allows for a slight inaccuracy (with some approximation to the precision of the value, approximately or fairly close to the value, almost). If the inaccuracy represented by "approximately" is not otherwise understood in the art with this ordinary meaning, then "approximately" as used herein means at least variations resulting from ordinary methods of measuring and using such parameters can. For example, "approximately" may mean a deviation of less than or equal to 5%, optionally less than or equal to 4%, optionally less than or equal to 3%, optionally less than or equal to 2%, optionally less than or equal to 1%, optionally less than or equal to 0.5 % and optionally less than or equal to 0.1% in certain aspects. For example, if it is stated that a range is greater than or equal to approximately A to less than or equal to approximately B, this includes not only the specified range, but also a range that is greater than or equal to A to less than or equal to B and, in other embodiments, greater exactly A to smaller exactly B.
Sofern nicht anders angegeben, sind Mengen, wie sie hierin verwendet in Gewicht und Masse ausgedrückt sind, austauschbar, sind aber so zu verstehen, dass sie die Masse einer gegebenen Komponente wiedergeben.Unless otherwise specified, amounts expressed in weight and mass as used herein are interchangeable but are to be understood as representing the mass of a given component.
Es werden nun beispielhafte Ausgestaltungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.Exemplary embodiments will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
Magnesiumlegierungen umfassen Magnesium-Zink-Legierungen, die Magnesium (Mg) und Zink (Zn) sowie Zirconium (Zr) umfassen. Solche Legierungen können aufgrund der verstärkenden Wirkung von Zink (Zn) eine mäßige Festigkeit aufweisen. Bei herkömmlichen Magnesium-Zink-Zirconium-Legierungen, wie der Legierung ZK30 und der Legierung ZK60, dient die Zugabe von Zirconium der Kornfeinung beim Gießen. Zum Beispiel enthält die Legierung ZK30 eine nominelle Menge an Zink (Zn) von ungefähr 3 Gew.-% und Zirconium (Zr) von ungefähr 0,5 bis ungefähr 0,6 Gew.-% mit einem Rest an Magnesium und Verunreinigungen. Es ist allgemein bekannt, dass, wenn die Zugabe von Zirconium (Zr) 0,5 Gew.-% übersteigt, die Korngröße trotz eines höheren Gehalts an Zirconium (Zr) nicht weiter verringert wird. In Anbetracht der Tatsache, dass die Zugabe von Zirconium (Zr) in Magnesiumlegierungen kostspielig ist, wurde der Gehalt an Zirconium (Zr) in Magnesium-Zink-Zirconium-Legierungen auf einen Bereich von 0,5 bis ungefähr 0,6 Gew.-% geregelt. Warmumgeformte Magnesium-Zink-Zirconium-Legierungen, wie die Legierung ZK30, weisen eine hervorragende Umformbarkeit auf, aber ihre Festigkeit ist für bestimmte Anwendungen eher unbefriedigend. Bei einem konventionellen Herstellungsverfahren, bei dem der Rohblock gegossen, anschließend stranggepresst, geschmiedet und dann fließgepresst wird, kann das endgültige Mikrogefüge des ZK30-Formteils eine Streckgrenze von nur ungefähr 155 MPa und eine Dehnung von ungefähr 13 % aufweisen.Magnesium alloys include magnesium-zinc alloys, which include magnesium (Mg) and zinc (Zn), as well as zirconium (Zr). Such alloys can have moderate strength due to the reinforcing effect of zinc (Zn). In conventional magnesium-zinc-zirconium alloys, such as alloy ZK30 and alloy ZK60, the addition of zirconium serves to refine the grain during casting. For example, alloy ZK30 contains a nominal amount of zinc (Zn) of about 3% by weight and zirconium (Zr) of about 0.5 to about 0.6% by weight with a balance of magnesium and impurities. It is well known that when the addition of zirconium (Zr) exceeds 0.5% by weight, the grain size is not further reduced despite a higher content of zirconium (Zr). Considering that the addition of zirconium (Zr) in magnesium alloys is costly, the content of zirconium (Zr) in magnesium-zinc-zirconium alloys has been adjusted to a range of 0.5 to about 0.6 wt% regulated. Hot-formed magnesium-zinc-zirconium alloys, such as alloy ZK30, have excellent formability, but their strength is rather unsatisfactory for certain applications. In a conventional manufacturing process in which the ingot is cast, then extruded, forged, and then extruded, the final microstructure of the ZK30 molding may have a yield strength of only approximately 155 MPa and an elongation of approximately 13%.
Gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung sind Verfahren zum Bilden von aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponenten mit einem einzigartigen bimodalen Mikrogefüge vorgesehen. Die hierin bereitgestellten Verfahren ermöglichen die Bildung von Komponenten, die magnesiumbasierte Legierungen mit relativ hoher Streckgrenze und relativ hoher Dehnung/Duktilität umfassen. Die Magnesiumlegierungen werden so ausgewählt, dass sie eine Zusammensetzung aufweisen, die auf eine Weise verarbeitet werden kann, die beim Gießen die Bildung von Zirconium umfassenden vorverfestigten Teilchen in der Schmelze ermöglicht. Gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung können diese vorverfestigten zirconiumhaltigen Teilchen dann während des Gießens als Keimbildungsort für Magnesiumkörner dienen, wo sie teilweise in Magnesiumkörnern aufgelöst werden können. Zirconium ist in Magnesiumkörnern übersättigt und somit in einem Kernbereich eines Korns im gegossenen Mikrogefüge isoliert. Wird das Mikrogefüge im gegossenen Zustand weiterverarbeitet, z.B. durch Wärmebehandlungs- oder Warmumformungsprozesse, die Strangpressen und Schmieden umfassen, können sich Zirconiumatome mit Zinkatomen in der umgebenden Magnesiummatrix verbinden und so nanoskalige zirconiumhaltige Teilchen bilden. Die daraus resultierenden nanoskaligen zirconiumhaltigen Teilchen verhindern dann einen dynamischen Rekristallisationsprozess während der plastischen Warmumformung, der dann die Bildung eines bimodalen Mikrogefüges im Endprodukt ermöglicht. Das so gebildete bimodale Mikrogefüge weist eine relativ hohe Streckgrenze und eine relativ hohe Dehnung/Duktilität auf.According to various aspects of the present disclosure, methods for forming magnesium-based alloy components having a unique bimodal microstructure are provided. The methods provided herein enable the formation of components comprising magnesium-based alloys with relatively high yield strength and relatively high elongation/ductility. The magnesium alloys are selected to have a composition that can be processed in a manner that allows for the formation of pre-solidified particles comprising zirconium in the melt when cast. According to certain aspects of the present disclosure, these presolidified zirconium-containing particles can then serve as a nucleation site for magnesium grains during casting, where they can be partially dissolved into magnesium grains. Zirconium is supersaturated in magnesium grains and is therefore isolated in a core region of a grain in the cast microstructure. If the microstructure is further processed in the cast state, e.g. through heat treatment or hot forming processes that include extrusion and forging, zirconium atoms can combine with zinc atoms in the surrounding magnesium matrix and thus form nanoscale zirconium-containing particles. The resulting nanoscale zirconium-containing particles then prevent a dynamic recrystallization process during hot plastic forming, which then enables the formation of a bimodal microstructure in the final product. The bimodal microstructure formed in this way has a relatively high yield strength and a relatively high elongation/ductility.
Die festen Magnesiumlegierungskomponenten, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt werden, eignen sich besonders für die Herstellung von Bauteilen für Kraftfahrzeuge oder andere Fahrzeuge (z.B. Motorrädern, Booten, Traktoren, Bussen, Motorrädern, Wohnmobilen, Wohnwagen und Panzern), sie können aber auch in einer Vielzahl anderer Industrien und Anwendungen verwendet werden, zum Beispiel (nicht einschränkend) einschließlich Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt, Konsumgüter, Geräte, Gebäude (z.B. Häuser, Büros, Schuppen, Lagerhallen), Büroausrüstung und -möbel und Maschinen für Industrieausrüstung, landwirtschaftliche Geräte, Landmaschinen oder Schwermaschinen. Nicht einschränkende Beispiele für Kraftfahrzeugteile sind Motorhauben, Säulen (z.B. A-Säulen, Scharniersäulen, B-Säulen, C-Säulen und dergleichen), Karosserieteile, einschließlich konstruktiver Karosserieteile, Türverkleidungen und Türkomponenten, Innenböden, Bodenplatten, Dächer, Außenflächen, Unterbodenschutz, Räder, Felgen, Querlenker und andere Aufhängungselemente.The solid magnesium alloy components prepared in accordance with certain aspects of the present disclosure are particularly suitable for, but may also be used in, the manufacture of components for automobiles or other vehicles (e.g., motorcycles, boats, tractors, buses, motorcycles, RVs, caravans, and tanks). used in a variety of other industries and applications, for example, but not limited to, aerospace components, consumer goods, appliances, buildings (e.g. houses, offices, sheds, warehouses), office equipment and furniture and industrial equipment machinery, agricultural equipment, agricultural machinery or heavy machinery. Non-limiting examples of motor vehicle parts are hoods, pillars (e.g. A-pillars, hinge columns len, B-pillars, C-pillars and the like), body parts, including structural body parts, door panels and door components, interior floors, floor panels, roofs, exterior surfaces, underbody protection, wheels, rims, control arms and other suspension elements.
In der vorliegenden Offenbarung sind Verfahren zur Herstellung einer Komponente aus einer magnesiumbasierten Legierung denkbar. Die Verfahren können das Gießen einer magnesiumbasierten Legierung durch Schmelzen der Legierung und anschließendes Halten der geschmolzenen magnesiumbasierten Legierung in einem Ofen umfassen. Der Ofen kann eine Mindesttemperatur (T) von größer oder gleich T = 650 °C + (500 × ((Czr - 0,6)) °C aufweisen. CZr bezieht sich auf die Konzentration des Zirconiums in der magnesiumbasierten Legierung. Beträgt die Czr-Konzentration beispielsweise ungefähr 0,62 Gew.-%, kann die Mindesttemperatur (T) beim Gießen ungefähr 660 °C betragen. Bei bestimmten Abwandlungen kann die Mindesttemperatur abhängig von der Konzentration des vorhandenen Zirconiums von größer oder gleich ungefähr 660 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 850 °C, optional größer oder gleich ungefähr 660 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 750 °C und bei bestimmten Aspekten größer oder gleich ungefähr 675 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 725 °C reichen. Bei bestimmten Aspekten kann die Temperatur beim Gießen so gewählt werden, dass sie höher ist als die Phasenumwandlungstemperatur, bei der sich Zirconium umfassende feste Teilchen bilden können. Bei bestimmten Beispielen kann die Temperatur beim Gießen größer oder gleich ungefähr 700 °C betragen. Die geschmolzene magnesiumbasierte Legierung kann beispielsweise für größer oder gleich 15 Minuten auf der Temperatur gehalten werden, damit sich Oxide und andere unerwünschte Einschlüsse am Boden des Ofens absetzen können.In the present disclosure, methods for producing a component from a magnesium-based alloy are conceivable. The methods may include casting a magnesium-based alloy by melting the alloy and then holding the melted magnesium-based alloy in a furnace. The furnace may have a minimum temperature (T) greater than or equal to T = 650 °C + (500 × ((Czr - 0.6)) °C. C Zr refers to the concentration of zirconium in the magnesium-based alloy. Is the For example, if the Czr concentration is approximately 0.62% by weight, the minimum casting temperature (T) may be approximately 660° C. In certain variations, the minimum temperature may be from greater than or equal to approximately 660° C. to less than or equal to, depending on the concentration of zirconium present or equal to about 850°C, optionally greater than or equal to about 660°C to less than or equal to about 750°C, and in certain aspects, greater than or equal to about 675°C to less than or equal to about 725°C. In certain aspects, the temperature may range casting may be chosen to be higher than the phase transition temperature at which solid particles comprising zirconium can form. In certain examples, the casting temperature may be greater than or equal to approximately 700° C. For example, the molten magnesium-based alloy may be held at temperature for greater than or equal to 15 minutes to allow oxides and other undesirable inclusions to settle to the bottom of the furnace.
Es ist jedoch wünschenswert, unnötig hohe Temperaturen zu vermeiden, um die unerwünschte Oxidation zu minimieren. Bei einer Abwandlung kann die Höchsttemperatur (Tmax) beim Gießen kleiner oder gleich Tmax = 650 °C + (500 × ((Czr - 0,6)) °C + 80 °C betragen. Beispielsweise kann die Höchsttemperatur beim Gie-ßen kleiner oder gleich ungefähr 830 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 800 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 775 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 755 °C und bei bestimmten Abwandlungen optional kleiner oder gleich ungefähr 740 °C betragen.However, it is desirable to avoid unnecessarily high temperatures to minimize undesirable oxidation. In a modification, the maximum temperature (T max ) when casting can be less than or equal to T max = 650 ° C + (500 × ((Czr - 0.6)) ° C + 80 ° C. For example, the maximum temperature when casting less than or equal to about 830°C, optionally less than or equal to about 800°C, optionally less than or equal to about 775°C, optionally less than or equal to about 755°C, and optionally less than or equal to about 740°C in certain modifications.
In der zweiten Zone 62 werden hexagonal dicht gepackte (hcp) Teilchen aus Zirconium in Flüssigkeit gebildet. Die festen Teilchen sind überwiegend aus Zirconium gebildet, z.B. mit größer oder gleich ungefähr 95 Gew.-% bis ungefähr 100 % Zirconium. Die Zirconium umfassenden festen Teilchen verfestigen sich vor der Kristallisation des festen Magnesiums. In der dritten Zone 64 wird nur hexagonal dicht gepacktes (hcp) Magnesium aus der Flüssigkeit gebildet, aber keine zirconiumhaltigen festen Teilchen mehr. In der vierten Zone 66 werden ebenfalls keine festen Zirconiumteilchen aus der Schmelze gebildet, sondern hexagonal dicht gepacktes (hcp) Magnesium aus der Schmelze. Somit kann die magnesiumbasierte Legierung bei verschiedenen Aspekten größer oder gleich ungefähr 0,62 Gew.-% und optional größer oder gleich ungefähr 0,65 Gew.-% Zirconium (Zr) aufweisen, um die Bildung der vorverfestigten zirconiumhaltigen Teilchen in der geschmolzenen Magnesiumlegierung zu ermöglichen.In the
Gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung weisen geeignete magnesiumbasierte Legierungen eine Zusammensetzung auf, die Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 4 Gew.-%, optional mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 3,5 Gew.-% und bei bestimmten Abwandlungen, bei bestimmten Abwandlungen, optional mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 2,5 Gew.-% umfasst. Wie weiter unten beschrieben wird, kann der Gehalt an Zink (Zn) in der magnesiumbasierten Legierung die Vorkristallisation von Zirconium (Zr) umfassenden Teilchen wünschenswerterweise begünstigen. Eine magnesiumbasierte Legierung kann Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,62 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 1 Gew.-%, optional größer oder gleich ungefähr 0,62 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 Gew.-%, optional größer oder gleich ungefähr 0,62 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 0,7 Gew.-%, optional größer oder gleich ungefähr 0,65 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 0,7 Gew.-% und bei bestimmten Abwandlungen ungefähr 0,65 Gew.-% aufweisen. Wie im Folgenden näher beschrieben wird, können Magnesiumlegierungen mit einem solchen Gehalt an Zirconium (Zr) zu vorverfestigten Teilchen verarbeitet werden, die Zirconium in einer Legierungsmatrix umfassen. Die kumulative Menge an Verunreinigungen und Verschmutzungen kann mit kleiner oder gleich ungefähr 0,3 Gew.-%, optional kleiner oder gleich ungefähr 0,1 Gew.-%, optional kleiner oder gleich ungefähr 0,05 Gew.-% und bei bestimmten Abwandlungen optional kleiner oder gleich ungefähr 0,01 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung vorliegen. Der Rest der magnesiumbasierten Legierung kann Magnesium (Mg) sein. Andere Legierungsbestandteile können optional in der Magnesiumlegierungszusammensetzung vorliegen. Das Magnesium macht den Rest der magnesiumbasierten Legierung aus und kann bei bestimmten beispielhaften Ausgestaltungen größer oder gleich ungefähr 85 Gew.-%, optional größer oder gleich ungefähr 90 Gew.-%, optional größer oder gleich ungefähr 95 Gew.-% und bei bestimmten Abwandlungen optional größer oder gleich ungefähr 96 Gew.-% betragen.According to certain aspects of the present disclosure, suitable magnesium-based alloys have a composition containing zinc (Zn) at greater than or equal to about 2 wt.% to less than or equal to about 4 wt.%, optionally at greater than or equal to about 2 wt.%. % to less than or equal to about 3.5% by weight and, in certain modifications, optionally greater than or equal to about 2% by weight to less than or equal to about 2.5% by weight. As described below, the content of zinc (Zn) in the magnesium-based alloy may desirably promote the precrystallization of particles comprising zirconium (Zr). A magnesium-based alloy may include zirconium (Zr) with greater than or equal to about 0.62 wt% to less than or equal to about 1 wt%, optionally greater than or equal to about 0.62 wt% to less than or equal to about 0, 8% by weight, optionally greater than or equal to about 0.62% by weight to less than or equal to about 0.7% by weight, optionally greater than or equal to about 0.65% by weight to less than or equal to about 0.7% by weight and in certain modifications about 0.65% by weight. As described in more detail below, magnesium alloys containing such zirconium (Zr) can be processed into pre-solidified particles that include zirconium in an alloy matrix. The cumulative amount of impurities and contaminants may be less than or equal to about 0.3 wt.%, optionally less than or equal to about 0.1 wt.%, optionally less than or equal to about 0.05 wt.%, and certain modifications optionally less than or equal to about 0.01% by weight of the magnesium-based alloy. The remainder of the magnesium-based alloy may be magnesium (Mg). Other alloy components may optionally be present in the magnesium alloy composition. The magnesium makes up the remainder of the magnesium-based alloy and may be greater than or equal to about 85% by weight in certain exemplary embodiments, optionally greater than or equal to about 90% by weight, optionally greater than or equal to about 95% by weight, and in certain modifications optionally greater than or equal to approximately 96% by weight.
Auf diese Weise ermöglichen eine optimierte Magnesium-Zink-Zirconium-Legierungschemie und entsprechende Herstellungsverfahren, dass eine feste Komponente nach einem Warmumformungsprozess hervorragende mechanische Eigenschaften aufweist.In this way, optimized magnesium-zinc-zirconium alloy chemistry and corresponding manufacturing processes enable a solid component to have excellent mechanical properties after a hot forming process.
Bei einer Abwandlung umfasst die magnesiumbasierte Legierung Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 4 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,62 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Gesamtverunreinigungen mit kleiner oder gleich ungefähr 0,1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und einen Rest an Magnesium (Mg). Bei einer anderen Abwandlung besteht die magnesiumbasierte Legierung im Wesentlichen aus Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 4 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,62 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Gesamtverunreinigungen mit kleiner oder gleich ungefähr 0,1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und einem Rest an Magnesium (Mg). Der Begriff „besteht im Wesentlichen aus“ bedeutet, dass die Magnesiumlegierung keine zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente und/oder Merkmale aufweist, die die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften der Magnesiumlegierung erheblich beeinflussen, wie z.B. die Magnesiumlegierung, die die gewünschte Festigkeit (z.B. eine Streckgrenze von größer oder gleich ungefähr 170 MPa) und/oder Dehnungs/Duktilitätswerte (z.B. eine Dehnung von größer oder gleich ungefähr 15 %), aber alle Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente und/oder Merkmale, die die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften der Magnesiumlegierung nicht erheblich beeinflussen, in der beispielhaften Ausgestaltung enthalten sein können.In a variation, the magnesium-based alloy includes zinc (Zn) of greater than or equal to about 2 wt.% to less than or equal to about 4 wt.% of the magnesium-based alloy, zirconium (Zr) of greater than or equal to about 0.62 wt.%. % to less than or equal to about 1% by weight of the magnesium-based alloy, total impurities less than or equal to about 0.1% by weight of the magnesium-based alloy and a balance of magnesium (Mg). In another variation, the magnesium-based alloy consists essentially of zinc (Zn) with greater than or equal to about 2% by weight to less than or equal to about 4% by weight of the magnesium-based alloy, zirconium (Zr) with greater than or equal to about 0, 62% by weight to less than or equal to about 1% by weight of the magnesium-based alloy, total impurities less than or equal to about 0.1% by weight of the magnesium-based alloy and a balance of magnesium (Mg). The term "consists essentially of" means that the magnesium alloy does not have any additional compositions, materials, components, elements and/or features that significantly affect the basic and novel properties of the magnesium alloy, such as the magnesium alloy providing the desired strength (e.g. a yield strength of greater than or equal to approximately 170 MPa) and/or elongation/ductility values (e.g. an elongation of greater than or equal to approximately 15%), but all compositions, materials, components, elements and/or features that represent the fundamental and novel properties of the Magnesium alloy does not significantly influence, can be included in the exemplary embodiment.
Bei einer anderen Abwandlung umfasst die magnesiumbasierte Legierung Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 3,5 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,65 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung. Bei einer weiteren Abwandlung besteht die magnesiumbasierte Legierung im Wesentlichen aus Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 3,5 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,65 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Gesamtverunreinigungen mit kleiner oder gleich ungefähr 0,1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und einem Rest an Magnesium (Mg). Jedes Element mit einer Mindestkonzentration von größer oder gleich 0 Gew.-% kann entweder in der magnesiumbasierten Legierung fehlen oder alternativ eine Mindestkonzentration von 0,01 % aufweisen.In another variation, the magnesium-based alloy includes zinc (Zn) greater than or equal to about 2% by weight to less than or equal to about 3.5% by weight of the magnesium-based alloy and zirconium (Zr) greater than or equal to about 0.65 Weight percent to less than or equal to about 0.8 weight percent of the magnesium-based alloy. In a further modification, the magnesium-based alloy consists essentially of zinc (Zn) with greater than or equal to about 2 wt.% to less than or equal to about 3.5 wt.% of the magnesium-based alloy, zirconium (Zr) with greater than or equal to about 0.65% by weight to less than or equal to about 0.8% by weight of the magnesium-based alloy, total impurities less than or equal to about 0.1% by weight of the magnesium-based alloy and a balance of magnesium (Mg). Any element with a minimum concentration of greater than or equal to 0% by weight can either be absent from the magnesium-based alloy or, alternatively, have a minimum concentration of 0.01%.
Bei noch einer anderen Abwandlung umfasst die magnesiumbasierte Legierung Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 2,5 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,65 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung. Bei einer weiteren Abwandlung besteht die magnesiumbasierte Legierung im Wesentlichen aus Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 2,5 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,65 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Gesamtverunreinigungen mit kleiner oder gleich ungefähr 0,1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und einem Rest an Magnesium (Mg). Jedes Element mit einer Mindestkonzentration von größer oder gleich 0 Gew.-% kann entweder in der magnesiumbasierten Legierung fehlen oder alternativ eine Mindestkonzentration von 0,01 % aufweisen.In yet another variation, the magnesium-based alloy includes zinc (Zn) of greater than or equal to about 2% by weight to less than or equal to about 2.5% by weight of the magnesium-based alloy and zirconium (Zr) of greater than or equal to about 0. 65% by weight to less than or equal to about 0.8% by weight of the magnesium-based alloy. In a further modification, the magnesium-based alloy consists essentially of zinc (Zn) with greater than or equal to about 2% by weight to less than or equal to about 2.5% by weight of the magnesium-based alloy, zirconium (Zr) with greater than or equal to approximately 0.65% by weight to less than or equal to about 0.8% by weight of the magnesium-based alloy, total impurities less than or equal to about 0.1% by weight of the magnesium-based alloy and a balance of magnesium (Mg). Any element with a minimum concentration of greater than or equal to 0% by weight can either be absent from the magnesium-based alloy or, alternatively, have a minimum concentration of 0.01%.
Bei verschiedenen Aspekten wird nach dem Gießen ein Vorformling oder Knüppel aus einer Magnesiumlegierung gebildet, der eine Vielzahl von Magnesiumkörnern mit jeweils einem darin verteilten zirconiumreichen Kern aufweist. Nach dem Gie-ßen kann der Vorformling einer Wärmebehandlung unterzogen werden, z.B. bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 360 °C, optional in einem Bereich von größer oder gleich ungefähr 380 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 450 °C, gefolgt von Warmumformungsprozessen. Bei anderen Abwandlungen kann der Vorformling direkt einem Warmumformungsprozess unterzogen werden. Durch die Aufrechterhaltung von Temperaturen im Bereich von 380-450 °C wird das in fester Lösung gesättigte Zirconium in eine zirconiumarme Magnesiummatrix und nanoskalige zirconiumhaltige Teilchen umgewandelt. Nanoskalige zirconiumhaltige Teilchen (die ferner Zink umfassen können) behindern den dynamischen Rekristallisationsprozess bei Warmumformungsprozessen und verwandeln das ursprüngliche Mikrogefüge in eine Vielzahl von nicht rekristallisierten Domänen, die in einer Matrix verteilt sind, die eine dynamisch rekristallisierte magnesiumbasierte Legierung umfasst.In various aspects, after casting, a magnesium alloy preform or billet is formed having a plurality of magnesium grains each having a zir has a conium-rich core. After casting, the preform may be subjected to a heat treatment, for example at a temperature of greater than or equal to about 360 °C, optionally in a range of greater than or equal to about 380 °C to less than or equal to about 450 °C, followed by hot forming processes . In other variations, the preform may be subjected directly to a hot forming process. By maintaining temperatures in the range of 380-450 °C, the zirconium saturated in solid solution is converted into a zirconium-poor magnesium matrix and nanoscale zirconium-containing particles. Nanoscale zirconium-containing particles (which may further include zinc) hinder the dynamic recrystallization process in hot forming processes and transform the original microstructure into a multitude of unrecrystallized domains distributed in a matrix comprising a dynamically recrystallized magnesium-based alloy.
In
Wenn der Vorformling 110 weiter dem Umformungsprozess unterzogen wird, kann ein selektiver dynamischer Rekristallisationsprozess stattfinden. Die nanoskaligen Zink-Zirconium-Teilchen (ZnZr-Teilchen) 116 verhindern die dynamische Rekristallisation. Die dynamische Rekristallisation (DRX) ist die Keimbildung und das Wachstum neuer Körner, die während der Umformung und in der Regel bei erhöhten Temperaturen auftreten. Das Zwischenprodukt 120 beginnt, dynamisch rekristallisierte Körner 122 um die Korngrenze 112 zu bilden. Die neuen/rekristallisierten Körner 122 können andere Korngrößen und Ausrichtungen aufweisen als die, die zuvor im Metallstück vorlagen, d.h. die neuen Körner können die mechanischen Eigenschaften negativ und/oder positiv verändern. Die festen, nanoskaligen Zink-Zirconium-Teilchen (ZnZr-Teilchen) 116 heften sich an die Kleinwinkelkorngrenze 124 und verhindern daher, dass die dynamische Rekristallisation durch die Bewegung der Kleinwinkelkorngrenze während des Umformungsprozesses stattfindet. Infolgedessen verbleiben Kernbereiche 118 mit reichlich nanoskaligen Zink-Zirconium-Teilchen (ZnZr-Teilchen) 116 im nicht rekristallisierten Zustand. Verbleibende gröbere Domänen, die nicht dynamisch rekristallisiert sind, werden normalerweise als unerwünscht für die mechanische Festigkeit und Duktilität angesehen. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung tragen die verbleibenden gröberen Domänen jedoch aufgrund der Entwicklung einer starken Textur in den nicht rekristallisierten Bereichen zu einer erheblichen Verbesserung der Festigkeit bei, ohne dass die Duktilität beeinträchtigt wird.As the
Das auf diese Weise gebildete Endprodukt weist eine Vielzahl dynamisch rekristallisierter Körner auf, die sich um nicht rekristallisierte Domänen bilden, die zirconiumreichen Kernbereichen entsprechen (z.B. Bereichen, die Zink-Zirconium-Nanoteilchen enthalten können), die in einem nicht kristallisierten Zustand verbleiben. Somit sind nicht rekristallisierte Bereiche, die den nanoskaligen Zink-Zirconium-Teilchen (ZnZr-Teilchen) 116 entsprechen, innerhalb einer Vielzahl von dynamisch rekristallisierten Körnern 122 verteilt. Es wird ein bimodales Mikrogefüge gebildet, das eine Vielzahl von nicht dynamisch rekristallisierten Domänen aufweist, die aus festen Vorläuferteilchen gebildet sind, die Zirconium umfassen und in einer Matrix aus dynamisch rekristallisierten Magnesiumlegierungskörnern 122 verteilt sind. Insbesondere zeigt
Bei bestimmten Aspekten weisen die dynamisch rekristallisierten Körner 122 einen durchschnittlichen äquivalenten Durchmesser von größer oder gleich ungefähr 0,5 Mikrometern (µm) (500 nm) bis kleiner oder gleich ungefähr 10 µm auf. Bei bestimmten Aspekten weist die Vielzahl von nicht rekristallisierten Domänen einen durchschnittlichen äquivalenten Durchmesser von größer oder gleich ungefähr 10 µm bis kleiner oder gleich ungefähr 100 µm auf. Die Vielzahl von nicht rekristallisierten Domänen sind aus festen Vorläuferteilchen gebildet, die sich in zirconiumreiche Domänen und später in Zirconiumteilchen/nanoskalige Zink-Zirconium-Teilchen (ZnZr-Teilchen) 116 verwandeln. Die nicht rekristallisierten Domänen können größer oder gleich ungefähr 15 Flächenprozent bis kleiner oder gleich ungefähr 40 Flächenprozent der Gesamtoberfläche eines kritisch beanspruchten Teils einer aus einer Magnesiumlegierung hergestellten Komponente ausmachen. Bei weiteren Abwandlungen weist die aus einer Magnesiumlegierung hergestellte Komponente eine Vielzahl von nicht rekristallisierten Domänen aus Kernbereichen auf, die homogen in der Matrix verteilte Zirconiumteilchen/nanoskalige Zink-Zirconium-Teilchen (ZnZr-Teilchen) umfassen.In certain aspects, the dynamically recrystallized
Bei verschiedenen Aspekten können die Verfahren der vorliegenden Offenbarung ein halbkontinuierliches Gießverfahren umfassen, bei dem Magnesiumlegierungsblöcke und Vorlegierungsblöcke in eine halbkontinuierliche Gießanlage eingeführt werden können, um einen Block oder einen Vorformling zu bilden. Die Gießanlage kann einen ersten Warmhalteofen und ein nachgeschaltetes Gießwerkzeug mit einem Kühlsystem und einem hydraulischen oder mechanischen Stempel umfassen. Bei bestimmten Aspekten wird das Gießen bei einer Temperatur (T) durchgeführt, die die Phasenumwandlung zur Bildung der Zirconium umfassenden festen Teilchen übersteigt (z.B. bei einer Temperatur oberhalb der zweiten Zone 62 unter Bezugnahme auf
Die hierin bereitgestellten Verfahren ermöglichen die Herstellung von Komponenten, die Magnesiumlegierungen umfassen, durch Warmumformung von gegossenen Knüppeln/Blöcken aus Magnesiumlegierungen. Nach dem Bilden des Blocks oder des Vorformlings mit dem Mikrogefüge, das Magnesiumkörner mit zirconiumreichen Domänen enthält, wird der Vorformling mit einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 360 °C beaufschlagt, so dass eine Vielzahl von Nanoteilchen, die Zirconium und Zink umfassen, gebildet werden kann, die Vorläufer der Vielzahl von nach dem Umformungsprozess gebildeten nicht rekristallisierten Bereichen sind. Bei bestimmten Abwandlungen können die Verfahren der vorliegenden Offenbarung eine weitere Heißverarbeitung umfassen, um die Bildung von nanoskaligen Zink-Zirconium-Teilchen im (ZnZr-Teilchen) zu ermöglichen, die die Rekristallisation der zirconiumreichen Kerne verhindern, während der Rest der Magnesiumlegierungsmatrix dynamisch rekristallisiert wird. Ein Nanoteilchen kann eine Teilchengröße von kleiner oder gleich ungefähr 1 Mikrometer (µm), optional kleiner oder gleich ungefähr 750 nm, optional kleiner oder gleich ungefähr 500 nm, optional kleiner oder gleich ungefähr 250 nm, optional kleiner oder gleich ungefähr 150 nm, optional kleiner oder gleich ungefähr 100 nm und bei bestimmten Abwandlungen optional kleiner oder gleich ungefähr 50 nm aufweisen.The methods provided herein enable the manufacture of components comprising magnesium alloys by hot working cast billets/ingots of magnesium alloys. After forming the ingot or preform with the microstructure containing magnesium grains with zirconium-rich domains, the preform is subjected to a temperature greater than or equal to about 360 ° C so that a variety of nanoparticles comprising zirconium and zinc are formed can, which are precursors of the multitude of non-recrystallized areas formed after the forming process. In certain modifications, the methods of the present disclosure may include further hot processing to enable the formation of nanoscale zinc zirconium (ZnZr) particles that prevent recrystallization of the zirconium-rich cores while the remainder of the magnesium alloy matrix is dynamically recrystallized. A nanoparticle may have a particle size of less than or equal to about 1 micrometer (µm), optionally less than or equal to about 750 nm, optionally less than or equal to about 500 nm, optionally less than or equal to about 250 nm, optionally less than or equal to about 150 nm, optionally less or equal to about 100 nm and, in certain modifications, optionally less than or equal to about 50 nm.
Ein geeigneter Hochtemperatur-/Heißprozess kann bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 360 °C durchgeführt werden. Wie oben erörtert, kann die Hochtemperaturverarbeitung als unabhängige Wärmebehandlung oder in Verbindung mit nachfolgenden Umformungsprozessen bei hohen Temperaturen durchgeführt werden.A suitable high temperature/hot process may be performed at a temperature greater than or equal to approximately 360°C. As discussed above, high-temperature processing can be performed as an independent heat treatment or in conjunction with subsequent high-temperature forming processes.
Bei bestimmten Aspekten kann ein solcher Heißprozess ein plastischer Warmumformungsprozess sein, bei dem die Verformungsgeschwindigkeit größer oder gleich ungefähr 0,001/s bis kleiner oder gleich ungefähr 1/s und die Temperatur größer oder gleich ungefähr 360 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 420 °C sein kann. Die Verformungsdehnung kann größer oder gleich ungefähr 50 % bis kleiner oder gleich ungefähr 1.000 % sein. Ein geeigneter Prozess zur plastischen Warmumformung ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Strangpressen, Schmieden (in einem Hohlraum eines Gesenkpaares), Fließpressen und Kombinationen davon besteht.In certain aspects, such a hot process may be a hot plastic forming process in which the deformation rate is greater than or equal to about 0.001/s to less than or equal to about 1/s and the temperature is greater than or equal to about 360°C to less than or equal to about 420°C can. The forming strain can be greater than or equal to about 50% to less than or equal to about 1,000%. A suitable one Hot plastic forming process is selected from the group consisting of extrusion, forging (in a cavity of a die pair), extrusion and combinations thereof.
Bei einer Abwandlung umfasst das Umformen ferner das Strangpressen des Vorformlings, das Schmieden des Vorformlings und das Fließpressen des Vorformlings, um die warmumgeformte feste Komponente aus einer magnesiumbasierten Legierung zu bilden. Ein solches Herstellungsverfahren, das Gießen, Strangpressen, Schmieden und Fließpressen umfasst, kann verwendet werden, um ein Fahrzeugteil zu bilden, wie z.B. ein Rad 150, das in
In der vorliegenden Offenbarung ist außerdem eine warmumgeformte feste Komponente aus einer Magnesiumlegierung denkbar. Mit „warmumgeformt“ ist gemeint, dass die Komponente einer Wärmebehandlung oder einer plastischen Umformung bei den oben beschriebenen Temperaturen, z.B. größer oder gleich ungefähr 360 °C, unterzogen wurde. Bei der Herstellung solcher Bauteile wird beim Gießen eine erste Art von vorverfestigten zirconiumhaltigen Teilchen in der geschmolzenen Legierung in situ wie oben beschrieben gebildet. Diese zirconiumhaltigen Teilchen werden dann in der verbleibenden Magnesiumlegierungsmatrix aufgelöst. Nach einer Wärmebehandlung im Anschluss an das Gießen oder in einem Vorwärmprozess, der vor der Warmumformung durchgeführt wird, werden dann nanoskalige zirconiumhaltige Teilchen (z.B. Zirconium-Zink-Teilchen) in einem Magnesiumkernbereich gebildet. Nachdem das Magnesiumlegierungsmaterial einem Umformungsprozess unterzogen wurde, findet eine dynamische Rekristallisation statt, um ein bimodales Mikrogefüge zu erzeugen, das eine Vielzahl von nicht rekristallisierten Domänen aufweist, die aus den zirconiumreichen Domänen gebildet und in einer Matrix verteilt sind, die dynamisch rekristallisierte Körner umfasst. Wie oben erörtert, können die dynamisch rekristallisierten Körner eine durchschnittliche Größe von größer oder gleich ungefähr 0,5 µm bis kleiner oder gleich ungefähr 10 µm aufweisen, während die nicht rekristallisierten Bereiche einen durchschnittlichen äquivalenten Durchmesser von größer oder gleich ungefähr 10 µm bis kleiner oder gleich ungefähr 100 µm aufweisen.A hot-formed solid component made of a magnesium alloy is also conceivable in the present disclosure. By “hot formed” it is meant that the component has been subjected to a heat treatment or plastic forming at the temperatures described above, e.g. greater than or equal to approximately 360 ° C. When producing such components, a first type of pre-solidified zirconium-containing particles is formed in situ in the molten alloy during casting as described above. These zirconium-containing particles are then dissolved in the remaining magnesium alloy matrix. After a heat treatment following casting or in a preheating process that is carried out before hot forming, nanoscale zirconium-containing particles (e.g. zirconium-zinc particles) are then formed in a magnesium core region. After the magnesium alloy material undergoes a forming process, dynamic recrystallization occurs to produce a bimodal microstructure that has a plurality of non-recrystallized domains formed from the zirconium-rich domains and distributed in a matrix comprising dynamically recrystallized grains. As discussed above, the dynamically recrystallized grains may have an average size of greater than or equal to about 0.5 μm to less than or equal to about 10 μm, while the unrecrystallized regions may have an average equivalent diameter of greater than or equal to about 10 μm to less than or equal to have approximately 100 µm.
Somit wird die warmumgeformte magnesiumbasierte Legierung einem Umformungsprozess bei relativ hohen Temperaturen unterzogen, um grobe nicht rekristallisierte (z.B. nicht dynamisch rekristallisierte (d.h. nicht einer DRX unterzogene)) Domänen zu bilden, die in verfeinerte dynamisch rekristallisierte (einer DRX unterzogene) Domänen der magnesiumbasierten Legierung eingebettet sind. Die groben, nicht rekristallisierten Domänen in der Magnesiumlegierung weisen eine starke texturverstärkende Wirkung auf. Darüber hinaus weisen die nanoskaligen zirconiumhaltigen Teilchen (Zr-Zn-Teilchen), die die Rekristallisation verhindern, eine ausscheidungsverstärkende Wirkung auf. Auf diese Weise entsteht ein bimodales Mikrogefüge, das sowohl dynamisch rekristallisierte Bereiche als auch nicht rekristallisierte Bereiche umfasst und die Festigkeit und Duktilität der magnesiumbasierten Legierung verbessert.Thus, the hot-worked magnesium-based alloy is subjected to a forming process at relatively high temperatures to form coarse non-recrystallized (e.g., non-dynamically recrystallized (i.e., not DRXed)) domains that are embedded in refined dynamically recrystallized (DRXed) domains of the magnesium-based alloy are. The coarse, non-recrystallized domains in the magnesium alloy have a strong texture-enhancing effect. In addition, the nanoscale zirconium-containing particles (Zr-Zn particles), which prevent recrystallization, have a precipitation-enhancing effect. This creates a bimodal microstructure that includes both dynamically recrystallized areas and non-recrystallized areas and improves the strength and ductility of the magnesium-based alloy.
Die magnesiumbasierte Legierung umfasst Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 4 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,62 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung, Gesamtverunreinigungen mit kleiner oder gleich ungefähr 0,1 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und einen Rest an Magnesium (Mg).The magnesium-based alloy includes zinc (Zn) greater than or equal to about 2 wt% to less than or equal to about 4 wt% of the magnesium-based alloy, zirconium (Zr) greater than or equal to about 0.62 wt% to less or equal to about 1% by weight of the magnesium-based alloy, total impurities less than or equal to about 0.1% by weight of the magnesium-based alloy, and a balance of magnesium (Mg).
Bei bestimmten Aspekten umfasst die magnesiumbasierte Legierung Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 3,5 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,65 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung.In certain aspects, the magnesium-based alloy includes zinc (Zn) of greater than or equal to about 2% by weight to less than or equal to about 3.5% by weight of the magnesium-based alloy and zirconium (Zr) of greater than or equal to about 0.65% by weight .-% to less than or equal to about 0.8 wt.% of the magnesium-based alloy.
Bei bestimmten Aspekten umfasst die magnesiumbasierte Legierung Zink (Zn) mit größer oder gleich ungefähr 2 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 2,5 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung und Zirconium (Zr) mit größer oder gleich ungefähr 0,65 Gew.-% bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 Gew.-% der magnesiumbasierten Legierung.In certain aspects, the magnesium-based alloy includes zinc (Zn) greater than or equal to about 2% by weight to less than or equal to about 2.5% by weight of the magnesium-based alloy and zirconium (Zr) greater than or equal to about 0.65% by weight .-% to less than or equal to about 0.8 wt.% of the magnesium-based alloy.
Bei einigen beispielhaften Ausgestaltungen besteht die Magnesiumlegierung im Wesentlichen aus Zink (Zn), Zirconium (Zr), optionalen Verunreinigungen/Verschmutzungen und Magnesium (Mg) in einer der oben genannten Mengen.In some exemplary embodiments, the magnesium alloy consists essentially of zinc (Zn), zirconium (Zr), optional impurities/pollutants, and magnesium (Mg) in any of the above amounts.
Bei einigen beispielhaften Ausgestaltungen besteht die Magnesiumlegierung aus Zink (Zn), Zirconium (Zr), optionalen Verunreinigungen/Verschmutzungen und Magnesium (Mg) in einer der oben genannten Mengen.In some exemplary embodiments, the magnesium alloy consists of zinc (Zn), zirconium (Zr), optional impurities/pollutants, and magnesium (Mg) in any of the above amounts.
Bei anderen Aspekten ist die Vielzahl von Zirconium umfassenden, zum Beispiel Zirconium und Zink umfassenden, festen Nanoteilchen gleichmäßig oder homogen in der Matrix verteilt. Die Vielzahl von nicht rekristallisierten Domänen kann größer oder gleich ungefähr 5 Flächenprozent bis kleiner oder gleich ungefähr 50 Flächenprozent der warmumgeformten festen aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente einnehmen. Jedes nanoskalige ZnZr-Teilchen kann eine durchschnittliche Größe von größer oder gleich ungefähr 1 nm bis kleiner oder gleich ungefähr 1 µm aufweisen, während die Vielzahl von nicht rekristallisierten Domänen einen durchschnittlichen äquivalenten Durchmesser von größer oder gleich ungefähr 10 Mikrometern (µm) bis kleiner oder gleich ungefähr 100 µm aufweisen.In other aspects, the plurality of solid nanoparticles comprising zirconium, for example zirconium and zinc, are evenly or homogeneously distributed in the matrix. The plurality of non-recrystallized domains may occupy greater than or equal to about 5 area percent to less than or equal to about 50 area percent of the hot-worked solid magnesium-based alloy component. Each nanoscale ZnZr particle may have an average size of greater than or equal to approximately 1 nm to less than or equal to approximately 1 μm, while the plurality of non-recrystallized domains may have an average equivalent diameter of greater than or equal to approximately 10 micrometers (μm) to less than or equal to have approximately 100 µm.
Bei bestimmten Abwandlungen weist wenigstens ein Bereich der warmumgeformten festen aus einer magnesiumbasierten Legierung herstellten Komponente mit dem bimodalen Mikrogefüge eine Streckgrenze von größer oder gleich ungefähr 170 MPa, optional größer oder gleich ungefähr 175 MPa, optional größer oder gleich ungefähr 180 MPa und bei bestimmten Abwandlungen optional größer oder gleich ungefähr 185 MPa auf.In certain modifications, at least a portion of the hot-formed solid magnesium-based alloy component having the bimodal microstructure has a yield strength of greater than or equal to about 170 MPa, optionally greater than or equal to about 175 MPa, optionally greater than or equal to about 180 MPa, and optionally in certain modifications greater than or equal to approximately 185 MPa.
Bei bestimmten Abwandlungen weist wenigstens ein Bereich der warmumgeformten festen aus einer magnesiumbasierten Legierung herstellten Komponente mit dem bimodalen Mikrogefüge eine Dehnung von größer oder gleich ungefähr 15 %, optional größer oder gleich ungefähr 16 %, optional größer oder gleich ungefähr 17 %, optional größer oder gleich ungefähr 18 %, optional größer oder gleich ungefähr 19 % und bei bestimmten Abwandlungen optional größer oder gleich ungefähr 20 % auf.In certain modifications, at least a portion of the hot-formed solid magnesium-based alloy component having the bimodal microstructure has an elongation of greater than or equal to about 15%, optionally greater than or equal to about 16%, optionally greater than or equal to about 17%, optionally greater than or equal to about 17% about 18%, optionally greater than or equal to about 19%, and in certain modifications optionally greater than or equal to about 20%.
Bei einer Abwandlung weist wenigstens ein Bereich der warmumgeformten festen aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente eine Streckgrenze von größer oder gleich ungefähr 185 MPa und eine Dehnung von größer oder gleich ungefähr 20 % auf.In a variation, at least a portion of the hot-formed solid magnesium-based alloy component has a yield strength of greater than or equal to about 185 MPa and an elongation of greater than or equal to about 20%.
Bei bestimmten Aspekten ist die aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellte Komponente eine Automobilkomponente, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Komponente für eine Brennkraftmaschine, einem Ventil, einem Kolben, einer Turboladerkomponente, einer Felge, einem Rad, einem Ring und Kombinationen davon besteht.In certain aspects, the component made from a magnesium-based alloy is an automotive component selected from the group consisting of an internal combustion engine component, a valve, a piston, a turbocharger component, a rim, a wheel, a ring, and combinations thereof .
Es wird hierin ein Vergleich der mechanischen Eigenschaften einer magnesiumbasierten Vergleichslegierung mit einem Beispiel einer erfindungsgemäßen magnesiumbasierten Legierung erörtert. Die magnesiumbasierte Vergleichslegierung weist einen Zirconiumgehalt von 0,5 Gew.-% und einen Zinkgehalt (Zn) von 3 Gew.-% mit einem Rest an Magnesium (Mg) und Verunreinigungen auf. Das Beispiel gemäß einer Ausgestaltung nach den vorliegenden Lehren weist 0,65 Gew.-% Zirconium (Zr), 3 Gew.-% Zink (Zn) und einen Rest an Magnesium (Mg) und Verunreinigungen auf.Discussed herein is a comparison of the mechanical properties of a comparative magnesium-based alloy with an example of a magnesium-based alloy according to the invention. The magnesium-based comparison alloy has a zirconium content of 0.5% by weight and a zinc content (Zn) of 3% by weight with a remainder of magnesium (Mg) and impurities. The example according to an embodiment according to the present teachings has 0.65% by weight zirconium (Zr), 3% by weight zinc (Zn) and a balance of magnesium (Mg) and impurities.
In
In
Auf diese Weise entsteht ein bimodales Mikrogefüge, in dem sich die nicht rekristallisierten Bereiche dort bilden, wo nach dem Gießen zirconiumreiche Domänen vorhanden waren, was zur Verbesserung der Festigkeit und Duktilität/Dehnung der warmumgeformten festen aus einer magnesiumbasierten Legierung hergestellten Komponente beiträgt. Zum Beispiel beträgt die Streckgrenze der magnesiumbasierten Vergleichslegierung mit einem herkömmlichen Mikrogefüge wie dem in
Die vorstehende Beschreibung der Ausgestaltungen dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie erhebt keinen Anspruch darauf, vollständig zu sein oder die Offenbarung einzuschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausgestaltung sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausgestaltung beschränkt, sondern sind optional austauschbar und können in einer ausgewählten Ausgestaltung verwendet werden, auch wenn sie nicht speziell gezeigt oder beschrieben sind. Dieselben können auch auf vielerlei Weise abgewandelt werden. Solche Abwandlungen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten, und alle diese Änderungen sind dazu bestimmt, in dem Umfang der Offenbarung enthalten zu sein.The above description of the embodiments serves for purposes of illustration and description. It does not purport to be complete or to limit the disclosure. Individual elements or features of a particular embodiment are generally not limited to that particular embodiment, but are optionally interchangeable and may be used in a selected embodiment, even if not specifically shown or described. The same can also be modified in many ways. Such modifications should not be considered a departure from the disclosure, and all such changes are intended to be included within the scope of the disclosure.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210607134.4 | 2022-05-31 | ||
| CN202210607134.4A CN117187648A (en) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | Method of forming magnesium-based alloys having bimodal microstructure and magnesium-based alloy components made therefrom |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102022117455A1 true DE102022117455A1 (en) | 2023-11-30 |
Family
ID=88697036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102022117455.7A Pending DE102022117455A1 (en) | 2022-05-31 | 2022-07-13 | METHOD FOR FORMING MAGNESIUM-BASED ALLOYS WITH A BIMODAL MICRO STRUCTURE AND COMPONENTS PRODUCED FROM SUCH MAGNESIUM-BASED ALLOYS |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230383385A1 (en) |
| CN (1) | CN117187648A (en) |
| DE (1) | DE102022117455A1 (en) |
-
2022
- 2022-05-31 CN CN202210607134.4A patent/CN117187648A/en active Pending
- 2022-07-13 DE DE102022117455.7A patent/DE102022117455A1/en active Pending
- 2022-07-29 US US17/877,024 patent/US20230383385A1/en active Pending
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Hadadzadeh, A.; Mokdad, F.; Amirkhiz, B. Shalchi; Wells, M.A.; Williams, B.W.; Chen, D.L.: Bimodal Grain Microstructure Development during Hot Compression of a Cast-Homogenized Mg-Zn-Zr Alloy. Materials science & engineering. A, Structural materials : properties, microstructure and processing, 2018, Vol. 724, S. 421-430. |
| You, Jing; Huang, Yingjie; Liu, Chuming; Zhan, Hongyi; Huang, Lixin; Zeng, Guang: Microstructural Study of a Mg-Zn-Zr Alloy Hot Compressed at a High Strain Rate. Materials, 2020, Vol.13 (10), S. 2348. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20230383385A1 (en) | 2023-11-30 |
| CN117187648A (en) | 2023-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3314031B1 (en) | High strength and easily reformable almg tape and method for producing the same | |
| DE69921925T2 (en) | High strength aluminum alloy forgings | |
| EP3370900B1 (en) | Light metal casting part and method of its production | |
| DE112014002336T5 (en) | Low cost fine grained low alloy magnesium alloy sheet and method of making the same | |
| DE112005000511T5 (en) | Magnesium wrought alloy with improved extrudability and moldability | |
| DE112015000499T5 (en) | Plastic deformed aluminum alloy product, process for producing the same and automobile component | |
| DE2813986A1 (en) | SUPERPLASTIC ALUMINUM ALLOY PRODUCTS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| DE102020100994A1 (en) | HIGH STRENGTH DUCTILE EXTRUSIONS MADE OF ALUMINUM ALLOY OF THE 6000 SERIES | |
| DE102020129422A1 (en) | Method for forming articles from a magnesium-based alloy at high deformation rates | |
| DE102018107859A1 (en) | Method for increasing a zirconium mixed crystal in aluminum alloys | |
| DE102021129463A1 (en) | MAGNESIUM ALLOY AND FORGING | |
| DE102017113216A1 (en) | Monotectic aluminum plain bearing alloy and process for its production and thus manufactured sliding bearing | |
| DE10163039C1 (en) | Hot and cold formable component made of an aluminum alloy and process for its production | |
| DE102009048450A1 (en) | High ductile and high-strength magnesium alloys | |
| EP1183402B1 (en) | Method for producing a magnesium alloy by extrusion moulding and use of the extrusion moulded semifinished products and components | |
| DE102021114769A1 (en) | FINE GRAIN FOR MAGNESIUM ALLOYS | |
| EP1171643B1 (en) | Highly ductile magnesium alloys, method for producing them and use of the same | |
| DE2242235C3 (en) | Superplastic aluminum alloy | |
| DE102019110793A1 (en) | PROCESS FOR INCREASING TITANIUM IN ALUMINUM ALLOYS | |
| DE69921146T2 (en) | METHOD FOR THE PRODUCTION OF HEAT-TREATABLE PANEL OBJECTS | |
| DE60215579T2 (en) | Aluminum alloy suitable for sheet metal and a method for its production | |
| DE102022117455A1 (en) | METHOD FOR FORMING MAGNESIUM-BASED ALLOYS WITH A BIMODAL MICRO STRUCTURE AND COMPONENTS PRODUCED FROM SUCH MAGNESIUM-BASED ALLOYS | |
| DE102019111382A1 (en) | PROCESS FOR PREPARING A CRYSTALLINE ALUMINUM IRON / SILICON ALLOY | |
| DE102022119277A1 (en) | Component with customized mechanical properties and corrosion properties | |
| EP1171642A2 (en) | Highly ductile magnesium alloys, method of preparing same and their use |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication |