DE10361691B4

DE10361691B4 - Verfahren zur Herstellung von Magnesiumlegierungs-Billets für ein Thixoforming-Verfahren

Info

Publication number: DE10361691B4
Application number: DE10361691A
Authority: DE
Inventors: Soon Chan Gwangmyeong Park
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2023-12-31
Also published as: KR20040091280A; KR100494514B1; JP2004322206A; CN1272463C; CN1540027A; US20040206428A1; US7083689B2; DE10361691A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumlegierungs-Billets für ein Thixoforming-Verfahren mit den Schritten:
Verarbeiten eines AZ91D-Magnesiumlegierungs-Ingot durch die Verfahren der Extrusion, Kompression und des isothermen Haltens,
wobei die Temperatur bei dem isothermen Halteverfahren unter Erhalt einer festen Primärphase mit einer Größe von etwa 40–60 μm bis auf eine isotherme Haltetemperatur erhöht wird; wobei das isotherme Halteverfahren in einem isothermen Haltebereich von etwa 570–580°C etwa 30 s bis etwa 180 s durchgeführt wird; und wobei die Erwärmungsgeschwindigkeit bis zur isothermen Haltetemperatur etwa 1,0–5,0°C/s beträgt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die Anmeldung beansprucht die Priorität der am 21. April 2003 eingereichten koreanischen Anmeldung Nr. 10-2003-0025064, deren Offenbarung hier vollständig als Referenz mitumfasst ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumlegierungs-Billets für ein Thixoforming-Verfahren, das in der Lage ist, die mechanischen Eigenschaften des Pressprodukts durch Auslösen einer plastischen Verformung einer als Druckguss-Legierung breit eingesetzten AZ91D-Magnesiumlegierung durch Extrusion und Kompression und durch Bilden eines rekristallisierten Mikrogefüges aus einem n Festphase-Primärkorn durch ein isothermes Konservierungsverfahren durch das Prinzip des "belastungsinduzierten schmelzaktivierten Verfahrens" zu verbessern.
Die EP 0 701 002 A1 beschreibt ein Verfahren zum Formen von Aluminium- oder Magnesiumlegierungen im halb-verfestigten Zustand, wobei ein Halten des Materials über eine Zeit bei gleichbleibender Temperatur durchgeführt wird.
Die EP 0 935 504 B1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Metallprofilstranges, wobei der bei der Verformung der Vorform entstehende Profilstrang im teilfesten/teilflüssigen Zustand zur Erstarrung durch eine gekühlte Kokille geführt wird.
Die DE 693 05 792 T2 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssig-Fest-Mischung aus einer Magnesium-Legierung, wobei der Legierung ein das Korn verfeinerndes Hilfsmittel im flüssigen Zustand beigesetzt worden ist, sie schnell aus dem geschmolzenen in den festen Zustand mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 1°C/s abgekühlt worden ist, so dass das dendrehtische Wachstum verhindert wird, wenn sie anschließend in den Zweiphasenbereich festflüssig erhitzt wird.
Die DE 697 06 737 T2 beschreibt eine hitzebeständige Magnesiumlegierung und ein entsprechendes Verfahren zum Formen eines wärmebeständigen Magnesiumlegierungsbauteils, wobei die Legierungszusammensetzung einem Halbfest-Spritzgießen in einem Temperaturbereich zwischen einer Solidus-Temperatur der Legierung und einer Liquidus-Temperatur der Legierung unterworfen wird, wobei eine feste Phase und eine flüssige Phase im Gemisch vorliegen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im Allgemeinen wird eine Magnesiumlegierung als Material breit eingesetzt, durch das Bauteile eines Fahrzeugs leicht gemacht werden können, so dass sich der Kraftstoffverbrauch verbessert. Das einem Fahrzeug angepasste Magnesiumlegierungsteil wird im Allgemeinen durch ein Druckgussverfahren hergestellt. Das Druckgussverfahren betrifft die Herstellung eines Gießlings, der dem Formwerkzeug gleicht, durch Injektion einer Metallschmelze in eine Stahlform, die in exakter Übereinstimmung mit einer Gießling-Gestalt hergestellt wurde. Bei der Herstellung eines Magnesiumteils ist es allerdings aufgrund einer Eigenheit des Druckgussverfahrens unmöglich, einen Gießfehler, wie eine Pore, etc. zu kontrollieren. Darum ist die Festigkeitsverbesserung der Gießlinge durch Wärmebehandlung nach dem Druckgießen unmöglich. Zudem erfolgt bei dem herkömmlichen Verfahren keine echte Formgebung, so dass zusätzlich eine kostenintensive spanende Bearbeitung durchgeführt wird.
Als neue Formgebungstechnik wird ein Thixoforming-Verfahren breit eingesetzt, wobei es mit einem Warmformverfahren, einschließlich eines Druckguss-, Extrusions- und Kompressionsverfahrens, kombiniert wird. Die Legierungen werden auf einen Fest-Flüssig-Koexistenzbereich erwärmt und während einer bestimmten Zeitdauer durch ein isothermes Halteverfahren verarbeitet. Demnach werden die festen Primärphasen, die jeweils eine kugelige Form aufweisen, gleichmäßig in einer flüssigen Phase bereitgestellt, wodurch ein Slurry hergestellt wird. Anschließend wird zur Herstellung eines Produkts ein Formgebungsverfahren durchgeführt.
Als ein Verfahren zur Herstellung einer Magnesiumlegierung, wobei ein Thixoforming-Verfahren eingesetzt wird, wird nach der japanischen Patentschrift Nr. Hei 8-74015 ein Billet so hergestellt, dass eine Schmelze mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 1°C/s in einem Temperaturbereich abgekühlt und gehärtet wird, in dem eine Erwärmungstemperatur, in Verbindung mit einer Form-Koerwännungstemperatur, 30°C auf einer Liquiduskurve nicht übersteigt. Die Legierung wird 60 min bei einer Temperatur gehalten, die 0,5°C höher liegt als eine Temperatur einer Soliduskurve. Nach der japanischen Patentschrift Nr. 2001-316753 ist zur Verbesserung der Festigkeit ein Magnesiumlegierung-Herstellungsverfahren auf der Grundlage eines Thixoforming-Verfahrens, wobei eine feste Phase kleiner ist als 50 %, vorgesehen. Nach der japanischen Patentschrift Nr. 2003-183794 wird ein Magnesiumbillet zusätzlich auf eine Temperatur im Bereich von 400°C bis 500°C erwärmt und bei einer Behältertemperatur von 380°C bis 440°C und einer Extruder-Auslasstemperatur von 400°C bis 480°C extrudiert. Es wird ein dünnes und breiteres Plattenmaterial mit einem Extrusionsverhältnis von 130:670 hergestellt.
Bei einem Beispiel für ein Bauteil eines Fahrzeugs, wobei ein Magnesium-Thixoforming-Verfahrens eingesetzt wird, ist in der japanischen offengelegten Patentschrift Nr. 2000-186616 ein Kolben für einen Verbrennungsmotor offenbart. Allerdings erfordert das bei dem Thixoforming-Verfahren eingesetzte Gussmaterial-Billet eine kostenintensive Vorrichtung zum Rühren des geschmolzenen Gemisches während eines Verfahrens, wobei das Billet nach durchgeführtem Gießverfahren durch ein Abkühlverfahren hergestellt wird. Darum sind die Materialien für das Thixoforming-Verfahren im Vergleich zu den Materialien für das gebräuchliche Gießverfahren teuer.
In dem durch das Thixoforming-Verfahren hergestellten Produkt beeinflusst die Größe der festen Primärphase weitgehend die Merkmale des Produkts. Agglomeration und Vergröberung der festen Primärphase beeinflussen nämlich die mechanischen Eigenschaften der Produkte während eines isothermen Halteverfahrens in einem Fest-Flüssig-Koexistenzbereich nach dem Erwärmen des Legierungsvergießmasse-Billets während des Thixoforming-Verfahrens in nachteiliger Weise. Wenn für das Thixoforming-Verfahren allerdings eine Magnesiumlegierung herangezogen wird, existieren keinerlei Verfahren zur direkten Verwendung der gebräuchlichen Vergießmasse als Billet und zur Verhinderung eines Vergröberungsphänomens der festen Primärphase, so dass es Aufgabe ist, hier Abhilfe zu schaffen. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die in Anspruch 1 definierte Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumlegierungs-Billets für ein Thixoforming-Verfahren bereit. Zur Herstellung eines Billets einer Größe einer festen primären Mikrophase durch ein Thixoforming-Verfahren mit einer gebräuchlichen Vergießmasse werden mit einer AZ91D-Magnesiumlegierung, die bisher als Druckgusslegierung breit eingesetzt wurde, Extrusions- und Kompressionsverfahren durchgeführt, um dadurch durch ein plastisches Verfahren eine bestimmte Verformung zu erzielen. Durch ein isothermes Halteverfahren wird auf der Grundlage des Prinzips des "belastungsinduzierten schmelzaktivierten Verfahrens" eine feste Primärphase so hergestellt, dass sie eine rekristallisierte Mikrostruktur aufweist, um dadurch die mechanischen Eigenschaften der Produkte zu verbessern.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumlegierungs-Billets für ein Thixoforming-Verfahren einen Schritt, wobei eine durch ein Vergießmasse-Herstellungsverfahren verarbeitete AZ91D-Magnesiumlegierungs-Vergießmasse durch Extrusions- und Kompressionsverfahren bzw. durch ein isothermes Halteverfahren verarbeitet wird, wobei das Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumlegierungs-Billets für ein Thixoforming-Verfahren einen Schritt umfasst, wobei bei dem isothermen Halteverfahren ein Temperaturerhöhungsschritt zur Erhöhung der Temperatur bis auf eine isotherme Haltetemperatur durchgeführt wird, um dadurch eine feste Primärphase mit einer Größe von etwa 40–60 μm zu erhalten. Das Extrusionsverfahren wird bei einer Temperatur von etwa 350–400°C und einem Kompressionsverhältnis von etwa 30–50:1 durchgeführt. Das Kompressionsverfahren wird bei einer Temperatur von etwa 200–220°C und einem nominalen Verformungsverhältnis von etwa 20–40 % durchgeführt. Das isotherme Halteverfahren wird bei einer isothermen Haltetemperatur von etwa 570-580°C für etwa 30 s bis etwa 180 s durchgeführt. Die Erwärmungsgeschwindigkeit bis zur isothermen Haltetemperatur beträgt etwa 1,0–5,0°C/s.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die zuvor genannten Aspekte und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erklärt. Es zeigen:

1 eine Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumlegierungs-Billets für ein erfindungsgemäßes Thixoforming-Verfahren erläutert;

2A und 2B mikroskopische Fotografien von Mikrostrukturen nach der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

3 eine mikroskopische Fotografie der Mikrostrukturen einer gebräuchlichen Vergießmasse aus einer Magnesiumlegierung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im Folgenden werden solche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.

Bei der vorliegenden Erfindung wird eine AZ91D-Magnesiumlegierung als Grundmaterial verwendet. AZ91D wird als Schmelzenblöckchen mit bestimmtem Durchmesser und bestimmter Länge bereitgestellt. AZ91D-Magnesium wird unter Verwendung von Mg als Hauptmaterial hergestellt. Dem AZ91D-Magnesium werden 8,3 – 9,7 Gew.-% Al, 0,35 – 1,0 Gew.-% Zn, 0,15 – 0,5 Gew.-% Mn und eine kleine Menge weiterer Verunreinigungen zugesetzt. Die AZ91D-Magnesiumlegierung wird im allgemeinen zur Herstellung von Gießlingen für ein Fahrzeugteil, das hohe Festigkeit erfordert, verwendet.

Bei der vorliegenden Erfindung wird bei einem isothermen Halteverfahren, das für ein Thixoforming-Verfahren mit einer AZ91D-Magnesiumlegierung benötigt wird, ein Verfahren zur Herstellung eines aus einer primären festen Mikrophase mit einer Größe von 40–60 μm gebildeten Billets für ein Thixoforming-Verfahren bereitgestellt. Das obige Verfahren wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.

1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumlegierungs-Billets für ein erfindungsgemäßes Thixoforming-Verfahren. Als Erstes wird mit einem AZ91D-Magnesium-Ingot (Rohling) eine Extrusion bei einer Temperatur von etwa 350–400°C durchgeführt. Hier wird zunächst das Extrusionsverfahren beschrieben. Ein Extrusionsverhältnis (Material-Querschnittsfläche/Querschnittsfläche nach Extrusion) beträgt etwa 30–50:1. Ein Extrusionsdüsenwinkel beträgt etwa 180°C, und eine Eintriebsgeschwindigkeit beträgt etwa 2–3 cm/min. Die obige Extrusionsbedingung wird als allgemeine Verfahrensbedingung eingestellt, die in der Regel für eine Extrusion der Magnesiumlegierung angewandt wird. Falls die Extrusionstemperatur geringer ist als etwa 350°C, ist eine Extrusion unmöglich, da keine ausreichende Materialformbarkeit erhalten wird. Falls die Extrusionstemperatur etwa 350°C übersteigt, bewirkt eine Reibungswärme mit einer Extrusionsdüse lokales Schmelzen und Materialentzündung. Darum ist der obige Extrusionstemperaturbereich so eingestellt, dass er etwa 350°C nicht übersteigt.

Falls das Extrusionsverhältnis kleiner ist als 30:1, ist es unmöglich, eine ausreichende Belastungsenergie anzuwenden, und falls es 50:1 übersteigt, ist das Extrusionsverfahren unmöglich, da der Extrusionsdruck erhöht wird.

Der Extrusionsdüsenwinkel entspricht dem Düsenwinkel in dem Extruder, der tatsächlich einem Konstruktionsort angepasst wurde. Falls die Eintriebsgeschwindigkeit außerhalb eines bestimmten eingestellten Bereichs liegt, kann auf der Oberfläche des extrudierten Produkts Rissbildung auftreten, so dass die Herstellung eines gewünschten guten Extrusionsmaterials unmöglich ist.

Material, Extruderbehälter und Extrusionsdüse werden vor Durchführung des Extrusionsverfahrens für etwa 30–60 min in einem Extrusionstemperaturbereich erwärmt. Bei der vorliegenden Erfindung werden stabförmige Extrusionen mit einem Durchmesser von etwa 25–50 mm hergestellt. Die Extrusionsbedingung wird auf der Grundlage einer üblicherweise für eine Magnesiumlegierung angewandten Extrusionsbedingung experimentell eingestellt.

Das obige Extrusionsverfahren entspricht einem notwendigen vorgeschalteten Verfahren, das zur Maximierung der erfindungsgemäßen Merkmale durchgeführt wird, wenn durch das Kompressionsverfahren eine Belastung ausgelöst wird. Es ist möglich, durch das Extrusionsverfahren eine Teilbelastung durch Warmbearbeitung auszulösen. Als Ergebnis ist die Bereitstellung eines Materialtyps möglich, der sich dem Kompressionsverfahren leicht anpasst.

Als Nächstes wird bei der vorliegenden Erfindung das Kompressionsverfahren als Kaltbearbeitung unter Bereitstellung einer ausreichenden Belastung des Materials durchgeführt. Das obige Kompressionsverfahren ist zum Bilden einer kugeligen festen Primärphase während des Thixoforming-Verfahrens und des isothermen Halteverfahrens unter Anwendung des Prinzips der belastungsinduzierten Schmelzaktivierung notwendig.

Hier besteht das Prinzip der belastungsinduzierten Schmelzaktivierung darin, eine aus rekristallisierten Mikrostrukturen gebildete kugelige feste Primärphase durch Erhitzen einer festen Legierung auf eine Fest-Flüssig-Koexistienztemperatur zu erhalten, nachdem in der Legierung durch die Warm- oder Kaltbearbeitung eine ausreichende Belastung ausgelöst worden ist, um dadurch eine kugelige feste Primärphase zu erhalten.

Wenn nämlich das Material genügend deformiert und zu einer Struktur mit Mikrokorngröße rekristallisiert ist, lässt man eine flüssige Phase in ein Korn unter teilweisem Schmelzen eindringen, so dass sich die kugelige feste Phase gleichmäßig in der flüssigen Phase verteilt. Darum ist der Erhalt rekristallisierter Mikrostrukturen, die für das Thixoforming-Verfahren unter der obigen Bedingung benötigt werden, möglich. Es ist somit wichtig, eine Kompressionsverfahrensbedingung, wie Temperatur, Verformungsverhältnis etc., einzustellen, um rekristallisierte Mikrostrukturen zu erhalten. Wenn allerdings das Material bei Raumtemperatur komprimiert wird, kann es vor Anwendung der plastischen Verformung auf das Material aufgrund der Eigenschaft der AZ91D-Magnesiumlegierung zerstört werden. Eine rekristallisierte Mikrostruktur wird nämlich gezüchtet, wenn die Kompressionstemperatur hoch ist. Darum wird bei der vorliegenden Erfindung als Ergebnis verschiedener Experimente die Kompressionstemperatur auf etwa 200–220°C eingestellt, um rekristallisierte Mikrostrukturen mit einer Korngröße von etwa 40–60 μm zu erhalten. Die auf der Grundlage der Kompression bestimmte Nominalbelastung (veränderte Länge/minimale Länge) wird auf etwa 20–40 % eingestellt. Bei der vorliegenden Erfindung wird das isotherme Halteverfahren mit der so hergestellten Magnesiumlegierung etwa 30–180 s bei einer Temperatur von etwa 570–580°C, d.h. in einem Temperaturbereich eines Fest-Flüssig-Koexistenzbereichs, durchgeführt. Das isotherme Halteverfahren ist ein notwendiges Verfahren, das durchgeführt wird, um nach Erhalt einer kugeligen festen Primärphase bei dem Thixoforming-Verfahren das Material für das Formgebungsverfahren bereitzustellen. In diesem Stadium wird die isotherme Haltetemperatur auf der Grundlage der Arbeitsbedingungen während des Thixoforming-Verfahrens auf etwa 570–580°C eingestellt. In der Regel ist der Erhalt einer kugeligen festen Primärphase auf der Grundlage einer isothermen Temperatur entsprechend dem Bereich möglich, dass das Festphasenverhältnis des Materials während des Thixoforming-Verfahrens in einem Bereich von etwa 50–60 % liegt. Im Falle der erfindungsgemäßen AZ91D-Magnesiumlegierung entspricht die Liquidustemperatur etwa 598°C, und die Solidustemperatur entspricht etwa 468°C. Darum entspricht der obige Temperaturbereich einer Fest-Flüssig-Koexistenzregion. Das isotherme Halteverfahren wird, damit das Festphasenverhältnis etwa 50–60 % beträgt, durch Anwenden eines Hebelgesetzes auf ein binäres Mg-Al-Phasendiagramm auf der Grundlage einer durchgeführten Berechnung auf etwa 570–580°C eingestellt.

Insbesondere wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn das durch das Kompressionsverfahren verarbeitete Material auf die isotherme Haltetemperatur erhöht wird, die Erwärmungsgeschwindigkeit auf etwa 1,0–5,0°C/s eingestellt. Falls die Erwärmungsgeschwindigkeit zu gering ist, dauert eine Erhöhung bis zur isothermen Haltetemperatur zu lange. Bei dem Kompressionsverfahren kann eine rekristallisierte Mikrostruktur gezüchtet werden, so dass der Erhalt einer feinen Mikrostruktur möglich ist. Darum wird bei der vorliegenden Erfindung die Erwärmungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der Experimente unter verschiedenen Bedingungen wie folgt eingestellt. Bei der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Auswirkung der Erwärmungsgeschwindigkeit auf die Größe der festen Primärphase und auf die Härte der Materialien in Tabelle 1 gezeigt. Nach Durchführung des isothermen Halteverfahrens wird das Magnesiumlegierungs-Billet für das erfindungsgemäße Thixoforming-Verfahren zur Herstellung eines bestimmten Bauteils durch das Formgebungsverfahren verarbeitet, um es dadurch einem Fahrzeugteil, wie einem Kraftübertragungsteil, Chassisteil, Innenteil etc., anzupassen. Darum wird, wie in den 2A und 2B gezeigt, nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren die rekristallisierte Mikrostruktur mit der Größe von 40–60 μm für die feste Primärphase erhalten, so dass die Herstellung einer Magnesiumlegierung mit verbesserten mechanischen Eigenschaften möglich ist. Zusätzlich ist die Herstellung eines Teils mit einem dicken Teil, das beim herkömmlichen Gießen nicht möglich ist, und eines Produkts mit komplizierter Form möglich.

Die Belastung wird in der herkömmlichen AZ91D-Magnesiumlegierungsvergießmasse nämlich auf der Grundlage des plastischen Verfahrens durch das Extrusions- und Kompressionsverfahren ausgelöst. Die Größe der festen Primärphase ist deutlich vermindert. Es ist nämlich möglich, eine neue Magnesiumlegierung mit verbesserter Härte, eine wichtige mechanische Eigenschaft, herzustellen.

Die vorliegende Erfindung wird auf der Grundlage der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Sie sollen allerdings nicht als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung gedacht sein.

[Beispiele 1 und 2]

Der Extrusionsverfahren wurde mit einem AZ91D-Magnesiumlegierungs-Ingot unter den Bedingungen einer Temperatur von 350°C und einem Extrusionsverhältnis von 35:1 durchgeführt. Der Kompressionsverfahren wurde unter den Bedingungen einer Temperatur von 220°C und einer nominalen Belastung von 30 % durchgeführt. Die Erwärmungsgeschwindigkeit bis zur isothermen Haltetemperatur wurde bei 1,0°C/s und 5,0°C/s gehalten, so dass ein Magnesiumlegierungs-Billet mit einer rekristallisierten Mikrostruktur hergestellt wurde.

[Vergleichsbeispiel]

Der Extrusionsverfahren wurde mit einem AZ91D-Magnesiumlegierungs-Ingot unter den Bedingungen einer Temperatur von 350°C und einem Extrusionsverhältnis von 35:1 durchgeführt, und das Kompressionsverfahren wurde unter den Bedingungen einer Temperatur von 220°C und einer nominalen Belastung von 30 % durchgeführt. Das Material wurde 1 h bei 580°C isotherm, d.h. bei einer isothermen Haltetemperatur, gehalten, so dass ein Magnesiumlegierungs-Billet hergestellt wurde. [Tabelle 1]

Wie in Tabelle 1 gezeigt, sind die Größen der festen Primärphasen, die an Hand der Mikrostrukturen der ersten und zweiten Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels gemessen wurden, gezeigt. Ein Ergebnis der auf der Grundlage einer Bewertung der mechanischen Eigenschaft durchgeführten Härtemessung ist ebenfalls darin gezeigt.

Hier betragen, wie in den 2A bis 3 gezeigt, die Größen der festen Primärphase, die an Hand der Mikrostruktur der ersten und zweiten Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels gemessen wurden, bei der ersten Ausführungsform 36 μm, bei der zweiten Ausführungsform 57 μm und bei dem Vergleichsbeispiel 220 μm. Die Größe der festen Primärphase nahm mit zunehmender Erwärmungsgeschwindigkeit ab. Die Härte (Hv), eine mechanische Eigenschaft, beträgt bei der ersten Ausführungsform 88 Hv, bei der zweiten Ausführungsform 84 Hv und bei dem Vergleichsbeispiel 52 Hv. Bei zunehmender Erwärmungsgeschwindigkeit nimmt bekanntlich auch die Härte zu.

Wie vorstehend beschrieben, wird bei dem Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumlegierungs-Billets für ein erfindungsgemäßes Thixoforming-Verfahren in der bisher als Druckgusslegierung breit eingesetzten AZ91D-Magnesiumlegierung durch das Extrusions- und Kompressionsverfahren eine Belastung ausgelöst. Durch das isotherme Halteverfahren wird auf der Grundlage des Prinzips der deformationsinduzierten Verflüssigungsaktivierung eine feine rekristallisierte Mikrostruktur erhalten. Darum besitzt die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile:

1.) Die Größe der kugeligen festen Primärphase ist deutlich vermindert, und die mechanische Eigenschaft ist nach dem isothermen Halteverfahren verbessert. Das isotherme Halteverfahren wird notwendigerweise für das Thixoforming-Verfahren durchgeführt.
2.) Bei Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Magnesiumlegierung als Material, das für ein Kraftübertragungsteil, wie Chassisteil oder ein Innenteil, eines Fahrzeugs verwendet wird, ist die Herstellung eines Bauteils mit einem dicken Teil und eines Bauteils mit komplizierter Form möglich, die bei dem herkömmlichen Druckgussverfahren unmöglich sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumlegierungs-Billets für ein Thixoforming-Verfahren mit den Schritten: Verarbeiten eines AZ91D-Magnesiumlegierungs-Ingot durch die Verfahren der Extrusion, Kompression und des isothermen Haltens, wobei die Temperatur bei dem isothermen Halteverfahren unter Erhalt einer festen Primärphase mit einer Größe von etwa 40–60 μm bis auf eine isotherme Haltetemperatur erhöht wird; wobei das isotherme Halteverfahren in einem isothermen Haltebereich von etwa 570–580°C etwa 30 s bis etwa 180 s durchgeführt wird; und wobei die Erwärmungsgeschwindigkeit bis zur isothermen Haltetemperatur etwa 1,0–5,0°C/s beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumlegierungs-Billets für ein Thixoforming-Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Extrusionsverfahren in einem Temperaturbereich von etwa 350–400 °C und bei einem Kompressionsverhältnis von etwa 30–50:1 durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumlegierungs-Billets für ein Thixoforming-Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kompressionsverfahren in einem Temperaturbereich von etwa 200–220°C und bei einer nominalen Belastung von etwa 20–40 % durchgeführt wird.