DE112012000994T5

DE112012000994T5 - Magnesiumlegierungsmaterial und Verfahren zu dessen Erzeugung

Info

Publication number: DE112012000994T5
Application number: DE112012000994.0T
Authority: DE
Inventors: Ryuichi Inoue; Yukihiro Oishi; Nobuyuki Mori; Nozomu Kawabe
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2014-01-16
Also published as: KR20140004711A; JP5757104B2; CN103370433A; JP2012172254A; US20130337282A1; TW201247889A; WO2012115190A1; CN103370433B; KR101885397B1

Abstract

Ein dickes Magnesiumlegierungsmaterial mit guter Pressformfähigkeit und ein Verfahren zur Erzeugung des Magnesiumlegierungsmaterials werden angegeben. In einem Magnesium-(Mg)-Legierungsmaterial (z. B. Mg-Legierungslage) mit einem lagenförmigen Bereich mit einer Dicke von 1,5 mm oder mehr erfüllt, wenn ein Bereich mit 1/4 der Dicke des lagenförmigen Bereichs in einer Dickenrichtung von einer Oberfläche des lagenförmigen Bereichs als Oberflächenbereich und ein verbleibender Bereich als interner Bereich definiert wird, das Verhältnis OF/OC des basalen Ebenen-Peak-Verhältnisses OF im Oberflächenbereich zum basalen Ebenen-Peak-Verhältnis OC (Orientierungsgrad der (002)-Ebenen) im internen Bereich 0,95 ≤ OF/OC ≤ 1,05. Wenn der lagenförmige Bereich durch eine homogene Textur entlang dem gesamten Bereich in der Dickenrichtung davon konstituiert ist, werden eine große Dicke und gute Pressformfähigkeit erzielt. Wenn das Legierungsmaterial als Ausgangsmaterial verwendet wird, wird ein pressgeformtes Material mit hoher Dimensionsgenauigkeit erhalten. Das erhaltene pressgeformte Material ist ebenfalls durch eine homogene Struktur konstituiert. Ein lagenförmiges Mg-Legierungsmaterial wird erhalten durch Durchführen von zumindest einem Durchlauf des Walzen bei einem Reduktionsverhältnis von 25% oder mehr und den verbleibenden Durchläufen des Walzens bei einem Reduktionsverhältnis von 10% oder mehr.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft ein Magnesiumlegierungsmaterial, das für verschiedene Teile, wie Teile von Transportmaschinen, z. B. Automobilen, Bahnfahrzeugen, Flugzeugen, Teilen von Fahrrädern, Gehäusen von elektrischen und elektronischen Geräten und andere strukturelle Teile geeignet ist und das ebenfalls für Bestandteilsmaterialien für die Teile geeignet ist, und ein Verfahren zur Erzeugung des Magnesiumlegierungsmaterials. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein dickes Magnesiumlegierungsmaterial mit guter plastischer Verformbarkeit wie Pressformbarkeit.
Hintergrund der Erfindung
Leichtgewichtige Magnesiumlegierungen haben eine hohe spezifische Festigkeit und spezifische Steifigkeit und wurden als Bestandteilsmaterial für verschiedene Teile wie Gehäuse von mobilen elektrischen und elektronischen Vorrichtungen, z. B. Handys und Laptop-Computer, Teile von Automobilen, z. B. Reifenabdeckungen und Schaltwippen, Teile von Bahnfahrzeugen und Teile von Fahrrädern, z. B. Rahmen verwendet. Teile, die sich aus einer Magnesiumlegierung zusammensetzen, werden hauptsächlich aus Gussmaterialien (AZ91-Legierung gemäß. American Society for Testing and Materials (ASTM) Standard) durch ein Druckgussverfahren oder ein Thixoformverfahren gebildet. In den letzten Jahren wurden pressgeformte Materialien verwendet, erhalten durch Durchführen eines Pressformens mit einer Lage, wie sie aus einer gefertigten Magnesiumlegierung wie AZ31-Legierung gemäß ASTM-Standard erhalten wird. Patentliteratur 1 offenbart, dass ein kontinuierliches Gussmaterial, das sich aus einer Magnesiumlegierung, wie AZ91-Legierung, zusammensetzt, erzeugt wird durch ein Doppelwalzen-Gussverfahren, und eine gewalzte Lage, erhalten durch Walzen des kontinuierlichen Gussmaterials, einem Pressformen unterworfen wird.
Liste der Druckschriften
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Internationale Veröffentlichung 2006/003899 .

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Unter Berücksichtigung des leichten Gewichts dieser Legierungen wurde eine verhältnismäßig dünne Lage mit einer Dicke von 1 mm oder weniger als Ausgangsmaterial für plastisch geformte Materialien, wie pressgeformte Materialien, untersucht. Mit der Expansion der Verwendung von Magnesiumlegierungen hat die Entwicklung nicht nur der oben beschriebenen dünnen Lage, sondern ebenfalls einer dicken Lage, spezifisch einer dicken Lage mit einer Dicke von 1,5 mm oder mehr das Fokussieren auf eine spezifische Festigkeit und spezifische Steifigkeit erfordert. Eine solche dicke Magnesiumlegierungslage mit guter plastischer Verformbarkeit, ein Verfahren zur Erzeugung der dicken Magnesiumlegierungslage und ein plastisch geformtes Material, wie ein pressgeformtes Material, erzeugt unter Verwendung der dicken Magnesiumlegierungslage, wurden noch nicht ausreichend untersucht.
Eine dicke Magnesiumlegierungslage wird erhalten durch Anwenden eines Druckgussverfahrens oder eines Thixoformverfahrens. Bei Gussmaterialien, wie Druckgussmaterialien, werden jedoch interne Defekte, wie Hohlräume, leicht gebildet, und weiterhin neigen die Zusammensetzung und Struktur dazu, ungleichmäßig zu werden. Beispielsweise sind Additivelementkomponenten lokal sehr konzentriert und Kristallkörner sind statistisch orientiert. Ebenso werden in Gussmaterialien, wie Druckgussmaterialien, Präzipitate leicht in Kristallkorngrenzen gebildet. Weil der Bruch beispielsweise von den Mängeln und den Präzipitaten in den Kristallkorngrenzen verursacht wird, haben Gussmaterialien, wie Druckgussmaterialien, eine geringe plastische Verformbarkeit, wie Pressverformbarkeit. Weiterhin haben Gussmaterialien, wie Druckgussmaterialien, geringe mechanische Eigenschaften wie Festigkeit und Härte im Vergleich zu plastisch geformten Materialien, wie pressgeformten Materialien aufgrund der obigen internen Mängel oder dergleichen.
Demzufolge ist es ein Ziel dieser Erfindung, ein dickes Magnesiumlegierungsmaterial mit guter plastischer Verformbarkeit und ein dickes Magnesiumlegierungsmaterial, mit dem eine plastische Verformung durchgeführt ist, anzugeben. Es ist ein anderes Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung eines dicken Magnesiumlegierungsmaterials mit guter plastischer Verformbarkeit anzugeben.
Lösung des Problems
Ein Magnesiumlegierungsmaterial, mit dem eine plastische Verformung (Primärverformung), wie Walzen, durchgeführt ist, ist ausgezeichnet bezüglich der mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit, Härte und Zähigkeit, Korrosionsresistenz und plastische Verformbarkeit im Vergleich zu den Druckgussmaterialien und thixogeformten Materialien, selbst wenn sie die gleiche Zusammensetzung haben. Bei einem solchen Magnesiumlegierungsmaterial wird nämlich die Bildung von Mängeln während des Gießens reduziert und die Kristalle werden feiner gemacht. Ein Magnesiumlegierungsmaterial, erhalten durch Durchführen eines plastischen Verformens (Sekundärverformen), wie Pressformen mit dem Magnesiumlegierungsmaterial, mit dem das Primärformen durchgeführt ist, ist ebenfalls ausgezeichnet bezüglich der mechanischen Eigenschaften und Korrosionsresistenz. Insbesondere, wenn ein kontinuierliches Gussmaterial, erzeugt durch ein kontinuierliches Gusserverfahren, wie Doppelwalzengussverfahren, als Ausgangsmaterial für primärgeformte Materialien verwendet wird, hat das kontinuierliche gegossene Material eine gute plastische Verformbarkeit, weil die Segregation und die Erzeugung von groben Verunreinigungen im Kristall und ausgefällte Verunreinigungen im Vergleich zu Druckgussmaterialien reduziert sind. Daher haben die Erfinder dieser Erfindung eine dicke Magnesiumlegierungslage mit einer Dicke von 1,5 mm oder mehr durch Walzen eines kontinuierlichen Gussmaterials unter verschiedenen Bedingungen erzeugt und die plastische Verformbarkeit gemessen. Hierin hat ein gewalztes Material (gewalzte Lage), die sich aus einer Magnesiumlegierung zusammensetzt, im Allgemeinen eine Textur, worin basale Ebenen von Magnesiumlegierungskristallen orientiert sind, so dass sie parallel zur Walzrichtung sind (eine Richtung, in die sich ein zu walzendes Ausgangsmaterial bewegt). Wenn das Ausmaß der Orientierungsdichte der Textur hoch ist, gibt es einen Nachteil der Beeinträchtigung der Formfähigkeit während des plastischen Formgebens, wie Pressformen. Die Erfinder dieser Erfindung haben die folgenden beiden Punkte festgestellt: (1) Wenn der Grad der Orientierungsdichte einer Textur in einem Oberflächen-Seitenbereich einer gewalzten Lage höher ist als der einer Textur in einem internen Bereich der gewalzten Lage, vermindert sich die Formfähigkeit (plastische Formfähigkeit) beachtlich; und (2) wenn ein dickes gewalztes Material erhalten wird durch Durchführen eines bekannten Walzverfahrens mit einem dicken Ausgangsmaterial, wird die Textur in dem Oberflächen-Seitenbereich entwickelt im Vergleich zu der Textur im internen Bereich, und somit wird die Formfähigkeit, die im Wesentlichen äquivalent zu der einer dünnen Lage mit einer Dicke von 1,5 mm oder weniger ist, nicht erzielt. Weiterhin haben die Erfinder dieser Erfindung festgestellt, dass eine Magnesiumlegierungslage, erzeugt unter bestimmten Bedingungen, eine gute plastische Formbarkeit, wie Pressformbarkeit, aufweist, während sie dick ist. Diese Erfindung basiert auf den obigen Feststellungen.
Ein Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung setzt sich zusammen aus einer Magnesiumlegierung und umfasst einen lageförmigen Bereich mit einer Dicke von 1,5 mm oder mehr. Der lagenförmige Bereich erfüllt die folgende Orientierung:
Orientierung
Wenn ein Bereich mit 1/4 der Dicke des lagenförmigen Bereichs in einer Dickenrichtung von einer Oberfläche des lagenförmigen Bereichs als Oberflächenbereich und ein verbleibender Bereich als interner Bereich definiert wird,
Röntgenbeugungspeakintensitäten einer (002)-Ebene, einer (100)-Ebene, einer (101)-Ebene, einer (102)-Ebene, einer (110)-Ebene und einer (103)-Ebene im Oberflächenbereich mit I_F(002), I_F(100), I_F(101), I_F(102), I_F(110) und I_F(103) definiert werden,
Röntgenbeugungspeakintensitäten einer (002)-Ebene, einer (100)-Ebene, einer (101)-Ebene, einer (102)-Ebene, einer (110)-Ebene und einer (103)-Ebene im internen Bereich mit I_C(002), I_C(100), I_C(101), I_C(102), I_C(110) und I_C(103) definiert werden,
ein Orientierungsgrad der (002)-Ebene im Oberflächenbereich, ausgedrückt als I_F(002)/{I_F(100) + I_F(002) + I_F(101) + I_F(102) + I_F(110) + I_F(103)}, wird als basales Ebenen-Peak-Verhältnis O_F definiert wird, und
ein Orientierungsgrad der (002)-Ebene im internen Bereich, ausgedrückt als I_C(002)/{I_C(100) + I_C(002) + I_C(101) + I_C(102) + I_C(110) + I_C(103)}, wird als basales Peak-Ebenen-Verhältnis O_C definiert wird,
ist ein Verhältnis O_F/O_C des basalen Ebenen-Peak-Verhältnisses O_F im Oberflächenbereich zum basalen Ebenen-Peak-Verhältnis O_C im internen Bereich 0,95 ≤ O_F/O_C ≤ 1,05.
Das erfindungsgemäße Magnesiumlegierungsmaterial kann beispielsweise durch folgendes Produktionsverfahren dieser Erfindung hergestellt werden. Ein Verfahren zur Herstellung eines Magnesiumlegierungsmaterials dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Magnesiumlegierungsmaterials durch Walzen eines Ausgangsmaterials, das sich aus einer Magnesiumlegierung zusammensetzt, wobei das Verfahren einen Herstellschritt und einen Walzschritt, wie unten angegeben, umfasst.
Herstellschritt: Ein Schritt zur Herstellung eines lagenförmigen Ausgangsmaterials, erhalten durch Durchführen eines Doppelwalzen-Gussverfahrens mit einer geschmolzenen Magnesiumlegierung, zum kontinuierlichen Gießen.
Walzschritt: Ein Schritt zum Walzen des Ausgangsmaterials mit mehreren Durchläufen, zur Erzeugung eines lagenförmigen Magnesiumlegierungsmaterials mit einer Dicke von 1,5 mm oder mehr.
Im Walzschritt wird zumindest ein Durchlauf des Walzens bei einem Reduktionsverhältnis von 25% oder mehr pro Durchlauf durchgeführt, und die verbleibenden Durchläufe des Walzens werden bei einem Reduktionsverhältnis von 10% oder mehr pro Durchlauf durchgeführt.
Das Reduktionsverhältnis (%) wird hierin definiert als: {(Dicke t_b des Ausgangsmaterials vor dem Walzen – Dicke t_a des Ausgangsmaterials nach dem Walzen)/Dicke t_b des Ausgangsmaterials vor dem Walzen} × 100.
Gemäß dem Produktionsverfahren dieser Erfindung kann ein verhältnismäßig strenges Walzen bei einem Reduktionsverhältnis von 25% oder mehr pro Durchlauf vorteilhaft durchgeführt werden, indem als Ausgangsmaterial ein kontinuierliches Gussmaterial verwendet wird, worin Mängel und Verunreinigungen im Kristall und ausgefällte Verunreinigungen, von denen Risse verursacht werden, und eine Segregation in einer kleinen Menge oder im Wesentlichen überhaupt nicht vorhanden sind. Bei diesem Walzen bei einem hohen Reduktionsverhältnis kann das plastische Verformen gleichmäßig entlang dem gesamten Bereich in der Dickenrichtung des Ausgangsmaterials verliehen werden. Mit anderen Worten kann durch Durchführen von zumindest einem Durchlauf des Walzens bei einem hohen Reduktionsverhältnis das Ausgangsmaterial gleichmäßig einem Formgeben von der Oberfläche zu dem Inneren des Ausgangsmaterials unterworfen werden. Daher gibt das Produktionsverfahren dieser Erfindung ein Magnesiumlegierungsmaterial (typischerweise eine gewalzte Lage (eine Form des Magnesiumlegierungsmaterials dieser Erfindung)) an, das durch eine homogene Struktur entlang des gesamten Bereichs in der Dickenrichtung konstituiert ist. Diese Struktur ist eine Textur, worin basale Ebenen von Magnesiumlegierungskristallen hauptsächlich orientiert sind, so dass sie parallel zu der Walzrichtung liegen (eine Textur, worin die c-Achse der Magnesiumlegierungskristalle orientiert sind, so dass sie orthogonal zu der Walzrichtung liegen).
Wenn das Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung eine gewalzte Lage ist, mit dem das oben beschriebene besondere Walzen durchgeführt ist (d. h. wenn das gesamte Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung durch den lagenförmigen Bereich konstituiert ist), wird das Magnesiumlegierungsmaterial durch eine homogene Struktur entlang des gesamten Bereichs (Oberfläche ~ Mitte ~ Oberfläche) in der Dickenrichtung davon, wie oben beschrieben, konstituiert. Das Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung, das durch eine solche homogene Struktur konstituiert ist, hat eine gute plastische Formfähigkeit, wie Pressformfähigkeit, während es dick ist. Somit kann das lagenförmige Magnesiumlegierungsmaterial geeignet als Ausgangsmaterial für die plastische Formgebung, wie Pressformen, verwendet werden. Das Magnesiumlegierungsmaterial, konstituiert durch eine solche homogene Struktur, hat ebenfalls gleichmäßige Eigenschaften (z. B. mechanische Eigenschaften wie Härte, Festigkeit, Schlagresistenz und Zähigkeit, Korrosionsresistenz und Vibrationsresistenz). Wenn das lagenförmige Magnesiumlegierungsmaterial als Ausgangsmaterial für die plastische Formgebung verwendet wird, wird ein plastisch geformtes Material (eine Form des Magnesiumlegierungsmaterials dieser Erfindung), wie ein pressgeformtes Material mit hoher Dimensionsgenauigkeit, erhalten. Das erhaltene plastisch geformte Material ist ebenfalls durch eine homogene Struktur entlang des gesamten Bereichs in der Dickenrichtung davon konstituiert, d. h. die Struktur des Ausgangsmaterials wird im Wesentlichen beibehalten. Demzufolge hat das erhaltene plastisch geformte Material, wie ein pressgeformtes Material, ebenfalls die oben beschriebenen gleichmäßigen Eigenschaften.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Magnesiumlegierungsmaterials dieser Erfindung ist, wenn eine durchschnittliche Kristallkorngröße im Oberflächenbereich mit D_F und eine durchschnittliche Kristallkorngröße im internen Bereich mit D_C bezeichnet wird, ein Verhältnis D_C/D_F der durchschnittlichen Kristallkörngröße D_C im internen Bereich zu der durchschnittlichen Kristallkorngröße D_F im Oberflächenbereich 2/3 ≤ D_C/D_F ≤ 3/2, D_F ≥ 3,5 μm und D_C ≥ 3,5 μm.
Gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel wird eine bessere plastische Formfähigkeit verliehen, weil eine gleichmäßige Korngröße entlang des gesamten Bereichs in der Dickenrichtung erzielt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Magnesiumlegierungsmaterials dieser Erfindung ist, wenn eine Vickershärte (Hv) im Oberflächenbereich mit H_F und eine Vickershärte (Hv) im internen Bereich mit H_C definiert wird, ein Verhältnis H_C/H_F der Vickershärte H_C im internen Bereich zu der Vickershärte H_F im Oberflächenbereich 0,85 ≤ H_C/H_F ≤ 1,2.
Gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel hat das Magnesiumlegierungsmaterial eine gleichmäßige Härte entlang dem gesamten Bereich in der Dickenrichtung. Daher ändert sich, wenn beispielsweise ein Teil des Magnesiumlegierungsmaterials einem Mahlen oder einer chemischen Behandlung unterworfen wird, um einen Teil des Oberflächen-Seitenbereiches zu entfernen, die Oberflächenhärte des Magnesiumlegierungsmaterials, mit dem das Mahlen oder die chemische Behandlung durchgeführt ist, im Wesentlichen nicht im Vergleich zu dem Zustand vor dem Mahlen oder der chemischen Behandlung, was bedeutet, dass das Magnesiumlegierungsmaterial eine stabile Oberflächentextur hat. Gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel kann somit, wenn eine Oberflächenbehandlung, wie eine chemische Umwandlungsbehandlung in einem Abwärtsstromverfahren durchgeführt wird, eine solche Behandlung stabil durchgeführt werden.
Das Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung kann sich aus einer Magnesiumlegierung zusammensetzen, die verschiedene Additivelemente enthält (Rest: Mg und Verunreinigungen).
Insbesondere hat eine Legierung, die Additivelemente in hoher Konzentration enthält, spezifisch eine Magnesiumlegierung, die Additivelemente in einem Gesamtgehalt von 5,0 Massen% oder mehr enthält, gute mechanische Eigenschaften wie Festigkeit und Härte, hohe Korrosionsresistenz, Flammresistenz, Wärmeresistenz und dergleichen, obwohl dies von den Arten der Additivelemente abhängt.
Spezifische Beispiele der Additivelemente umfassen zumindest ein Element, ausgewählt aus Al, Zn, Mn, Si, Be, Ca, Sr, Y, Cu, Ag, Sn, Li, Zr, Ce, Ni, Au und Seltenerdelementen (mit Ausnahme von Y und Ce). Ein Beispiel der Verunreinigungen ist Fe.
Eine Legierung der Mg-Al-Serie, umfassend Al, hat eine hohe Korrosionsresistenz und ebenfalls gute mechanische Eigenschaften wie Festigkeit und Härte. Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Magnesiumlegierungsmaterials dieser Erfindung enthält die Magnesiumlegierung Al als Additivelement in einem Gehalt von 5,0 Massen% oder mehr und 12 Massen% oder weniger. Wenn sich der Al-Gehalt erhöht, neigen die obigen Wirkungen zur Erhöhung. Der Al-Gehalt ist bevorzugt 7 Massen% oder mehr und mehr bevorzugt 7,3 Massen% oder mehr. Die obere Grenze des Al-Gehalts ist 12 Massen% und bevorzugt 11 Massen%, weil die plastische Verformbarkeit sich vermindert, wenn der Al-Gehalt 12 Massen% übersteigt. Insbesondere führt eine Magnesiumlegierung mit 8,3 Massen% bis 9,5 Massen% Al zu hoher Festigkeit und Korrosionsresistenz. Der Gesamtgehalt der anderen Elemente als Al ist 0,01 Massen% oder mehr und 10 Massen% oder weniger und bevorzugt 0,1 Massen% oder mehr und 5 Massen% oder weniger.
Spezifische Beispiele der Legierung der Mg-Al-Serie umfassen Legierungen der AZ-Serie (Legierungen der Mg-Al-Zn-Serie, Zn: 0,2 Massen% bis 1,5 Massen%, wie AZ31-Legierung, AZ61-Lagierung und AZ91-Legierung) gemäß ASTM-Standard, Legierungen der AM-Serie (Legierungen der Mg-Al-Mn-Serie, Mn: 0,15 Massen% bis 0,5 Massen%), Legierungen der AS-Serie (Legierungen der Mg-Al-Si-Serien, Si: 0,01 Massen% bis 20 Massen%), Legierungen der Mg-Al-RE-(Seltenerdelement-Serie), Legierungen der AX-Serie (Legierungen der Mg-Al-Ca-Serie, Ca: 0,2 bis 6,0 Massen%) und Legierungen der AJ-Serie (Legierungen der Mg-Al-Sr-Serie, Sr: 0,2 bis 7,0 Massen%). Beispiele der Legierung mit 8,3 bis 9,5 Massen% Al umfassen Legierungen der Mg-Al-Zn-Serie, die weiterhin 0,5 bis 1,5 Massen% zN enthalten, z. B. AZ91-Legierung.
Eine Magnesiumlegierung, die zumindest ein Element enthält, ausgewählt aus Y, Ce, Ca, Si, Sn und Seltenerdelementen (mit Ausnahme von Y und Ce) in einem Gesamtgehalt von 0,001 Massen% oder mehr und bevorzugt 0,1 Massen% oder mehr und 5 Massen% oder weniger, wobei der Rest Mg und Verunreinigungen ist, ergibt eine hohe Wärmeresistenz und Flammwidrigkeit. Wenn Seltenerdelemente enthalten sind, ist der Gesamtgehalt bevorzugt 0,1 Massen% oder mehr. Insbesondere wenn Y enthalten ist, ist der Gehalt bevorzugt 0,5 Massen% oder mehr.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Ein erfindungsgemäßes Magnesiumlegierungsmaterial ist ein dickes Magnesiumlegierungsmaterial mit guter plastischer Verformbarkeit. In einem Verfahren zur Erzeugung eines Magnesiumlegierungsmaterials dieser Erfindung kann ein dickes Magnesiumlegierungsmaterial mit guter plastischer Verformbarkeit erzeugt werden.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die Erfindung wird nachfolgend detailliert beschrieben.
Magnesiumlegierungsmaterial
Zusammensetzung
Das Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung setzt sich aus einer Magnesiumlegierung zusammen, die 50 Massen% oder mehr Mg und typischerweise die oben beschriebenen Additivelemente enthält.
Form
Ein lagenförmiger Bereich in dem Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung bedeutet einen Bereich mit einem Paar von Oberflächen, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei ein im Wesentlichen gleichmäßiges Intervall (Abstand) zwischen den Oberflächen vorhanden ist, d. h. ein Bereich mit einer gleichmäßigen Dicke. Das Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung hat in zumindest einem Teil davon einen lagenförmigen Bereich. Wenn dies erfüllt ist, kann das Magnesiumlegierungsmaterial eine Form mit einem Bereich mit einer Dicke, die lokal verschieden ist von der der anderen Bereiche, durch ein Verfahren, wie ein Schneidverfahren erhalten, z. B. eine Form, die z. B. einen daran gebundenen Vorsprung aufweist, eine Form mit einer Rille und eine Form mit einem Durchgangsloch, das die obere Seite und den Boden miteinander verbindet.
Eine typische Form des Magnesiumlegierungsmaterials dieser Erfindung mit dem lagenförmigen Bereich ist eine Form (Magnesiumlegierungslage), worin das gesamte Magnesiumlegierungsmaterial eine lagenförmige Form hat. Die Form (planare Form) der Magnesiumlegierungslage kann eine rechteckige, kreisförmige Form oder dergleichen sein. Die Magnesiumlegierungslage kann in der Form eines Bandmaterials sein, erhalten durch Aufwickeln einer kontinuierlichen langen Lage, oder in der Form einer kurzen Lage mit einer bestimmten Länge und Form sein. Die Magnesiumlegierungslage kann verschiedene Formen entsprechend dem Produktionsverfahren haben. Beispiele der Formen umfassen eine gewalzte Lage, eine wärmebehandelte Lage und eine nivellierte Lage, erhalten durch Durchführen einer Wärmebehandlung und einer Nivellierung, wie unten beschrieben, mit der gewalzten Lage, und eine polierte Lage und eine beschichtete Lage, erhalten durch Durchführen des Polierens und der Beschichtung auf der gewalzten Lage, wärmebehandelten Lage oder nivellierten Lage.
Das Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung kann ebenfalls ein geformtes Produkt sein, erhalten durch Durchführen der plastischen Formgebung (sekundäres Formen), wie Pressformen, z. B. Biegen und Ziehen mit der Magnesiumlegierungslage oder einem teilweise geformten Material mit einem plastisch geformten Bereich, erhalten durch teilweise Durchführen des plastischen Formgebens mit der Magnesiumlegierungslage (hierin ist zumindest ein Teil des geformten Produkts oder des teilweise geformten Materials der lagenförmige Bereich). Das geformte Produkt kann eine Box oder ein Rahmen mit einem U-förmigen Querschnitt, der eine obere Seite (Boden) und eine Seitenwand hat, die sich senkrecht von der Peripherie der oberen Seite (Boden) erstreckt, oder ein bedecktes Rohr sein, das eine diskoidale obere Seite und eine zylindrische Seitenwand umfasst. Zumindest die obere Seite entspricht dem lagenförmigen Bereich. Die Form des Magnesiumlegierungsmaterials kann entsprechend den gewünschten Anwendungen ausgewählt werden.
Dicke
In dem Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung hat der lagenförmige Bereich eine Dicke von 1,5 mm oder mehr. Irgendeine Dicke kann ausgewählt werden aus einer Dicke von 1,5 mm oder mehr entsprechend den gewünschten Anwendungen. Zur Erhöhung der Dicke des lagenförmigen Bereichs muss die Dicke eines Gussmaterials, das als Ausgangsmaterial dient, ebenfalls erhöht werden. Wenn die Dicke des Gussmaterials erhöht wird, wird die Walzfähigkeit aufgrund der oben beschriebenen Mängel oder dergleichen abgebaut. Daher ist die Dicke des lagenförmigen Bereichs bevorzugt 10 mm oder weniger, besonders bevorzugt 5 mm oder weniger, um eine dicke gewalzte Lage (eine Form des Magnesiumlegierungsmaterials dieser Erfindung) mit hoher Produktivität zu erzeugen.
Wenn das Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung das geformte Produkt oder das teilweise geformte Material ist, werden die Struktur und die mechanischen Eigenschaften der Magnesiumlegierungslage, die als Ausgangsmaterial für die plastische Formgebung dient, im Wesentlichen in einem Bereich aufrechterhalten (z. B. dem lagenförmigen Bereich), der eine geringe Deformation während der plastischen Formgebung eingeht.
Struktur
Orientierung
In dem Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung ist zumindest der lagenförmige Bereich durch eine Struktur mit einer homogenen Textur entlang dem gesamten lagenförmigen Bereich in der Dickenrichtung konstituiert. Eine Form, worin das Verhältnis O_F/O_C der basalen ebenen Peakverhältnisse besonders 1,00 ≤ O_F/O_C ≤ 1,05 erfüllt, hat eine bessere plastische Formfähigkeit. Ein plastisch geformtes Material (Formprodukt) oder ein teilweise geformtes Material hat eine kleine Variation der mechanischen Eigenschaften entlang dem gesamten Material.
Durchschnittliche Kristallkorngröße
Eine typische Form des Magnesiumlegierungsmaterials dieser Erfindung ist eine Form, worin die Kristallkorngröße gleichmäßig entlang dem gesamten Bereich in der Dickenrichtung ist, wie oben beschrieben. Bei dieser Form kann, wenn das plastische Formgeben, wie Pressformen, durchgeführt wird, eine gleichmäßige Deformation erzielt werden, und somit wird ein plastisch geformtes Material (geformtes Produkt) oder ein teilweise geformtes Material mit hoher Dimensionsgenauigkeit erhalten. Es wird erwartet, dass das plastische Formgeben gleichmäßig durchgeführt wird, wenn der Unterschied zwischen der durchschnittlichen Kristallkorngröße zwischen dem Oberflächenbereich und dem internen Bereich kleiner wird. Daher hat eine Form eine bessere plastische Verarbeitbarkeit, worin das Verhältnis D_C/D_F der durchschnittlichen Kristallkorngrößen insbesondere 1 ≤ D_C/D_F ≤ 1,4 erfüllt. Ein plastisch geformtes Material (Formprodukt) oder ein teilweise geformtes Material hat eine kleine Variation der mechanischen Eigenschaften entlang dem gesamten Material.
Wenn ein dickes lagenförmiges Magnesiumlegierungsmaterial mit einer Dicke von 1,5 mm oder mehr durch Durchführen des Walzens, wie oben beschrieben, erzeugt wird, gibt es Begrenzungen bezüglich des Erzielens einer gleichmäßigen und feinen Korngröße entlang dem gesamten Bereich in der Dickenrichtung. Die minimale durchschnittliche Kristallkorngrößer ist etwa 3,5 μm. Weil die plastische Formfähigkeit sich zu verbessern neigt, wenn sich die Kristallkorngröße vermindert, ist die durchschnittliche Kristallkorngröße des lagenförmigen Bereichs bevorzugt 20 μm oder weniger und besonders bevorzugt 10 μm oder weniger. Die durchschnittliche Kristallkorngröße variiert in Abhängigkeit von dem Reduktionsverhältnis und der Erwärmungstemperatur eines Ausgangsmaterials im Walzschritt und neigt zur Verminderung, wenn sich das Reduktionsverhältnis erhöht und die Erwärmungstemperatur vermindert. Die durchschnittliche Kristallkorngröße im Oberflächenbereich, worin das plastische Formen ausreichend während des Walzens verliehen wird, neigt dazu, kleiner zu sein als im internen Bereich.
Mechanische Eigenschaften
Das Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung hat bessere mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Härte und Zähigkeit als Gussmaterialien wie Druckgussmaterialien, und hat ebenfalls gleichmäßige mechanische Eigenschaften entlang dem gesamten Bereich in der Dickenrichtung davon, weil mit dem Magnesiumlegierungsmaterial ein Walzen durchgeführt wird. Beispielsweise hat das Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung eine gleichmäßige Vickershärte, wie oben beschrieben. Wenn der Unterschied der Vickershärte zwischen dem Oberflächenbereich und dem internen Bereich klein ist, ist ein mechanisch schwacher Punkt (Punkt mit niedriger Härte) im Wesentlichen nicht vorhanden. Daher ist das Verhältnis H_C/H_F der Vickershärte (Hv) mehr bevorzugt 0,95 ≤ H_C/H_F ≤ 1,1. Der Absolutwert der Vickershärte neigt zur Erhöhung, wenn sich der Gehalt der Additivelemente erhöht, obwohl dies von den Walzbedingungen, wie dem Reduktionsverhältnis und der Erwärmungstemperatur eines Ausgangsmaterials abhängt. Die Vickershärte im Oberflächenbereich, worin ein plastisches Formgeben ausreichend während des Walzens verliehen wird, neigt höher zu sein als im internen Bereich. Wenn das Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung ein plastisch geformtes Material (Formprodukt) oder ein teilweise geformtes Material ist, neigt die Härte durch Arbeitshärtung weiterhin dazu, erhöht zu werden.
Andere Strukturen
Durch Durchführen einer Antikorrosionsbehandlung, wie einer chemischen Umwandlungsbehandlung oder einer anodischen Oxidationsbehandlung zur Bildung einer Antikorrosionsschicht mit zumindest einem Teil der Oberfläche des Magnesiumlegierungsmaterials dieser Erfindung wird eine höhere Korrosionsresistenz erzielt. Durch Beschichten von zumindest einem Teil der Oberfläche des Magnesiumlegierungsmaterials dieser Erfindung zur Bildung einer Beschichtungsschicht werden das Design und der kommerzielle Wert verbessert.
Produktionsverfahren
Jeder Schritt des oben beschriebenen Produktionsverfahrens dieser Erfindung wird nachfolgend detaillierter Beschrieben.
Herstellungsschritt
Gießen
Beim Herstellungsverfahren dieser Erfindung wird ein kontinuierliches Gussmaterial als Ausgangsmaterial verwendet. In einem kontinuierlichen Gussverfahren kann eine schnelle Verfestigung durchgeführt werden. Daher können die Segregation und die Bildung von Oxiden reduziert werden, selbst wenn Additivelemente in einer große Menge enthalten sind, was die Erzeugung von groben Verunreinigungen im Kristall und ausgefällt Verunreinigungen mit einer Größe von mehr als 10 μm, von denen Risse erzeugt werden können, unterdrückt. Somit kann ein Gussmaterial mit guter plastischer Formfähigkeit, wie Walzfähigkeit, hergestellt werden. In einem kontinuierlichen Gussverfahren kann ein langes Gussmaterial ebenfalls auf kontinuierliche Weise hergestellt werden. Ein langes Material, erzeugt durch das kontinuierliche Gussverfahren, kann als Ausgangsmaterial zum Walzen verwendet werden. Wenn ein langes Ausgangsmaterial verwendet wird, kann ein langes gewalztes Material erzeugt werden. Beispiele des kontinuierlichen Gießverfahrens umfassen ein Doppelwalzenverfahren, ein Doppelbandverfahren und ein Band-und-Rad-Verfahren. Ein Doppelwalzenverfahren oder ein Doppelbandverfahren ist zur Erzeugung von lagenförmigen Gussmaterialien geeignet, und ein Doppelwalzenverfahren ist besonders geeignet. Ein kontinuierliches Gussmaterial, erzeugt durch das Gießverfahren, das in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, wird bevorzugt angewandt. Die Dicke, Breite und Länge eines Gussmaterials können geeignet ausgewählt werden, so dass ein gewünschtes gewalztes Material (gewalzte Lage) erhalten wird. Die Dicke des Gussmaterials ist bevorzugt 10 mm oder weniger und besonders bevorzugt 5 mm oder weniger, weil die Segregation in einem übermäßig dicken Gussmaterial leicht verursacht wird. Wenn das erhaltene kontinuierliche Gussmaterial als langes Material verwendet wird, wird ein solches kontinuierliches Gussmaterial in zylindrischer Form aufgespult, weil das kontinuierliche Gussmaterial leicht zum nächsten Schritttransferiert wird. Wenn das Gussmaterial aufgespult wird, während ein Bereich des Beginns der Spule des Gussmaterials auf etwa 100 bis 200°C erwärmt wird, werden selbst Legierungen wie AZ91-Legierung, die Additivelemente in einer großen Menge enthalten und leicht Risse verursachen, leicht gebogen. Selbst bei einem kleinen Spulendurchmesser kann das Gussmaterial ohne zu reißen gespult werden. Das erhaltene kontinuierliche Gussmaterial kann in Lagenmaterialien mit einer gewünschten Länge geschnitten werden unter Erhalt eines Gussmaterials zum Walzen. In diesem Fall wird ein gewalztes Material (gewalzte Lage) mit einer gewünschten Länge erhalten.
Lösungsbehandlung
Durch Durchführen einer Lösungsbehandlung vor dem Walzen des Gussmaterials kann die Zusammensetzung des Gussmaterials homogenisiert und Elemente wie Al ausreichend aufgelöst werden, zur Verbesserung der Zähigkeit. Die Lösungsbehandlung wird bei einer Erwärmungstemperatur von 250°C oder mehr und besonders 380°C oder mehr und 420°C oder weniger für eine Haltezeit von 1 Stunde oder mehr und 40 Stunden oder weniger durchgeführt. Bei Legierungen der Mg-Al-Serie ist die Haltezeit bevorzugt erhöht, wenn sich der Gehalt von Al erhöht. In einem Kühlschritt von der Wärmetemperatur nach der Haltezeit kann die Ausfällung von groben Präzipitaten durch Erhöhung der Kühlrate (bevorzugt 50°C/min oder mehr) unter Verwendung der beschleunigten Kühlung, wie Wasserkühlung oder Luftblaskühlung, unterdrückt werden.
Walzen
Das Gussmaterial oder das Material, mit dem eine Lösungsbehandlung durchgeführt wurde, wird mit mehreren Durchläufen gewalzt. Zumindest ein Durchlauf wird bevorzugt durch Warmwalzen durchgeführt, was durchgeführt wird, während ein Ausgangsmaterial (Gussmaterial, Material, mit dem eine Lösungsbehandlung durchgeführt ist, oder bearbeitetes Material, mit dem ein Walzen durchgeführt ist) auf 150°C oder mehr und 400°C oder weniger oder durch Heißwalzen erwärmt wird. Durch Erwärmen des Ausgangsmaterials auf die obige Temperatur werden Risse oder dergleichen nicht leicht während des Walzens verursacht, selbst wenn das Reduktionsverhältnis pro Durchlauf erhöht wird. Wenn sich die Temperatur erhöht, wird die Bildung von Rissen reduziert. Durch Einstellen der Temperatur auf 400°C oder weniger, kann der Abbau, der durch Nivellieren einer Oberfläche des Ausgangsmaterials verursacht ist, und der thermische Abbau einer Reduktionswalze, unterdrückt werden. Daher ist die Erwärmungstemperatur bevorzugt 350°C oder weniger, mehr bevorzugt 300°C oder weniger und besonders bevorzugt 150°C oder mehr und 280°C oder weniger. Zusätzlich zu dem Ausgangsmaterial kann die Reduktionswalze ebenfalls erwärmt werden. Die Erwärmungstemperatur der Reduktionswalze ist beispielsweise 100 bis 250°C.
Bei dem Produktionsverfahren dieser Erfindung wird das Walzen mit einem oder mehreren Durchläufen bei einem Reduktionsverhältnis von 25% oder mehr pro Durchlauf durchgeführt (nachfolgend wird dieses Walzen auch als starkes Walzen bezeichnet). Solch ein starkes Walzen bei einem hohen Reduktionsverhältnis ist bevorzugt das oben beschriebene Warmwalzen oder Heißwalzen. Bei einem höheren Reduktionsverhältnis kann eine plastische Formgebung ausreichend einem Ausgangsmaterial von der Oberseite zum Inneren hin werden, und ein gewalztes Material, das eine homogene Struktur aufweist, wird erhalten. Daher ist das Reduktionsverhältnis beim starken Walzen bevorzugt 30% oder mehr pro Durchlauf und kann geeignet in dem Bereich ausgewählt werden, bei dem kein Reißen bei einem Ausgangsmaterial auftritt. Wenn ein anderes Walzen als das starke Walzen (nachfolgend wird dieses Walzen als allgemeines Walzen bezeichnet) bei einem Reduktionsverhältnis von 10% oder mehr pro Durchlauf durchgeführt wird, kann das Walzen gleichmäßig und ausreichend entlang dem gesamten Bereich in der Dickenrichtung des Ausgangsmaterials durchgeführt werden. Wie oben beschrieben kann, weil das plastische Formen ausreichend verliehen werden kann, wenn sich das Reduktionsverhältnis eines jeden Durchlaufs des allgemeinen Walzens erhöht, das Reduktionsverhältnis pro Durchlauf auf 15% oder mehr und weiterhin 20% oder mehr eingestellt werden. Die Anzahl der Durchläufe und das Reduktionsverhältnis des starken Walzens und des allgemeinen Walzens können angemessen entsprechend dem gesamten Reduktionsverhältnis ausgewählt werden.
Die Bedingungen, wie Erwärmungstemperatur eines Ausgangsmaterials, die Temperatur einer Reduktionswalze und das Reduktionsverhältnis können für jeden Durchlauf geändert werden. Dadurch kann das Reduktionsverhältnis eines jeden Durchlaufs gleich oder verschieden sein. Eine Zwischenwärmebehandlung kann zwischen den Durchläufen durchgeführt werden. Durch Durchführen der Zwischenwärmebehandlung können die Spannung und die restliche Beanspruchung, die in das Ausgangsmaterial vor der Zwischenwärmebehandlung eingeführt werden, entfernt oder vermindert werden, um ein leichtes Walzen nach der Zwischenwärmebehandlung zu ermöglichen. Die Zwischenwärmebehandlung kann bei einer Erwärmungstemperatur von 150 bis 350°C (bevorzugt 300°C oder weniger, mehr bevorzugt 250 bis 280°C) für eine Haltezeit von 0,5 bis 3 Stunden durchgeführt werden. Nach dem Walzen kann eine endgültige Wärmebehandlung unter den obigen Bedingungen durchgeführt werden. Weiterhin wird das Walzen leicht durchgeführt, indem ein Schmiermittel geeignet verwendet wird, weil die Friktionsresistenz während des Walzens reduziert und das Nivellieren des Ausgangsmaterials verhindert werden kann.
Zusätzlich kann die Kante des Gussmaterials vor dem Walzen geschnitten werden, um die Extension von Rissen während des Walzens zu verhindern, die an der Kante vorhanden sein können. Ein solches Schneiden kann durchgeführt werden, indem die Breite während des Walzens oder nach dem Walzen angemessen eingestellt wird.
Andere Verfahren
Polieren
Nach dem Walzen kann ein Polieren durchgeführt werden. Das Polieren erfolgt, um das während des Walzens verwendete Schmiermittel und die Kratzer und Oxidfilme, die auf der Oberfläche des gewalzten Materials vorhanden sind, zu entfernen oder zu reduzieren. Das Polieren wird bevorzugt mit einem Mahlband durchgeführt, weil selbst ein langes Material leicht auf kontinuierliche Weise poliert werden kann. Das Polieren wird bevorzugt durch ein Nassverfahren durchgeführt, um eine Streuen des Pulvers zu verhindern.
Nivellieren
Nach dem Walzen oder nach dem Polieren kann ein Nivellieren durchgeführt werden. Das Nivellieren wird durchgeführt, um die Flachheit zu verbessern und genau ein plastisches Formen, wie Pressformen, durchzuführen. Beim Nivellieren wird ein Walzennivellierer, der eine Vielzahl von Walzen enthält, die in gestapelter Weise angeordnet sind, geeignet verwendet werden. Das Nivellieren kann durchgeführt werden, während das Ausgangsmaterial beispielsweise auf 100 bis 300°C und insbesondere 150 bis 280°C erwärmt wird (Warmnivellieren).
Plastisches Verarbeiten
Wenn das Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung zu einem Formprodukt oder einem teilweise Formprodukt mit einem plastisch geformten Bereich verarbeitet wird, kann ein solches Formprodukt oder ein teilweise geformtes Material durch ein Produktionsverfahren erzeugt werden, das einen plastischen Formgebungsschritt zum Durchführen der plastischen Formgebung, wie Pressformen, auf zumindest einem Teil des Ausgangsmaterials (oben beschriebenes gewalztes Material, poliertes Material oder nivelliertes Material), mit dem der obige Walzschritt durchgeführt ist, enthält. Das plastische Formen wird bevorzugt im Temperaturbereich von 200 bis 300°C durchgeführt, zur Verbesserung der plastischen Formfähigkeit des Ausgangsmaterials. Eine Wärmebehandlung kann nach dem plastischen Formgeben durchgeführt werden, um die Spannung und die restliche Beanspruchung, die während des plastischen Formens eingeführt, zu entfernen und die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Die Wärmebehandlung wird bei einer Erwärmungstemperatur von 100 bis 300°C für eine Erwärmungszeit von 5 bis 60 Minuten durchgeführt.
Oberflächenbehandlung
Wenn das Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung die oben beschriebene Antikorrosionsschicht oder Beschichtungsschicht enthält, kann die Produktion durchgeführt werden durch ein Produktionsverfahren, das einen Oberflächenbehandlungsschritt zum Durchführen einer Antikorrosionsbehandlung oder Beschichten auf zumindest einem Teil des Ausgangsmaterials, mit dem der Walzschritt durchgeführt ist, oder zumindest einem Teil des Ausgangsmaterials, mit dem das plastische Formgeben durchgeführt ist, beinhaltet. Weiterhin kann zumindest eines, ausgewählt aus einem Haarrissbearbeiten, Diamantschneiden, Kugelstrahlen, Ätzen und Spinnschneiden auf zumindest einem Teil des Ausgangsmaterials durchgeführt werden. Eine solche Oberflächenbehandlung wird durchgeführt, um die Korrosionsresistenz und eine mechanische Schutzwirkung zu verbessern und um das Design, Metalltextur und den kommerziellen Wert zu verbessern.
Ein spezifisches Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird nachfolgend basierend auf den Testbeispielen erläutert.
Testbeispiel
Ausgangsmaterialien, die sich aus Magnesiumlegierungen mit den folgenden Zusammensetzungen zusammensetzten, wurden einem Walzen unter verschiedenen Bedingungen unterworfen, zur Erzeugung von Magnesiumlegierungslagen mit einer Dicke von 1,5 mm oder mehr. Die Orientierung, Kristallkorngröße und Vickershärte der Magnesiumlegierungslagen wurden gemessen.
Bei diesem Test wurden eine Magnesiumlegierungslage, die sich aus einer Magnesiumlegierung (Mg-8,9 Massen%, Al-0,6 Massen% Zn) mit einer Zusammensetzung zusammensetzte, die der von AZ91-Legierung äquivalent war, und eine Magnesiumlegierung, die sich aus einer Magnesiumlegierung (Mg-3,0 Massen% Al-0,7 Massen% Zn) mit einer Zusammensetzung zusammensetzte, die äquivalent zu der von AZ31-Legierung war, hergestellt.
Lange Gusslagen (Dicke 4,5 mm (4,50 bis 4,51 mm) × Breite 320 mm) wurden von den obigen Magnesiumlegierungen mit den obigen Zusammensetzungen durch ein kontinuierliches Doppelwalzengussverfahren erzeugt. Die langen Gusslagen wurden temporär gekühlt, zur Erzeugung von Gussspulenbändern. Jedes der Gussspulenbänder wurde einer Lösungsbehandlung bei 400°C für 24 Stunden unterworfen. Ein Ausgangsmaterial, erhalten durch Abwickeln des festen Lösungslagenbandes, mit dem die Lösungsbehandlung durchgeführt wurde, wurde mit mehreren Durchläufen unter den Walzbedingungen gemäß Tabelle I gewalzt, zur Erzeugung eines gewalzten Materials (Magnesiumlegierungsmaterial) mit einer Dicke von 2,0 mm (2,0 mm bis 2,01 mm) oder 1,5 mm (1,50 mm bis 1,51 mm). Jeder Durchlauf wurde durch Warmwalzen (die Erwärmungstemperatur des Ausgangsmaterials 250 bis 280°C, Temperatur der Reduktionswalze 100 bis 250°C) durchgeführt. Die Dicke des Gussmaterials, die Dicke des verarbeiteten Materials, mit dem das Walzen durchgeführt wurde, und die Dicke der erhaltenen Magnesiumlegierungslage wurden bestimmt, dass sie ein Durchschnitt von drei Dicken insgesamt an dem zentralen Teil in der Breitenrichtung einer zu messenden Lage und zwei Punkten, die 50 mm von den Kanten in der Breitenrichtung entfernt waren. Tabelle I
Orientierung
Jede erhaltene Magnesiumlegierungslage wurde durch Röntgenbeugung analysiert, zum Bestimmen des Verhältnisses O_F/O_C des basalen Ebenen-Peak-Verhältnisses O_F im Oberflächenbereich zum basalen Ebenen-Peak-Verhältnis O_C im internen Bereich. Tabelle II zeigt die Ergebnisse. Das basale Ebenen-Peak-Verhältnis O_F im Oberflächenbereich wurde gemessen durch Durchführen der Röntgenbeugung an der Oberfläche der Magnesiumlegierungslage. Das basale Ebenen-Peak-Verhältnis O_C im internen Bereich wurde gemessen durch chemisches Entfernen eines Bereichs (Oberflächenbereich) mit 1/4 der Dicke der Magnesiumlegierungslage in einer Dickenrichtung von der Oberfläche der Magnesiumlegierungslage, so dass der innere Bereich freigelegt wurde, und durch anschließendes Durchführen der Röntgenbeugung mit der freigelegten Oberfläche. Die Peakintensitäten einer (002)-Ebene, einer (100)-Ebene, einer (101)-Ebene, einer (102)-Ebene, einer (110)-Ebene und einer (103)-Ebene in jedem der Bereiche wurden bestimmt, zum Bestimmen des Verhältnisses O_F/O_C. Basales Ebenen-Peak-Verhältnis O_F: I_F(200)/{I_F(100) + I_F(002) + I_F(101) + I_F(102) + I_F(110) + I_F(103)} Basales Ebenen-Peak-Verhältnis O_C: I_C(200)/{I_C(100) + I_C(002) + I_C(101) + I_C(102) + I_C(110) + I_C(103)}
Durchschnittliche Kristallkorngröße
Die durchschnittlichen Kristallkorngrößen (μm) im internen Bereich und Oberflächenbereich einer jeden erhaltenen Magnesiumlegierungslage wurden entsprechend ”Steels – Micrographic determination of the apparent grain size JIS G 0551 (2005)” gemessen. Bereiche (Querschnitt und longitudinaler Bereich) der Magnesiumlegierungslage in der Dickenrichtung wurden verwendet und mit einem optischen Mikroskop (400-fache Vergrößerung) beobachtet, zur Bestimmung der durchschnittlichen Kristallkorngröße in jedem der drei Beobachtungsgebiete (gesamte Zahl der Beobachtungsgebiete in jedem Bereich: 6) in den Bereichen des Oberflächenbereiches (ein Bereich mit 1/4 der Dicke von einer Oberfläche in der Dickenrichtung) und dem internen Bereich (verbleibender Bereich, erhalten durch Entfernen des Oberflächenbereiches). Tabelle II zeigt den Durchschnitt (D_F) der durchschnittlichen Kristallkorngrößen in den sechs Beobachtungsgebieten insgesamt im Oberflächenbereich und den Durchschnitt (D_C) der durchschnittlichen Kristallkorngrößen in den sechs Beobachtungsgebieten insgesamt im internen Bereich. Das Verhältnis D_C/D_F der durchschnittlichen Kristallkorngröße D_C im internen Bereich zu der durchschnittlichen Kristallkorngröße D_F im Oberflächenbereich wurde ebenfalls bestimmt. Tabelle II zeigt die Ergebnisse.
Vickershärte
Die Vickershärten (Hv) im internen Bereich und Oberflächenbereich einer jeden erhaltenen Magnesiumlegierungslage wurden gemessen. Wie bei der Messung der durchschnittlichen Kristallkorngröße wurden Sektionen (Querschnitt und longitudinaler Bereich) der Magnesiumlegierungslage in der Dickenrichtung verwendet. Die Vickershärte H_F im Oberflächenbereich wurde gemessen durch Pressen eines Stempels gegen jeden der Bereiche des Oberflächenbereichs. Die Vickershärte HF im internen Bereich wurde gemessen durch Pressen eines Stempels gegen jeden der Bereiche des internen Bereichs. Tabelle II zeigt den Durchschnitt (H_F) der Vickershärten in den Bereichen des Oberflächenbereichs und den Durchschnitt (H_C) der Vickershärten in den Bereichen des internen Bereichs. Das Verhältnis H_C/H_F der Vickershärte H_C im internen Bereich zu der Vickershärte H_F im Oberflächenbereich wurde ebenfalls bestimmt. Tabelle II zeigt die Ergebnisse.
Wie aufgrund der Tabellen I und II ersichtlich ist, wird durch Durchführen sowohl eines Walzens mit einem Durchlauf oder mehr bei einem Reduktionsverhältnis von 25% oder mehr pro Durchlauf als auch durch Walzen bei einem Reduktionsverhältnis von 10% oder mehr pro Durchlauf bei einem kontinuierlichen Gussmaterial eine dicke Magnesiumlegierungslage (Magnesiumlegierungsmaterial) mit einer Dicke von 1,5 mm oder mehr, das durch eine homogene Struktur in der Dickenrichtung konstituiert ist, erhalten, wobei die Struktur eine besondere Orientierung hat. Es ist ebenfalls ersichtlich, dass die Magnesiumlegierungslage gleichmäßige mechanische Eigenschaften hat.
Jede der erhaltenen Magnesiumlegierungslagen wurde einem Pressformen unterworfen. Das Pressformen wurde durchgeführt durch Einstellen der Erwärmungstemperatur der Magnesiumlegierungslage auf 250 bis 270°C. Als Ergebnis hatten die Proben A, B, D, E, G, H, J und K, konstituiert durch eine homogene Struktur in der Dickenrichtung, wobei die Struktur eine besondere Orientierung aufwies, eine gute Pressformbarkeit und hohe Dimensionsgenauigkeit. Bei der Messung der Struktur eines flachen Bereichs in den Proben A, B, D, E, G, H, J und K war die Struktur eines flachen Bereichs im Wesentlichen gleich wie die der Magnesiumlegierungslage vor dem Pressformen, und die Proben hatten die oben beschriebene Orientierung und durchschnittliche Kristallkorngröße.
Es wurde von den obigen Testergebnissen bestätigt, dass ein Magnesiumlegierungsmaterial, das einen dicken lagenförmigen Bereich mit einer Dicke von 1,5 mm oder mehr aufweist und worin der lagenförmige Bereich durch eine homogene Struktur in der Dickenrichtung konstituiert ist, wobei die Struktur eine besondere Orientierung hat, eine gute Pressformbarkeit hat. Es wurde ebenfalls bestätigt, dass das Magnesiumlegierungsmaterial, mit dem ein Pressformen durchgeführt war, durch eine homogene Struktur konstituiert war.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele können geeignet modifiziert werden, ohne den Umfang dieser Erfindung zu verlassen, und sind nicht auf die obigen Konfigurationen beschränkt. Beispielsweise können die Zusammensetzung der Magnesiumlegierung, die Dicke und die Form des Magnesiumlegierungsmaterials und das Reduktionsverhältnis eines jeden Durchlaufs und die Anzahl der Durchläufe bei dem Walzschritt geeignet geändert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Das Magnesiumlegierungsmaterial dieser Erfindung kann geeignet für Teile auf verschiedenen Gebieten wie Teile von Automobilen, Teile von Bahnfahrzeugen, Teile von Flugzeugen, Teile von Fahrrädern und Teile von elektrischen und elektronischen Vorrichtungen, Bestandteilsmaterialien für die Teile und Beutel und Ausgangsmaterialien hierfür verwendet werden. Das Verfahren zur Erzeugung eines Magnesiumlegierungsmaterials gemäß dieser Erfindung kann geeignet zur Erzeugung des obigen Magnesiumlegierungsmaterials dieser Erfindung verwendet werden.

Claims

Magnesiumlegierungsmaterial, das sich aus einer Magnesiumlegierung zusammensetzt, umfassend einen lagenförmigen Bereich, wobei der lagenförmige Bereich eine Dicke von 1,5 mm oder mehr hat und der lagenförmige Bereich die folgende Orientierung erfüllt: Orientierung wenn ein Bereich mit 1/4 der Dicke des lagenförmigen Bereichs in einer Dickenrichtung von einer Oberfläche des lagenförmigen Bereichs als Oberflächenbereich und ein verbleibender Bereich als interner Bereich definiert wird, Röntgenbeugungspeakintensitäten einer (002)-Ebene, einer (100)-Ebene, einer (101)-Ebene, einer (102)-Ebene, einer (110)-Ebene und einer (103)-Ebene im Oberflächenbereich mit I_F(002), I_F(100), I_F(101), I_F(102), I_F(110) und I_F(103) definiert werden, Röntgenbeugungspeakintensitäten einer (002)-Ebene, einer (100)-Ebene, einer (101)-Ebene, einer (102)-Ebene, einer (110)-Ebene und einer (103)-Ebene im internen Bereich mit I_C(002), I_C(100), I_C(101), I_C(102), I_C(110) und I_C(103) definiert werden, ein Orientierungsgrad der (002)-Ebene im Oberflächenbereich, ausgedrückt als I_F(002)/{I_F(100) + I_F(002) + I_F(101) + I_F(102) + I_F(110) + I_F(103)}, als basales Ebenen-Peak-Verhältnis O_F definiert wird, und ein Orientierungsgrad der (002)-Ebene im internen Bereich, ausgedrückt als I_C(002)/{I_C(100) + I_C(002) + I_C(101) + I_C(102) + I_C(110) + I_C(103)} als basales Peak-Ebenen-Verhältnis O_C definiert wird, erfüllt ein Verhältnis O_F/O_C des basalen Ebenen-Peak-Verhältnisses O_F im Oberflächenbereich zum basalen Ebenen-Peak-Verhältnis O_C im internen Bereich erfüllt 0,95 ≤ O_F/O_C ≤ 1,05.
Magnesiumlegierungsmaterial nach Anspruch 1, worin dann, wenn eine durchschnittliche Kristallkorngröße in dem Oberflächenbereich mit D_F und eine durchschnittliche Kristallkorngröße im internen Bereich mit D_C bezeichnet wird, ein Verhältnis D_C/D_F der durchschnittlichen Kristallkorngröße D_C im internen Bereich zu der durchschnittlichen Kristallkorngröße D_F im Oberflächenbereich 2/3 ≤ D_C/D_F ≤ 3/2, D_F ≥ 3,5 μm und D_C ≥ 3,5 μm erfüllt.
Magnesiumlegierungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, worin dann, wenn eine Vickershärte (Hv) im Oberflächenbereich mit H_F und eine Vickershärte (Hv) im internen Bereich mit H_C definiert wird, ein Verhältnis H_C/H_F der Vickershärte H_C im internen Bereich zu der Vickershärte H_F im Oberflächenbereich 0,85 ≤ H_C/H_F ≤ 1,2 erfüllt.
Magnesiumlegierungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Magnesiumlegierung Al als Additivelement in einem Gehalt von 5,0 Massen% oder mehr und 12 Massen% oder weniger enthält.
Verfahren zur Erzeugung eines Magnesiumlegierungsmaterials durch Walzen eines Ausgangsmaterials, das sich aus einer Magnesiumlegierung zusammensetzt, wobei das Verfahren umfasst: einen Herstellschritt zum Herstellen eines lagenförmigen Ausgangsmaterials, erhalten durch Durchführen eines kontinuierlichen Gießens durch ein Doppelwalzengussverfahren mit einer geschmolzenen Magnesiumlegierung, und einen Walzschritt zum Walzen des Ausgangsmaterials mit mehreren Durchläufen, zur Erzeugung eines lagenförmigen Magnesiumlegierungsmaterials mit einer Dicke von 1,5 mm oder mehr, worin beim Walzschritt zumindest ein Durchlauf des Walzens bei einem Reduktionsverhältnis von 25% oder mehr pro Durchlauf durchgeführt wird und die verbleibenden Durchläufe des Walzens bei einem Reduktionsverhältnis von 10% oder mehr pro Durchlauf durchgeführt werden.