TWI646204B - 鋁鎂合金及其製作方法 - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種鋁鎂合金及其製作方法。此製作方法係對鋁合金原料進行澆鑄成型製程，以形成鋁胚料。然後，對鋁胚料進行熱軋延製程與冷軋延製程，以形成鋁捲料。接著，對鋁捲料進行退火製程，即可製得本發明之鋁鎂合金。所製得之鋁鎂合金具有良好之成形性。

Description

鋁鎂合金及其製作方法

本發明係有關一種鋁鎂合金，特別是提供一種具有良好成形性之鋁鎂合金與其製作方法。

鋁鎂合金為加工硬化型合金，故隨著加工應力之施加，鋁鎂合金之強度隨之增強，而降低鋁鎂合金之加工性質(如：成形性)。為了改善鋁鎂合金之加工性質，一般係提升鋁鎂合金所含有之鎂含量，以細化鋁鎂合金之晶粒組織，而提升其成形性。

然而，為了滿足各種應用之需求，鋁鎂合金中之鎂含量亦須滿足特定之添加量。故，前述調整鎂含量之方式無法適用於各種規格之鋁鎂合金，而降低其應用價值。

為了使所製得之鋁鎂合金可適用於各種應用需求，另一種提升加工性質之技術係增加冷軋延製程之加工變形量，以使軋延後之合金內部儲有大量之應變能，而可於退火過程中，增加晶粒組織的可成核位置，進而細化鋁鎂合金之晶粒尺寸。

惟，加工變形量之提升須挹注大量資金於設備上，以使其可施加足夠之應力於合金胚料上，而滿足所須之變形量。再者，由於鋁鎂合金為加工硬化型合金，故隨著施加應力之提升，設備所遭遇之反向抵抗力亦隨之攀升。如此一來，合金胚料之表面亦容易因過大之應力施加而破裂損壞，而降低其表面品質。

有鑑於此，亟須提供一種鋁鎂合金及其製作方法，以改進習知鋁鎂合金及其製作方法的缺陷。

因此，本發明之一態樣是在提供一種鋁鎂合金的製作方法，此製作方法藉由特定之退火製程，使鋁鎂合金中之結晶尺寸更為細緻，且具有多邊形之結構，而可有效提升所製得鋁鎂合金之成形性。

本發明之另一態樣是提供一種鋁鎂合金，其係利用前述之製作方法所製得。

根據本發明之一態樣，提出一種鋁鎂合金的製作方法。此鋁鎂合金的製作方法係先提供鋁合金原料，並對此鋁合金原料進行澆鑄成型製程，以形成鋁胚料。然後，對鋁胚料進行熱軋延製程，以形成熱軋鋁捲。接著，對熱軋鋁捲進行冷軋延製程，並對所形成之冷軋鋁捲進行退火製程，即可製得本發明之鋁鎂合金。其中，退火製程之退火溫度可為450℃至580℃，且退火製程之升溫速率係大於5℃/sec。

依據本發明之一實施例，前述之鋁合金原料包含2.5重量百分比至6重量百分比之鎂、0.02重量百分比至0.5重量百分比之銅、0.05重量百分比至0.3重量百分比之錳、0.05重量百分比至0.35重量百分比之鐵、0.05重量百分比至0.2重量百分比之矽，及平衡量之鋁。

依據本發明之另一實施例，前述熱軋延製程之軋延量為30%至50%。

依據本發明之又一實施例，前述熱軋延製程之完軋溫度為280℃至340℃。

依據本發明之再一實施例，前述冷軋延製程之軋延量為50%至70%。

依據本發明之又另一實施例，前述之升溫速率為5℃/sec至55℃/sec。

根據本發明之另一態樣，提出一種鋁鎂合金。此鋁鎂合金係利用前述之製作方法所製得，其中鋁鎂合金之晶粒尺寸為15μm至20μm。

應用本發明鋁鎂合金及其製作方法，其藉由提升退火製程之升溫速率，而使冷壓延製程所施加之應變能有效轉變為退火階段之再結晶的成核力，進而可提升所製得之鋁鎂合金的結晶性質，因此提升其成形性。

100‧‧‧方法

110‧‧‧提供鋁合金原料之步驟

120‧‧‧進行澆鑄成型製程之步驟

130‧‧‧進行熱軋延製程之步驟

140‧‧‧進行冷軋延製程之步驟

150‧‧‧進行退火製程之步驟

160‧‧‧形成鋁鎂合金之步驟

為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解，現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的 是，各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下：〔圖1〕係繪示依照本發明之一實施例之鋁鎂合金之製作方法的流程圖。

以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

請參照圖1，其係繪示依照本發明之一實施例之鋁鎂合金之製作方法的流程圖。於方法100中，鋁合金原料係先被提供，並對此鋁合金原料進行澆鑄成型製程，如步驟110與步驟120所示。在一些實施例中，基於鋁合金原料為100重量百分比，此鋁合金原料包含2.5重量百分比至6重量百分比之鎂。在一些實施例中，基於鋁合金原料為100重量百分比，此鋁合金原料包含2.5重量百分比至6重量百分比之鎂、0.02重量百分比至0.5重量百分比之銅、0.05重量百分比至0.3重量百分比之錳、0.05重量百分比至0.35重量百分比之鐵、0.05重量百分比至0.2重量百分比之矽，及平衡量之鋁。

於澆鑄成型製程中，前述之鋁合金原料係被加熱熔融，以澆鑄形成鋁胚料。

然後，對鋁胚料進行熱軋延製程，如步驟130所示。其中，進行熱軋延製程時，鋁胚料之溫度可為280℃至500℃。在一些實施例中，鋁胚料可先放置於預熱爐中，以進行預熱製程。其中，預熱爐之溫度設定為450℃至520℃，且鋁胚料於預熱爐中之放置時間(即預熱製程之預熱時間)至少為2小時。若預熱時間小於2小時，由於預熱爐所施加之熱能不足以傳導至鋁胚料之心部，故鋁胚料之心部溫度較低，而使得鋁胚料不易被軋延形變，或者軋延所施加之應力易使鋁胚料產生表面缺陷，而降低其品質。

在一些實施例中，雖然預熱時間之縮短可藉由提升預熱爐之溫度來解決，惟過高之預熱溫度將大幅增加能源成本。

在一些實施例中，熱軋延製程之軋延量為30%至50%，且完軋溫度為280℃至340℃。

進行步驟130後，對所形成之熱軋鋁捲料進行冷軋延製程，以形成冷軋鋁捲料。在一些實施例中，冷軋延製程之軋延量可為50%至70%。當冷軋延製程之軋延量為前述之範圍時，冷軋延製程之冷加工應變能有助於鋁捲料形成更均勻且更細化之晶粒組織，而使後續所製得之鋁鎂合金具有較佳之成形性。若冷軋延製程之軋延量大於70%時，冷軋延製程所投入之設備成本將大幅增加，且較大之軋延量較易使鋁捲料表面形成表面缺陷。若冷軋延製程之軋延量小於50%時，施加於鋁捲料之應變能較少，而不易提升後續所製得之鋁鎂合金的伸長率。

接著，對冷軋鋁捲料進行退火製程，如步驟150所示。其中，退火製程之升溫速率係大於5℃/sec，且退火溫度為450℃至580℃。當進行退火製程後，高溫之鋁捲料係以水淬或氣冷之方式降至常溫，即可形成鋁鎂合金，如步驟160所示。當冷軋鋁捲料進行退火製程時，前述冷軋延製程施加於冷軋鋁捲料之冷加工應變能可轉變為再結晶之成核力，而有助於使冷軋鋁捲料中之晶粒形成多邊形結構，且具有較細緻之晶粒尺寸，進而可提升所製得鋁鎂合金之成形性。

若升溫速率不大於5℃/sec時，冷軋延製程之冷加工應變能無法有效轉變為再結晶之成核力，而使所形成之鋁鎂合金的晶粒尺寸較粗大，且晶粒結構不為多邊形，而降低所形成之鋁鎂合金的成形性。若退火溫度不為前述之範圍時，於此退火溫度所進行之退火製程不易使冷軋鋁捲料中之晶粒再結晶為所要求之晶粒結構或晶粒尺寸，而難以製得符合需求之鋁鎂合金。

在一些實施例中，退火製程之升溫速率可為5℃/sec至55℃/sec。當退火製程之升溫速率為5℃/sec至55℃/sec時，基於設備所耗費之成本而言，冷加工應變能轉變為再結晶之成核力的效果係較佳的。換言之，為兼顧應變能轉換為成核力之效果與設備成本，5℃/sec至55℃/sec之升溫速率係較佳參數。

在一具體例中，藉由前述方法所製得之鋁鎂合金的晶粒尺寸可為15μm至20μm，且晶粒結構為多邊形。 在一些實施例中，本發明所製得鋁鎂合金之伸長率係不小於26%。在一些實施例中，鋁鎂合金之伸長率可為26%至36%。

以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。

製備鋁合金原料 製備例1

基於製備例1之鋁合金原料為100重量百分比，其包含2.9重量百分比之鎂、0.02重量百分比之銅、0.11重量百分比之錳、0.3重量百分比之鐵、0.17重量百分比之矽，以及餘量的鋁。

製備例2

基於製備例2之鋁合金原料為100重量百分比，其包含4.3重量百分比之鎂、0.4重量百分比之銅、0.22重量百分比之錳、0.17重量百分比之鐵、0.1重量百分比之矽，以及餘量的鋁。

製備例3

基於製備例3之鋁合金原料為100重量百分比，其包含5.5重量百分比之鎂、0.35重量百分比之銅、0.25重量百分比之錳、0.1重量百分比之鐵、0.15重量百分比之矽，以及餘量的鋁。

製備鋁鎂合金 實施例1

首先，對製備例1之鋁合金原料進行澆鑄成型製程，以製得鋁胚料。然後，對鋁胚料進行熱軋延製程與冷軋延製程，以形成冷軋鋁捲料。進一步地，對此冷軋鋁捲料進行退火製程，即可製得實施例1之鋁鎂合金。其中，退火製程之退火溫度為450℃至580℃，且升溫速率為5℃/sec。所得之鋁鎂合金以下述伸長率與降伏強度之評價方式進行評價，其中伸長率與降伏強度之評價結果如第1表所示。

實施例2至實施例6與比較例1至比較例3

實施例2至實施例6與比較例1至比較例3之鋁鎂合金係使用與實施例1之鋁鎂合金的製作方法相同之流程步驟，不同之處在於實施例2至實施例6與比較例1至比較例3係使用不同之鋁合金原料及/或不同之升溫速率，且其條件如第1表所示。其中，實施例2至實施例6與比較例1至比較例3所製得之鋁鎂合金分別以下述伸長率與降伏強度之評價方式進行評價，且其結果如第1表所示。

評價方式 1. 伸長率

實施例1至實施例6與比較例1至比較例3之鋁鎂合金的伸長率係依據日本工業規格(Japanese Industrial Standards；JIS)之JIS Z 2241所載的伸長率試驗方法來量測所製得鋁鎂合金之伸長率。

2. 降伏強度

實施例1至實施例6與比較例1至比較例3所製得鋁鎂合金之降伏強度係利用本案所屬技術領域具有通常知識者所熟知之儀器與方法來量測，故在此不另贅述。

依據第1表所載之結果可知，基於相同之鋁合金原料組成，當升溫速率大於5℃/sec時，由於較快之升溫速率有助於將冷軋延製程所施加之應變能轉變為再結晶之成核力，故鋁鎂合金可具有較細緻之晶粒尺寸與多邊形之晶粒結構，而具有較高之伸長率與較低之降伏強度。據此，實施例1至實施例6所製得之鋁鎂合金具有良好之成形性。

然而，當退火製程之升溫速率不大於5℃/sec時，相對於具有相同鋁合金原料組成之實施例，由於冷軋延製程所施加之應變能無法有效轉變為再結晶之成核力，而使得比較例1至比較例3所製得之鋁鎂合金具有較差的結晶性質(亦即較大之晶粒尺寸與排列較鬆散之晶粒結構)，故具有較低之伸長率和較高之降伏強度。

據此，本發明之鋁鎂合金的製作方法藉由提升退火製程之升溫速率，以使冷軋延製程所施加之應變能有效轉變為再結晶之成核力，而可細化鋁鎂合金之晶粒尺寸，並使晶粒具有多邊形之結構，進而提升鋁鎂合金之成形性。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (5)

1. 一種鋁鎂合金的製作方法，包含：提供一鋁合金原料，其中該鋁合金原料包含2.5重量百分比至6重量百分比之鎂、0.02重量百分比至0.5重量百分比之銅、0.05重量百分比至0.3重量百分比之錳、0.05重量百分比至0.35重量百分比之鐵、0.05重量百分比至0.2重量百分比之矽，及平衡量之鋁；對該鋁合金原料進行一澆鑄成型製程，以形成一鋁胚料；對該鋁胚料進行一熱軋延製程，以形成一熱軋鋁捲料；對該熱軋鋁捲料進行一冷軋延製程，以形成一冷軋鋁捲料；以及對該冷軋鋁捲料進行一退火製程，以形成該鋁鎂合金，其中該退火製程之一退火溫度為450℃至580℃，且該退火製程之一升溫速率為5℃/sec至55℃/sec。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鋁鎂合金的製作方法，其中該熱軋延製程之一軋延量為30%至50%。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鋁鎂合金的製作方法，其中該熱軋延製程之一完軋溫度為280℃至340℃。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鋁鎂合金的製作方法，其中該冷軋延製程之一軋延量為50%至70%。
5. 一種鋁鎂合金，藉由如申請專利範圍第1至4項中之任一項所述之製作方法所製得，其中該鋁鎂合金之一晶粒尺寸為15μm至20μm。