(57)【要約】  本発明はＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートを開示する。重量百分率で、Ｃａ：０．５〜１．０％、Ｚｎ：０．４〜１．０％、Ｚｒ：０．５〜１．０％である化学成分を有し、残部がＭｇおよび不可避的不純物であり、マグネシウム合金シートは、平均粒径が１０μｍ以下であり、領域間組織強度が５以下であり、２５０〜４００℃でのアニール後の領域間組織強度が３以下であり、室温での限界絞比がＡＺ３１より大きく、その粒径は、同じ条件で製造されたＡＺ３１Ｂシートよりも著しく小さく、シート組織が顕著に弱体化される。本発明のマグネシウム合金は、貴合金元素のない単純な化学成分を有し、それによって、広い適用可能性および低い製造費用を有し、車両の内部ドアパネル、エンジン蓋の内側パネル、トランクの蓋の内側パネル、室内装飾パネル、鉄道中の車両本体、および３Ｃ製品の筐体のシートなどとして作用することができる。
2016516126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートであって、重量百分率で、
Ｃａ：０．５〜１．０％、
Ｚｎ：０．４〜１．０％、
Ｚｒ：０．５〜１．０％である化学成分を有し、
残部がＭｇおよび不可避的不純物であり、
前記マグネシウム合金シートは、平均粒径が１０μｍ以下であり、領域間組織強度が５以下であり、２５０〜４００℃でのアニール後の領域間組織強度が３以下であり、室温での限界絞比がＡＺ３１より大きく、
前記マグネシウム合金シートは、０．３〜４ｍｍの厚さを有する、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シート。
【請求項２】
請求項１に記載のＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートを製造する方法であって、
（１）０．３〜４ｍｍ厚さのＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートを得るように、前記成分比率を有するＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金の鋳造素材を３７０〜５００℃の温度まで加熱し、固溶体を処理し、次いで熱間圧延および温間圧延する方法であって、固溶体の熱保持時間は０．５〜１分／ｍｍであり、
熱間圧延時に、ローラ表面が１５０〜３５０℃で予熱され、乳白化温度は４５０〜５００℃であり、仕上圧延温度は３００〜３５０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜５０％であり、
温間圧延時に、ローラ表面が１５０〜３５０℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は１５０〜３５０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜４０％である方法と、
（２）鋳造圧延コイルを得るように、前記成分比率を有するマグネシウム合金溶解物を鋳造圧延のためのツインローラ連続鋳造圧延粉砕機に投入し、０．３〜４ｍｍ厚さのＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートを得るように、固溶体を処理し、直接温間圧延または温間圧延する方法であって、
ツインローラ連続鋳造圧延機による鋳造圧延プロセスにおいて、ローラの回転線速度は５〜１０ｍ／分であり、ローラ間隙は４〜８ｍｍであり、ローラ表面は黒鉛によって滑らかにされ、Ｎ２およびＣＯ２ガスが溶解炉および鋳造機構を通過し、保護のためにＳＯ２が投入出口を通過し、
固溶体の温度は３７０〜５００℃であり、その熱保持時間は０．５〜１分／ｍｍであり、
温間圧延時に、ローラ表面が１８０〜３００℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は１８０〜３００℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜４０％である方法と、
（３）２〜４ｍｍ厚さのＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートを得るように、前記成分比率を有するマグネシウム合金の鋳造素材を３７０〜５００℃の温度まで加熱し、固溶体を処理し、次いで水平押出を行い、または０．３〜２ｍｍ厚さのＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートを得るように、水平押出およびその後温間圧延を行う方法であって、
固溶体の熱保持時間は０．５〜１分／ｍｍであり、
水平押出し時に、押出しコンテナおよびダイスが４００〜５００℃まで予熱され、押出温度は３５０〜５００℃であり、押出速度は２〜１０ｍ／分であり、
温間圧延時に、ローラ表面が１５０〜３００℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は１５０〜３００℃であり、単一パスにおける減少率は３０〜５０％である方法と、のうちいずれか１つである、方法。
【請求項３】
冷間圧延ステージをさらに含み、冷間圧延減少率が１０〜２０％であり、完成したシートの厚さが約０．３ｍｍである、請求項２に記載のＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートを製造する方法。
【請求項４】
アニール処理および／または時効処理をさらに含み、アニール温度が２５０〜４００℃であり、時効温度が１５０〜２００℃である、請求項２または３に記載のＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安価なマグネシウム合金およびそれを製造する方法、特に、細粒の弱組織および優れた成形性を有するマグネシウム合金シート、ならびにそれを製造する方法に関する。得られたマグネシウム合金シートの平均粒径は１０μｍ以下であり、領域間組織強度は５以下であり、２５０〜４００℃でのアニール後の領域間組織強度は３以下であり、成形性はＡＺ３１より高い。
【背景技術】
【０００２】
背景
マグネシウム結晶は最密六方構造を有し、強い組織を有するマグネシウム結晶シートは、異方性および低い成形性という機械的性質を表わす。細粒構造および分散弱組織は、中低温および急速な歪速度ならびに変形の異方性を減少させるという条件下で変形力を向上させる基本的な解決策であり、同時に、この微細構造は、形成されたマグネシウムシートの表面品質を向上させることができる。マグネシウム合金の塑性変形中に、細粒構造は、局所的な粒界における過大応力集中を減少させ、変形欠陥を吸収しつつ、機械的双晶の発生を有効に制限し、粒界滑りによる転位滑り係数の多結晶に対する継続的な変形の要求を適度に緩和することができ、分散弱シート組織は、成形性を高めるように、ベース面および円筒面を増大させて、摺動運動を活性化し、変形硬化指数を向上させ、変形がシート表面に沿って均一に生じることを可能にすることができる。
【０００３】
細粒および分散弱組織は、適切な圧延技術によって得ることができる。日立金属株式会社は、高温（約５００℃）にて圧延を実行し、非基底面（柱面＜ａ＞および錐面＜ｃ＋ａ＞）の滑りを同時に開始させる。マグネシウムシートの組織の強度は３．７であり、アニール前後の粒子は、室温でシートをスタンピングすることができるように、実質的に約６μｍに保たれる。
【０００４】
米国ＮａｎｏＭａｇ社は、動的再結晶上で圧延し、ローラをあらかじめ２００℃まで予熱し、単一パスにおける減少率が大きい（＞４０％）変形モードを採用することによってＡＺ６１マグシウムシートを製造しており、材料の基底面組織の強度は３未満である。アニール後のシート組織はさらに弱体化され、拡散され、微細構造は等軸結晶である。なお、ＡＺ６１マグネシウム合金マトリックスによって拡散された中間相の微粒子は、圧延されたシートの組織の弱体化を促進する。
【０００５】
日本の大阪大学は、「高い歪速度、パス当たりの大きな減少率」の変形モードを提案しており、歪速度は１８０〜２０００／ｓ、パス当たりの減少率は５０〜６０％である。圧延変形領域において、圧延変形からの熱は、動的再結晶を生じさせるように、圧延温度を明らかに上昇させる。材料は主として５μｍの寸法の等軸結晶から成り、シート組織は拡散される。
【０００６】
細粒および分散弱組織を得るためのマグネシウム合金圧延プロセスの技術的な順路は、以下のように簡単に要約される：１）高温での圧延、２）高い歪速度、パス当たりの大きな減少率、３）せん断圧延、４）圧延後の反復的な曲げおよび均一化。
【０００７】
合金設計は、細粒および分散弱組織を有するマグネシウムシートを得るための別の方法である。韓国特許ＫＲ２００３０４４９９７は、高成形性マグネシウム合金およびそれを生成する方法を開示しており、マグネシウム合金は、Ｚｎ：０．５〜５．０％、Ｙ：０．２〜２．０％、Ａｌ：２．５％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｚｒ：０．５％以下、Ｃｄ：０．５％以下、Ｔｌ：０．５％以下、Ｂｉ：０．５％以下、Ｐｂ：０．５％以下、Ｃａ：０．３％以下、Ｓｒ：０．３％以下、Ｓｎ：０．５％以下、Ｌｉ：０．５％以下、Ｓｉ：０．５％以下である化学成分（重量百分率）を有する。その技術的なプロセスは次のとおりである：１）マグネシウムインゴットを２分／ｍｍの加熱時間で２５０〜４５０℃まで加熱する；２）２００〜４５０℃の温度で圧延する。第１のパスの減少率は２０％以下であり、他方のパスの減少率は１０〜３５％である；３）１８０〜３５０℃の温度でアニールする。
【０００８】
中国特許ＣＮ１０１９８５７１４は、高い塑性のマグネシウム合金およびそれを調製する方法を開示しており、マグネシウム合金は、Ａｌ：０．１〜６．０％、Ｓｎ：０．１〜３．０％、Ｍｎ：０．０１〜２．０％、Ｓｒ：０．０１〜２．０％である化学成分（重量百分率）を有し、シートおよびセクションを製造するために用いることができる。
【０００９】
日本国特許ＪＰ２０１２１２２１０２Ａは、Ｚｎ：２．６１〜６．０％、Ｃａ：０．０１〜０．９％、ならびにＳｒおよびＺｒのトレースである化学成分（重量百分率）を有する高成形性のマグネシウム合金を開示しており、好ましくはＣａおよびＳｒの総含有量は０．０１〜１．５％の間であり、ＺｒおよびＭｎの総含有量は０．０１〜０．７％の間であり、製造されたマグネシウムシートは、室温特性：降伏強度９０Ｍｐａおよびエリクセン値７．０以上を有する。
【００１０】
ＷＯ２０１０１１０５０５は、室温において高速成形性を有するＭｇ‐Ｚｎベースのマグネシウム合金を製造する方法を開示しており、マグネシウム合金は、Ｚｎ：３．５％以下、およびＦｅ、Ｓｃ、Ｃａ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｓｒ、Ｎｉ、Ｓｒ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎのうち１つ以上の元素である化学成分（重量百分率）を有し、回復および再結晶温度を低下させ、低温非基底面の滑りを活性化することによって、材料は優れた成形性を呈する。
【００１１】
近年、韓国特許ＫＲ２０１２００４９６８６は、高強度、高成形性マグネシウムシートおよびそれを製造する方法を開示しており、マグネシウムシートは、Ｚｎ：５〜１０％、Ａｇ：０．１〜３．０％、Ｃａ：０．１〜３．０％、Ｚｒ：０．１〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜１．０％である化学成分（重量百分率）を有し、微細構造は、圧延およびＴＭＰ技術前の前処理によって得ることができ、限界形成高さは１０ｍｍを上回ってもよい。
【００１２】
希土類元素は、マグネシウム合金シートの組織を弱体化することができる。たとえば特許ＷＯ２０１００４１７９１では、Ｍｇ−Ｚｎベースのマグネシウム合金にＹ元素を添加して、析出強化およびツインローラ連続鋳造の効果を生じさせ、細粒化のために圧延およびＴＭＰ技術が採用される。得られた材料は、室温において高強度、塑性および低異方性の利点を有し、それによって高成形性を呈する。
【００１３】
加えて、ＺＥ１０（Ｍｇ１．３Ｚｎ０．１Ｃｅ）、ＺＥＫ１００（Ｍｇ１．３Ｚｎ０．２Ｃｅ０．１Ｌａ０．５Ｚｒ）、ＺＷ４１（Ｍｇ４．０Ｚｎ０．７Ｙ）、ＺＧ１１（Ｍｇ１．２Ｚｎ０．８Ｇｄ）、ＺＧ２１（Ｍｇ２．３Ｚｎ０．７Ｇｄ）などの希土類マグネシウム合金シートの組織が明らかに弱体化される。一例としてＺＧ１１を挙げると、粒径が１２〜１５μｍ、均一伸長速度が１５％、全伸長速度が最高３６％、ランクフォード値が１（ＡＺ３１：３よりはるかに低い）である。Ｈ  Ｙａｎ他、Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．Ａ，２０１０，５２７：３３１７−２２参照。
【００１４】
希土類元素は、マグネシウムシートの組織を弱体化する際には良好に作用するが、費用などの要因を考慮すると、希土類マグネシウム合金シートを自動車に適用されるのは困難である。自動車および鉄道の分野については、合金設計および製造プロセスは単純かつ効果的であり、性能が「優れている」というよりはむしろ「適正である」ことが必要とされており、軽量、性能および費用の間でバランスが取れており、これは軍事、航空宇宙などの分野とは全く異なる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
概要
本発明の目的は、革新的な安価な細粒弱組織マグネシウム合金シートおよびそれを製造する方法を提供することであり、マグネシウム合金の成分設計が単純であり、シートの平均粒径が１０μｍ以下であり、領域間組織強度が５以下であり、２５０〜４００℃でのアニール後の領域間組織強度が３以下であり、室温における制限絞比がＡＺ３１を上回り、優れた成形性と、自動車、鉄道などの分野に適用される可能性とを有する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の目的を達成するために、本発明は以下の技術的解決策を取る：
重量百分率で、Ｃａ：０．５〜１．０％、Ｚｎ：０．４〜１．０％、Ｚｒ：０．５〜１．０％である化学成分を有し、残部がＭｇおよび不可避的不純物であるＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シート。マグネシウム合金シートは、平均粒径が１０μｍ以下であり、領域間組織強度が５以下であり、２５０〜４００℃でのアニール後の領域間組織強度が３以下であり、室温における制限絞比がＡＺ３１を上回る。
【００１７】
本発明のＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金は、Ｃａ、ＺｎおよびＺｒのみをその中に有し、その総含有量は３．０％未満であり、希土類のような貴元素を有さない。
【００１８】
本発明の化学成分の設計において、
Ｃａ：Ｃａは、マグネシウム合金の冶金品質を向上させて、鋳造前の溶解物および鋳造物の熱処理プロセス中の酸化を緩和し、シートの圧着抵抗およびころがり性を向上させるように細粒化するために用いられる。本発明は、シート組織の弱体化およびＣａの時効硬化という特徴を主として用いて、マグネシウム合金シートの強度を高め、かつ室温での成形性を向上させる。精錬プロセスおよびマグネシウム合金におけるＣａの固溶性を考慮して、Ｃａの含有量は０．５〜１．０％として選択される。
【００１９】
Ｚｎ：Ｚｎは固溶強化および時効強化のために用いられ、Ｚｒと結合して堆積物硬化効果を呈する。その上、Ｚｎは、マグネシウム合金の腐食率を低下させることができる。Ｃａは、シート組織を著しく弱体化し、拡散することができるだけでなく、マグネシウム合金の耐食性能を著しく低下させることもできる。Ｚｎを添加すると、その耐食性能が改善され、マグネシウム合金の総合的な耐食性はＺｎ／Ｃａの比率を調整することによって最適化され得る。しかし、Ｚｎの含有量が高すぎると、マグネシウム合金の熱脆性が顕著に上昇する。これらの要因を考慮に入れて、Ｚｎの含有量は０．４〜１．０％として選択される。
【００２０】
Ｚｒ：Ｚｒは、細粒化に強い影響を有し、Ｚｎを含有するマグネシウム合金では当該効果が明らかである。同時に、材料の耐食性を向上させ、歪み腐食しやすさを低下させる。一般に、固溶体Ｚｒのみが細粒化することができると考えられる。固溶性および精錬を考慮して、Ｚｒの含有量は０．５〜１．０％として選択される。
【００２１】
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シート（０．３〜４ｍｍ厚さ）を製造する方法は、様々な未加工のシートに対して熱間圧延鍛伸、ツインローラ連続鋳造および圧延、または押出し鍛伸を行ない、温間圧延プロセスで支援することによって実施することができ、特に以下の方法（１）〜（３）のうちいずれか１つである：
（１）Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シート（０．３〜４ｍｍ厚さ）を製造する方法であって、
０．３〜４ｍｍ厚さのＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートを得るように、前述の成分比率を有するＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金の鋳造素材を３７０〜５００℃の温度で加熱し、固溶体、次いで熱間圧延および温間圧延を実行する段階を含み、固溶体の熱保持時間は０．５〜１分／ｍｍであり、熱間圧延時に、ローラ表面が１５０〜３５０℃まで予熱され、乳白化温度は４５０〜５００℃であり、仕上圧延温度は３００〜３５０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜５０％であり、温間圧延時に、ローラ表面が１５０〜３５０℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は１５０〜３５０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜４０％である、方法。
【００２２】
本発明の熱間圧延プロセスでは、二次的な加熱なしに１サイクルで圧延を終了するように、パス当たり大きな減少率を採用することが好ましい。典型的な市販のＡＺ３１マグネシウム合金と比較すると、本発明のマグネシウム合金は高い融点を有し、一定量のＺｒ元素を含有し、高い鋳造素材加熱温度が３７０〜５００℃として選択され、必要な長い熱保持時間が０．５〜１分／ｍｍとして選択され、相応して、圧延が高温下で行なわれ、乳白化温度は４５０〜５００℃として選択され、仕上圧延温度は３００〜３５０℃として選択され、熱間圧延は加熱サイクルで終了される必要があり、単一パス減少率は２０〜５０％の間に制御される。
【００２３】
本発明の温間圧延プロセスでは、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱される必要がある。Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金熱間圧延シートの細粒および弱組織により、優れたころがり性を呈し、温間圧延ウィンドウはＡＺマグネシウム合金より大きい。ローラ表面が１５０〜３００℃で予熱され、圧延温度は１５０〜３５０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜４０％であることが好ましい。
【００２４】
（２）Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シート（０．３〜４ｍｍ厚さ）を製造する方法であって、
鋳造圧延コイルを得るように、鋳造圧延のためのツインローラ連続鋳造圧延粉砕機に前述の成分比率を有するマグネシウム合金溶解物を投入し、０．３〜４ｍｍ厚さのＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートを得るように、固溶体後に鋳造圧延コイルを温間圧延するかまたは鋳造圧延コイルを直接温間圧延する段階を含み、ツインローラ連続鋳造圧延機で鋳造および圧延する際、ローラの回転線速度は５〜１０ｍ／分であり、ローラ間隙は４〜８ｍｍであり、ローラ表面は黒鉛によって滑らかにされ、Ｎ２およびＣＯ２ガスが溶解炉および鋳造機構を通過し、保護のためにＳＯ２が投入出口を通過し、固溶体の温度は３７０〜５００℃であり、その熱保持時間は０．５〜１分／ｍｍであり、温間圧延時に、ローラ表面が１８０〜３００℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は１８０〜３００℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜４０％である。
【００２５】
熱間圧延鍛伸技術と比較すると、ツインローラ連続鋳造圧延マグネシウム合金シートはスケールを粉砕させることができず、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金においてＣａ、Ａｌなどの元素を含有していることから、ＣａＦのような有害介在物を形成するのを防ぐために、ＳＦ６ガスではなくＳＯ２を通過させることによって投入出口が保護され、同時に、ＡｌＮのような有害介在物を形成するのを防ぐために、精錬および鋳造機構全体にＮ２およびＣＯ２を通過させる。ツインローラ連続鋳造圧延マグネシウム合金シートの温間圧延特性は、熱間圧延鍛伸よりも低く、材料歩留率を保証するために、ローラ表面が１８０〜３００℃まで予熱され、圧延温度は１８０〜３００℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜４０％である、方法。
【００２６】
（３）Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シート（２〜４ｍｍ厚さ）を製造する方法であって、
前述の成分比率を有するマグネシウム合金の鋳造素材を３７０〜５００℃の温度まで加熱し、２〜４ｍｍ厚さのＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートを得るように固溶体を処理し、次いで水平押出しを行うか、または０．３〜２ｍｍ厚さのＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートを得るように水平押出しおよびその後に温間圧延を行う段階を含み、固溶体の熱保持時間は０．５〜１分／ｍｍであり、水平押出し時に、押出しコンテナおよびダイス（ダイクッション）が４００〜５００℃まで予熱され、押出温度は３５０〜５００℃であり、押出速度は２〜１０ｍ／分であり、温間圧延時に、ローラ表面が１５０〜３００℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は１５０〜３００℃であり、単一パスにおける減少率は３０〜５０％である、方法。
【００２７】
上述したように、本発明のＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金は高い融点を有し、押出し中に、比較的高い固溶体温度および押出温度を必要とし、押出しコンテナおよびダイス（ダイクッション）を４００〜５００℃まで予熱することが必要であり、押出しは、２〜１０ｍ／分として選択することができる高速で行なわれる。押出されたマグネシウム合金シートは優れたころがり性を有し、単一パスにおける可能な選択される大きな減少率は３０〜５０％である。０．３〜２ｍｍの厚さを有するシートについては、温間圧延プロセスが採用され、ローラ表面が１５０〜３００℃まで予熱され、マグネシウム合金シートがオンライン同時加熱され、圧延温度は１５０〜３００℃であり、単一パスにおける減少率は３０〜５０％である。
【００２８】
さらに、マグネシウム合金シートの品質、特に温間圧延マグネシウム合金シートの品質を向上させるために、その後の処理は冷間圧延ステージをさらに含み、冷間圧延減少率は１０〜２０％であり、完成したシートの厚さは約０．３ｍｍまでさらに減少される。
【００２９】
さらに、マグネシウム合金シートの成形性を向上させるために、アニール処理および／または時効処理をさらに含み、アニール温度は２５０〜４００℃であり、時効温度は１５０〜２００℃である。アニールプロセスは、材料の成形性を向上させるように組織をさらに弱体化することを可能にする。したがって、アニール温度は２５０〜４００℃として選択される。ＡＺ３１と比較すると、本発明のＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金は、一定の時効硬化効果を有し、時効温度を制御する重要な役割を果たし、したがって時効温度は１５０〜２００℃として選択される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、先行技術に対して以下の利点を有する。
本発明によって得られたマグネシウム合金シートは、平均粒径が１０μｍ以下であり、領域間組織強度が５以下であり、アニール後の領域間組織強度が３以下である。同じ条件で製造されたＡＺ３１Ｂよりも粒径が著しく小さく、シート組織が明らかに弱体化される。加えて、異なる部材の要求を満たすために材料の機械的性質が広範囲に変動することができるように、アニールおよび時効処理などの高温の後続の処理プロセスが組合せられる。
【００３１】
本発明のマグネシウム合金は、貴合金元素のない単純な化学成分を有し、それによって、広い適用可能性および低い製造費用を有する。
【００３２】
本発明のマグネシウム合金シートは、自動車、鉄道、３Ｃなどの分野に適用される広い可能性および潜在性を有し、車両の内側ドアパネル、エンジン蓋の内側パネル、トランクの蓋の内側パネル、室内装飾パネル、鉄道の車両本体、および３Ｃ製品の筐体のシートなどとして作用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１に係るＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金の鋳造インゴットの微細構造を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの組織分布を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係るＡＺ３１マグネシウムシートの組織分布を示す図である。
【図４】本発明の実施例３に係るアニール後のＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの微細構造を示す図である。
【図５】本発明の実施例３に係るアニールされたＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの粒度分布を示す図である。
【図６】本発明の実施例３に係るアニールされたＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの組織分布を示す図である。
【図７】本発明の実施例４に係るアニール後のＡＺ３１マグネシウムシートの微細構造を示す図である。
【図８】アニールされたＡＺ３１マグネシウムシートの粒度分布を示す図である。
【図９】本発明の実施例４に係るアニールされたＡＺ３１マグネシウムシートの組織分布を示す図である。
【図１０】本発明の実施例３に係るアニールされたＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの室温での制限絞比を示す図である。
【図１１】本発明の実施例４に係るアニールされたＡＺ３１マグネシウムシートの室温での制限絞比を示す図である。
【図１２】本発明の実施例６に係る時効処理後のＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの硬度の変化を示す図である。
【実施例】
【００３４】
詳細な説明
詳細な実施例に関連して、本発明の技術的解決策を以下にさらに詳細に述べる。
【００３５】
実施例１：
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの化学成分は表１として示される。これを製造する方法は次のとおりである：
表１として必要とされる成分比率を有するマグネシウム合金（その微細構造は図１として示す）の鋳造素材を５００℃まで加熱し、０．５分／ｍｍの熱保持時間で固溶体を処理し、次いで圧延して、本実施例のＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金を得る。熱間圧延時に、ローラ表面が１５０℃まで予熱され、乳白化温度は４５０℃であり、仕上圧延温度は３５０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜３０％であり、温間圧延時に、ローラ表面が１５０℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は２２０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜４０％であり、冷間圧延時には、減少率は１０％であり、シートの最終的な厚さは０．４ｍｍである。
【００３６】
実施例１に係るマグネシウム合金の鋳造インゴットの微細構造は図１として示され、その微細構造は、約５０μｍの平均粒径を有する等軸結晶である。
【００３７】
実施例１に係るＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金シートの組織分布は図２として示され、組織の強度は４．４であり、その平均粒径は３．８５μｍである。
【００３８】
実施例２：（対照例１）
対照例１のマグネシウム合金の成分：ＡＺ３１Ｂ
製造方法：実施例１と同一。
【００３９】
対照例１に係るＡＺ３１Ｂマグネシウム合金シートの組織分布は図３として示され、組織の強度は８である。
【００４０】
実施例３：
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの化学成分は表１として示される。これを製造する方法は次のとおりである：
表１として必要とされる成分比率を有するマグネシウム合金の鋳造素材を５００℃まで加熱し、０．５分／ｍｍの熱保持時間で固溶体を処理し、熱間圧延時に、ローラ表面が１５０℃まで予熱され、乳白化温度は４５０℃であり、仕上圧延温度は３５０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜３０％であり、温間圧延時に、ローラ表面が１５０℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は２２０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜４０％であり、冷間圧延時には、減少率は１０％であり、シートの最終的な厚さは０．４ｍｍであり、１７分間３７５℃でアニールする。
【００４１】
実施例３に係るＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金の鋳造インゴットの微細構造は図４として示され、その粒度分布は図５として示され、平均粒径は約４．６２μｍであり、その組織分布は図６として示され、組織強度は２．８であり、分布は分散している。成形性のテストは図１０として示され、制限絞比（ＬＤＲ）は１．８８である。
【００４２】
実施例４：（対照例２）
対照例２のマグネシウム合金の成分：ＡＺ３１Ｂ
製造方法：実施例３と同一。
【００４３】
対照例２におけるマグネシウム合金ＡＺ３１Ｂの微細構造は図７として示され、その粒度分布は図８として示され、平均粒径は約２２μｍであり、その組織分布は図９として示され、組織強度は６．２である。成形性のテストは図１１として示され、限界絞比（ＬＤＲ）は１．７４である。
【００４４】
実施例５：
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの化学成分は表１として示される。これを製造する方法は次のとおりである：
表１として必要とされる成分比率を有するマグネシウム合金の鋳造素材を５００℃まで加熱し、０．５分／ｍｍの熱保持時間で固溶体を処理し、熱間圧延時に、ローラ表面が１５０℃まで予熱され、乳白化温度は４５０℃であり、仕上圧延温度は３５０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜３０％であり、温間圧延時に、ローラ表面が１５０℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は２２０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜４０％であり、冷間圧延時には、減少率は１０％であり、シートの最終的な厚さは０．８ｍｍであり、３５分間３７５℃でアニールする。
【００４５】
本実施例に従って得られたＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金は、平均粒径が約５．３２μｍであり、組織強度が２．６であり、比較的分散した組織分布を有し、制限絞比（ＬＤＲ）が１．８６である。
【００４６】
実施例６：
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの化学成分は表１として示される。これを製造する方法は次のとおりである：
表１として必要とされる成分比率を有するマグネシウム合金の鋳造素材を５００℃まで加熱し、０．５分／ｍｍの熱保持時間で固溶体を処理し、熱間圧延時に、ローラ表面が１５０℃まで予熱され、乳白化温度は４５０℃であり、仕上圧延温度は３５０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜３０％であり、温間圧延時に、ローラ表面が１５０℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は２２０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜４０％であり、冷間圧延時には、減少率は１０％であり、シートの最終的な厚さは０．４ｍｍであり、１５０℃で人工時効処理を行なう。マグネシウム合金の硬度に対する人工時効処理の影響は図１２に示され、材料の硬度は、１時間の時効処理後にＨＶ７２からＨＶ８５まで上昇する。
【００４７】
本実施例に従って得られたＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金は、平均粒径が約４．４μｍであり、組織強度が４．０であり、比較的分散した組織分布を有し、限界絞比（ＬＤＲ）が１．７９である。
【００４８】
実施例７：（対照例３）
対照例３のマグネシウム合金の成分：ＡＺ３１Ｂ
製造方法：実施例６と同一。
【００４９】
マグネシウム合金の硬度に対する時効処理の影響は図１２に示される。
実施例８：
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの化学成分は表１として示される。これを製造する方法は次のとおりである：
表１として必要とされる成分比率を有するマグネシウム合金の鋳造素材を５００℃まで加熱し、０．５分／ｍｍの熱保持時間で固溶体を処理し、熱間圧延時に、ローラ表面が１５０℃まで予熱され、乳白化温度は４５０℃であり、仕上圧延温度は３５０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜４０％であり、温間圧延時に、ローラ表面が２００℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は２００℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜４０％であり、冷間圧延時には、減少率は１５％であり、シートの最終的な厚さは０．６ｍｍである。
【００５０】
本実施例に従って得られたＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金は、平均粒径が約５．２μｍであり、組織強度が４．６であり、比較的分散した組織分布を有する。
【００５１】
実施例９：
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの化学成分は表１として示される。これを製造する方法は次のとおりである：
前述の成分比率を有するマグネシウム合金溶解物をツインローラ連続鋳造圧延粉砕機に投入する。ローラの回転線速度は６ｍ／分であり、ローラ間隙は４〜８ｍｍであり、ローラ表面は黒鉛によって滑らかにされ、Ｎ２およびＣＯ２ガスが溶解炉および鋳造機構を通過し、保護のためにＳＯ２が投入出口を通過し、固溶体の温度は４５０℃であり、その熱保持時間は０．５１分／ｍｍであり、温間圧延時に、ローラ表面が１８０℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は１８０〜２００℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜３０％であり、次いで１５％冷間圧延し、２時間４００℃でアニールする。
【００５２】
本実施例に従って得られたＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金は、平均粒径が約８．６μｍであり、組織強度が２．６であり、比較的分散した組織分布を有し、限界絞比（ＬＤＲ）が１．８９である。
【００５３】
実施例１０：
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの化学成分は表１として示される。これを製造する方法は次のとおりである：
前述の成分比率を有するマグネシウム合金の鋳造素材を５００℃の温度まで加熱し、０．５分／ｍｍの熱保持時間で固溶体を処理し、次いで、４ｍｍ厚さのマグネシウム合金シートを得るように水平押出を行い、押出しコンテナおよびダイス（ダイクッション）は５００℃まで予熱され、押出温度は３５０℃であり、押出速度は５ｍ／分であり、温間圧延プロセスを採用し、ローラ表面が１５０℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は１５０〜３００℃であり、単一パスにおける減少率は３０〜５０％であり、次いで２０％冷間圧延し、３０分間４００℃でアニールする。
【００５４】
本実施例に従って得られたＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金は、平均粒径が約８．５μｍであり、組織強度が２．８であり、比較的分散した組織分布を有し、限界絞比（ＬＤＲ）が１．８８である。
【００５５】
実施例１１：
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの化学成分は表１として示される。これを製造する方法は、実施例８と同一である。
【００５６】
本実施例に従って得られたＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金は、平均粒径が約５．４μｍであり、組織強度が４．６であり、比較的分散した組織分布を有する。
【００５７】
実施例１２：
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートの化学成分は表１として示される。これを製造する方法は、実施例９と同一である。
【００５８】
本実施例に従って得られたＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金は、平均粒径が約６．８μｍであり、組織強度が２．８であり、比較的分散した組織分布を有し、限界絞比（ＬＤＲ）が１．８５である。
【００５９】
実施例１３：
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートを製造する方法は次のとおりである：
実施例９の成分比率を有するマグネシウム合金溶解物をツインローラ連続鋳造圧延機に投入する。ローラの回転線速度は６ｍ／分であり、ローラ間隙は４ｍｍであり、ローラ表面は黒鉛によって滑らかにされ、ガスＮ２およびＣＯ２が溶解炉および鋳造機構を通過し、保護のためにＳＯ２が投入出口を通過し、続いて直接温間圧延し、温間圧延時に、ローラ表面が１８０℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は１８０〜２００℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜３０％であり、次いで１５％冷間圧延し、２時間４００℃でアニールする。
【００６０】
本実施例に従って得られたＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金は、平均粒径が約８．９μｍであり、組織強度が２．９であり、比較的分散した組織分布を有し、限界絞比（ＬＤＲ）が１．８２である。
【００６１】
実施例１４：
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートを製造する方法は次のとおりである：
前述の成分比率を有するマグネシウム合金の鋳造素材を５００℃の温度まで加熱し、０．５分／ｍｍの熱保持時間で固溶体を処理し、次いで４ｍｍ厚さのマグネシウム合金シートを得るように、水平押出を行い、押出しコンテナおよびダイス（ダイクッション）は５００℃まで予熱され、押出温度は３５０℃であり、押出速度は５ｍ／分であり、次いで２０％冷間圧延し、３０分間４００℃でアニールする。
【００６２】
本実施例に従って得られたＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金は、平均粒径が約５．９μｍであり、組織強度が２．８であり、比較的分散した組織分布を有し、限界絞比（ＬＤＲ）が１．８８である。
【００６３】
実施例１５：
Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウムシートを製造する方法は次のとおりである：
表１として必要とされる成分比率を有するマグネシウム合金（その微細構造は図１として示す）の鋳造素材を５００℃まで加熱し、０．５分／ｍｍの熱保持時間で固溶体を処理し、次いで圧延して、本実施例のＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金を得る。熱間圧延時に、ローラ表面が１５０℃まで予熱され、乳白化温度は４５０℃であり、仕上圧延温度は３５０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜３０％であり、温間圧延時に、ローラ表面が１５０℃まで予熱され、マグネシウム合金シートはオンライン同時加熱され、圧延温度は２２０℃であり、単一パスにおける減少率は２０〜４０％であり、得られたマグネシウム合金シートの厚さは０．４４ｍｍであり、３０分間３００℃でアニールされる。
【００６４】
本実施例に従って得られたＭｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｚｒマグネシウム合金は、平均粒径が約４．２μｍであり、組織強度が２．６であり、比較的分散した組織分布を有し、制限絞比（ＬＤＲ）が１．９２である。
【００６５】
【表１】
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【図１】
2016516126.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2016516126.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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