DE112013002971T5

DE112013002971T5 - Blech aus Magnesiumlegierung und Strukturelement aus Magnesiumlegierung

Info

Publication number: DE112013002971T5
Application number: DE201311002971
Authority: DE
Inventors: c/o Itami Works of Sumitomo El Mori Nobuyuki; c/o Itami Works of Sumitomo El Nakamura Motonori; c/o Itami Works of Sumitomo E Tsubokura Mitsutaka; c/o Itami Works of Sumitomo El Fujioka Hiroyuki; c/o Itami Works of Sumitomo Electr Sogabe Mari; c/o Itami Works of Sumitomo Ele Inoue Ryuichi; c/o Itami Works of Sumitomo El Kitamura Takahiko; c/o Osaka Works of Sumitomo El Oishi Yukihiro; c/o Osaka Works of Sumitomo Elec Kawabe Nozomu
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2015-04-16
Also published as: JP6213901B2; WO2013187419A1; KR20150021518A; WO2013187419A9; US20150152527A1; CN104379788A; KR102055962B1; JPWO2013187419A1

Abstract

Es wird ein Blech aus Magnesiumlegierung bereitgestellt, das hervorragende Formbarkeit beim plastischen Formen, wie Pressformen, aufweist, und ein Strukturelement aus Magnesiumlegierung. Das Blech aus Magnesiumlegierung wird erhalten, indem eine Magnesiumlegierung einem Walzen unterzogen wird, und hat einen Querschnitt parallel zur Dickerichtung des Blechs aus Magnesiumlegierung, in dem, wenn die Länge der größeren Achse und die Länge der kleineren Achse eines jeden Kristallkorns im Querschnitt bestimmt werden, ein Seitenverhältnis als das Verhältnis der Länge der größeren Achse zur Länge der kleineren Achse (Länge der größeren Achse/Länge der kleineren Achse) definiert wird und Kristallkörner mit einem Seitenverhältnis von 3,85 oder mehr als langgestreckte Körner definiert werden, der Flächenanteil der langgestreckten Körner im Querschnitt 3 bis 20% ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Blech aus Magnesiumlegierung, das durch Walzen erhalten wird, und ein Strukturelement aus Magnesiumlegierung, das aus dem Blech aus Magnesiumlegierung hergestellt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung aus Magnesiumlegierung, das eine hervorragende plastische Formbarkeit aufweist.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Magnesiumlegierungen, die leichtgewichtig sind und hervorragende spezifische Festigkeit und spezifische Steifigkeit aufweisen, wurden als Materialien eingesetzt, die verschiedene Strukturelemente aufbauen, wie beispielsweise Gehäuse für Mobilelektronik/elektronische Geräte, beispielsweise Mobiltelefone und Laptop-Computer sowie Automobilteile.
Magnesiumlegierungen haben typischerweise eine hexagonal dicht-gepackte Kristallstruktur, in der die Verschiebungsebenen bei niedrigen Temperaturen, wie Raumtemperatur, nur die Basisebenen sind. Daher sind die gegenwärtigen Strukturelemente aus Magnesiumlegierung typischerweise Gussmaterialien, die durch ein Formungsgussverfahren oder Thixoformungsverfahren hergestellt werden.
In den letzten Jahren wurde, wie in Patentliteratur 1 und 2 beschrieben, ein Verfahren untersucht, in dem eine Magnesiumlegierung einem Walzprozess unterzogen wird, und das resultierende gewalzte Blech einem plastischen Formen unterzogen wird, wie Pressformen. Wenn mit einer Magnesiumlegierung ein Walzen und plastisches Formen, wie Pressformen, durchgeführt wird, so kann die plastische Formbarkeit verbessert werden, indem eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, in der das Material erwärmt wird und ein Verarbeitungswerkzeug, wie Reduktionswalzen oder eine Pressform erwärmt wird, wie in Patentliteratur 1 beschrieben.
LISTE DER ZITATE
PATENTLITERATUR

PTL 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2011-131274
PTL 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2005-298885

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Bei der Herstellung eines plastisch geformten Strukturelements, wie einem pressgeformten Körper, der aus einer Magnesiumlegierung aufgebaut ist, besteht Bedarf für die Entwicklung eines Blechs aus Magnesiumlegierung, das hervorragende plastische Formbarkeit aufweist. Weiterhin besteht Bedarf für die Entwicklung eines Blechs aus Magnesiumlegierung, das die Herstellung eines plastisch geformten Strukturelements mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit und Wiederstand gegen Aufprall, aufweist.
Patentliteratur 1 offenbart, dass es durch Durchführung eines Warmwalzverfahrens, während die Temperatur des Materials und der Reduktionswalzen auf bestimmte Werte eingestellt wird, möglich ist, ein gewalztes Blech mit hervorragender plastischer Formbarkeit zu erhalten. In diesem gewalzten Blech wird eine ausreichende Menge von Verarbeitungsdehnung durch das Walzen eingeführt, und die Bildung grobkörniger Kristallkörner wird durch die oben beschriebene Temperatursteuerung unterdrückt. Als Ergebnis wird während des Walzformens eine dynamische Umkristallisierung bewirkt, und es wird eine hervorragende plastische Formbarkeit erreicht. Im allgemeinen hängen die mechanischen Eigenschaften einer Magnesiumlegierung von der Größe der Kristallkörner ab. Wenn die Kristallkörner feiner werden, verbessern sich Festigkeit und Dehnung. Im oben beschriebenen gewalzten Blech wird die Bildung großkörniger Kristallkörner unterdrückt, d. h., die Kristallkörner sind feinkörnig. Daher weist das gewalzte Blech eine hervorragende Festigkeit und Dehnung auf, und der pressgeformte Körper, der unter Verwendung des gewalzten Blechs erhalten wird, weist als Material auch eine hervorragende Festigkeit und Schlagzähigkeit auf.
Wenn allerdings eine Magnesiumlegierung, die eine hexagonal dicht-gepackte Struktur aufweist, einem Walzen unterzogen wird, so richtet sich die c-Achse des Kristalls (Achse senkrecht zur (0001)-Ebene, die die Basisebene ist) senkrecht zur gewalzten Oberfläche (Oberfläche des Materials, das gebildet wird, indem des in Kontakt mit einer Reduktionswalze gebracht wird, zwischen den Oberflächen des Materials) aus. D. h., das gewalzte Blech hat eine Struktur, in der die (0001)-Ebene parallel zur gewalzten Oberfläche ausgerichtet ist. Daher weist das gewalzte Blech beim plastischen Formen eine Anisotropie auf, es ist schwierig, es in eine vorgegebene Richtung zu biegen und es weist schlechte plastische Formbarkeit auf. Daher besteht Bedarf für die Entwicklung eines Blechs aus Magnesiumlegierung, in dem die Anisotropie beim plastischen Formen reduziert ist.
Patentliteratur 2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Blechs aus Magnesiumlegierung, in dem nach dem Warmwalzen sowohl eine Behandlung mit einem Walzen-Einebner und eine Umkristallisierungs-Wärmebehandlung nacheinander mehrere Male wiederholt werden. In einem gewalzten Blech, das durch dieses Herstellungsverfahren erhalten wird, steht die c-Achse (die {0002}-Ebene) schräg in Bezug auf die gewalzte Oberfläche, und daher kann ein Biegeformen oder ähnliches sogar bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden. Allerdings hat das gewalzte Blech schwache mechanische Eigenschaften (insbesondere Festigkeit und Steifigkeit) und ist sogar bei Raumtemperatur einfach zu deformieren, und Einbeulungs-Verformung kann durch Aufschlag verursacht werden, beispielsweise durch Fallenlassen.
Weiterhin weist eine Magnesiumlegierung, in die etwa 10,5 bis 16 Masse% Li eingebracht ist, eine kubische Kristallstruktur auf und kann daher sogar bei Raumtemperatur einem Pressformen unterzogen werden. Allerdings wird diese Magnesiumlegierung bei Raumtemperatur leicht deformiert, und weist eine schwache Festigkeit und Schlagzähigkeit auf. Da diese Magnesiumlegierung weiterhin eine große Menge an Li enthält, weist sie außerdem eine schwache Korrosionsfestigkeit auf.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Blech aus Magnesiumlegierung bereitzustellen, das ein Strukturelement aus Magnesiumlegierung bilden kann, das hervorragende Festigkeit und Schlagzähigkeit aufweist und hervorragende plastische Formbarkeit hat. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Strukturelement aus Magnesiumlegierung bereitzustellen, das hervorragende Festigkeit und Schlagzähigkeit aufweist.
LÖSUNG DER AUFGABE
Ein erfindungsgemäßes Blech aus Magnesiumlegierung wird mittels Durchführen eines Walzverfahrens mit einer Magnesiumlegierung erhalten und weist einen Querschnitt parallel zur Dickerichtung des Blechs aus Magnesiumlegierung auf, in dem, wenn die Länge der größeren Achse und die Länge der kleineren Achse eines jeden Kristallkorns im Querschnitt bestimmt wird, ein Seitenverhältnis als das Verhältnis der Länge der größeren Achse zur Länge der kleineren Achse definiert wird, und die Kristallkörner ein Seitenverhältnis von 3,85 oder mehr als langgestreckte Körner definiert sind, der Flächenanteil an langgestreckten Körnern im Querschnitt 3% bis 20% ist.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Blech aus Magnesiumlegierung weist eine hervorragende plastische Formbarkeit auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
[1] 1(A) ist eine inverse Polfigur-Orientierungsabbildung (IPF-Map) der langgestreckten Körner durch ein SEM-EBSD-Verfahren in Probe Nr. 2, 1(B) ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Seitenverhältnis und der Häufigkeit des Auftretens von Kristallkörnern in Probe Nr. 2 zeigt, und 1(C) ist eine Polfigur der (0001)-Ebenen von langgestreckten Körnern in Probe Nr. 2
[2] 2(A) ist ein Winkelgraph in Walzrichtung (RD-Richtung) von Kristallkörnern mit einem Winkel in Querrichtung des Blechs von der Normalrichtung, der innerhalb von 5° ist, bezogen auf die (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner in Probe Nr. 2, und 2(B) ist ein Winkelgraph in Querrichtung des Blechs (TD-Richtung) von Kristallkörnern mit dem Winkel in Walzrichtung von der Normalrichtung, der innerhalb von 20° ist, bezogen auf die (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner der Probe Nr. 2.
[3] 3(A) ist eine Ansicht, die für die Erklärung der Auswahl der langgestreckten Körner verwendet wird und 3(B) ist eine Ansicht, die für die Auswahl der Kristallkörner mit einem spezifischen Winkel von der Polfigur der (0001)-Ebenen verwendet wird.
[4] 4(A) ist eine inverse Polfigur-Orientierungsabbildung (IPF-Map) der langgestreckten Körner durch ein SEM-EBSD-Verfahren in Probe Nr. 3, 4(B) ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Seitenverhältnis und der Häufigkeit des Auftretens von Kristallkörnern in Probe Nr. 3 zeigt, und 4(C) ist eine Polfigur der (0001)-Ebenen von langgestreckten Körnern in Probe Nr. 3
[5] 5(A) ist ein Winkelgraph in Walzrichtung (RD-Richtung) von Kristallkörnern mit einem Winkel in Querrichtung des Blechs von der Normalrichtung, der innerhalb von 5° ist, bezogen auf die (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner in Probe Nr. 3, und 5(B) ist ein Winkelgraph in Querrichtung des Blechs (TD-Richtung) der Kristallkörner mit dem Winkel in Walzrichtung von der Normalrichtung, der innerhalb von 20° ist, bezogen auf die (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner der Probe Nr. 3.
[6] 6(A) 1(A) ist eine inverse Polfigur-Orientierungsabbildung (IPF-Map) der langgestreckten Körner durch ein SEM-EBSD-Verfahren in Probe Nr. 4, 6(B) ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Seitenverhältnis und der Häufigkeit des Auftretens von Kristallkörnern in Probe Nr. 4 zeigt, und 6(C) ist eine Polfigur der (0001)-Ebenen von langgestreckten Körnern in Probe Nr. 2
[7] 7(A) ist ein Winkelgraph in Walzrichtung (RD-Richtung) von Kristallkörnern mit einem Winkel in Querrichtung des Blechs von der Normalrichtung, der innerhalb von 5° ist, bezogen auf die (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner in Probe Nr. 4, und 7(B) ist ein Winkelgraph in Querrichtung des Blechs (TD-Richtung) der Kristallkörner mit dem Winkel in Walzrichtung von der Normalrichtung, der innerhalb von 20° ist, bezogen auf die (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner der Probe Nr. 4.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen]
Die hiesigen Erfinder stellten gewalzte Bleche, aufgebaut aus einer Magnesiumlegierung, unter verschiedenen Bedingungen her, und die gewalzten Bleche wurden als Materialbleche einem Pressformen unterzogen, um die Formbarkeit zu untersuchen.
Als Ergebnis wurde gefunden, dass ein Materialblech, bei dem unwahrscheinlich ist, dass Bruch, Aufrauhung der Oberfläche und ähnliches auftritt, selbst wenn es einer hohen Deformation unterzogen wird, und aus dem ein geformter Körper mit hervorragender Oberflächentextur erhalten wird, eine spezifische Struktur aufweist. Weiterhin wurde herausgefunden, dass der resultierende geformte Körper eine hervorragende Festigkeit und Schlagzähigkeit hat. Weiterhin wurde gefunden, dass das Materialblech hergestellt werden kann, indem ein Material zum Walzen, das eine spezifische Struktur aufweist, eingesetzt wird, und das Material zum Walzen einem Warmwalzen unter spezifischen Bedingungen unterzogen wird. Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis der oben beschriebenen Befunde gemacht. Als erstes werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgezählt und beschrieben.

(1) Ein Blech aus Magnesiumlegierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird erhalten mittels Durchführen eines Walzprozess mit einer Magnesiumlegierung, und weist einen Querschnitt parallel zur Dickerichtung des Blechs aus Magnesiumlegierung auf, in dem der Flächenanteil von langgestreckten Körpern im Querschnitt 3% bis 20% ist. Die langgestreckten Körner werden als Kristallkörner definiert, die ein Seitenverhältnis von 3,85 oder mehr im Querschnitt aufweisen, wenn die Länge der größeren Achse und die Länge der kleineren Achse eines jeden Kristallkorns im Querschnitt bestimmt werden, und das Seitenverhältnis als das Verhältnis der Länge der größeren Achse zur Länge der kleineren Achse (Länge der größeren Achse/Länge der kleineren Achse) definiert wird.

Die Struktur, in der lange Kristallkörner mit einer spezifischen Größe (langgestreckte Körner) in einem bestimmten Bereich vorhanden sind, kann als Struktur aufgefasst werden, in der die Orientierung zu einem gewissen Grad gestört ist. Im Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform, die eine solche spezielle Struktur aufweist, kann die Anisotropie beim plastischen Formen reduziert werden, und es wird eine hervorragende Formbarkeit im Vergleich zur Struktur, in der alle Kristallkörner in die gleiche Richtung ausgerichtet sind, erreicht. Weiterhin sind im Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform Kristallkörner außer den langgestreckten Kristallkörnern feinkörnig, weil sie einem Walzprozess unterzogen wurden, und bilden eine Struktur, die eine bestimmte Orientierung aufweist (Struktur, in der die c-Achse senkrecht zur gewalzten Oberfläche orientiert ist). Daher ist es im Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform möglich, eine Verringerung der Festigkeit aufgrund der Gegenwart langgestreckter Körner zu unterdrücken, und die feine, orientierte Struktur ermöglicht hohe Festigkeit und Dehnung. Daher weist das Blech aus Magnesiumlegierung eine hervorragende Festigkeit, Dehnung und Schlagzähigkeit auf. Man beachte, dass in einem typischen Beispiel des Querschnitts, in der der Flächenanteil der langgestreckten Körner 3% bis 20% ist, der Querschnitt parallel zur Walzrichtung verläuft.

(2) In einem Beispiel des Blechs aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform ist, wenn eine Polfigur der (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner herangezogen wird, Kristallkörner mit dem Winkel θ_TD der Breite-Richtung des Blechs in den (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner innerhalb von 5° ausgewählt werden, und der Winkel θ_RD in Walzrichtung in den (0001)-Ebenen der ausgewählten Kristallkörner geprüft wird, der Peak des Winkels θ_RD in Walzrichtung bei 9° oder mehr, ausgehend von der Normalrichtung, vorhanden.

Anders ausgedrückt, gibt es im oben beschriebenen Beispiel viele Kristallkörner, bei denen die (0001)-Ebene schräg zur Walzrichtung steht (im folgenden als RD-schrägstehende langgestreckte Körner bezeichnet. D. h., das Beispiel weist eine Struktur auf, die Kristallkörner einschließt, die in unterschiedliche Richtungen orientiert sind (RD-schrägstehende langgestreckte Körner) und die zu einem gewissen Grad zufällig ist. Daher kann die Anisotropie beim plastischen Formen hinreichend reduziert werden und es wird eine hervorragende plastische Formbarkeit im Vergleich zur Struktur, die im wesentlichen aus Kristallkörnern mit einer senkrecht zur gewalzten Oberfläche orientierten c-Achse aufgebaut ist, erreicht.

(3) In einem Beispiel des Blechs aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform ist, wenn eine Polfigur der (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner herangezogen wird, Kristallkörner mit dem Winkel θ_RD in Walzrichtung in den (0001)-Ebenen der langgestreckten Kristallkörner innerhalb von 20° ausgewählt werden, und der Winkel θ_TD in Breiterichtung in den (0001)-Ebenen der ausgewählten Kristallkörner geprüft wird, der Gesamtflächenanteil der Kristallkörner mit dem Winkel θ_TD in Breiterichtung des Blechs von der Normalrichtung von –20° oder weniger und der Kristallkörner mit dem Winkel θ_RD in Breiterichtung von der Normalrichtung von +20° oder mehr, 20 bis 70% relativ zu sämtlichen langgestreckten Körnern.

Anders ausgedrückt schließt das oben beschriebene Beispiel Kristallkörner mit der (0001)-Ebene stark schrägstehend zur Breiterichtung des Blechs in einem spezifischen Bereich ein (im folgenden als TD-schrägstehende langgestreckte Körner bezeichnet). D. h., das Beispiel weist eine Struktur auf, die Kristallkörner einschließt, die in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind (TD-schrägstehende langgestreckte Körner), und die zur einem gewissen Grad zufällig ist. Daher kann die Anisotropie beim plastischen Formen hinreichend reduziert werden, und es wird eine hervorragende plastische Formbarkeit im Vergleich zur Struktur, die im wesentlichen ausschließlich aus mit der c-Asche senkrecht zur gewalzten Oberfläche orientierten Kristallkörnern aufgebaut ist, erreicht. Weil darüber hinaus im Beispiel der Gehalt an TD-schrägstehenden langgestreckten Körnern in einem speziellen Bereich liegt, wird die Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften aufgrund des Vorhandenseins der TD-schrägstehenden langgestreckten Körnern unterdrückt, und es werden hervorragende Festigkeit und Schlagzähigkeit erreicht.

(4) In einem Beispiel des Blechs aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform ist die mittlere Querschnittfläche der langgestreckten Körner 600 μm² oder weniger.

Im oben beschriebenen Beispiel sind die langgestreckten Körner klein und es ist unwahrscheinlich, dass sie als Startpunkte für Brüche während des plastischen Formens fungieren, und daher wird eine hervorragende plastische Formbarkeit erreicht.

(5) In einem Beispiel des Blechs aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform enthält die Magnesiumlegierung 8,3 Masse% bis 9,5 Masse% an Aluminium (Al).

Die oben beschriebene Magnesiumlegierung, die Al in einem speziellen Bereich enthält (im folgenden als Magnesiumlegierung mit hohem Al-Gehalt bezeichnet) weist hervorragende mechanische Eigenschaften (insbesondere Festigkeit) und Korrosionsresistenz auf. Dementsprechend weist die Ausführungsform eine hervorragende plastische Formbarkeit aufgrund der spezifischen Struktur, einschließlich der langgestreckten Körner auf und hat auch hervorragende mechanische Eigenschaften (insbesondere Festigkeit) und Korrosionsresistenz aufgrund der speziellen Zusammensetzung.

(6) In einem Beispiel des Blechs aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform ist die Querschnittsfläche von jedem langgestreckten Korn mehr als 25 μm² und 5.000 μm² oder weniger.

Weil im Beispiel jedes der langgestreckten Körner klein ist, und es unwahrscheinlich ist, dass es als Startpunkt für einen Bruch fungiert, wird eine hervorragende plastische Formbarkeit erreicht.

(7) Ein Strukturelement aus Magnesiumlegierung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird erhalten, indem zumindest ein Teil des Blechs aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform einem Pressformen unterzogen wird.

Das Strukturelement aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform wird unter Einsatz des Blechs aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform, das hervorragende plastische Formbarkeit aufweist, als Material hergestellt und weist daher eine hohe Produktivität und hohe Formgenauigkeit und Abmessungsgenauigkeit auf. Weiterhin ist das Strukturelement aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform aus dem Blech aus Magnesiumlegierung aufgebaut, das hervorragende mechanische Eigenschaften, wie Festigkeit und Dehnung aufweist, und hat daher hervorragende mechanische Eigenschaften, wie Festigkeit, Starrheit und Schlagzähigkeit.
[Details der Ausführungsformen der Erfindung]
Das Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform und das Strukturelement aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform werden im folgenden im Detail beschrieben.
[Blech aus Magnesiumlegierung]
(Zusammensetzung)
Das Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform und das Strukturelement aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform sind jeweils aus beliebigen Magnesiumlegierungen, die verschiedene Zusammensetzungen aufweisen und in denen verschiedene Additive zum Magnesium hinzugefügt sind (Restbetrag: Mg und Verunreinigungen, Mg: 50% Masse% oder mehr) aufgebaut.
Beispiele des Additivelements schließen mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al, Zn, Mn, Si, Be, Ca, Sr, Y, Cu, Ag, Sn, Li, Zr, Ce, Ni, Au und Seltenerdelemente (ausgenommen Y und Ce) ein. Insbesondere weist eine Legierung auf Mg-Al-Basis, die Al enthält, hervorragende Festigkeit, Starrheit, Schlagzähigkeit und ähnliches auf und hat auch hervorragende Korrosionsresistenz. Der Al-Gehalt ist beispielsweise 0,1 Masse% oder mehr. Wenn der Al-Gehalt zunimmt, neigen Festigkeit und Korrosionsresistenz dazu, höher zu werden. Wenn der Al-Gehalt allerdings 12 Masse% übersteigt, verschlechtert sich die plastische Formbarkeit. Daher ist der Al-Gehalt vorzugsweise 12 Masse% oder weniger und stärker bevorzugt 11 Masse% oder weniger.
Der Gehalt an Elementen außer Al ist beispielsweise 0,01 bis 10 Masse% oder 0,1 bis 5 Masse%. Insbesondere weist eine Magnesiumlegierung, die insgesamt 0,001 Masse% oder mehr, vorzugsweise insgesamt 0,1 bis 5 Masse% an mindestens einem Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Si, Sn, Y, Ce, Ca und Seltenerdelementen (außer Y und Ce) enthält, hervorragende Hitzeresistenz und flammhemmende Eigenschaft auf. Beispiele der Verunreinigungen der Magnesiumlegierung schließen Fe ein.
Speziell schließen Beispiele der Legierung auf Mg-Al-Basis Legierungen auf AZ-Basis (Legierungen auf Mg-Al-Zn-Basis, Zn: 0,2 bis 1,5 Masse%), Legierungen auf AM-Basis (Legierungen auf Mg-Al-Mn-Basis, Mn: 0,15 bis 0,5 Masse%), Legierungen auf AS-Basis (Legierungen auf Mg-Al-Si-Basis, Si: 0,2 bis 6,0 Masse%), Legierungen auf AX-Basis (Legierungen auf Mg-Al-Ca-Basis, Ca: 0,2 bis 6 Masse%) sowie Legierungen auf AJ-Basis (Legierungen auf Mg-Al-Sr-Basis, Sr: 0,2 bis 7,0 Masse%) ein, die in den Normen der ”American Society for Testing and Materials” (ASTM) spezifiziert sind. Andere Beispiele schließen Legierungen auf Mg-Al-RE-Basis (RE: Seltenerdelement, RE: 0,001 bis 5 Masse%, vorzugsweise 0,1 Masse% oder mehr) ein.
Unter den Legierungen auf Mg-Al-Basis weisen Legierungen, die mehr als 7,2 Masse% Al enthalten, insbesondere Legierungen, die 8,3 bis 9,5 Masse% Al enthalten, noch hervorragendere mechanische Eigenschaften, wie Festigkeit und Schlagzähigkeit sowie Korrosionsresistenz auf, was bevorzugt ist. Spezielle Beispiele der Zusammensetzungen schließen AZ91-Legierungen und AZX911-Legierungen ein, die zusätzliche zu Al 0,5 bis 1,5 Masse% Zn enthalten.
(Form)
Das Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform ist typischerweise ein rechteckiges Blech, das eine rechteckige ebene Form hat. Durch geeignetes Schneiden oder Stanzen kann ein Blech mit der gewünschten ebenen Form, wie eine kreisförmige, elliptische oder Polygon-Form, erhalten werden. Weiterhin ist es möglich, eine Spirale zu erhalten, indem ein langes rechteckiges Blech spiralförmig aufgewickelt wird.
(Dicke, Breite und Länge)
Das Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform weist typischerweise überall eine gleichförmige Dicke auf. Die Dicke kann angemessen ausgewählt werden. Wenn das Blech aus Magnesiumlegierung als Material für ein plastisch geformtes Strukturelement eingesetzt wird, so hat das plastisch geformte Strukturelement eine Dicke, die im wesentlichen gleich der Dicke des Materialblechs ist. Daher ist es möglich, wenn die Dicke des Blechs aus Magnesiumlegierung verringert wird, eine Reduktion der Dicke, Größe und des Gewichts des plastisch geformten Strukturelements, zu erhalten. Speziell ist die Dicke beispielsweise 0,1 mm oder mehr und 2,5 mm oder weniger, oder 2 mm oder weniger, insbesondere 1,5 mm oder weniger. Insbesondere ist eine Dicke von 0,3 bis 1,2 mm einfach zu verwenden. Weiterhin kann das Blech aus Magnesiumlegierung Abschnitte haben, die teilweise unterschiedliche Dicken aufweisen, wie Durchgangsbohrungen, Vertiefungen und Vorsprünge.
Die Breite und Länge (der maximale Abstand zwischen zwei Endpunkten des Umrisses im Fall eines irregulär geformten Blechs, wie ein kreisförmiges Blech, elliptisches Blech oder polygonförmiges Blech) des Blechs aus Magnesiumlegierung kann geeignet gewählt werden. Beispielsweise im Fall eines rechteckigen Blechs, wenn das rechteckige Blech ein breites Blech mit einer Breite von 100 mm oder mehr, oder 200 mm oder mehr, insbesondere 250 mm oder ist, und als Material für ein plastisch geformtes Strukturelement eingesetzt wird, ist es möglich, plastisch geformte Strukturelement herzustellen, die verschiedene Größen aufweisen, von Strukturelementen kleiner Größe, wie Teile von Mobilgeräten bis zu Strukturelementen großer Größe, wie Teile von Transportvorrichtungen. Als weiteres Beispiel, für den Fall eines rechteckigen Blechs, wenn das rechteckige Blech ein Langblech mit einer Länge von 50 m oder mehr, 100 m oder mehr, 200 m oder mehr oder 400 m oder mehr ist und als Material für ein plastisch geformtes Strukturelement eingesetzt wird, so kann das Material kontinuierlich einer Vorrichtung zum plastischen Formen zugeführt werden, und das plastisch geformte Strukturelement kann massenproduziert werden. Wenn eine Spirale durch spiralförmiges Aufwickeln eines solchen langen Blechs gebildet wird, so wird der Transport und die Zufuhr an eine Vorrichtung zum plastischen Formen vereinfacht.
(Formung)
Das Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform wurde zumindest einem Walzprozess unterzogen. Spezielle Beispiele davon schließen ein gewalztes Blech (wie gewalzt) und ein behandeltes Blech, das nach dem Walzen der unten beschriebenen Behandlung unterzogen wurde, ein. Beispiele der Behandlung schießen Wärmebehandlung (Tempern) zum Entfernen von während des Walzens eingeführter Spannung, Polieren, Strecken, Antikorrosionsbehandlung, wie chemische Konversionsbehandlung oder anodische Oxidationsbehandlung, Beschichten, Hairline-Finish und dekorative Behandlung, wie Diamantschneiden oder Ätzen, ein. Mittels Durchführung irgendwelcher aus diesen Behandlungen in einem Temperaturbereich, der niedriger als die Rekristallisationstemperatur der Legierung ist, die das Blech aus Magnesiumlegierung aufbaut, erhält das behandelte Blech im wesentlichen die Struktur unmittelbar nach dem Walzen aufrecht (die spezielle Struktur einschließlich langgestreckter Körner).
(Mechanische Eigenschaften)
Das Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform hat die spezifische Struktur, die später beschrieben wird, und wurde einem Walzprozess unterzogen, und weist daher hervorragende mechanische Eigenschaften im Vergleich mit einem gegossenen Blech, das aus einer Magnesiumlegierung gleicher Zusammensetzung aufgebaut ist, auf. Obgleich es von der Zusammensetzung abhängt, z. B. für den Fall, in dem ein Blech aus Magnesiumlegierung aus einer Magnesiumlegierung mit hohem Al-Gehalt, wie einer AZ91-Legierung, aufgebaut ist, ist es möglich, ein Blech aus Magnesiumlegierung zu erhalten, das eine Zugfestigkeit von 270 bis 450 MPa und 0,2% Proof-Belastung von 220 bis 350 MPa aufweist, und ein Blech aus Magnesiumlegierung mit einer Dehnung beim Bruch von 1 bis 15% (jeweils bei Raumtemperatur). Man beachte, dass der Aufbau aus einer Magnesiumlegierung mit hohem Al-Gehalt und eine Zugfestigkeit und eine 0,2% Proof-Dehnung, die die oben genannten Bereich erfüllt, anzeigen, dass das Blech einem Walzprozess unterzogen wurde.
(Struktur)
Das Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform hat im wesentlichen eine hexagonal dichtest gepackte Kristallstruktur und es ist mindestens ein langes Kristallkorn, das als langgestrecktes Korn bezeichnet wird, darin vorhanden. Das Blech aus Magnesiumlegierung hat eine Struktur, die die langgestreckten Körner in einem speziellen Bereich (spezifischer Flächenanteil) enthält.
Die langgestreckten Körner sind als Kristallkörner definiert, die ein Seitenverhältnis von 3,85 oder mehr aufweisen, wenn ein Querschnitt parallel zur Dickerichtung des Blechs aus Magnesiumlegierung gemacht wird, die Länge der größeren Achse und die Länge der kleineren Achse eines jeden Kristallkorns im Querschnitt bestimmt werden, und das Seitenverhältnis als das Verhältnis von Länge der größeren Achse/Länge der kleineren Achse definiert wird. Eine detaillierte Beschreibung, wie der Querschnitt erstellt wird, ein Verfahren zum Messen der Länge der größeren Achse und der Länge der kleineren Achse und ein Verfahren zum Auswählen der langgestreckten Körner wird später angegeben. Die hiesigen Erfinder haben Untersuchungen gemacht und herausgefunden, dass das gewalzte Blech, das einem Walzprozess unter den unten beschriebenen spezifischen Bedingungen unterzogen wurde, sehr viele Kristallkörner mit einem Seitenverhältnis von etwa 1,4 bis 3,4 aufweist und einige Kristallkörner mit einem hohen Seitenverhältnis (20% oder weniger im Bezug auf den Flächenanteil) Da man annimmt, dass die Kristallkörner, die die plastische Formbarkeit beeinflussen, in einem gewissen Ausmaß lang sind, werden im Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform Kristallkörner mit einem Seitenverhältnis von 3,85 oder mehr als langgestreckte Körner definiert. Wenn die Kristallkörner außer den langgestreckten Körnern in einem gewissen Ausmaß klein sind (vorzugsweise etwa 10 μm oder weniger in Bezug auf die mittlere Kristallkorngröße), so können die langgestreckten Körner ein hohes Seitenverhältnis von beispielsweise 10 oder mehr aufweisen.
Langgestreckter Körner neigen dazu, in Walzrichtung (Bewegungsrichtung des Materials) gestreckt zu werden, während das Walzen fortschreitet. Um daher langgestreckte Körner geeignet auszuwählen wird es daher als angemessen angenommen, einen Querschnitt des Blechs aus Magnesiumlegierung zu nehmen, der entlang einer Ebene geschnitten ist, die sowohl zur Dickerichtung als auch zur Walzrichtung parallel ist (sogenannter longitudinaler Schnitt), und die Länge der größeren Achse und die Länge der kleineren Achse von jedem Kristallkorn im Querschnitt zu messen. Für den Fall, dass es möglich ist, die Walzrichtung des Blechs aus Magnesiumlegierung zu bestimmen, so kann ein Querschnitt, der sowohl zur Dickerichtung als auch zur Walzrichtung parallel verläuft (d. h., longitudinaler Schnitt) als der Schnitt der Messung definiert werden. Für den Fall, dass das Blech aus Magnesiumlegierung beispielsweise zu einer Spiralform aufgewickelt wird, so kann, da die Längsrichtung der Walzrichtung entspricht, ein Querschnitt parallel zur Längsrichtung als Querschnitt der Messung definiert werden. Im Fall, wenn das Blech aus Magnesiumlegierung ein rechteckiges Blech, ein kreisförmiges Blech oder ähnliches ist, und es nicht möglich ist, die Walzrichtung zu bestimmen, so wird ein beliebiger Querschnitt parallel zur Dickerichtung als Querschnitt der Messung definiert, und das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Querschnitts, in dem der Flächenanteil an langgestreckten Körnern mit einem Seitenverhältnis von 3,85 oder mehr 3% bis 20% ist (was im folgenden als der relevante Querschnitt bezeichnet wird) wird bestimmt. Für den Fall, dass ein relevanter Querschnitt vorliegt, wird eine Richtung parallel zum relevanten Querschnitt als Walzrichtung des Blechs aus Magnesiumlegierung definiert, und eine Richtung, die sowohl zur Walzrichtung als auch zur Dickerichtung senkrecht steht, wird als Breiterichtung des Blechs definiert.
Der Flächenanteil der langgestreckten Körner wird durch Aufsummieren der Fläche von mindestens einem langgestreckten Korn, das in einem gegebenen Blickfeld im Querschnitt vorhanden ist, und Berechnen des Verhältnisses der Gesamtfläche der langgestreckten Körner zur Fläche des Blickfelds erhalten. Wenn der Flächenanteil der langgestreckten Körner 3% oder mehr ist, so wird die Anisotropie beim plastischen Formen durch die langgestreckten Körner reduziert, die plastische Formbarkeit kann verbessert werden, und es kann beispielsweise das Grenz-Zugverhältnis erhöht werden. Wenn sich der Flächenanteil der langgestreckten Körner erhöht, so neigt die plastische Formbarkeit dazu, besser zu werden, und es ist möglich, einen Anstieg im Grenz-Zugverhältnis und ein Unterdrücken des Auftretens von Rissen zu erreichen. Wenn allerdings zu viele langgestreckte Körner vorliegen, so können die langgestreckten Körner selbst als Startpunkte für Brüche fungieren, um Risse zu verursachen, und eine Aufrauhung der Oberfläche aufgrund der Unregelmäßigkeiten der langgestreckten Körner kann auftreten, was zu einer Verschlechterung der Oberflächentextur oder Reduktion der Produktivität führt. Daher wird der Flächenanteil an langgestreckten Körnern auf 20% oder weniger eingestellt. Stärker bevorzugt ist der Flächenanteil an langgestreckten Körnern 5 bis 15%.
Wenn die langgestreckten Körner übermäßig groß sind, wie oben beschrieben, ist es wahrscheinlich, dass Brüche und Aufrauhung der Oberfläche bewirkt werden. Daher ist die mittlere Querschnittsfläche der langgestreckten Körner vorzugsweise 600 μm² oder weniger. Wenn die langgestreckten Körner übermäßig klein sind, wird es schwierig, die Wirkung der Reduktion der Anisotropie beim plastischen Formen zu erreichen. Daher gilt es als bevorzugt, dass die mittlere Querschnittsfläche der langgestreckten Körner etwa 100 μm² oder mehr ist. Weiterhin ist die Querschnittsfläche eines jeden langgestreckten Korns vorzugsweise mehr als 25 μm² und 5.000 μm² oder weniger. Wenn die Fläche pro langgestrecktem Korn kleiner wird, so ist es wahrscheinlicher, dass Brüche und Aufrauhung der Oberfläche unterdrückt werden. Daher gilt 5.000 μm² oder weniger oder 4.800 μm² oder weniger, insbesondere 4.500 μm² oder weniger als bevorzugt. Wenn die Fläche pro langgestrecktem Korn übermäßig klein ist, so wird es schwierig die Wirkung der Reduktion der Anisotropie beim plastischen Formen zu erreichen. Daher gilt mehr als 25 μm² oder 30 μm² oder mehr als bevorzugt.
In den langgestreckten Körnern ist vorzugsweise die (0001)-Ebene, die die Gleitebene in der hexagonal dichtest gepackten Magnesiumlegierung ist, nicht parallel, sondern in Bezug auf die Oberfläche des Blechs aus Magnesiumlegierung (typsicherweise die gewalzte Oberfläche, die durch in Kontakt bringen mit einer Reduktionswalze geformt wird) schrägstehend. Typischerweise steht die (0001)-Ebene vorzugsweise schräg auf mindestens eine aus der Walzrichtung und der Dickerichtung des Blechs. Als Beispiel, wenn eine Polfigur der (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner herangezogen wird, und Kristallkörner mit einem kleinen Winkel θ_TD in Breiterichtung des Blechs in den (0001)-Ebenen betrachtet werden (Kristallkörner, die innerhalb von 5° von der Normalrichtung schräg stehen) und der Peak des Winkels θ_RD in Walzrichtung in den (0001)-Ebenen geprüft wird, so ist der Peak an einer Position vorhanden, die von der Normalrichtung abweicht, und speziell ist die Position des Peaks bei 9° oder mehr. In diesem Beispiel kann, da es viele Kristallkörner gibt, in denen die (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner zur Walzrichtung schräg stehen, auch die Wirkung der Reduktion der Anisotropie beim plastischen Formen aufgrund des Vorliegens der schrägstehenden Kristallkörner erhalten werden, und eine noch hervorragender plastische Formbarkeit wird erreicht. Der Winkel (Absolutwert) der Position des Peaks ist vorzugsweise so groß wie möglich innerhalb eines Bereichs von 90° oder weniger.
In einem weiteren Beispiel, wenn eine Polfigur der (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner herangezogen wird und Kristallkörner mit einem Winkel θ_RD in Walzrichtung in den (0001)-Ebenen in einen speziellen Bereich betrachtet werden (Kristallkörner die innerhalb von 20° von der Normalrichtung schräg stehen) und der Winkel θ_TD in Breiterichtung in den (0001)-Ebenen geprüft wird, so ist der Flächenanteil an langgestreckten Körnern mit einem großen Winkel θ_TD in Breiterichtung des Blechs (langgestreckte Körner bei 20° oder mehr von der Normalrichtung: TD-schrägstehende langgestreckte Körner) 20 bis 70 TD-schrägstehende langgestreckte Körner sind Kristallkörner, in denen die (0001)-Ebene besonders stark auf die Breiterichtung des Blechs schräg steht. Da solche TD-schrägstehenden langgestreckten Körner in einer Menge von 20% oder mehr (in Bezug auf Flächen%) relativ zu allen langgestreckten Körnern vorhanden sind, kann auch die Wirkung der Reduktion der Anisotropie beim plastischen Formen aufgrund des Vorhandenseins der TD-schrägstehenden langgestreckten Körner erreicht werden, und eine noch hervorragendere plastische Formbarkeit wird erreicht. Wenn der Flächen%-Wert der TD-schrägstehenden langgestreckten Körner größer wird, so wird die Wirkung der Reduktion der Anisotropie noch einfacher erreicht. Allerdings wird die Festigkeit, Schlagzähigkeit und ähnliches verringert, und die Oberflächentextur verschlechtert. Daher sind 70% oder weniger (in Bezug auf Flächen%) bevorzugt. Insbesondere ist der Flächenanteil der TD-schrägstehenden langgestreckte Körner 25 bis 50%.
Kristallkörner außer den langgestreckten Körnern sind jeweils fein und haben eine Struktur, in der die (0001)-Ebene parallel zur gewalzten Oberfläche orientiert ist (Struktur, in der die c-Achse senkrecht zur gewalzten Oberfläche orientiert ist). Die mittlere Kristallkorngröße der Kristallkörnern außer den langgestreckten Körnern ist beispielsweise 1 bis 10 μm.
[Strukturelement aus Magnesiumlegierung]
Das Strukturelement aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform ist ein Formkörper, erhalten mittels Durchführung eines plastischen Formens (insbesondere Pressformen) mit zumindest einem Teil des Blechs aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform. Beispiele davon schließen ein Strukturelement ein, das mittels Durchführung eines plastischen Formens mit dem gesamten Blech aus Magnesiumlegierung erhalten wird, beispielsweise ein röhrenförmiges Strukturelement, sowie ein Strukturelement, das mittels Durchführung eines plastischen Formens mit nur einem Teil des Blechs aus Magnesiumlegierung erhalten wird, beispielsweise ein L-förmiges Strukturelement oder ein Strukturelement, das einen vertieften Querschnitt aufweist. Ein typisches Beispiel des plastischen Formens ist Warmbearbeitung. Die Materialtemperatur während des plastischen Formens ist 350°C oder weniger, vorzugsweise 300°C oder weniger und insbesondere 150 bis 280°C oder 150 bis 220°C. Beim plastischen Formen (Sekundärformen), wie Pressformen, ist die Zeitspanne, in der das Material bei der oben beschriebenen Temperatur gehalten wird, relativ kurz (typischerweise etwa einige Sekunden bis einige Minuten, obgleich es von dem Formen abhängt). Daher ist im Strukturelement aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform nach dem plastischen Formen im wesentlichen die Zusammensetzung und Struktur des Blechs aus Magnesiumlegierung erhalten geblieben, und es weist hervorragende Festigkeit, Steifigkeit und Schlagzähigkeit auf, wie das Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform.
Das Strukturelement aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform kann zumindest teilweise einem Polieren, einer Antikorrosionsbehandlung, wie einer chemischen Umwandlungsbehandlung oder anodischer Oxidationsbehandlung, Beschichtung, Hairline-Finish oder dekorativer Behandlung, wie Diamantschneiden oder Ätzen, unterzogen worden sein. Das Strukturelement aus Magnesiumlegierung kann Durchgangsbohrungen, Vertiefungen, Vorsprünge oder ähnliches aufweisen. Weiterhin kann das Strukturelement aus Magnesiumlegierung mit einem Formkörper aus Harz verbunden sein.
[Verfahren zur Herstellung des Blechs aus Magnesiumlegierung]
Das Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform, das die spezifische oben beschriebene Struktur aufweist, kann beispielsweise durch ein Herstellungsverfahren hergestellt werden, das die unten beschriebenen Schritte einschließt.
Gussschritt: ein Schritt, in dem eine Magnesiumlegierung einem kontinuierlichen Gießen unterzogen wird, um ein gegossenes Blech herzustellen.
Lösungsbehandlungsschritt: ein Schritt, in dem das gegossene Blech einer Lösungsbehandlung unterzogen wird, um ein Lösungs-behandeltes Blech herzustellen.
Walzschritt: ein Schritt, in dem das Lösungs-behandelte Blech einem oder mehreren Warmwalz-Durchgängen unterzogen wird.
Insbesondere wird die Lösungsbehandlung so durchgeführt, dass die mittlere Kristallkorngröße mehr als 15 μm und weniger als 60 μm nach der Lösungsbehandlung ist. Das Warmwalzen wird bei einer Vorheiztemperatur des Materials von 220°C bis 280°C, einer Reduktionswalzentemperatur von 200°C bis 300°C und einer Walzreduktion pro Durchgang von 30% oder weniger durchgeführt
(Gussschritt)
Im bekannten Stand der Technik wird als Gussmaterial, das ein Material zum Gießen ist, ein Ingot oder ein Material, das durch Schneiden einer dicken Lage erhalten wird, eingesetzt (Ingot in Patentliteratur 2). In einem kontinuierlichen Gussprozess kann, da eine schnelle Verfestigung möglich ist, das Auftreten von Oxiden, Segregation und ähnliches reduziert werden, und die Erzeugung grobkörniger Verunreinigungen im Kristall und ausgefällter Verunreinigungen, die 10 μm überschreiten, können unterdrückt werden. D. h., es ist möglich, Fremdmaterialteile zu reduzieren, die als Startpunkte für Brüche während des Walzens fungieren können. Es ist auch möglich, die mittlere Kristallkorngröße in einem gewissen Ausmaß zu reduzieren. Daher ist es wahrscheinlich, dass die Bildung sehr grobkörniger langgestreckter Körner (in denen beispielsweise die Fläche pro Korn mehr als 600 μm² ist) und die Bildung einer übermäßigen Anzahl langgestreckter Körner unterdrückt werden. Die mittlere Kristallkorngröße des gegossenen Blechs ist vorzugsweise 15 bis 50 μm. Die Kühlrate (Gussgeschwindigkeit) wird so eingestellt, dass die mittlere Kristallkorngröße des gegossenen Blechs im oben beschriebenen Bereich ist, während die Zusammensetzung der Magnesiumlegierung und die Dicke des gegossenen Blechs berücksichtig wird. Insbesondere ist ein kontinuierlicher Doppelwalzengussprozess, bei dem es wahrscheinlich ist, dass ein gegossenes Blech mit hervorragender Starrheit und Wärmeleitfähigkeit, wenig Segregation und hervorragender Walzeigenschaft hergestellt wird, bevorzugt. Weiterhin kann im kontinuierlichen Gussverfahren ein langes Gussblech einfach hergestellt werden. Durch Verwendung eines langen Gussblechs als Material für das Walzen kann ein langes gewalztes Blech hergestellt werden, und die Produktivität des Blechs aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform kann verbessert werden.
Die Dicke, Breite und Länge des gegossenen Blechs kann geeignet gewählt werden. Wenn die Dicke beispielsweise 10 mm oder weniger, oder 7 mm oder weniger, insbesondere 5 mm oder weniger ist, kann eine Kornverfeinerung durch schnelles Kühlen und Unterdrückung der Segregation erreicht werden, und es ist wahrscheinlich, dass ein gegossenes Blech mit hoher Festigkeit erhalten wird. Beispielsweise kann durch Herstellung eines langen gegossenen Blechs mit einer Länge von 30 m oder 50 m oder mehr, insbesondere 100 m oder mehr oder eines breiten gegossenen Blechs mit einer Breite von 100 mm oder mehr, oder 200 mm oder mehr, insbesondere 250 mm oder mehr und dessen Verwendung als Material für das Walzen, ein langes gewalztes Blech oder ein breites gewalztes Blech hergestellt werden.
(Lösungsbehandlungsschritt)
Mittels Durchführung einer Lösungsbehandlung mit dem gegossenen Blech kann eine homogene Zusammensetzung erhalten werden, es können eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Walzeigenschaft aufgrund der festen Lösung von Präzipitaten erreicht werden, und die Größe der Kristallkörner kann gesteuert werden. Die Lösungsbehandlung wird beispielsweise unter Bedingungen einer Erwärmungstemperatur von 350°C bis 420°C und einer Haltezeit von 1 bis 15 Stunden durchgeführt. Da die Lösungsbehandlung bei einer relativ hohen Temperatur wie oben beschrieben durchgeführt wird, ist es wahrscheinlich, dass beim Erhöhen der Haltezeit die Kristallkörner wachsen. Folglich ist es wahrscheinlich, dass langgestreckte Kristallkörner gebildet werden, was zu einer übermäßigen Bildung langgestreckter Körner oder Bildung grobkörniger langgestreckter Körner führt. Daher wird die Haltezeit bei der Lösungsbehandlung kurz eingestellt. Obgleich sie von der Zusammensetzung und der Dicke des Gussblechs und den Walzbedingungen im folgenden Schritt abhängt, ist die Haltezeit stärker bevorzugt 2 bis 12 Stunden.
Die Haltezeit wird innerhalb des oben beschriebenen Bereichs eingestellt, so dass die mittlere Kristallkorngröße des wärmebehandelten Blechs nach der Lösungsbehandlung (Lösungs-behandeltes Blech) mehr als 15 μm und weniger als 60 μm ist. Wenn die mittlere Kristallkorngröße des Lösungs-behandelten Blechs 15 μm oder weniger ist, sind die Kristallkörner vor dem Walzen übermäßig klein, und es werden nach dem Walzen langgestreckte Kristallkörner nicht ausreichend gebildet. Wenn eine Spannung durch Walzen eingeführt wird, kann durch die Spannung eine Umkristallisierung bewirkt werden. Wenn die Kristalle vor der Umkristallisierung übermäßig klein sind, wachsen sie selbst dann nicht ausreichend, wenn Umkristallisierung durchgeführt wird, und man nimmt an, dass es unwahrscheinlich ist, dass langgestreckte Körner gebildet werden. Wenn andererseits die mittlere Kristallkorngröße des Lösungs-behandelten Blechs mehr als 60 μm ist, so sind die Kristallkörner vor dem Walzen übermäßig groß, was zu einer übermäßigen Bildung langgestreckter Körner und der Bildung grober langgestreckter Körner führt. Man nimmt an, dass der Grund ist, dass, weil die Kristalle vor dem Walzen übermäßig groß sind, es unwahrscheinlich ist, dass Spannung aufgrund des Walzens akkumuliert wird, Umkristallisierung aufgrund der Spannungsenergie nicht ausreichend auftritt, und daher grobkörnige Kristalle so bleiben wie wie sind oder grobkörnige Kristalle durch das Walzen weiter gestreckt werden. Die mittlere Kristallkorngröße des Lösungs-behandelten Blechs ist stärker bevorzugt 20 bis 50 μm.
(Walzschritt)
Mittels Durchführung eines oder mehrerer Walz-Durchgänge mit dem Lösungs-behandelten Blechs ist es möglich, eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften aufgrund von Arbeitshärtung, Verbesserung der Formbarkeit des sekundären Formens (plastisches Formen, wie Pressformen) aufgrund der Steuerung der Kristallstruktur, Reduktion der Dicke des Blechs und ähnliches zu erreichen. Insbesondere wird mindestens ein Walzdurchgang mittels Warmwalzen durchgeführt. Das Warmwalzen wird unter Bedingungen einer Vorheiztemperatur des Materials von 220 bis 280°C, einer Reduktionswalzentemperatur von 200 bis 300°C und einer Walzreduktion pro Durchgang von 30% oder weniger durchgeführt. Mittels Durchführung des Warmwalzens unter den oben beschriebenen speziellen Bedingungen mit dem Lösungs-behandelten Blech mit der mittleren Kristallkorngröße im speziellen Bereich ist es möglich, ein Blech aus Magnesiumlegierung gemäß der Ausführungsform zu erhalten, das eine Struktur aufweist, in der langgestreckte Körner im speziellen Beriech in der Struktur vorhanden sind, die aus feinen Kristallkörnern aufgebaut ist, deren c-Achsen senkrecht zur gewalzten Oberfläche orientiert sind. Wenn weiterhin ein Warmwalzen unter den oben beschriebenen speziellen Bedingungen durchgeführt wird, können die folgenden Vorteile erreicht werden: (1) die plastische Formbarkeit des Materials wird verbessert, und Kantenbrüche können reduziert werden; (2) die Walzreduktion pro Durchgang kann erhöht werden (z. B. 10% oder mehr) und die Produktivität kann gesteigert werden; (3) die Verschlechterung der Oberflächentextur aufgrund von Verbrennung kann unterdrückt werden; und (4) die thermische Verschlechterung der Reduktionswalzen kann unterdrückt werden.
Wenn das Erwärmen (Vorheizen) des Materials unter Verwendung eines separat bereitgestellten Heizofens durchgeführt wird, so ist es wahrscheinlich, dass das gesamte Material gleichförmig erwärmt wird. Allerdings kann die Temperatur des Materials abnehmen, während das Material transportiert und mit den Reduktionswalzen in Kontakt gebracht wird. Daher können der Transportabstand oder die Transportzeit vorzugsweise eingestellt werden, eine wärmeisolierende Abdeckung kann auf dem Transportweg bereitgestellt werden, oder die Temperatur der Atmosphäre kann gesteuert werden, so dass die Temperatur des Materials 180°C oder höher sein kann, unmittelbar vor dem Kontakt mit den Reduktionswalzen.
Obgleich ein Warmwalzen in allen Durchgängen des Walzens durchgeführt werden kann, kann im Fall, wenn ein Walzen mit geringer Walzreduktion durchgeführt wird, beispielsweise beim Finish-Walzen, ein Kaltwalzen durchgeführt werden.
Ein Schmiermittel wird vorzugsweise beim Walzen eingesetzt, so dass die Reibung zwischen dem Material und den Reduktionswalzen reduziert wird und das Walzen zufriedenstellend durchgeführt werden kann.
Im Fall, dass das Walzen in mehreren Durchgängen durchgeführt wird, wie in Patentliteratur 1 beschrieben, durch Durchführen eines umgekehrten Walzens, kann ein gewalztes Blech mit hoher Produktivität hergestellt werden. Im Fall, dass ein umgekehrtes Walzen durchgeführt wird, wie in Patentliteratur 1 beschrieben, kann ein Walzsystem konstruiert werden, das eine Rolle zum Abwickeln des Materials, eine Rolle zum Aufwickeln des Materials und Reduktionswalzen, die zwischen die beiden Rollen eingebracht sind, einschließt. Durch Verwendung dieses Systems und Umkehren der beiden Rollen kann ein Umkehrwalzen mit mehreren Schritten durchgeführt werden.
Wenn jede Rolle so eingerichtet ist, dass sie in einem Heizofen, der das Material erwärmt, eingebracht werden kann, so kann eine große Menge des Materials auf einmal vorerwärmt werden, und es ist möglich, die die Zeit bis das vorerwärmte Material zwischen ein Paar von Reduktionswalzen, die einander gegenüberliegend angebracht sind, zu verkürzen, und ein Abnehmen der Temperatur des Material kann unterdrückt werden. Für den Fall, dass ein Umkehrwalzen durchgeführt wird, wird eine spiralförmig aufgewundene Rolle als das Material eingesetzt. Weiterhin, für den Fall, dass ein Umkehrwalzen durchgeführt wird, ist das resultierende Material eine Rolle, die durch spiralförmiges Aufwinden des gewalzten Blechs erhalten wird.
[Experimentelles Beispiel]
Bleche aus Magnesiumlegierung wurden unter verschiedenen Bedingungen hergestellt, und die Querschnittstrukturen davon wurden untersucht. Weiterhin wurden die resultierenden Magnesiumlegierung einem Pressformen unterzogen, und die plastische Formbarkeit wurde bewertet.
In diesem Experiment wurde eine Metallschmelze aus Magnesiumlegierung mit einer Zusammensetzung, die einer AZ91-Legierung entspricht (Mg-8,7% Al-0,65% Zn, als Masse% hergestellt), ein gegossenes Blech mit einer Dicke von 4 mm wurde kontinuierlich gebildet und mit einer Doppelwalzen-Gussmaschine aufgewickelt, wodurch Gussrollen hergestellt wurden. In diesem Beispiel war die Gießgeschwindigkeit so eingestellt, dass die mittlere Kristallkorngröße etwa 15 bis 50 μm war. Die resultierenden gegossenen Rollen wurden in einem Heizofen (Batch-Ofen) platziert und einer Lösungsbehandlung unterzogen, um Lösungs-behandelte Bleche (Lösungs-behandelte Rollen) herzustellen. Durch Variieren der Bedingungen für die Lösungsbehandlung wurde die Kristallkorngröße nach der Lösungsbehandlung variiert. Die Heiztemperatur bei der Lösungsbehandlung wurde aus dem Bereich von 250°C bis 420°C ausgewählt und die Haltezeit wurde variiert. Die Haltezeit der Probe Nr. 100 wurde als die kürzeste eingestellt (0,5 Stunden), und die Haltezeit der Probe Nr. 200 wurde als längste eingestellt (100 Stunden). Die Haltezeit der Proben Nr. 1 bis 4 wurde aus dem Bereich von 1 bis 15 Stunden ausgewählt und mit abnehmender Probennummer wurde die Haltezeit verkürzt.
In Bezug auf jedes der Lösungs-behandelten Bleche, die nach der Lösungsbehandlung erhalten wurden, wurde die mittlere Kristallkorngröße durch das unten beschriebene Verfahren gemessen. Die Ergebnisse davon sind in der Tabelle gezeigt. Ein Muster zum Einbetten wird aus jedem Lösungs-behandelten Blech ausgeschnitten, so dass ein Querschnitt parallel zur Gussrichtung und ein Querschnitt parallel zur Breiterichtung des Blechs beobachtet werden kann. Das ausgeschnittene Muster zum Einbetten wird in einem Harz eingebettet und einem Spiegelpolieren und Ätzen in dieser Reihenfolge unterzogen. Dann wird jeder Querschnitt mit einem optischen Mikroskop beobachtet, und die Kristallkorngröße wird durch ein Linienverfahren gemessen. Es wird ein Mikrograph aufgenommen, bei einer Beobachtungsvergrößerung von 100-fach, von jedem Querschnitt in Gussrichtung und Querschnitt in Breiterichtung des Blechs. Drei Linienabschnitte, entsprechend 1.500 μm werden auf dem Mikrograph gezeichnet, und die Anzahl der Kristallkörner, die auf jedem Liniensegment vorhanden sind, wird gezählt. Der Wert, der durch Dividieren der Länge des Liniensegments durch die Anzahl der Kristallkörner erhalten wird (Liniensegmentlänge/Anzahl der Kristallkörner) wird als Kristallkorngröße auf dem Liniensegment definiert. Der Mittelwert der Kristallkorngröße der drei Liniensegmente im Querschnitt entlang der Gussrichtung und der Kristallkorngrößen der drei Liniensegmente in Querrichtung entlang der Breiterichtung des Blechs wird als mittlere Kristallkorngröße definiert.
Die resultierenden Lösungs-behandelten Rollen wurden abgewickelt und einem Warmwalzen mit mehreren Durchgängen unterzogen, wodurch gewalzte Bleche (gewalzte Rollen) hergestellt wurden. Jede der gewalzten Rollen war aus einem gewalzten Blech mit einer Dicke von 0,8 mm, einer Breite von 250 mm und einer Länge von 760 m (gesamte Walzreduktion: 80%) gebildet. In diesem Beispiel wurde ein Umkehrwalzsystem eingesetzt, das zwei Heizöfen, von denen jeder eine eingebaute Rolle aufweist, und die Reduktionswalzen, die zwischen die beiden Heizöfen eingebracht sind, einschließt. Das Material wurde für jeden Durchgang im Heizofen vorerwärmt, das Material in erwärmtem Zustand wurde den Reduktionswalzen zugeführt und die Bewegungsrichtung des Materials wurde durch Umkehr der Rollen geändert. So wurde ein Umkehrwalzen mit mehreren Durchgängen durchgeführt. Für jede Probe wurde das Walzen unter Bedingungen einer Walzreduktion pro Durchgang von 20 bis 25%, einer Vorerwärmungstemperatur des Materials von 260°C und einer Reduktionswalzentemperatur von 250°C durchgeführt.
Durch geeignetes Schneiden der resultierenden gewalzten Rollen wurden Bleche für die Strukturbeobachtung erhalten. Jedes Blech wird entlang einer Ebene, die sowohl zur Dickerichtung als auch zur Walzrichtung parallel ist, geschnitten, um einen Längsschnitt aufzunehmen. Der Längsschnitt wird durch ein Feldemissions-Rasterektronenmikroskop (FE-SEM) beobachtet, und das beobachtete Bild wird analysiert und vermessen unter Verwendung einer Elektronenrückstreuungs-Beugungs(EBSD)-Technik. Speziell werden in einem gegebenen Blickfeld im Längsschnitt (in diesem Beispiel ein Blickfeld von 3,16 × 10⁵ μm² (0,316 mm²)) Kornpartikel anhand der Kristallkornorientierung identifiziert, und die Fläche der Kristallkörner wird in Bezug auf alle Kristallkörner im Blickfeld erhalten. Weiterhin wird mit dem Umriss eines jeden Kristallkorns eine elliptische Näherung durchgeführt, und die Länge der größeren Achse (Länge in Richtung der größeren Achse: a) und die Länge der kleineren Achse (Länge in Richtung der kleineren Achse: b) werden erhalten. Die elliptische Näherung wurde durch ein bekanntes Verfahren unter Verwendung der unten beschriebenen Formeln durchgeführt.
Der Abstand d_ij zwischen Punkten x_j und y_j auf der Ellipse wird durch Formel 1 unten erhalten. Der Maximalwert des Abstands d_ij ist gleich der Länge in Richtung der größeren Achse a in der Ellipse. Der Winkel γ zwischen der größeren Achse und der horizontalen Achse wird durch Formel 2 unten erhalten. In Formel 2 stellen x_j ^max, y_j ^max, x_i ^max und y_i ^max zwei Koordinatenpunkte dar, die den maximalen Abstand haben. Die Zentralkoordinaten der Ellipse sind durch Formel 3 und Formel 4 angegeben. In Formel 3 und Formel 4 stellen x_k und y_k die Koordinatenpunkte der gesamten in den Kristallkörnern enthaltenen Daten dar. Um die Länge in Richtung der kleineren Achse b zu erhalten, werden x_k und y_k in das Basiskoordinatensystem der Ellipse unter Verwendung von Formel 5 und Formel 6 konvertiert. Dann wird die Länge der kleineren Achse b unter Verwendung der Mittelwertformel, die in Formel 7 gezeigt ist, erhalten.
Unter Verwendung der Länge der größeren Achse a und der Länge der kleineren Achse b für jedes Kristallkorn wird das Seitenverhältnis (Länge der größeren Achse/Länge der kleineren Achse) erhalten. Langgestreckte Körner werden aus dem Blickfeld in Längsrichtung auf Basis des Seitenverhältnisses ausgewählt. In diesem Beispiel wurden langgestreckte Körner unter Berücksichtigung der Fläche der Kristallkörner zusätzlich zum Seitenverhältnis ausgewählt. Speziell wurde der Mittelwert S_ave der Flächen aller Kristallkörner und die Standardabweichung σ_s der Flächen aller Kristallkörner erhalten, und S_ave + 3σ_s wurde als Schwellwert der Fläche erhalten. Dann wurden alle Kristallkörner, in denen das Seitenverhältnis 3,85 oder mehr war, und die Fläche gleich oder größer als der Schwellwert S_ave + 3σ_s (Kristallkörner, die in der Region in 3(A) vorhanden sind, die durch den gestrichelten rechteckigen Rahmen umgeben ist) als langgestreckte Körner betrachtet. Es wird angenommen, dass die langen Kristallkörner unter Berücksichtigung der Fläche der Kristallkörner angemessener ausgewählt werden können. Man beachte, das ohne Berücksichtigung der Fläche Kristallkörner mit einem Seitenverhältnis von 3,85 oder mehr als langgestreckte Körner ausgewählt werden können. Weiterhin wurde bezüglich der ausgewählten langgestreckten Körner unter Verwendung der Fläche eines jeden Korns der Mittelwert (mittlere Querschnittfläche) erhalten. Weiterhin wurde unter den ausgewählten langgestreckten Körnern die Querschnittfläche des Korns mit der kleinsten Fläche (minimale Querschnittfläche) und die Querschnittfläche des Korns mit der größten Fläche (maximale Querschnittfläche) erhalten. Die Ergebnisse sind in der Tabelle gezeigt.
Die 1(A), 4(A) und 6(A) sind jeweils eine inverse Polfigur-Orientierungskarte der langgestreckten Körner ( 1(A): Probe Nr. 2, 4(A): Probe Nr. 3 und 6(A): Probe Nr. 4). Der Farbschlüssel für die Kristallorientierungskartebilder ist unter jeder Karte gezeigt. Die 1(B), 4(B) und 6(B) sind jeweils Graphen, die die Beziehung zwischen dem Seitenverhältnis und der Häufigkeit e Auftretens der Kristallkörner zeigt ( 1(B): Probe Nr. 2, 4(B): Probe Nr. 3 und 6(B): Probe Nr. 4).
In Bezug auf die ausgewählten langgestreckten Körner wurde eine Polfigur der (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner gebildet, in der, im Blech für die Strukturbeobachtung, die Dickerichtung als die ND-Richtung (Normalrichtung) definiert wurde, die Walzrichtung als die RD-Richtung definiert wurde und die Breiterichtung des Blechs als die TD-Richtung definiert wurde. Die 1(C), 4(C) und 6(C) sind jeweils einen Polfigur der (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner (1(C): Probe Nr. 2, 4(C): Probe Nr. 3 und 6(C): Probe Nr. 4).
In jeder der resultierenden Polfiguren wurden Kristallkörner mit dem Winkel θ_TD in Breiterichtung (TD-Richtung) in den (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner innerhalb von 5° ausgewählt. Spezielle, wie in 3(B) gezeigt, werden Kristallkörner ausgewählt, in denen der Winkel θ_TD in TD-Richtung im Bereich von –5° bis +5° liegt. Dann wird in Bezug auf den Winkel θ_RD in Walzrichtung (RD-Richtung) in den (0001)-Ebenen der ausgewählten Kristallkörner ein Graph gebildet. 2(A), 5(A) und 7(A) sind jeweils ein Graph, der die Häufigkeit des Auftretens des Winkels θ_RD in RD-Richtung zeigt (2(A): Probe Nr. 2, 5(A): Probe Nr. 4 und 7(A): Probe Nr. 4). Unter Verwendung der resultierenden Graphen wurde die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Peaks des Winkels θ_RD in RD-Richtung überprüft, und der Winkel (Anstellwinkel θ_P) von der Normalrichtung beim Peak wurde geprüft. Die Ergebnisse davon sind in der Tabelle gezeigt. Da in diesem Beispiel eine Mehrzahl von Peaks vorhanden sind, werden der Maximalwert (groß) und der Minimalwert (klein) des Anstellwinkels θ_P (Absolutwert) in der Tabelle gezeigt.
Weiterhin werden in der resultierenden Figuren Kristallkörner mit einem θ_RD in Walzrichtung (RD-Richtung) der (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner innerhalb von 20° ausgewählt. Speziell werden, wie in 3(B) gezeigt, Kristallkörner ausgewählt, in denen der Winkel θ_RD in RD-Richtung im Bereich von –20° bis +20° liegt. Dann wird bezüglich des Winkels θ_TD in TD-Richtung in den (0001)-Ebenen der ausgewählten Kristallkörner ein Graph gebildet. Die 2(B), 5(B) und 7(B) sind jeweils ein Graph, der die Häufigkeit des Auftretens des Winkels θ_RD in TD-Richtung zeigt (2(B): Probe Nr. 2, 5(B): Probe Nr. 3 und 7(b): Probe Nr. 4). Unter Verwendung der resultierenden Graphen wird der gesamte Flächenanteil ΣS₂₀ der Kristallkörner mit dem Winkel θ_TD in TD-Richtung von der Normalrichtung von –20° oder weniger und Kristallkörner mit dem Winkel θ_TD in TD-Richtung von der Normalrichtung mit +20° oder mehr überprüft. Die Gesamtfläche wurde durch Integrieren der schraffierten Bereiche in jeder der 2(B), 5(B) und 7(B) erhalten. Die Ergebnisse sind in der Tabelle gezeigt.
Die Fläche der Kristallkörner, elliptische Näherung, Berechnung der Länge der größeren Achse, der Länge der kleineren Achse, das Seitenverhältnis, die Auswahl der langgestreckten Körner, Bildung der Polfiguren, Anstellwinkel θ_P beim Peak der Winkel θ_RD in RD-Richtung und der Gesamtflächenanteil ΣS₂₀ der Kristallkörner können einfach und automatisch erhalten werden unter Einsatz von kommerziell erhältlicher mathematischer Software, die einem kommerziell erhältlichen SEM-EBSD-System beiliegt. In diesem Beispiel wurde ein SUPRA35VP, hergestellt von Carl Zeiss, als das SEM eingesetzt, und OIM Analysis 5.31, hergestellt von EDEX-TSL wurde als Software für das EBSD verwendet.
Die resultierenden gewalzten Rollen wurden einem Geraderichten und dann einem Oberflächenpolieren unterzogen. Die polierten Bleche wurden einem Pressformen unterzogen, und die Pressformbarkeit wurde als plastische Formbarkeit bewertet. Das Geraderichten wurde unter Verwendung eines bekannten Walzen-Einebners (siehe Patentliteratur 1) unter einer Bedingung der Erwärmung (Walzentemperatur: 250°C) durchgeführt. Was das Polieren betrifft, so wurde eine Nasspolitur unter Verwendung eines Abrasivbandes durchgeführt (Ausmaß des Polierens: etwa 30 μm insgesamt für beide Seiten).
Die Pressformbarkeit wurde in Bezug auf (1) das Grenzzugverhältnis, (2) durch Pressen verursachter Bruch und (3) Oberflächenrauheit im pressgeformten Abschnitt bewertet. Die Pressformbedingungen sind unten angegeben.

(1) Grenzzugverhältnis: Unter Verwendung eines zylinderförmigen Stempels mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Schulter R von 2 mm wurde ein Napfzugtest unter warmen Bedingungen (250°C) durchgeführt. Als Material für das Ziehen wurden kreisförmige Bleche mit verschiedenen Durchmessern D (mm) durch Schneiden des oben beschriebenen polierten Blechs zu einer kreisförmigen Form hergestellt. Dann wurde das Grenzzugverhältnis (LRD) geprüft. Das Grenzzugverhältnis ist als Verhältnis des Materialdurchmessers Dmax/Stempeldurchmesser d (50 mm in diesem Beispiel) definiert.
(2) Durch das Pressen verursachten Bruch: Unter Verwendung eines prismenförmigen Stempels mit einem Stempel-R von 0 mm wurde ein Biegetest im rechten Winkel unter warmen Bedingungen (250°C) durchgeführt. Als Material für das Biegen wurde ein rechteckiges Blech durch Schneiden des polierten Blechs auf eine vorbestimmte Länge (Länge 200 mm) hergestellt. Nachdem das Blech im rechten Winkel gebogen wurde, wurde das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Rissen an der äußeren Umfangsoberfläche des gebogenen Abschnitts durch visuelle Beobachtung geprüft. Das Material ohne Brüche wurde als gut bewertet (O).
(3) Oberflächenrauheit im pressgeformten Abschnitt: Im Material, das dem in (2) beschriebenen rechtwinkligen Biegetest unterzogen wurde, wurde die Oberflächenrauheit der äußeren Umfangsoberfläche des gebogenen Abschnitts gemessen. Die Oberflächenrauheit, ausgedrückt als arithmetisch gemittelte Rauheit Ra, wurde unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen Oberflächenrauheitstesters gemäß JIS B 0601(2001)/ISO 4287(1997) gemessen.

Wie in der Tabelle gezeigt, wird von den Proben Nr. 1 bis 4, die einen Querschnitt (Querschnitt parallel sowohl zur Dickerichtung als auch der Walzrichtung in diesem Beispiel) aufweisen, in dem eine Mehrzahl langgestreckter Körner mit einem Seitenverhältnis von 3,85 oder mehr vorhanden sind und der Flächenanteil der langgestreckten Körner 3 bis 20% ist, eine hervorragende Formbarkeit beim plastischen Formen, wie Pressformen, erreicht. In diesem Beispiel war in den Proben Nrn. 1 bis 4 das Grenzzugverhältnis groß mit mehr als 2, es ist eine hohe Deformierung möglich, es ist unwahrscheinlich, dass Brüche auftreten, selbst wenn im rechten Winkel gebogen wird, der gebogene Abschnitt ist glatt und die Oberflächentextur ist hervorragend.
Solche Bleche aus Magnesiumlegierung mit hervorragender plastischer Formbarkeit haben eine Struktur, in der feine Kristallkörner mit einem niedrigen Seitenverhältnis und lange Kristallkörner (langgestreckte Körner) gemischt sind, wie in den 1(A), 1(B), 4(A), 4(B), 6(A), 6(B) und ähnlichen gezeigt. Anhand dessen wird angenommen, dass in den Proben Nr. 1 bis 4 die Anisotropie beim plastischen Formen reduziert wird, weil unregelmäßig geformte Kristallkörner in einem speziellen Bereich eingeschlossen sind, und die plastische Formbarkeit im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Blech aus feinen Kristallkörnern mit gleichförmiger Form gebildet ist, verbessert wird. Weiterhin haben in diesem Beispiel viele langgestreckte Körner die (0001)-Ebene schrägstehend sowohl zur Walzrichtung als auch zur Breiterichtung des Blechs, d. h., es handelt sich um Kristallkörner, deren c-Achse zur gewalzten Oberfläche schräg steht. Speziell ist der Anstellwinkel θ_P 9° oder mehr (in diesem Beispiel sind sowohl Maximalwert als auch Minimalwert des Anstellwinkels θ_P 9° oder mehr) und der gesamte Flächenanteil ΣS₂₀ erfüllt den Bereich von 20 bis 70%. Man nimmt an, dass in Proben Nrn. 1 bis 4, da solche Kristallkörner, deren c-Achse zur gewalzten Oberfläche schräg steht, in einem speziellen Bereich eingeschlossen sind, die Anisotropie beim plastischen Formen weiter reduziert werden kann, und die plastische Formbarkeit weiter verbessert werden kann. Weiterhin nimmt man an, dass, da die mittlere Querschnittfläche der langgestreckten Körner 600 μm² oder weniger ist, es unwahrscheinlich ist, dass die langgestreckten Körner als Startpunkte für Brüche fungieren, und die plastische Formbarkeit kann verbessert werden. Weiterhin wird angenommen, dass, da die Querschnittfläche eines jeden der langgestreckten Körner größer als 25 μm² und 5.000 μm² oder weniger ist, es unwahrscheinlich ist, dass die langgestreckten Körner als Startpunkte für Brüche fungieren, und die plastische Formbarkeit kann verbessert werden.
Aus den resultierenden polierten Blechen wurden Testmuster hergestellt und unter Einsatz eines kommerziell erhältlichen Zugtesters wurde die Zugfestigkeit (Raumtemperatur) und die 0,2% Dehngrenze (Raumtemperatur) gemessen. Als Ergebnis hatten die Proben Nrn. 1 bis 4 jeweils eine Zugfestigkeit von 270 MPa oder mehr und eine 0,2% Dehngrenze von 220 MPa oder mehr, was die hohe Festigkeit anzeigt. Man nimmt an, dass der Grund für solche Ergebnisse ist, dass eine hohe Festigkeit aufrechterhalten werden kann, weil der Gehalt der langgestreckten Körner, deren c-Achse nicht parallel zur gewalzten Oberfläche ausgerichtet ist, im speziellen Bereich liegt, und weil im wesentlichen alle Kristallkörner außer den langgestreckten Körnern feinkörnig sind und ihre c-Achse senkrecht zur gewalzten Oberfläche orientiert ist. Weiterhin wird durch Einsatz eines solchen Blechs aus Magnesiumlegierung mit hoher Festigkeit als Material erwartet, dass das Strukturelement aus Magnesiumlegierung, das dem Pressformen unterzogen wurde, eine hohe Festigkeit und hervorragende Schlagzähigkeit aufweist, und ein Einbeulen unwahrscheinlich ist.
Das oben beschriebene Blech aus Magnesiumlegierung mit hervorragender plastischer Formbarkeit kann durch Durchführen einer Lösungsbehandlung mit kontinuierlich gegossenem Material, Einstellen der Kristallkorngröße nach der Lösungsbehandlung innerhalb eines speziellen Bereichs und Steuerung der Vorheiztemperatur des Materials und der Reduktionswalzentemperatur während des Walzens auf spezielle Bereiche erhalten werden.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass die Ausführungsformen geeigneterweise innerhalb eines Bereichs geändert werden können, der nicht vom Geist der vorliegenden Erfindung abweicht. Beispielsweise können die Zusammensetzung der Magnesiumlegierung, die Dicke, Breite, Länge des Blechs, Herstellungsbedingungen (Lösungsbehandlungstemperatur/Haltezeit, Walzreduktion pro Durchgang, Materialtemperatur und Reduktionswalztemperatur während des Walzens und Gesamt-Walzreduktion) und ähnliches geeignet geändert werden.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Das erfindungsgemäße Blech aus Magnesiumlegierung kann geeigneterweise als Material für Strukturelemente aus Magnesiumlegierung eingesetzt werden, die verschiedenen Arten von plastischem Formen, wie Pressformen, z. B. Biegen, Ziehen und Scheren, und Schmieden und Stauchen, unterzogen wurden. Das erfindungsgemäße Strukturelement aus Magnesiumlegierung kann geeigneterweise für Strukturelemente eingesetzt werden, die verschiedene elektrische/elektronische Geräte aufbauen (speziell Gehäuse und Verstärkungselemente für mobile und kleine elektrische und Elektronische Geräte und ähnliches), Strukturelemente, die Transportvorrichtungen, wie Automobilde und Flugzeuge aufbauen, äußere Strukturelemente, wie verschiedene Gehäuse und Abdeckungen, Rahmenteile, Taschen und ähnliches eingesetzt werden.

Claims

Blech aus Magnesiumlegierung, das erhalten wird, indem eine Magnesiumlegierung einem Walzprozess unterzogen wird, und das einen Querschnitt parallel zur Dickerichtung des Blechs aus Magnesiumlegierung aufweist, indem der Flächenanteil der langgestreckten Körner im Querschnitt 3 bis 20% ist, wobei die langgestreckten Körner als Kristallkörner definiert sind, die ein Seitenverhältnis von 3,85 oder mehr im Querschnitt aufweisen, wenn die Länge der größeren Achse und die Länge der kleineren Achse eines jeden der Kristallkörner im Querschnitt bestimmt werden, und das Seitenverhältnis als Verhältnis der Länge der größeren Achse zur Länge der kleineren Achse definiert ist.
Blech aus Magnesiumlegierung gemäß Anspruch 1, worin, wenn eine Polfigur der (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner herangezogen wird, Kristallkörner mit dem Winkel θ_TD in Breiterichtung des Blechs in den (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner innerhalb von 5° ausgewählt sind, und der Winkel θ_RD in Walzrichtung in den (0001)-Ebenen der ausgewählten Kristallkörner geprüft wird, der Peak-Wert des Winkels θ_RD in Walzrichtung bei 9° oder mehr von der Normalrichtung vorhanden ist.
Blech aus Magnesiumlegierung gemäß Anspruch 1 oder 2, worin, wenn eine Polfigur der (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner herangezogen wird, Kristallkörner mit dem Winkel θ_RD in Walzrichtung des Blechs in den (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner innerhalb 20° ausgewählt werden, und der Winkel θ_TD in Breiterichtung des Blechs in den (0001)-Ebenen der langgestreckten Körner geprüft wird, der Gesamtflächenanteil der Kristallkörner mit dem Winkel θ_TD in Breiterichtung des Blechs von der Normalrichtung von –20° oder weniger und der Kristallkörner mit dem Winkel θ_TD in Breiterichtung von der Normalrichtung von +20° oder mehr 20 bis 70% relativ zu allen langgestreckten Körnern ist.
Blech aus Magnesiumlegierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die mittlere Querschnittfläche der langgestreckten Körner 600 μm² oder weniger ist.
Blech aus Magnesiumlegierung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Magnesiumlegierung 8,3 bis 9,5 Masse% Al enthält.
Blech aus Magnesiumlegierung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Querschnittfläche eines jeden der langgestreckten Körner mehr als 25 μm² und 5.000 μm² oder weniger ist.
Strukturelement aus Magnesiumlegierung, das erhalten wird, indem zumindest ein Teil des Blechs aus Magnesiumlegierung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 einem Pressformen unterzogen wird.