專利名稱：：生產(chǎn)用于形成凈型部件的細(xì)晶粒金屬片材的設(shè)備和方法生產(chǎn)用于形成凈型部件的細(xì)晶粒金屬片材的設(shè)備和方法
背景技術(shù)：
：1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及生產(chǎn)強(qiáng)度提高的凈成型部件。更特別地，本發(fā)明涉及生產(chǎn)具有微米尺寸晶粒組織的鎂合金片材部件(sheetcomponent)，該部件隨后可用于強(qiáng)度提高的凈成型片材部件的生產(chǎn)。2.相關(guān)技術(shù)在過去的幾十年中，鎂(Mg)合金的發(fā)展受某些障礙限制。雖然形變鎂具有用于制造較薄構(gòu)件的潛力，但力學(xué)性能的各向異性限制了Mg合金及其形變產(chǎn)品的應(yīng)用。與大多數(shù)廣泛使用的結(jié)構(gòu)材料例如鋼和析出硬化鋁(Al)合金相比，Mg合金的強(qiáng)度在某些方向相當(dāng)?shù)?。例如，面?nèi)壓縮，基面織構(gòu)Mg合金的屈服強(qiáng)度可僅為85MPa;H24狀態(tài)的AZ31BMg合金片材在橫向可具有3.2高值的法向異向性系數(shù)(R)。片材中高值的法向異向性有助于深拉，但可能不適合于其它應(yīng)用，特別是當(dāng)面內(nèi)強(qiáng)度也是各向異性時(shí)。實(shí)際上，這種基礎(chǔ)元素對(duì)于廣泛的合金強(qiáng)化不是友好的基質(zhì)。改善抗腐蝕性和可鑄性的合金化元素例如A1遺憾地引入低共熔金屬間相。這些以粗且脆的形態(tài)包封初生晶粒。此外，正如由低效的A1加入情形所例示，難以通過晶粒內(nèi)的細(xì)析出物獲得有效率的時(shí)效硬化。促進(jìn)時(shí)效硬化的元素例如稀土金屬是高成本的、有害于可鑄性并且在抗腐蝕中是低效的。作為這些障礙的結(jié)果，強(qiáng)度的提高至多是微不足道的，十年以來Mg合金例如AZ31和AZ91D仍主導(dǎo)著商業(yè)片材和鑄件市場(chǎng)的總噸量(tonnage)。密排六方(HCP)結(jié)構(gòu)的Mg合金具有有助于力學(xué)性能的高度各向異性的低滑移系對(duì)稱性?；剖桥c位錯(cuò)滑動(dòng)(glide)有關(guān)的晶體學(xué)切變過程，所述位錯(cuò)滑動(dòng)引起晶態(tài)金屬大的塑性變形。在室溫下，"基面a"滑移{0001}〈1120>占主要，而"棱a"和〈c+a〉滑移由于它們顯著高的臨界分切應(yīng)力(CRSS)而是困難的，這報(bào)道于高應(yīng)力集中的區(qū)域例如晶界和孿晶界面中。孿生是其中晶體或晶粒的小區(qū)域(通常為板狀或透鏡狀)在結(jié)晶學(xué)上再取向以適應(yīng)與母晶體的孿晶關(guān)系的形變機(jī)制。通常在多晶Mg中觀測(cè)到形變孿生用于補(bǔ)償獨(dú)立滑移系的不足。最常見的孿生模式分別是容納c軸延伸和收縮的{1012}和{1011}孿生。如果均勻地發(fā)生大量的"拉伸"和"壓縮"孿生，可在鈦(Ti)和鋯(Zr)中產(chǎn)生良好的應(yīng)變硬化和大的延展性。然而，在Mg中，孿生是不均勻的，并沒有同時(shí)開始不同的孿生模式。單一孿生模式不能完全容納塑性變形。當(dāng)在環(huán)境溫度下基面滑移受到抑制時(shí)，孿生變形可局域化，這導(dǎo)致Mg的低延展性。兩個(gè)主要缺陷限制了形變Mg合金的應(yīng)用。首先，密排六方晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性具有限制獨(dú)立滑移系的數(shù)目的作用，因此提供了在接近室溫具有差的可成形性和延展性的合金。其次，在提高的溫度(>300°C)下使Mg合金成形時(shí)，雖然有助于克服滑移的限制，但使氧化問題更為嚴(yán)重。相對(duì)于A1和鋼，增強(qiáng)Mg合金的另一種方法是通過晶粒細(xì)化。由得到確認(rèn)的Hall-Petch關(guān)系式，強(qiáng)度與d—力成比例，其中d晶粒尺寸。雖然常規(guī)Mg合金片材和擠壓物具有10-90iim的晶粒尺寸，但將晶粒尺寸減小至約1Pm或更小(因此是納米結(jié)構(gòu)且在本文中稱作"超細(xì)晶粒尺寸")提供了使Mg的強(qiáng)度/密度逐漸提高到高于Al和鋼的水平的顯著機(jī)會(huì)。超細(xì)晶粒尺寸可使超塑性變形能夠在較低溫度下且以較高應(yīng)變速率進(jìn)行。在室溫下，晶粒細(xì)化使許多多晶金屬強(qiáng)化。對(duì)于立方結(jié)構(gòu)金屬例如A1、銅(Cu)和鐵(Fe)正是如此。然而，對(duì)于HCP金屬例如Mg合金，晶粒細(xì)化還可以導(dǎo)致織構(gòu)變化和沿某些方向不足的強(qiáng)化。在各種研究和開發(fā)努力中開發(fā)了高成本且復(fù)雜的方案以在Mg中獲得超細(xì)的晶粒尺寸。在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)踐了許多已知的晶粒細(xì)化方法例如快速凝固、氣相沉積和粉末加工。這些方法成本高、耗時(shí)且不享有商業(yè)成功。已證明，強(qiáng)塑性變形(SPD)的若干其它方案對(duì)于制造較大量的超細(xì)晶粒金屬是不可行的。目前可用的進(jìn)行塊體材料的強(qiáng)變形的技術(shù)包括往復(fù)擠壓、三軸面應(yīng)變鍛造、靜壓力下扭轉(zhuǎn)和等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)。當(dāng)以重復(fù)方式使用這些方法時(shí)，來自單獨(dú)步驟的塊體材料內(nèi)切變區(qū)的重疊導(dǎo)致大量晶粒細(xì)分(subdivision)和細(xì)晶粒組織的形成。同時(shí)發(fā)生的復(fù)原和再結(jié)晶過程將具有低角度晶界的亞晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)楦呓嵌染Ы缇Я！ＭǔＵJ(rèn)為，晶粒細(xì)化導(dǎo)致屈服強(qiáng)度提高時(shí)應(yīng)變硬化的降低，但Mg合金中應(yīng)變速率敏感性隨晶粒細(xì)化的變化沒有明確記載。由于降低的應(yīng)變硬化，這可抵消延展性的任何喪失。甚至當(dāng)應(yīng)變硬化指數(shù)n(二d(logcO/d(logO)可能較低時(shí)，應(yīng)變硬化和應(yīng)變速率敏感性的組合提供了較高抗張伸長(zhǎng)率的協(xié)同作用。在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)踐了通過等通道(所謂的ECAP)對(duì)Mg坯按若干變形道次進(jìn)行變形，但對(duì)于Mg片材是不可行的。自從1999年，UniversityofMichigan針對(duì)生產(chǎn)超細(xì)晶粒尺寸的片材或坯錠進(jìn)行了研究，沒有使用如用于ECAP的封閉式切變模具，而是通過使用可更適合于片材產(chǎn)品的多重軋波紋且整平(MCF)方法或正弦波變形方法(SWP)。用含有分散質(zhì)顆粒的多種鋁合金證明了該方法的潛力。顯示了這種重復(fù)的逆反塑性變形方法在片材表面上獲得非常細(xì)的晶粒尺寸，在若干重復(fù)道次后所述非常細(xì)的晶粒尺寸逐漸到達(dá)片材的核心區(qū)域。該研究顯示，合金化學(xué)組成的變化和在該合金中使用分散質(zhì)顆粒可利用這種較簡(jiǎn)單的方法來生產(chǎn)超細(xì)晶粒合金。將這種和其它方法應(yīng)用于鎂合金是所關(guān)注的重要主題，這是因?yàn)檫@些合金具有固有的低延展性。在來自NationalScienceFoundation的基礎(chǔ)研究基金支持下，UniversityofMichigan先前證明的是，雖然六方密排金屬如Mg由于與織構(gòu)和孿生有關(guān)的問題而對(duì)于破壞掉粗晶粒存在固有問題，但仍認(rèn)為在合適的溫度和加工條件下，變形應(yīng)變(例如拉伸-壓縮或純粹壓縮)或者約束SWP具有克服這些問題的能力。超塑性是與細(xì)晶粒合金有關(guān)的屬性。商業(yè)上在汽車和飛機(jī)中利用這種塑型性質(zhì)以鈦(Ti)和A1來成形復(fù)雜的凈型。至今，Mg合金在商業(yè)中沒有享有這種有利的加工。首先，Mg合金鑄件不具有必要的晶界晶體結(jié)構(gòu)，其次，形變Mg片材對(duì)于超塑成形晶粒過于粗大和/或過于織構(gòu)化。轉(zhuǎn)向納米技術(shù)的較為明確的論述，在晶粒內(nèi)約100納米的納米尺寸強(qiáng)化相是適宜的。這是另一種強(qiáng)化機(jī)制，此前在弱合金化AZ31片材中不可獲得。然而，對(duì)于塊體結(jié)構(gòu)零件，從納米粉末開始，這樣的顯微組織的構(gòu)造和組配是高成本和費(fèi)力的。此外，對(duì)于在工作場(chǎng)所處理這樣細(xì)的顆粒存在安全和健康顧慮。似乎在已組配的塊體部件的加工期間原位產(chǎn)生這樣的納米強(qiáng)化顆粒較為安全且較為可行。晶粒尺寸對(duì)Mg合金片材的可成形性具有主要影響。目前，商業(yè)形變Mg合金片材僅可以按低強(qiáng)度AZ31合金獲得。它由具有200-1000iim晶粒尺寸的直接鑄造(DC)板坯(0.3m厚)制成。雙輥鑄軋(TRC)即原型(prototype)方法在2_5mm厚度以60-2000ym晶粒尺寸來提供并且目前僅能夠用于432mm寬的片材。由DC或TRC進(jìn)行制造促進(jìn)了強(qiáng)織構(gòu)，這是因?yàn)樵诰哂羞@樣大的晶粒尺寸的Mg合金中發(fā)生有限的滑移系和孿生。還將由這樣的基礎(chǔ)源成形的擠壓物織構(gòu)化到與橫向相比在一個(gè)方向的強(qiáng)度為50%和韌性為72%的程度。在常規(guī)制備的Mg合金中的晶界組織對(duì)于復(fù)雜變形而無過早破裂是不利的，除非使用提高的成形溫度。3-D形材的壓制和深拉受到織構(gòu)和產(chǎn)生自孿生的固有不均勻變形例如"成耳(earring)"(其中在部分晶粒顯微組織中形成類似于耳朵的形狀)的限制。雖然沿片材一些方向的孿生在拉伸試驗(yàn)中產(chǎn)生提高的伸長(zhǎng)率，但孿生是復(fù)雜零件成形的阻礙，這是因?yàn)槠湓诖志Яg合金中產(chǎn)生的各向異性，從而在加工硬化和不均勻變形中導(dǎo)致畸形。另外，成形加工的制模和模具的性能對(duì)于這樣的結(jié)構(gòu)不均勻性是不可靠的。此外，該粗晶粒Mg合金的粗糙表面拋光對(duì)于將它們接受為汽車片材零件提出了挑戰(zhàn)。為了使粗晶粒和孿生的不利影響最小化，常規(guī)形變合金加工使用多個(gè)軋制和退火操作直到晶粒尺寸變得較細(xì)。TRC產(chǎn)品典型地過薄以致于不能通過這樣的熱加工將晶粒尺寸細(xì)化到低于7iim。TRC結(jié)構(gòu)還遭受到中心疏松(centerlineporosity)。連鑄Mg合金可具有希望，然而目前這種技術(shù)未得到充分開發(fā)并且其充分實(shí)施需要許多單件的技術(shù)，其范圍與小商業(yè)操作不相容并且可能不具有本發(fā)明方法提供的靈活性。另外，已知方法的爐渣和熔渣可導(dǎo)致耐火材料受到所加工的材料的侵蝕；SFe氣體(地球變暖氣體)可以是制造性副產(chǎn)品；并且捕集的夾雜物可產(chǎn)生自任何必要的熔劑。加工(breakdown)大晶粒常規(guī)片材前體來產(chǎn)生片狀物(sheetform)中涉及的許多階段導(dǎo)致目前的形變Mg合金是高成本的，約$5.00-$10.00/lb。如從上文所看出的，存在對(duì)這樣的設(shè)備和方法的需要可按快速和自動(dòng)化方式進(jìn)行以便改變合金組成和晶粒組織從而允許將這樣處理的合金隨后加工成凈成型片材產(chǎn)品。發(fā)明概述在實(shí)現(xiàn)上述目的中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生包含鎂金屬合金的廉價(jià)超細(xì)晶粒組織片材的可行新方法和設(shè)備，其中可獲得小于或等于約2m的晶粒尺寸，隨后可通過超塑性成形加工或任何其它合適成形加工使所述片材變形從而形成凈成型的片狀制品。本發(fā)明方法涉及由可產(chǎn)生超細(xì)晶粒前體的多種快速凝固模塑方法初始成形的細(xì)晶粒組織片材的變形應(yīng)變加工，所述快速凝固模塑方法包括注射模塑和基于注射模塑的變體以及擠壓模塑。然后，可通過超塑性成形、拉拔和沖壓等實(shí)現(xiàn)零件的最終凈成型。因此，本發(fā)明提供了晶粒尺寸小于約lOym的細(xì)晶粒前體的初始成形。之后，使該細(xì)晶粒前體經(jīng)受變形應(yīng)變，這例如可以包括拉伸-壓縮、壓縮和/或正弦波變形(SWP)，這破壞了前體的顯微組織并且產(chǎn)生新的晶界。所得片材具有使其本身適合于通過超塑性成形方法而最終凈成型的超細(xì)晶粒組織。因此，在一方面，本發(fā)明是形成具有細(xì)化晶粒組織的片材的方法，該方法包括步驟提供鎂金屬合金材料；將該金屬合金模塑且快速凝固形成細(xì)晶粒前體，其中模塑包括將金屬合金材料基本熔化；和通過變形應(yīng)變向該細(xì)晶粒前體提供塑性變形從而形成超細(xì)晶粒組織的片狀物。在另一方面，細(xì)晶粒前體具有各向同性的的晶粒組織。在另一方面，重復(fù)進(jìn)行提供鎂金屬合金材料的步驟及模塑且快速凝固的步驟從而形成多個(gè)細(xì)晶粒前體，該方法還包括疊置所述多個(gè)細(xì)晶粒前體從而形成堆疊體，并且提供塑性變形的步驟包括通過變形應(yīng)變將該堆疊體塑性變形。在另一方面，堆疊體的厚度與超細(xì)晶粒組織片狀物的厚度之比為約3:l至30:i。在另一方面，超細(xì)晶粒組織片狀物的平視面積與堆疊體的平視面積之比為約3:i至30:i。本發(fā)明的又一方面是，提供塑性變形的步驟將細(xì)晶粒前體結(jié)合在一起形成超細(xì)晶粒組織片狀物。又一方面是，至少兩個(gè)細(xì)晶粒前體是由具有相應(yīng)不同性能的分別不同金屬合金模塑制成。又一方面是，至少一個(gè)細(xì)晶粒前體比另一個(gè)細(xì)晶粒前體具有相對(duì)更大的抗腐蝕性。在另一方面，至少一個(gè)細(xì)晶粒前體比另一個(gè)細(xì)晶粒前體具有相對(duì)更高的伸長(zhǎng)率。在又一方面，至少一個(gè)細(xì)晶粒前體比另一個(gè)細(xì)晶粒前體具有相對(duì)更高的強(qiáng)度。在另一方面，將加強(qiáng)要件置于細(xì)晶粒前體之間以形成復(fù)合超細(xì)晶粒組織片狀物。此外另一個(gè)方面是，加強(qiáng)要件選自晶須、石墨纖維、陶瓷纖維、絲線、絲網(wǎng)和金屬纖維。在另一方面，將金屬合金材料快速凝固是以至少80C/秒的冷卻速率從而形成細(xì)晶粒前體。另一個(gè)方面是細(xì)晶粒前體具有不超過約4mm的厚度。又一方面是細(xì)晶粒前體具有不超過約2%的總孔隙率。又一方面是細(xì)晶粒前體具有不超過約1%的氣孔率。在另一方面，變形應(yīng)變是以一定應(yīng)變速率，并且實(shí)施提供塑性變形的步驟的同時(shí)將細(xì)晶粒前體加熱到一定溫度，其中所述應(yīng)變速率、溫度和變形應(yīng)變協(xié)同使細(xì)晶粒前體再結(jié)晶為超細(xì)晶粒組織的片狀物。在又一方面，通過包括連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的機(jī)制將晶粒組織再結(jié)晶，從而產(chǎn)生具有至少50%高角度晶界的超細(xì)晶粒組織。在另一方面，超細(xì)晶粒組織片狀物具有不超過約5的基面(0002)織構(gòu)強(qiáng)度。在另一附加方面，該超細(xì)晶粒組織片狀物具有不超過約10%的屈服強(qiáng)度各向異性。在另一方面，變形應(yīng)變速率為約O.l-50s—、在又一方面，溫度為約150C-450C。在另一方面，按式Z-"xeXp(Q/RT)}—"所確定，應(yīng)變速率(^)和溫度(T)產(chǎn)生大于約109s—1的Zener因數(shù)(Z)，其中Q是活化能(135kjmo1—1)，R是氣體常數(shù)。在另一方面，變形應(yīng)變?yōu)橹辽貽.5。在另一方面，提供塑性變形基本通過細(xì)晶粒前體的晶界之間的滑移發(fā)生，所述細(xì)晶粒前體具有小于約10%的晶粒組織孿生。在另一方面，提供塑性變形在無顯著的晶粒組織切變帶的情況下發(fā)生。在另一方面，模塑且凝固的步驟在細(xì)晶粒前體中產(chǎn)生多相顯微組織。在另外方面，該多相顯微組織包括使晶粒生長(zhǎng)最小化的釘扎顆粒。在另一方面，提供塑性變形的步驟包括致使形成新晶界的步驟，所述晶界具有適合于溫成形或超塑性成形的高錯(cuò)向。在另一方面，在集成設(shè)備中進(jìn)行模塑步驟和提供塑性變形的步驟。在又一方面，由單獨(dú)的機(jī)械進(jìn)行模塑步驟和提供塑性變形的步驟。在另外方面，模塑步驟包括金屬材料的半固態(tài)金屬注射模塑。在一方面，半固態(tài)金屬材料的固體含量不超過約30%。在另一方面，半固態(tài)金屬材料的固體含量不超過約10%。在另一方面，半固態(tài)金屬注射模塑包括通過熱流道系統(tǒng)將半固態(tài)金屬材料輸送至模具。在又一方面，以至少80%的生產(chǎn)收率形成多個(gè)細(xì)晶粒前體。在另一方面，以至少1.5m/秒的螺桿注料速度注射半固態(tài)金屬材料。在另一方面，模塑步驟還包括向金屬合金材料提供氬氣。在又一方面，模塑步驟還包括金屬合金材料的擠壓。在另一方面，模塑步驟還包括金屬合金材料的真空模塑。另一方面，該方法還在提供塑性變形的步驟后包括納米尺寸晶粒組織片材的凈成型步驟。又一方面，該方法還包括熱處理凈成型零件以對(duì)該凈成型零件提供抗蠕變性。又一方面，凈成型步驟包括沖壓、拉拔、深拉和超塑性成形中的一種。在另一方面，凈成型步驟形成汽車部件。在又一方面，提供了實(shí)施該方法的設(shè)備。在另一方面，提供了通過該方法成形的制<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>o另一方面是，提供塑性變形的步驟包括細(xì)晶粒前體的模壓。又一方面是，提供塑性變形的步驟包括對(duì)細(xì)晶粒前體進(jìn)行軋制。又一方面是，提供塑性變形的步驟還包括約束細(xì)晶粒前體的邊緣。又一方面是，細(xì)晶粒前體的邊緣由十字形輥模頭裝置加以約束。又一方面是，提供塑性變形的步驟包括按多個(gè)軋制道次以多個(gè)各自變形應(yīng)變軋制細(xì)晶粒前體。在另一方面中，各個(gè)軋制道次的相應(yīng)變形應(yīng)變?yōu)橹辽?0%。在又一方面中，軋制步驟包括在高于環(huán)境的溫度下的第一軋制道次，其中各個(gè)后續(xù)道次處在較低溫度下。在另一方面，多個(gè)軋制道次是交叉軋制的(crossrolled)。在另外方面，提供塑性變形的步驟包括細(xì)晶粒前體的擠壓。在另一方面，提供塑性變形的步驟包括細(xì)晶粒前體的鍛造。在又一方面，提供塑性變形的步驟包括細(xì)晶粒前體的旋壓。在另一方面，提供了具有小于約5微米的晶粒組織的片狀物。在另一方面，提供了具有小于約2微米的晶粒組織的片狀物。在另一方面，提供了具有小于約1微米的晶粒組織的片狀物。在另一方面，提供了具有小于約IO微米的晶粒組織的前體。在另一方面，提供了具有小于約5微米的晶粒組織的前體。在另外方面，實(shí)施提供塑性變形步驟的同時(shí)將前體加熱到高于環(huán)境。在又一方面，提供了具有小于約0.1%水分含量的鎂金屬合金。在另一方面，提供塑性變形的步驟包括通過交替的拉伸應(yīng)變和壓縮應(yīng)變的組合使細(xì)晶粒前體塑性變形從而成形出SWP片材，其中重復(fù)進(jìn)行提供金屬材料、模塑且快速凝固以及塑性變形的步驟從而形成多個(gè)SWP片材；將多個(gè)SWP片材進(jìn)行疊置從而形成SWP堆疊體；和塑性壓縮該SWP堆疊體從而形成超細(xì)晶粒組織的片狀物。在又一方面，塑性變形的步驟包括對(duì)細(xì)晶粒前體沿第一方向軋波紋和隨后對(duì)該細(xì)晶粒前體沿第二方向軋波紋。在另一方面，使細(xì)晶粒前體塑性變形的步驟還包括整平軋波紋的細(xì)晶粒前體。在又一方面，通過整平工件且同時(shí)約束工件沿至少一個(gè)方向變長(zhǎng)來提供壓縮應(yīng)變。在另一方面是用于細(xì)化晶粒組織和生產(chǎn)超細(xì)晶粒金屬合金片材的設(shè)備，其中該設(shè)備包含容器，該容器具有入口、遠(yuǎn)離所述入口的卸料出口、和限定在所述入口和卸料出口之間的腔室；與入口接合的進(jìn)料器，配置該進(jìn)料器以將金屬材料通過入口引入到所述腔室中；用于將熱傳遞到位于腔室內(nèi)的金屬材料從而使該金屬材料所處的溫度高于其固相線溫度的加熱器；用于將金屬材料從容器通過卸料出口卸出的卸料裝置；用于將卸出的金屬材料成形且快速凝固成細(xì)晶粒前體的成形裝置；和包括一對(duì)對(duì)置的成構(gòu)件的塑性變形裝置，該裝置用于將變形應(yīng)變提供到前體制品內(nèi)從而形成具有超細(xì)晶粒尺寸的金屬材料片材。在另一方面，對(duì)置的成形構(gòu)件是壓模。在另外方面，對(duì)置的成形構(gòu)件是軋輥。在另一方面，該設(shè)備還包括用于將多個(gè)前體制品疊置成堆疊體的裝置，并且其中將對(duì)置的成形構(gòu)件對(duì)進(jìn)行配置以將變形應(yīng)變提供到堆疊體內(nèi)，從而形成具有超細(xì)晶粒尺寸的金屬材料片材。在另一方面，塑性變形裝置還包括用于將拉伸應(yīng)變和壓縮應(yīng)變提供到前體制品內(nèi)的裝置，該塑性變形裝置使前體制品變形成軋波紋的工件并且包括第二對(duì)對(duì)置的成形構(gòu)件，所述成形構(gòu)件具有形成在其表面上的突起，兩個(gè)之中的一個(gè)成形構(gòu)件的突起偏離對(duì)置的第二成形構(gòu)件的突起；塑性變形裝置還包括用于整平軋波紋的工件的整平裝置，其中疊置裝置將多個(gè)整平的工件疊置形成堆疊體。在又一方面，第二對(duì)置的成形構(gòu)件是壓模。在另一方面，第二對(duì)置的成形構(gòu)件是軋輥。在另外方面，疊置裝置還包括用于將加強(qiáng)要件置于前體制品之間的裝置。在另一方面，疊置裝置還包括用于將前體制品布置在預(yù)定位置的裝置。在另一方面，該設(shè)備還包含用于將金屬材料的片狀物成型為凈成型制品的凈成型裝置。在另一方面，該凈成型裝置是拉延壓力機(jī)和超塑性成形機(jī)械中的一種。在又一方面，容器、進(jìn)料器、加熱裝置、卸料裝置和成形裝置是注射模塑機(jī)的一部分。在另一方面，容器、進(jìn)料器、加熱裝置、卸料裝置和成形裝置是半固態(tài)金屬注射模塑機(jī)的一部分。附圖簡(jiǎn)要描述圖1是體現(xiàn)本發(fā)明原理的制造單元(cell)和方法的示意性說明；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的輥模的側(cè)視圖；圖3是體現(xiàn)本發(fā)明原理的制造單元和方法的示意性說明；圖4是體現(xiàn)本發(fā)明原理的制造單元和方法的示意性說明；圖5A是可在圖4中看出且關(guān)于本發(fā)明所使用的縱向輥模的透視圖；圖5B是可在圖4中看出且關(guān)于本發(fā)明所使用的橫向輥模的透視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一種可能方法的流程圖；圖7是結(jié)合有擠壓裝置的本發(fā)明的示意性說明；圖8是SWPAZ91D和AZ31B的晶粒尺寸(d)對(duì)硬度(Hr)的影響的圖解對(duì)比；禾口圖9是作為初始晶粒函數(shù)的超塑性淺杯突試驗(yàn)(在28(TC和200psi下進(jìn)行)結(jié)果的圖示。優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面和實(shí)施方案，通過金屬的注射模塑(IM)例如通過Thixomat，Inc.，AnnArbor，Michigan的Thixomolding方法形成細(xì)晶粒前體。使用該方法，可將熔體溫度降至接近液相線，比DC或TRC中低大約80-100°C。這些較低的溫度有助于較快冷卻從而在凝固時(shí)使較細(xì)的晶粒成核。在注射模塑時(shí)，ThixomoldedMg合金是各向同性的，即它們具有均勻的顯微組織，帶有4-5ym晶粒尺寸的a相。此外，這些注射模塑的Mg合金具有的非柱狀晶粒帶有較少的氣孔和收縮孔隙。通過使用多個(gè)進(jìn)料口，大薄板坯(sheetbar)的快速注射模塑是可能的。此外，可以使用熱流道系統(tǒng)用于將液體金屬輸送到模具中以凝固，這可以改善大薄板坯的生產(chǎn)收率?？梢栽诂F(xiàn)有的商業(yè)Thixomolding機(jī)械(規(guī)模高達(dá)1000噸)中以高至約5X400X400mm的片材尺寸容易地模塑適宜的薄板坯。表1就前體工件例如薄板坯以及就所得晶粒尺寸的范圍將現(xiàn)有的生產(chǎn)方法與本發(fā)明(IM+SWP和M+變形應(yīng)變)進(jìn)行了對(duì)比。表1方法對(duì)Mg片材的晶粒尺寸的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>參考圖l，該圖示意性地說明了體現(xiàn)本發(fā)明原理的設(shè)備(總體上標(biāo)記為8)。該設(shè)備8包括用于薄板坯的金屬注射模塑的模塑機(jī)10。如在圖1中所看出，模塑機(jī)10的構(gòu)造在一些方面類似于塑料注射模塑機(jī)的構(gòu)造。該機(jī)械10通過進(jìn)料斗12裝填有進(jìn)料11，該進(jìn)料進(jìn)入加熱的往復(fù)式螺桿注入系統(tǒng)14，該系統(tǒng)維持進(jìn)料處在保護(hù)性氣氛例如氬氣下。更特別地，通過位于筒體15—端的入口16將進(jìn)料接納到簡(jiǎn)體15內(nèi)。在該筒體15內(nèi)，通過螺桿18或其它裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使進(jìn)料向前移動(dòng)。在通過螺桿18使進(jìn)料向前移動(dòng)時(shí)，還通過加熱器20(可以是電阻、感應(yīng)或其它類型的加熱器)將其加熱，并且同時(shí)通過螺桿18的作用對(duì)其進(jìn)行攪動(dòng)和切變。進(jìn)行這種加熱和切變以使進(jìn)料材料進(jìn)入基本熔融狀態(tài)，使得進(jìn)料材料是可注射的。這種可注射的材料穿過止回閥22并且進(jìn)入積聚區(qū)24，該積聚區(qū)位于超過螺桿18前端的筒體15內(nèi)。在積聚區(qū)24中積聚所需量的可注射材料時(shí)，通過用液壓或其它致動(dòng)器25推進(jìn)螺桿18而啟動(dòng)該周期的注入部分。螺桿18的前進(jìn)致使積聚室24中的材料通過噴嘴26排出到模具28內(nèi)，從而填充其中限定的模具空腔并且形成前體工件例如薄板坯30。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，螺桿18壓射速度為至少1.5米/秒?？扇芜x使用熱流道系統(tǒng)(未示出)來輔助將材料輸送到模具空腔，從而使任何熱損失最小化。此外，因?yàn)檫@種方法可以導(dǎo)致"凍結(jié)阻塞"，即在模具接受可注射的材料時(shí)金屬發(fā)生凝固，從而在模塑期間將模具抽真空是可行的并且還可以用來降低薄板坯30的所得孔隙率。前體的這種初始成形允許形成具有釘扎顆粒或釘扎相來釘扎晶界而使晶粒生長(zhǎng)最小化的多相顯微組織。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，機(jī)械10的冶金加工致使將粒狀進(jìn)料在其注入模具28之前加工成固體加液體相。這種基本方法的各種型式是已知的并且在美國(guó)專利No.4，694，881和4，694，882中披露了兩種這樣的型式，通過引用將所述專利并入本文。該方法通常包括切變半固態(tài)金屬從而在具有改善的模塑特性的漿料中抑制枝狀固體的生長(zhǎng)和產(chǎn)生非枝狀固體，所述特定部分地是由其觸變性能引起的。(半固態(tài)非枝狀材料表現(xiàn)出的粘度與所施加的切變速率成比例且在枝晶狀態(tài)時(shí)比相同合金的粘度低)。形成薄板坯30的這種方法的變體可以包括提供初始為除粒狀外的形式的合金材料；將該合金材料加熱到全液相和隨后冷卻成固體加液體相；使用單獨(dú)容器用于合金的加工和合金的注射；利用重力或其它機(jī)制推進(jìn)合金通過筒體到達(dá)積聚區(qū)；交替的給料機(jī)制，包括電磁；和該方法的其它變體。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，機(jī)械10的冶金加工致使將粒狀進(jìn)料加工成全液相，將該液體相注入到模具28中并快速凝固。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，將模具中的液體相材料以至少80C/秒的冷卻速率快速凝固。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，薄板坯30具有不超過約4mm的厚度。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，機(jī)械10的冶金加工產(chǎn)生具有不超過約2%的總孔隙率的薄板坯30?？偪紫堵拾湛s孔隙率(其產(chǎn)生自金屬的收縮)和氣孔率。收縮孔隙率包含較為線性或整平形狀且在晶界附近的低共熔區(qū)中形成的孔隙，而氣孔率包含較為球形狀且形成在晶界之間的孔隙。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，具有小于約0.1%的進(jìn)料水分含量的保護(hù)性氬氣氛，使氣孔率最小化至不超過1%，且最小程度地形成氧化物?！┬纬杉?xì)晶粒薄板坯30，對(duì)其進(jìn)行變形應(yīng)變。該變形應(yīng)變例如可以是拉伸_壓縮應(yīng)變，壓縮應(yīng)變或者由一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變張量以其它方式限定的應(yīng)變或應(yīng)變組合。在至少一個(gè)其它實(shí)施方案中，變形應(yīng)變包括通過至少壓縮性地使薄板坯30應(yīng)變來提供塑性變形。變形應(yīng)變的該第二步驟允許將位錯(cuò)蓄藏在顯微組織內(nèi)，這導(dǎo)致形成具有高錯(cuò)向的新晶界，該晶界適合隨后的溫成形或超塑性成形。在該變形加工的一種實(shí)施中，在以一定應(yīng)變速率進(jìn)行變形應(yīng)變期間將薄板坯30加熱至一定溫度。該溫度與變形應(yīng)變及應(yīng)變速率結(jié)合協(xié)同使晶粒組織再結(jié)晶為超細(xì)晶粒組織。這種再結(jié)晶可以包括連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制，產(chǎn)生至少50%高角度晶界和不超過約5的基面(0002)織構(gòu)強(qiáng)度。此外，按式Z-"xexp(Q/RT))—u所確定的，應(yīng)變速率G)和溫度(T)優(yōu)選產(chǎn)生大于約109s—1的Zener因數(shù)(Z)，其中Q是活化能(135kjmo1—1)，R是氣體常數(shù)。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，變形應(yīng)變速率為約O.l-50s—、變形應(yīng)變期間薄板坯30的溫度為約150C-450C，另外，變形應(yīng)變可以為至少0.5。變形應(yīng)變還可以主要通過具有小于10%孿生且基本沒有切變帶的晶粒顯微組織的滑移機(jī)制使薄板坯塑性變形。在這種變形加工的一種另外實(shí)施中，在一對(duì)具有成形表面的相應(yīng)構(gòu)件之間對(duì)前體進(jìn)行材料成型。成形表面的形狀提供大的一個(gè)應(yīng)變或多個(gè)應(yīng)變，從而破壞鑄造顯微組織并在前體中產(chǎn)生新晶界。從該薄板坯開始，進(jìn)行初始成形以便具有l(wèi)Oym或更小的細(xì)晶粒組織，然后在兩個(gè)具有相應(yīng)平滑成形表面的成形構(gòu)件之間將該前體工件進(jìn)行成型，例如壓縮性地成型為較薄的整平件。優(yōu)選地，在溫?zé)釡囟认逻M(jìn)行該變形加工并且如果在成形表面之間進(jìn)行任何另外道次則逐漸降低材料的溫度?？稍O(shè)想到多種用于使薄板坯30變形的方案?？梢允贡“迮?0穿過具有至少第一組匹配軋輥202或者一系列匹配軋輥(未示出)或?qū)χ脡褐颇?未示出)的軋機(jī)200，可將其中任何進(jìn)行加熱。此外，變形加工可以與薄板坯30的成形分開進(jìn)行或者可以直接集成到加工單元中，其中設(shè)備8提供有輸送機(jī)構(gòu)(其可以是任何已知的種類并且其可用線204表示)以將薄板坯30從模具28輸送到軋機(jī)或壓制機(jī)200。在所描述的軋機(jī)200中，使薄板坯30穿過至少一組202對(duì)置的軋輥206。將軋輥206的表面208分別進(jìn)行設(shè)計(jì)以壓縮性地整平薄板坯30。為使之實(shí)現(xiàn)，軋輥206可以提供有平滑表面208，該表面在薄板坯30從軋輥206之間穿過時(shí)將其嚙合并且壓縮。如通常已知的，可以通過支承輥33(以虛線顯示)使軋輥202或軋輥組朝向彼此進(jìn)行壓制。參考圖2，作為替代方案，對(duì)置的軋輥是旋壓裝置230的一部分。旋壓裝置230可以包含具有第一形狀234和/或第二形狀236的第一軋輥232?？梢酝ㄟ^第二軋輥240頂著第一軋輥232將工件30在其上旋轉(zhuǎn)成形和壓制而塑性變形以形成超細(xì)晶粒的成型片238，所述第二軋輥從第一軋輥232的第一端242行進(jìn)到第二端244?？梢允褂眠@樣的技術(shù)(通常稱作旋壓)來生產(chǎn)例如圓筒型材。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，約束薄板坯的側(cè)向膨脹。再次參考圖l，這可以通過軋輥之一例如下部軋輥206在該軋輥206的相對(duì)端上提供凸起擋圈210得以實(shí)現(xiàn)。將該凸起擋圈210與上部軋輥206進(jìn)行配合以約束薄板坯30防止其側(cè)向膨脹超出軋輥206的擋圈210。此外，通過調(diào)節(jié)軋輥206的擋圈210提供的側(cè)向定位和約束，可就薄板坯30的原始厚度控制所得片料材料212的厚度。作為替代方案，可以使用十字形輥模頭裝置(未示出)來約束薄板坯30的邊緣。十字形輥模頭裝置利用兩對(duì)或更多對(duì)軋輥，一對(duì)豎直布置而其它對(duì)水平布置。豎直的軋輥用位于它們之間的薄板坯30間隔開使得薄板坯30的邊緣接觸豎直軋輥，這限制了膨脹，且同時(shí)水平軋輥壓縮和整平薄板坯30。在至少一個(gè)其它實(shí)施方案中，工件30穿過第一組軋輥202并且被第二組軋輥(未示出)接受，該第二組軋輥可以具有與第一組軋輥202的表面208類似的基本平滑表面。第二組軋輥通過提供變形應(yīng)變進(jìn)一步整平工件30。可使用跟隨第二組軋輥的另外組軋輥(未示出)以通過提供另外的變形應(yīng)變進(jìn)一步整平工件。在至少另一個(gè)實(shí)施方案中，將工件30在漸進(jìn)的軋輥組之間旋轉(zhuǎn)，例如在穿過第一組軋輥202后而在被第二組軋輥接受之前旋轉(zhuǎn)工件30九十度。參考圖3，提供了至少一個(gè)其它實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，將一組薄板坯30進(jìn)行疊置250，其中使堆疊體250經(jīng)受變形應(yīng)變?？蓪⒈“迮?0的堆疊體250(其現(xiàn)形成多個(gè)層)穿過軋機(jī)200。再次地，變形加工可以與薄板坯30的成形分開進(jìn)行或者可以直接集成到加工單元中，其中設(shè)備8提供有輸送機(jī)構(gòu)252(其可以是任何已知的種類例如自動(dòng)機(jī)械裝置或軌道龍門(railgantry)裝置)以將薄板坯30從模具28輸送到堆疊體250并且由此輸送到軋機(jī)或壓制機(jī)200。在至少另一個(gè)實(shí)施方案中，通過軋機(jī)或壓制機(jī)200使堆疊體250塑性變形，這將薄板坯層30結(jié)合在一起。在一個(gè)實(shí)施方案中，由薄板坯層30的摩擦應(yīng)變焊接進(jìn)行該結(jié)合過程。此外，可以將加強(qiáng)要件設(shè)置于任何薄板坯層30之間以提供復(fù)合結(jié)構(gòu)。例如，在層30的疊置期間，可以通過任何合適的自動(dòng)化方法例如通過自動(dòng)機(jī)械裝置或軌道龍門裝置或者通過手工方法，將選自晶須、石墨纖維、陶瓷纖維、絲線、絲網(wǎng)和金屬纖維的加強(qiáng)要件設(shè)置在兩個(gè)或更多個(gè)薄板坯層30之間。然后當(dāng)通過軋機(jī)或壓制機(jī)200使堆疊體250塑性變形時(shí)，將包括加強(qiáng)要件的薄板坯層30結(jié)合在一起，其中所述加強(qiáng)要件為復(fù)合板212提供了增強(qiáng)的承載功能。作為替代方案，通過在堆疊體250內(nèi)使用選擇性放置的薄板坯層30可提高片材212的性能，其中從具有相應(yīng)不同性能的分別不同的金屬合金模塑出薄板坯層30。例如，堆疊體250可以包含從具有高抗腐蝕性(例如對(duì)于鹽霧)的金屬合金材料模塑出的頂部和/或底部薄板坯層30。此外，堆疊體250可以包含從具有較高屈服強(qiáng)度和/或極限強(qiáng)度以及/或者較高伸長(zhǎng)率的金屬合金材料模塑出的其它薄板坯層30?？梢园搭A(yù)定方式將這些層30進(jìn)行疊置以便將成品片材212的性能調(diào)節(jié)至所需性能。例如，能夠執(zhí)行邏輯序列的控制器或其它器件可以相應(yīng)地被編程，并且與以特定次序進(jìn)行這些層30的自動(dòng)疊置的自動(dòng)機(jī)械裝置或軌道龍門裝置進(jìn)行接合。作為使薄板坯30或堆疊體250變形的替代方案，可以使用至少一組壓板(未示出)替代軋機(jī)200。所述壓板還可以提供有平滑、基本平坦的表面或任何其它合適的輪廓，其壓縮性地使薄板坯30或堆疊體250變形。參考圖4，提供了至少一個(gè)其它實(shí)施方案。成品片材可以包括由SWP方法形成的層，這些層經(jīng)疊置并且經(jīng)受變形應(yīng)變。SWP方法包括通過交替的拉伸和壓縮應(yīng)變或變形的組合提供塑性變形。該變形應(yīng)變步驟還允許將位錯(cuò)蓄藏在顯微組織內(nèi)，這導(dǎo)致具有高錯(cuò)向的新晶界的形成。在SWP方法的一種實(shí)施中，在一對(duì)具有波紋或正弦波狀成形表面的相應(yīng)構(gòu)件之間對(duì)前體進(jìn)行材料的重復(fù)成型。所述成形表面的形狀提供大的應(yīng)變，破壞鑄造顯微組織并且在前體中產(chǎn)生新的晶界。從薄板坯30開始，進(jìn)行初始成形以便具有l(wèi)Oym或更小的細(xì)晶粒組織，然后在具有或不具有側(cè)向約束的情況下，在兩個(gè)具有相應(yīng)波紋成形表面的構(gòu)件之間將前體工件成型，其中基本是平面應(yīng)變伸展彎曲操作。在首次成型后，將工件再次成型。然而，在該第二次成型期間，波紋優(yōu)選(但并非必須)沿不同于第一次成型的波紋的方向進(jìn)行取向。認(rèn)為第二次成型的正交取向產(chǎn)生最佳的目標(biāo)結(jié)果。優(yōu)選地，然后重復(fù)該兩個(gè)成型步驟，這些第三和第四步驟中的波紋與首先兩個(gè)成型步驟中看到的那些相反(inverse)。關(guān)于術(shù)語相反，是表示第三波紋的脊和谷與第一波紋的脊和溝相反或反相(outofphase)。因此，這些隨后的成型致使首先兩次成型后所得的脊反向變形(推向相對(duì)方向)。在所有這四個(gè)成型步驟和(如果需要時(shí)的)另外成型步驟后，優(yōu)選將工件整平以除去形狀的任何波度。優(yōu)選地，在溫?zé)釡囟认逻M(jìn)行SWP并且在每個(gè)道次后逐漸降低材料的變形溫度，例如從35(TC開始和對(duì)于最后整平步驟降低到170°C。如下所述，這可通過包括提供加熱的成型構(gòu)件或軋輥在內(nèi)的若干方式得以實(shí)現(xiàn)。如在圖4中所看出，使薄板坯30穿過第一組332對(duì)置的軋波紋的軋輥334。軋輥334的表面分別提供有在該軋輥334的周圍圓周向地延伸的波紋336。每個(gè)軋輥334的波紋336通常關(guān)于彼此相對(duì)應(yīng)使得軋輥334之一上的脊被對(duì)置軋輥334的谷所接納。在薄板坯30穿過第一組332軋輥334時(shí)，將平行于薄板坯30行進(jìn)方向的縱向波紋提供到薄板坯30內(nèi)。這產(chǎn)生提供到工件內(nèi)的正弦波形狀，該形狀的取向方向與工件穿過軋機(jī)331的方向正交。因此，誘導(dǎo)應(yīng)變、拉伸和然后的壓縮將通常沿正弦波形狀本身的方向。在已通過第一組332軋輥334進(jìn)行軋波紋或加工之后，使經(jīng)加工的薄板坯或工件穿過第二組340軋輥342。在遇到該第二組340軋輥342時(shí)，工件遇到正交取向(即與第一組332軋輥334的波紋336成90度)的波紋344。照此，使波紋344相對(duì)于軋輥342軸向取向且關(guān)于薄板坯30的行進(jìn)方向?yàn)闄M向。如對(duì)于先前組332的軋輥334，提供第二組340軋輥342的波紋344使得上部軋輥342上的波紋的脊被接納在下部軋輥342的波紋344的谷內(nèi)。從第二組340軋輥342起，使經(jīng)加工的薄板坯在所描述的軋機(jī)331中于第三組348軋輥350之間穿過，所述軋輥經(jīng)設(shè)計(jì)以整平該經(jīng)加工的薄板坯。軋輥350可以提供有平滑表面352，在經(jīng)加工的薄板坯從軋輥350之間穿過時(shí)該表面將其嚙合并壓縮。在整平工件時(shí)，將壓縮應(yīng)變提供到工件從而形成SWP片料材料378。在圖5A和5B中更為詳細(xì)地顯示了軋輥340和350。如至此所述，SWP通常依照?qǐng)D6的流程圖所描述的過程進(jìn)行。如本文中所示，SWP以其中接納薄板坯30的圖框366開始，并且在圖框368中，沿縱向或平行方向使其經(jīng)受軋波紋。在對(duì)薄板坯30縱向軋波紋后，在圖框370中使工件經(jīng)受橫向軋波紋并隨后按圖框372中所示將其整平。在進(jìn)行圖框372中的整平后，可按線374所示重復(fù)進(jìn)行工件的縱向和橫向軋波紋。任選地，如虛線376所示，可在工件進(jìn)行圖框372中的整平之前使其經(jīng)受接連的縱向和橫向軋波紋。然而，認(rèn)為優(yōu)選的是，依照于圖框372的整平發(fā)生在工件的接連軋波紋之前。在經(jīng)過其中縱向和橫向軋波紋均進(jìn)行兩次的軋波紋加工后(因此對(duì)工件軋波紋4次)，在圖框372中將工件最終整平并輸出平坦的片料材料378，并且該過程在圖框380中結(jié)束。如在圖4中所示，可以使SWP片料材料378的堆疊體380穿過軋機(jī)200以形成超細(xì)晶粒成品片材212。再次地，變形應(yīng)變加工可以與薄板坯30的成形分開進(jìn)行或者可以直接集成到加工單元中，其中設(shè)備8提供有輸送機(jī)構(gòu)329、382(其可以是任何已知的種類，例如自動(dòng)機(jī)械裝置或軌道龍門裝置)以將薄板坯30從模具28輸送到SWP軋制工序331再到堆疊體380并且從這里到軋機(jī)或壓制機(jī)200。如先前所提及的，如果進(jìn)行制造過程和快速凝固的合適且精確的控制，則認(rèn)為初始前體即上文所討論的薄板坯30的各種制造方案是可能的。圖7示意性地描述了另外的制造方案，其中用擠壓機(jī)400可選地替代第一實(shí)施方案的注射模塑機(jī)10。擠壓機(jī)400包括筒體402，螺桿404位于該筒體內(nèi)。因?yàn)閿D壓機(jī)的其它部件對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的，本文沒有提供擠壓機(jī)400的另外討論。將材料從擠壓機(jī)400擠壓出并且在一對(duì)模具406之間快速凝固使得將固體材料的連續(xù)片材從擠壓機(jī)輸送到軋機(jī)408。通過精確地控制擠壓機(jī)進(jìn)程，認(rèn)為在連續(xù)片材中可獲得所需的細(xì)晶粒顯微組織，所述連續(xù)片材作為前體材料進(jìn)入根據(jù)本發(fā)明的軋機(jī)408中。圖7中所示的軋機(jī)408類似于關(guān)于先前實(shí)施方案所討論的軋機(jī)200或331。因此，在此參考之而無需進(jìn)一步討論。對(duì)于作為前體的5X400X400mm薄板坯30，前述方法可將該片材的厚度降至約l-2mm，其中最終片材尺寸可為1250X1250mm。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，降低前體堆疊體的厚度，使得堆疊體的厚度與最終片材的厚度之比為約3:1至30:1。另外，最終片材的平視(俯視)面積與堆疊體的平視面積之比為約3:l至30:i。當(dāng)集成自動(dòng)化制造單元例如前文描述的那些之一將金屬注射模塑的快速凝固與作為相同制造周期一部分的變形應(yīng)變加工相結(jié)合時(shí)，預(yù)期一個(gè)機(jī)械中的生產(chǎn)速率將為每20秒約1薄板坯。此外，因?yàn)楸“迮鞯募?xì)晶粒顯微組織，還可預(yù)期至少80%的生產(chǎn)收率。如可由本發(fā)明的前述討論所推測(cè)的，注射模塑金屬薄板坯的模塑狀態(tài)晶粒尺寸和a含量對(duì)于在隨后塑性變形片材中獲得亞微米晶粒尺寸和低的各向異性(典型地在屈服強(qiáng)度方面不超過10%)是有利的出發(fā)點(diǎn)。似乎變形應(yīng)變加工與其強(qiáng)力的熱機(jī)械加工一起使金屬間顆粒細(xì)分成納米尺寸，并且可能促進(jìn)晶粒內(nèi)細(xì)陣列(finearray)的部分固溶和較均勻的再析出。一些細(xì)分的殘余P相可用于在動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和熱處理期間釘扎晶界。這種固有的粗P相的細(xì)分有益于Mg合金的延展性。更具體地，通過使孿生最小化至小于約10%，基本通過晶粒和晶界中的滑移發(fā)生變形而沒有明顯切變帶，從而產(chǎn)生較大延展性的合金。上述|3相的作用卻是就該新方法重新設(shè)計(jì)Mg的新機(jī)會(huì)的一個(gè)方面。文獻(xiàn)中許多是關(guān)于尚未應(yīng)用于低成本片狀物的新Mg合金化的發(fā)現(xiàn)。通過本發(fā)明、特別是利用"摻混"技術(shù)可容易地將這些合金化添加物減薄至片狀物。這樣的合金化添加物如Ca、Sr、Y、Zr和Zn-Y可提升商業(yè)片材合金AZ31的適中的強(qiáng)度。另外，通過使用上述注射模塑變形應(yīng)變方法可避免DC和TRC中固有的大的熔體和合金交叉污染?？稍谧⑸淠Ｋ軝C(jī)中于數(shù)分鐘內(nèi)完成先前合金的凈化和新?lián)交煳镱w粒的加入，而沒有與DC或TRC操作典型相關(guān)的廢坩鍋加料、爐渣和熔渣。許多晶界的存在提高了金屬在溫沖壓(和超塑性成形)期間的延展性，但是由目前鑄造方法演化的晶界不適合于成形應(yīng)用，這是因?yàn)樗鼈儾辉试S晶粒間的滾動(dòng)或滑移。晶界特性對(duì)變形期間晶界的滑移現(xiàn)象和切變性能具有大的影響。甚至在適度提高的溫度(150-200°C)下，可易于通過溫成形加工使Mg合金成形，只要它們具有變形加工產(chǎn)生的細(xì)晶粒組織(約1-3ym)和有利的晶界。雖然優(yōu)選合金在室溫下成形，但150-20(TC溫度對(duì)于廉價(jià)成形應(yīng)用并非是不尋常的(塑料通常在這樣的溫度下成形)。然而不同于塑料，可熱處理Mg零件以生長(zhǎng)較大的晶粒尺寸并變得抗蠕變，或者可將其適當(dāng)?shù)睾辖鸹允顾鼈兛谷渥?。然而低溫成形可在成形期間保持少的能量使用，并且避免超塑性成形加工期間遇到的不希望的氧化。注射模塑加工期間的快速凝固提供了在隨后變形期間不表現(xiàn)出孿生的細(xì)晶粒組織。然而，產(chǎn)生自液體狀態(tài)的晶界在結(jié)晶學(xué)上是相關(guān)的，并且可具有不允許晶界滑移的"特殊"晶界。特殊晶界可以具有高的錯(cuò)向角度，但它們可具有大分?jǐn)?shù)的共格格點(diǎn)(CSL)和低的晶界能從而使滑移困難。雖然在溫成形期間晶界滑移促成的應(yīng)變不大，但如果其能夠局部地提供容納，則其防止了材料沿晶界斷裂。因此，提高的可成形性所需的晶界必須不是鑄造過程產(chǎn)生的那些，而是塑性加工過程產(chǎn)生的那些。塑性加工在晶界附近產(chǎn)生另外的位錯(cuò)并然后使它們成為適合于提高的可成形性的較高無序或較高能量的構(gòu)造。為改變晶界特性，注射模塑材料等的大量變形需要以本發(fā)明方法完成的大量變形加工?？捎糜谶@樣的大量變形的其它方法(例如ECAP、高壓力扭轉(zhuǎn))似乎不適合于商業(yè)規(guī)?；⑶宜鼈儗?duì)于生產(chǎn)薄、寬的片材不能易于得到自動(dòng)化。因此，通過本發(fā)明，經(jīng)由如下方式可產(chǎn)生在材料的整個(gè)厚度中具有最小偏析的最終產(chǎn)物通過在成形期間快速凝固，初始提供具有均勻的顯微組織和小于lOym的原始細(xì)晶粒尺寸的凈型薄板坯合金。這可通過多種成形方法得以實(shí)現(xiàn)，所述方法包括注射模塑和基于注射模塑的其它變體(包括半固態(tài)金屬注射模塑)以及擠壓模塑。然后，通過將片材加工成表現(xiàn)出優(yōu)異可成形性的無織構(gòu)片材而將顯微組織細(xì)化至納米結(jié)構(gòu)。這可如先前所述在壓模中使用適當(dāng)成型的表面通過熱壓制、軋制或其它方法得以實(shí)現(xiàn)。此后通過超塑性成形(SPF)、溫拉拔、溫沖壓或其它方法中的任一種成形之后得到最終的凈成型零件。(可以減小初始晶粒尺寸以降低SPF加工應(yīng)力、降低用于較佳表面光潔度的SPF溫度和提高SPF速率。)一旦形成凈成型零件，任選對(duì)最終零件進(jìn)行熱處理(退火等)以生長(zhǎng)晶粒從而停止SPF和賦予最終制品抗蠕變性。其結(jié)果是，所獲得的是具有非常高的強(qiáng)度與重量之比、并具有提高的韌性的廉價(jià)、輕重量零件。如上可見，該方法以具有小于10iim的細(xì)晶粒尺寸的無織構(gòu)片材合金開始。然而，該片材合金可以是兩相的和/或包括高角度晶界；前者為了控制晶粒生長(zhǎng)、促進(jìn)SPF期間的晶界切變和強(qiáng)化最終零件，后者為了促進(jìn)最終凈成型和降低織構(gòu)。在細(xì)化顯微組織以獲得約l微米的晶粒尺寸中，提供了嚴(yán)重滑移變形以同時(shí)產(chǎn)生再結(jié)晶，再結(jié)晶至面對(duì)高角度晶界的微米尺寸晶粒。然后，還將粗的第二相進(jìn)一步細(xì)分和/或再次析出成納米尺寸陣列。在上文中，孿生和織構(gòu)的產(chǎn)生均得到最小化。作為實(shí)施例，使用尤其未經(jīng)半固態(tài)注射模塑的商業(yè)AZ31BMg合金作為前體材料工件，所述合金為熱軋板形式，具有6.35mm厚度。該合金的化學(xué)組成是3.0wt%Al、l.0wt%Zn、0.45wt^Mn和余量的Mg。由收到狀態(tài)的板切割出89X89mm的方形工件，然后按上文所述通過SWP進(jìn)行加工。將收到狀態(tài)合金的初始雙峰組織細(xì)化成接近均勻的超細(xì)晶粒組織。使用已知的計(jì)算機(jī)圖像分析軟件通過詳細(xì)的晶粒尺寸分布分析來表征初始組織的雙峰性和其朝向更均勻組織的變化?；趫D像分析，收到狀態(tài)的合金的初始雙峰顯微組織含有31%面積分?jǐn)?shù)的22.1iim尺寸的粗晶粒，但具有9.8iim的平均晶粒尺寸。SWP后的最終顯微組織具有1.4iim的平均晶粒尺寸，其含有小于3%面積分?jǐn)?shù)的粗晶粒。在表2中關(guān)于強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率(包括均勻和均勻后伸長(zhǎng)率)和法向異向性比率(R)顯示了在室溫下對(duì)于不同合金加工條件的AZ31BMg合金的力學(xué)性能。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>*報(bào)道的伸長(zhǎng)率高于12.7mm規(guī)格長(zhǎng)度。5.0mm的較短規(guī)格長(zhǎng)度給出括號(hào)中所示的較高伸長(zhǎng)率值。**eu和epu分別是指均勻應(yīng)變和均勻后應(yīng)變。#對(duì)于收到狀態(tài)的材料，力學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)來自板的內(nèi)部區(qū)域(細(xì)晶粒區(qū)域)。表2顯示，細(xì)晶粒的加工狀態(tài)合金具有改善的力學(xué)性能例如較高的拉伸屈服強(qiáng)度和較高的均勻后伸長(zhǎng)率、以及較高的(R)值。退火進(jìn)一步提高了拉伸伸長(zhǎng)率值。當(dāng)就顯微組織變化進(jìn)行檢查時(shí)，在經(jīng)加工的材料中沒有觀測(cè)到孿生。另外，收到狀態(tài)的合金表現(xiàn)出類似于"橘皮"白色效果(whiteeffect)的粗糙表面，細(xì)晶粒加工合金在測(cè)試后變現(xiàn)出平滑表面。另外，在加工狀態(tài)的合金中發(fā)現(xiàn)頸縮程度更為漸進(jìn)。為了對(duì)比，在Thixomat，Inc.(A皿Arbor，Michigan)的商業(yè)280噸Thixomolding⑧機(jī)器中將測(cè)量為100X150X3mm的Mg-9A1合金(AZ91D)薄板還進(jìn)行半固態(tài)金屬注射模塑。將該薄板坯在具有軋波紋的表面圖案的對(duì)置正弦波壓模中于19(TC下經(jīng)過4個(gè)周期的壓制(周期之間旋轉(zhuǎn)片材90。)。在第4個(gè)壓制周期后將片材壓制整平。厚度的總減薄是從3mm至0.8mm，即73%。將所得拉伸強(qiáng)度與表3中的商業(yè)AZ31(Mg-3A1)片材進(jìn)行對(duì)比。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>氺ASM手冊(cè)如從表3中所看出，相比于原始薄板坯和商業(yè)AZ31，屈服強(qiáng)度提高了73%。極限拉伸強(qiáng)度分別提高了36%和18%。然后在150或25(TC下將該所得SWP片材進(jìn)行退火。測(cè)量產(chǎn)生自原始液相的細(xì)晶粒材料在半固態(tài)金屬注射模塑狀態(tài)、3￥、5￥+軋制/退火狀態(tài)中的硬度并且在表4中顯示了結(jié)果。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>半固態(tài)金屬注射模塑狀態(tài)薄板坯的細(xì)晶粒原始液體區(qū)具有772MPa硬度，通過SWP將其提高至932MPa。在15(TC下進(jìn)行退火將硬度進(jìn)一步提高至958MPa。如在圖8的坐標(biāo)圖中所顯示，相比于來自AZ31的先前數(shù)據(jù)，來自AZ91D的SWP材料比同等晶粒尺寸的AZ31更硬。認(rèn)為高出AZ31的這種硬度增加部分是歸因于富A1的AZ91D合金中的納米尺寸P相。顯微組織證實(shí)起始材料的粗P相被細(xì)分和再析出為納米顆粒，一些是在晶界處。本發(fā)明人還證明了SWP片材的SPF的可行性。如圖9中所說明，通過SWPAZ91D的淺杯突試驗(yàn)制備的杯子深度比僅通過Thixomolding(Thixomat，Inc.，AnnArbor，Michigan的半固體金屬注射模塑方法)成形的起始材料片材(具有相應(yīng)厚度)的深度更深。實(shí)際上，該深度比商業(yè)10-20iimAZ31片材中形成的深度大很多。在另一個(gè)實(shí)施例中，在商業(yè)Thixomolding⑧機(jī)器中將AM60鎂合金進(jìn)行半固體注射模塑以產(chǎn)生3X50X150mm的薄板坯。將該薄板坯加熱至375t:并且在軋機(jī)中按疊置和未疊置配置進(jìn)行軋制。表5提供了這些試驗(yàn)的結(jié)果。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>在堆疊體中的減薄百分離力道次數(shù)目軋輥的妙A(yù)5口a晶粒尺寸壞數(shù)目分?jǐn)?shù)(PSI)RMP(mm)14264，0001452-3381114，000145優(yōu)異1-2如表5中所說明，對(duì)于76%減薄或更大，獲得了超細(xì)晶粒顯微組織以及疊置樣品的薄板坯層之間的優(yōu)異結(jié)合。特別地，在汽車和航空航天領(lǐng)域中預(yù)想到了本發(fā)明制造的產(chǎn)品的潛在市場(chǎng)，在所述領(lǐng)域中通過用鎂替代鋼和鋁可獲得重量節(jié)省?？蓪?fù)雜的3-D凈型材進(jìn)行SPF以顯著減少亞組件的數(shù)目和多重制造及組件的成本。通過亞微米晶粒尺寸、第二相納米晶體和通過延展性合金的選擇可得到高的拉伸強(qiáng)度和高的韌性。如此獲得的獨(dú)特顯微組織將顯著減少織構(gòu)及其對(duì)可成形性的通常阻礙。汽車公司正預(yù)測(cè)用于汽車車輛的Mg噸量的非常顯著的增長(zhǎng)，增長(zhǎng)多達(dá)從每輛車5kg—直到每輛車200kg。存在使美國(guó)汽車工業(yè)能夠引領(lǐng)重量減輕這種巨變的需求。另外的市場(chǎng)應(yīng)進(jìn)一步在航空航天、國(guó)防和其它工業(yè)中。合適合金的變形應(yīng)變加工通過消除多個(gè)階段的軋制和退火應(yīng)當(dāng)降低制造薄片材材料的成本。該加工改變了晶界特性并且提高了通過溫成形或通過超塑性變形進(jìn)行成形的能力。如果在注射模塑后即刻進(jìn)行變形應(yīng)變加工，則可利用模塑坯體中的顯熱。在薄板坯的即刻軋制或壓制后，接著可通過SPF將其成形為復(fù)雜零件形狀。可在20(TC下完成這樣的成形。因此，可將整個(gè)部件制造技術(shù)設(shè)置成連續(xù)操作而沒有片材盤巻的貯存，大量的盤巻退火、巻曲和解巻操作。盤巻的巻曲和吊運(yùn)操作運(yùn)輸所涉及的所有步驟的去除可使工廠的投資最小化?？沙霈F(xiàn)零件的精簡(jiǎn)制造過程。可預(yù)見到的是，變形應(yīng)變加工可通過將用于金屬的注射模塑機(jī)與常規(guī)壓制和軋制設(shè)備進(jìn)行集成來完成，并且在已用于航空航天和汽車工業(yè)的加工設(shè)備上應(yīng)當(dāng)是可行的。還可基于在常規(guī)壓機(jī)上進(jìn)行深拉。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可易于理解的，上述描述本意是作為本發(fā)明原理的實(shí)施的說明。該描述不意欲限制本發(fā)明的范圍或應(yīng)用，這是因?yàn)楸景l(fā)明易于作出修改、變化和改變而不背離本發(fā)明的精神，本發(fā)明的范圍由下面的權(quán)利要求所限定。權(quán)利要求形成具有細(xì)化晶粒組織的片材材料的方法，該方法包括提供鎂金屬合金材料；將該金屬合金材料模塑且快速凝固從而形成具有小于10微米的晶粒組織的細(xì)晶粒前體，其中所述模塑包括將金屬合金材料基本熔化；和通過變形應(yīng)變向該細(xì)晶粒前體提供塑性變形從而形成具有小于5微米的晶粒組織的超細(xì)晶粒組織片狀物。2.權(quán)利要求1的方法，其中細(xì)晶粒前體具有各向同性的晶粒組織。3.權(quán)利要求l的方法，其中重復(fù)進(jìn)行提供鎂金屬合金材料的步驟和模塑且快速凝固的步驟從而形成多個(gè)細(xì)晶粒前體，該方法還包括疊置所述多個(gè)細(xì)晶粒前體從而形成堆疊體，并且提供塑性變形的步驟包括通過變形應(yīng)變使該堆疊體塑性變形。4.權(quán)利要求3的方法，其中堆疊體的厚度與超細(xì)晶粒組織片狀物的厚度之比為3:1至30:i。5.權(quán)利要求3的方法，其中超細(xì)晶粒組織片狀物的平視面積與堆疊體的平視面積之比為3:i至30:i。6.權(quán)利要求3的方法，其中提供塑性變形的步驟將細(xì)晶粒前體結(jié)合在一起以形成超細(xì)晶粒組織片狀物。7.權(quán)利要求3的方法，其中至少兩個(gè)細(xì)晶粒前體由具有相應(yīng)不同性能的分別不同金屬合金模塑制成。8.權(quán)利要求7的方法，其中至少一個(gè)細(xì)晶粒前體比另一個(gè)細(xì)晶粒前體具有相對(duì)更大的抗腐蝕性。9.權(quán)利要求7的方法，其中至少一個(gè)細(xì)晶粒前體比另一個(gè)細(xì)晶粒前體具有相對(duì)更高的伸長(zhǎng)率。10.權(quán)利要求7的方法，其中至少一個(gè)細(xì)晶粒前體比另一個(gè)細(xì)晶粒前體具有相對(duì)更高的強(qiáng)度。11.權(quán)利要求6的方法，其中將加強(qiáng)要件置于細(xì)晶粒前體之間以形成復(fù)合超細(xì)晶粒組織片狀物。12.權(quán)利要求ll的方法，其中加強(qiáng)要件選自晶須、石墨纖維、陶瓷纖維、絲線、絲網(wǎng)和金屬纖維。13.權(quán)利要求l的方法，其中以至少80C/秒的冷卻速率將金屬合金材料快速凝固從而形成細(xì)晶粒前體。14.權(quán)利要求1的方法，其中細(xì)晶粒前體具有不超過4mm的厚度。15.權(quán)利要求1的方法，其中細(xì)晶粒前體具有不超過2%的總孔隙率。16.權(quán)利要求1的方法，其中細(xì)晶粒前體具有不超過1%的氣孔率。17.權(quán)利要求1的方法，其中變形應(yīng)變是以一定應(yīng)變速率，并且實(shí)施提供塑性變形的步驟的同時(shí)將細(xì)晶粒前體加熱到一定溫度，其中所述應(yīng)變速率、溫度和變形應(yīng)變協(xié)同使細(xì)晶粒前體再結(jié)晶為超細(xì)晶粒組織的片狀物。18.權(quán)利要求17的方法，其中通過包括連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的機(jī)制使細(xì)晶粒前體再結(jié)晶，從而產(chǎn)生具有至少50%高角度晶界的超細(xì)晶粒組織片狀物。19.權(quán)利要求17的方法，其中超細(xì)晶粒組織片狀物具有不超過約5的基面織構(gòu)強(qiáng)度。20.權(quán)利要求17的方法，其中超細(xì)晶粒組織片狀物具有不超過約10%的屈服強(qiáng)度各向異性。21.權(quán)利要求17的方法，其中應(yīng)變速率為約0.l-50s-l。22.權(quán)利要求17的方法，其中溫度為約150C-450C。23.權(quán)利要求i7的方法，其中按式z-"xexp(Q/RT)r^所確定，應(yīng)變速率(《)和溫度(T)產(chǎn)生大于約109s—1的Zener因數(shù)(Z)，其中Q是活化能(135kjmol，，R是氣體常數(shù)。24.權(quán)利要求17的方法，其中變形應(yīng)變?yōu)橹辽?.5。25.權(quán)利要求17的方法，其中提供塑性變形基本通過細(xì)晶粒前體的晶界之間的滑移發(fā)生，所述細(xì)晶粒前體具有小于約10%的晶粒組織孿生。26.權(quán)利要求17的方法，其中提供塑性變形在無顯著晶粒組織切變帶的情況下發(fā)生。27.權(quán)利要求l的方法，其中模塑且凝固的步驟在細(xì)晶粒前體中產(chǎn)生多相顯微組織。28.權(quán)利要求27的方法，其中多相顯微組織包括使晶粒生長(zhǎng)最小化的釘扎顆粒。29.權(quán)利要求1的方法，其中提供塑性變形的步驟包括引起形成新晶界的步驟，所述晶界具有適合于溫成形或超塑性成形的高錯(cuò)向。30.權(quán)利要求l的方法，其中在集成設(shè)備中進(jìn)行模塑步驟和提供塑性變形的步驟。31.權(quán)利要求l的方法，其中通過單獨(dú)的機(jī)械進(jìn)行模塑步驟和提供塑性變形的步驟。32.權(quán)利要求l的方法，其中模塑步驟包括金屬合金材料的半固態(tài)金屬注射模塑。33.權(quán)利要求32的方法，其中半固態(tài)金屬材料的固體含量不超過約30%。34.權(quán)利要求32的方法，其中半固態(tài)金屬材料的固體含量不超過約10%。35.權(quán)利要求32的方法，其中半固態(tài)金屬注射模塑包括通過熱流道系統(tǒng)將半固態(tài)金屬材料輸送至模具。36.權(quán)利要求35的方法，其中以至少80%的生產(chǎn)收率形成多個(gè)細(xì)晶粒前體。37.權(quán)利要求32的方法，其中以至少1.5m/秒的螺桿壓射速度注射半固態(tài)金屬材料。38.權(quán)利要求32的方法，其中模塑步驟還包括向金屬合金材料提供氬氣。39.權(quán)利要求l的方法，其中模塑步驟還包括金屬合金材料的擠壓。40.權(quán)利要求l的方法，其中模塑步驟還包括金屬合金材料的真空模塑。41.權(quán)利要求1的方法，還包括在提供塑性變形的步驟后，將超細(xì)晶粒組織片材凈成型從而形成零件的步驟。42.權(quán)利要求41的方法，還包括熱處理凈成型零件以賦予該凈成型零件抗蠕變性的步驟。43.權(quán)利要求41的方法，其中凈成型步驟包括沖壓、拉拔、深拉和超塑性成形中的一種。44.權(quán)利要求41的方法，其中凈成型步驟形成汽車部件。45.用于實(shí)施權(quán)利要求1的方法的設(shè)備。46.通過權(quán)利要求1的方法形成的制品。47.權(quán)利要求l的方法，其中提供塑性變形的步驟包括細(xì)晶粒前體的模壓。48.權(quán)利要求l的方法，其中提供塑性變形的步驟包括軋制細(xì)晶粒前體。49.權(quán)利要求48的方法，其中提供塑性變形的步驟還包括約束細(xì)晶粒前體的邊緣。50.權(quán)利要求49的方法，其中細(xì)晶粒前體的邊緣由十字形輥模頭裝置加以約束。51.權(quán)利要求l的方法，其中提供塑性變形的步驟包括按多個(gè)軋制道次以多個(gè)各自的變形應(yīng)變來軋制細(xì)晶粒前體。52.權(quán)利要求51的方法，其中各個(gè)軋制道次的相應(yīng)變形應(yīng)變?yōu)橹辽?0%。53.權(quán)利要求52的方法，其中軋制步驟包括在高于環(huán)境溫度下的第一軋制道次，其中各個(gè)后續(xù)道次處在較低溫度下。54.權(quán)利要求52的方法，其中所述多個(gè)軋制道次是交叉軋制的。55.權(quán)利要求l的方法，其中提供塑性變形的步驟包括細(xì)晶粒前體的擠壓。56.權(quán)利要求l的方法，其中提供塑性變形的步驟包括細(xì)晶粒前體的鍛造。57.權(quán)利要求l的方法，其中提供塑性變形的步驟包括細(xì)晶粒前體的旋壓。58.權(quán)利要求1的方法，其中提供具有小于約2微米的晶粒組織的片狀物。59.權(quán)利要求1的方法，其中提供具有小于約1微米的晶粒組織的片狀物。60.權(quán)利要求1的方法，其中提供具有約5微米的晶粒組織的前體。61.權(quán)利要求l的方法，其中實(shí)施提供塑性變形步驟的同時(shí)將前體加熱到高于環(huán)境。62.權(quán)利要求1的方法，其中提供具有小于約0.1%水分含量的鎂金屬合金。63.用于細(xì)化晶粒組織和生產(chǎn)超細(xì)晶粒金屬材料片材的設(shè)備，該設(shè)備包含容器，該容器具有入口、遠(yuǎn)離所述入口的卸料出口、和限定在所述入口和卸料出口之間的腔室；與所述入口接合的進(jìn)料器，配置該進(jìn)料器以將金屬材料通過入口引入到所述腔室中；加熱器，用于將熱傳遞到位于腔室內(nèi)的金屬材料使得該金屬材料所處的溫度高于其固相線溫度；卸料裝置，用于將金屬材料通過卸料出口從容器卸出；成形裝置，用于將卸出的金屬材料成形且快速凝固成細(xì)晶粒前體，所述細(xì)晶粒前體具有小于10微米的晶粒組織；禾口包括一對(duì)對(duì)置的成形構(gòu)件的塑性變形裝置，用于將變形應(yīng)變提供到前體制品內(nèi)從而形成具有超細(xì)晶粒尺寸的金屬材料片材，該金屬材料片材具有小于5微米的晶粒組織。64.權(quán)利要求63的設(shè)備，其中對(duì)置的成形構(gòu)件是壓模。65.權(quán)利要求63的設(shè)備，其中對(duì)置的成形構(gòu)件是軋輥。66.權(quán)利要求63的設(shè)備，還包含用于將多個(gè)前體制品疊置成堆疊體的裝置，并且其中將對(duì)置的成形構(gòu)件對(duì)進(jìn)行配置以將變形應(yīng)變提供到該堆疊體內(nèi)，從而形成具有超細(xì)晶粒尺寸的金屬材料片材。67.權(quán)利要求63的設(shè)備，還包含用于將金屬材料的片狀物成型為凈成型制品的凈成型裝置。68.權(quán)利要求67的設(shè)備，其中成型裝置是拉延壓力機(jī)和超塑性成形機(jī)械中的一種。69.權(quán)利要求63的設(shè)備，其中容器、進(jìn)料器、加熱裝置、卸料裝置和成形裝置是注射模塑機(jī)的一部分。70.權(quán)利要求63的設(shè)備，其中容器、進(jìn)料器、加熱裝置、卸料裝置和成形裝置是半固態(tài)金屬注射模塑機(jī)的一部分。全文摘要生產(chǎn)超細(xì)晶粒金屬合金優(yōu)選鎂材料片材的方法和設(shè)備。該設(shè)備將金屬合金材料模塑且快速凝固從而形成細(xì)晶粒前體。然后使該前體經(jīng)受變形應(yīng)變，該變形應(yīng)變改變前體的晶粒組織從而在片狀物中形成超細(xì)晶粒組織。然后可對(duì)該片狀物進(jìn)行超塑性成形從而形成凈成型制品。文檔編號(hào)C22F1/06GK101730755SQ200880012863公開日2010年6月9日申請(qǐng)日期2008年2月27日優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日發(fā)明者A·高什,B·曼索爾,R·F·戴克爾,S·卡爾卡米申請(qǐng)人:密執(zhí)安州立大學(xué)董事會(huì);西克索馬特公司