專利名稱：鎂合金材料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎂合金材料制造方法，其能夠穩(wěn)定制造機(jī)械性能和表面質(zhì)量優(yōu)異的鎂 合金材料如鎂合金鑄造材料或鎂合金壓延材料，以及由上述制造方法得到的鎂合金材料如 鎂合金鑄造材料或鎂合金壓延材料。本發(fā)明還涉及用具有上述優(yōu)異特性的壓延材料得到的 鎂合金成型制品，以及其制造方法。
背景技術(shù)：
比重(20°C時(shí)的密度g/cm3)為1. 74的鎂是用于構(gòu)造用途的金屬材料中最輕的金 屬，而且可以通過與多種元素形成合金來提高強(qiáng)度。此外具有相對(duì)低的熔點(diǎn)和回收中需要 有限能源的鎂合金從回收的觀點(diǎn)是合乎需要的，而且期望作為樹脂材料的替代物。因此，在 要求減輕重量的小型移動(dòng)設(shè)備如移動(dòng)電話或移動(dòng)式儀器以及汽車部件中，鎂合金的應(yīng)用近 來在增加。然而，由于鎂及其合金具有塑性加工性能差的hep結(jié)構(gòu)，目前商業(yè)化的鎂合金制 品主要通過利用注塑的鑄造方法如模鑄法(die casting)或觸融模制(thixomolding)法 制造。然而，經(jīng)由注塑的鑄造具有以下缺點(diǎn)1.機(jī)械性能如抗拉強(qiáng)度、延展性和韌性差；2.由于大量的對(duì)成型制品不必要的部分如將熔融金屬(molten metal)導(dǎo)入模具 中的流槽(runner)而導(dǎo)致材料收率差；3.成型制品可能在其內(nèi)部包含例如由鑄造操作時(shí)氣泡卷入而造成的氣孔，以及因 此可能在鑄造后進(jìn)行熱處理；4.由于鑄件缺陷如流痕(flow line)、孔隙和毛口(burs)，需要修正或清除操作；5.由于涂布在模具上的脫模劑粘在成型制品上，需要清除操作；和6.由于昂貴的制造設(shè)備、不必要部件的存在以及為此所需的清除操作而與高的制 造成本聯(lián)系在一起。另一方面，通過對(duì)鑄造所得的材料進(jìn)行塑性加工如壓延或鍛造而制成的精制材料 (wrought material)在機(jī)械特性上優(yōu)于鑄造材料。然而，由于鎂合金在上述塑性加工性能 方面差，研究在受熱狀態(tài)下進(jìn)行塑性加工。例如，專利文獻(xiàn)1和2公開了，通過向配備有一 對(duì)輥的活動(dòng)模具(movable mold)供給熔融金屬來進(jìn)行連續(xù)鑄造并對(duì)所得的鑄造材料施加 熱壓延，可以得到壓延材料。專利文獻(xiàn)1 :W002/083341小冊(cè)子專利文獻(xiàn)2 日本專利No. 3503898

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將要解決的問題隨著鎂合金制品的應(yīng)用領(lǐng)域的新近擴(kuò)展，要求的質(zhì)量水平變得更為嚴(yán)格，特別是 對(duì)于更輕的重量、改善的耐腐蝕性和改進(jìn)的外觀而言。例如，為了獲得更輕的質(zhì)量，意欲利 用形狀上的復(fù)雜化諸如利用肋式形狀(ribbedshape)或局部地改變厚度，或者提高制品自 身的強(qiáng)度。此外，為了實(shí)現(xiàn)改善的耐腐蝕性，意欲使添加的元素最優(yōu)化以及使成型制品的表 面處理最優(yōu)化。另外在通過先前的鑄造方法制成的鎂合金制品中，盡管采用一般的涂料作 為表面處理，但是為了提高材料的質(zhì)感，希望利用所謂透明涂料充當(dāng)保護(hù)膜。然而，這些要 求難以滿足上述的現(xiàn)有技術(shù)。因此，本發(fā)明的主要目的在于提供能夠穩(wěn)定制造機(jī)械特性和表面質(zhì)量優(yōu)異的鎂合 金材料的鎂合金材料制造方法，以及由上述制造方法得到的鎂合金材料、特別是鎂合金鑄 造材料和鎂合金壓延材料。本發(fā)明的另一目的在于提供用所述壓延材料制成的鎂合金成型 制品，以及其制造方法。解決向題的手段根據(jù)本發(fā)明，通過在連續(xù)的鑄造操作中規(guī)定構(gòu)成熔融鎂合金與之接觸的部分的材 料，可以實(shí)現(xiàn)上述目的。更具體地，本發(fā)明的鎂合金制造方法包括在熔爐中熔化鎂合金以得到熔融金屬的熔化步驟，將所述熔融金屬從所述熔爐轉(zhuǎn)移至熔融金屬池(reservoir)的轉(zhuǎn)移步驟；和經(jīng)過澆注口(pouring gate)從所述熔融金屬池向活動(dòng)模具供給所述熔融金屬，以 及凝固所述熔融金屬以連續(xù)制造厚度為0. I-IOmm的鑄造材料的鑄造步驟，其中在從所述 熔化步驟到所述鑄造步驟的過程中，所述熔融金屬接觸的部分由氧含量為20質(zhì)量％以下 的低氧材料(low-oxygen material)形成。在先前的用于鋁、鋁合金、銅或銅合金的連續(xù)鑄造裝置中，熔爐的坩堝、存儲(chǔ)來自 坩堝的熔融金屬用的熔融金屬池(tandish)、將熔融金屬引入活動(dòng)模具用的澆注口等用耐 熱性和絕熱性優(yōu)異的陶瓷形成，如二氧化硅(硅氧化物(SiO2)，氧含量47質(zhì)量％ )、氧化鋁 (鋁氧化物(Al2O3),氧含量53質(zhì)量％)或氧化鈣(CaO，氧含量29質(zhì)量％)。另一方面， 在用于鋁等的連續(xù)鑄造裝置中，活動(dòng)模具例如由具有優(yōu)異強(qiáng)度的不銹鋼形成。因此，鎂合金 的連續(xù)鑄造利用構(gòu)造上與用于連續(xù)鑄造鋁等的連續(xù)鑄造裝置相似的裝置。然而，作為由本 發(fā)明人所進(jìn)行的研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在鎂合金的連續(xù)鑄造中，由上述氧化物構(gòu)成的部件當(dāng)用 于鎂合金接觸的部分中時(shí)導(dǎo)致氧化鎂的形成，這使得在對(duì)所得鑄造材料進(jìn)行二次加工如壓 延時(shí)，降低表面質(zhì)量或產(chǎn)生裂縫。構(gòu)成鎂合金主要成分的鎂是非?；顫姷慕饘?，其氧化物或者氧化鎂(MgO)的標(biāo)準(zhǔn) 生成自由能為-220kcal/mOl，這小于用作實(shí)用材料的氧化物如氧化鋁的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能。 因此，在與熔融金屬接觸的部分如坩堝、熔融金屬池或澆注口中采用主要由氧構(gòu)成的高氧 材料如氧化鋁或二氧化硅的情況下，作為熔融金屬主要成分存在的鎂將上述高氧材料還 原，因而生成氧化鎂。沒有被再溶解的氧化鎂可能在鑄造材料中沿著熔融金屬的流動(dòng)混合， 從而導(dǎo)致缺陷如不均勻凝固，造成降低鑄造材料表面質(zhì)量，或者構(gòu)成異物，它在鑄造材料的 二次加工如壓延時(shí)導(dǎo)致裂縫由此降低其表面質(zhì)量，或者在最不利的情況下它本身就抑制二
8次加工。此外，失去氧的材料可能碎裂(chipped)并且溶解在熔融的鎂合金中，由此局部降 低其溫度而且導(dǎo)致不均勻凝固，從而降低鑄造材料的表面質(zhì)量?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明規(guī) 定，在條帶狀的(web-shaped)鑄造材料的連續(xù)制造中，采用低氧含量的材料作為熔融金屬 接觸部分中的構(gòu)成材料。以下將進(jìn)一步闡述本發(fā)明。為了獲得基本上無限長的鎂合金材料(鑄造材料)，本發(fā)明利用進(jìn)行連續(xù)鑄造的 連續(xù)鑄造裝置。該連續(xù)鑄造裝置例如包括用于熔化鎂合金以得到熔融金屬的熔爐，用于暫 時(shí)存儲(chǔ)來自該熔爐的熔融金屬的熔融金屬池(tandish)，設(shè)置在熔爐和熔融金屬池之間的 傳送槽(transfer gutter)，向活動(dòng)模具供給來自該池的熔融金屬的澆注口，以及用于鑄造 所供給的熔融金屬用的活動(dòng)模具。此外，可在澆注口附近設(shè)置熔融金屬封板(dam)(側(cè)封 板，side dam)以防止?jié)沧⒖谂c活動(dòng)模具之間的熔融金屬泄漏。例如，熔爐配備有用于儲(chǔ)存 熔融金屬的坩堝和為熔化鎂合金而圍繞坩堝設(shè)置的加熱裝置以便熔化鎂合金。在包括傳送 槽和澆注口的供給部件的外邊緣上，優(yōu)選設(shè)置加熱裝置以便維持熔融金屬的溫度?；顒?dòng)模 具例如可以是(1)如雙輥法所代表的由一對(duì)輥構(gòu)成的模具，(2)如雙帶法所代表的由一對(duì) 帶子構(gòu)成的模具，或(3)如輪帶法所代表的由多根輥(輪)與帶的組合形成的模具。在這 種利用輥和/或帶的活動(dòng)模具中，容易維持恒定的模具溫度，而且由于與熔融金屬接觸的 表面連續(xù)顯現(xiàn)，在鑄造材料中容易保持光滑和恒定的表面狀態(tài)。特別地，活動(dòng)模具優(yōu)選具有 下述構(gòu)造，其中在彼此不同的方向上旋轉(zhuǎn)的一對(duì)輥以相對(duì)關(guān)系配置，即由上述(1)代表的 構(gòu)造，這是因?yàn)槟＞咧圃斓木雀咭约耙驗(yàn)槟＞弑砻?與熔融金屬接觸的表面)能夠容易 地維持在恒定位置。此外在上述構(gòu)造中，由于接觸熔融金屬的表面隨著輥的旋轉(zhuǎn)連續(xù)顯現(xiàn)， 可以在用于鑄造的表面再次與熔融金屬接觸之前的期間內(nèi)進(jìn)行涂敷脫模劑和清除附著物 的操作以及簡(jiǎn)化用于進(jìn)行上述涂敷和清除操作的裝置。上述連續(xù)鑄造裝置容許提供理論上無限長的鑄造材料，由此使大規(guī)模生產(chǎn)變得 可能。在本發(fā)明中，為了減少在進(jìn)行上述連續(xù)鑄造時(shí)鎂合金與氧的結(jié)合，所有與熔融金屬 接觸的部分由氧含量20質(zhì)量％以下的低氧材料形成。在上述連續(xù)鑄造裝置中所有與熔 融金屬接觸的部分例如包括至少構(gòu)成部件的表面部分，如熔爐的內(nèi)部(特別是坩堝)、包 括傳送槽的供給部件、熔融金屬池和澆注口、活動(dòng)模具和熔融金屬封板。自然地，這些構(gòu) 成部件可以完全由氧含量為20質(zhì)量％以下的低氧材料形成。在本發(fā)明中，通過用上述低 氧材料形成從熔化到鑄造步驟中的與熔融金屬接觸的部分，可以減少氧化鎂或失氧材料 (oxygen-deprived material)的碎片的形成，這導(dǎo)致表面質(zhì)量的劣化以及在鑄造材料的二 次加工如壓延中加工性能的劣化。所述低氧材料優(yōu)選具有盡可能低的氧含量，并且為了實(shí)現(xiàn)上述預(yù)期目的，本發(fā)明 規(guī)定20質(zhì)量％作為上限。更優(yōu)選氧含量是1質(zhì)量％以下。特別地，優(yōu)選為基本上不含氧的 材料。具體實(shí)例包括選自碳系材料、鉬(Mo)、碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、銅(Cu)、銅合金、 鐵、鋼和不銹鋼中的至少一種。銅合金的實(shí)例包括通過添加鋅(Zn)形成的黃銅。鋼的實(shí)例 包括耐腐蝕性和強(qiáng)度優(yōu)異的不銹鋼。碳系材料的實(shí)例包括碳(石墨)?；顒?dòng)模具優(yōu)選由具有除了低氧含量以外，還具有優(yōu)異導(dǎo)熱性的材料形成。在這種 情況下，由于從熔融金屬傳遞至活動(dòng)模具的熱量可以在模具中足夠快地得到吸收，可以有 效耗散熔融金屬(或凝固部分)的熱量，由此用穩(wěn)定方式以令人滿意的生產(chǎn)率制造在縱向 上均一質(zhì)量的鑄造材料。由于導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性通常是線性相關(guān)的，所以導(dǎo)熱性可以由導(dǎo)電性替代。因此，對(duì)于形成活動(dòng)模具用的材料，提出滿足下列電導(dǎo)率關(guān)系的材料(電導(dǎo)率條件)100 ^ y > x-10其中y代表活動(dòng)模具的電導(dǎo)率，而χ代表鎂合金材料的電導(dǎo)率。滿足上述電導(dǎo)率關(guān)系的材料的實(shí)例包括銅、銅合金和鋼。此外通過在活動(dòng)模具表面(接觸熔融金屬的表面)上形成具有優(yōu)異導(dǎo)熱性的覆蓋 層(over layer)，能夠得到與通過用導(dǎo)熱性優(yōu)異的材料形成活動(dòng)模具本身的情況類似的效 果。更具體地，提出形成滿足下列電導(dǎo)率關(guān)系的覆蓋層(電導(dǎo)率條件)100 彡 y，> χ-10其中y’代表構(gòu)成覆蓋層的材料的電導(dǎo)率，而χ代表鎂合金材料的電導(dǎo)率。滿足上述電導(dǎo)率關(guān)系的材料的實(shí)例包括銅、銅合金和鋼。這種覆蓋層可如下形成 例如通過涂布上述材料的粉末、轉(zhuǎn)移上述材料的膜、或安裝上述材料的環(huán)形部件。在通過涂 布或通過轉(zhuǎn)移形成覆蓋層的情況下，其適宜地具有0. 1 μ m-1. Omm的厚度。小于0. 1 μ m的 厚度難以為熔融金屬或凝固部分提供散熱作用，而超過1. Omm的厚度導(dǎo)致覆蓋層自身的強(qiáng) 度降低或?qū)顒?dòng)模具的附著降低，由此難以達(dá)到均勻冷卻。在安裝環(huán)形構(gòu)件的情況下，考慮 到強(qiáng)度，優(yōu)選具有約10-20mm的厚度。此外為了形成覆蓋層，也可以采用含有占鑄造材料50質(zhì)量％以上的鎂合金的合 金組成的金屬材料。例如，可以采用組成與構(gòu)成鑄造材料的鎂合金相似的材料，或者構(gòu)成鎂 合金主要成分的鎂。利用與構(gòu)成鑄造材料的鎂合金相似或接近組成的材料的金屬覆蓋層， 滿足上述具有優(yōu)異導(dǎo)熱性的覆蓋層中的電導(dǎo)率條件，因此可以在熔融金屬和凝固部分中實(shí) 現(xiàn)有效的熱消散。此外，它可以提高熔融金屬對(duì)活動(dòng)模具的潤濕性，從而提供抑制鑄造材料 上表面缺陷的作用。鑄造操作時(shí)，活動(dòng)模具優(yōu)選具有低于或等于構(gòu)成該活動(dòng)模具的材料熔點(diǎn)的50%的 表面溫度。上述溫度范圍容許防止活動(dòng)模具變軟和損失強(qiáng)度，由此容許得到穩(wěn)定形狀的長 制品。此外在所述溫度范圍內(nèi)，所得到的鑄造材料具有足夠低的表面溫度，從而減少咬合 (seizure)等以及提供具有令人滿意的表面質(zhì)量的鑄造材料。盡管活動(dòng)模具的表面溫度優(yōu) 選盡可能地低，但是選擇室溫作為下限，因?yàn)檫^低的溫度由于結(jié)露現(xiàn)象在表面上生成濕氣 附著。如上所述，通過用低氧材料形成從熔化到鑄造步驟中與熔融金屬接觸的部分，可 以抑制這些步驟中鎂合金與氧的結(jié)合。為了進(jìn)一步減少鎂合金與氧的這種結(jié)合，優(yōu)選將 熔爐內(nèi)部、熔融金屬池內(nèi)部以及熔爐與池之間的傳送槽內(nèi)部中的至少之一保持在低氧氛圍 中。在高溫條件如熔融金屬狀態(tài)下與氧結(jié)合時(shí)的鎂合金可能會(huì)劇烈地與氧反應(yīng)以及可能引 起燃燒。因此，在存儲(chǔ)熔融金屬的熔爐(特別是坩堝)和熔融金屬池中以及在傳送槽中，優(yōu) 選使氧濃度降低以及優(yōu)選使其變得至少低于空氣中的氧濃度。有利的是將熔爐內(nèi)部和熔融 金屬池內(nèi)部都保持在低氧氛圍下。特別地，所述氛圍優(yōu)選包含少于5vol%的氧，而95vol% 以上的(除氧以外的)其余氣體包含氮?dú)狻鍤夂投趸贾械闹辽僖环N。優(yōu)選氧盡可能 少地存在。因此其可以是氮?dú)狻鍤夂投趸既N氣體的氣體混合物，或者具有氮?dú)狻?氣和二氧化碳中任意兩者的氣體混合物，或者具有氮?dú)?、氬氣和二氧化碳中任一種的氣體。
10此外上述氛圍還可以包括普通阻燃?xì)怏w如SF6或氟代烴(hydrofluorocarbon)，由此進(jìn)一步 提高阻燃效果。阻燃?xì)怏w優(yōu)選含在0. 1-1. Ovol%的范圍內(nèi)。為了便于控制上述氛圍以及避免加工環(huán)境因從熔融鎂合金生成的金屬煙霧而惡 化，熔爐(特別是坩堝)和熔融金屬池可以設(shè)置有用于引入氛圍氣體用的引入管(入口) 和用于排出上述氣體用的排氣管(出口)。上述構(gòu)造允許簡(jiǎn)單地控制氛圍，例如利用含 50vol %以上的氬氣或二氧化碳的吹掃氣體，或者含總計(jì)50vol %以上的氬氣和二氧化碳的 吹掃氣體。在向活動(dòng)模具供給熔融金屬的情況下，熔融金屬可能由于鎂合金與空氣中氧氣 的反應(yīng)而引起燃燒，特別是在澆注口附近。此外，鎂合金在鑄造成模型同時(shí)可能被部分氧 化從而在鑄造材料表面上顯示黑色著色。因此象熔爐和熔融金屬池一樣，希望圍住澆注 口和活動(dòng)模具附近并向其中注入低氧氣體(可以包含阻燃?xì)怏w)。在沒有氣體屏障(gas shielding)的情況下，可以將澆注口構(gòu)造成與活動(dòng)模具的截面形狀相同的封閉結(jié)構(gòu)，由此 熔融金屬在澆注口附近不會(huì)與外部空氣接觸，從而防止燃燒或氧化以及能夠提供具有令人 滿意的表面狀態(tài)的鑄造材料。優(yōu)選在熔融金屬的流動(dòng)傾向于停滯的位置上攪拌熔融金屬，例如在熔爐(特別是 坩堝)、用于將熔融金屬從熔爐傳送到熔融金屬池的傳送槽和熔融金屬池的至少之一中進(jìn) 行。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使后面將要敘述的包含添加元素的熔融鎂合金靜置時(shí)，由于與鋁等相 比鎂具有較小的比重，所以所述添加元素成分可能會(huì)沉降。也發(fā)現(xiàn)攪拌有效防止鑄造材料 中的偏析以及獲得金屬間化合物的細(xì)微均勻分散。在對(duì)上述防止沉降和偏析的預(yù)期中，提 出在熔融金屬于熔爐或熔融金屬池中時(shí)的保持靜置之處攪拌熔融金屬。攪拌方法的實(shí)例包 括例如通過在熔爐中設(shè)置翅片(fin)或通過引入氣泡的直接攪拌熔融金屬的方法，以及通 過從外部提供振動(dòng)、超聲波或電磁力來間接攪拌熔融金屬的方法。熔融金屬在從澆注口供給至活動(dòng)模具時(shí)的壓力(該壓力以下稱為供給壓力)優(yōu) 選為101. 8kPa以上和小于118. 3kPa(l. 005atm以上和小于1. 168atm)。在101. 8kPa以上 的供給壓力下，熔融金屬被有效地壓至模具中，由此實(shí)現(xiàn)在模具和澆注口之間所形成的彎 液面(meniscus)(在從澆注口前端到熔融金屬最初接觸活動(dòng)模具的位置的區(qū)域中形成的 熔融金屬的表面)的容易形狀控制以及提供阻礙波痕形成的作用。尤其在用一對(duì)輥形成 活動(dòng)模具的情況下，彎液面形成區(qū)域的距離(從澆注口的前端到熔融金屬最初接觸活動(dòng)模 具的位置的距離)基本上小于包含輥旋轉(zhuǎn)軸的平面與澆注口前端之間距離(以下稱為位 移(offset))的10%，以使得熔融金屬經(jīng)過較寬的范圍與構(gòu)成模具的輥接觸。由于熔融 金屬主要通過與模具接觸來冷卻，彎液面的較短區(qū)域提高熔融金屬的冷卻效果，由此容許 得到在橫向和縱向上具有均勻凝固結(jié)構(gòu)的鑄造材料。另一方面，過高的供給壓力，具體地 118. 3kPa以上的供給壓力造成缺陷如熔融金屬泄漏，所以上限選為118. 3kPa。向熔融金屬施加供給壓力可以如此進(jìn)行，例如在熔融金屬利用泵從澆注口供給至 活動(dòng)模具的情況下通過控制該泵來進(jìn)行，以及在熔融金屬通過其重量從澆注口供給至活動(dòng) 模具的情況下通過控制池中熔融金屬的液面來進(jìn)行。更具體地，活動(dòng)模具由一對(duì)輥構(gòu)成，所 述輥被設(shè)置成輥間間隙的中心線為水平的；而將熔融金屬池、澆注口和活動(dòng)模具如此設(shè)置 以使得熔融金屬在水平方向上從熔融金屬池經(jīng)由澆注口供給至輥間間隙中以及在水平方 向上形成鑄造材料。在上述情形中，通過將熔融金屬池中熔融金屬的液面保持在比輥間間
11隙的中心線高30mm以上的位置，可以對(duì)熔融金屬賦予在上述范圍內(nèi)的供給壓力。有利地調(diào) 整液面以使得供給壓力為101. 8kPa以上和小于118. 3kPa，而上限是約1000mm。優(yōu)選的是 選擇比輥間間隙的中心線高30mm以上的高度作為熔融金屬池中熔融金屬液面的設(shè)定值， 以及通過熔融金屬池中熔融金屬的液面正好滿足上述設(shè)定值或者在士 10%誤差內(nèi)來控制 所述液面。上述控制范圍提供穩(wěn)定的供給壓力，由此穩(wěn)定彎液面區(qū)域以及提供在縱向上具 有均一的凝固結(jié)構(gòu)的鑄造材料。在上述供給壓力下供給至輥間間隙的熔融金屬在位移區(qū)域中具有高的填充率 (fill rate)。因此，在由從澆注口供給的熔融金屬最初接觸的活動(dòng)模具(輥)的部分、澆 注口前端以及需要的話熔融金屬封板所形成的封閉空間中，可能發(fā)生從鑄造材料排出部分 以外的部分泄漏熔融金屬。因此，優(yōu)選通過活動(dòng)模具(輥)與澆注口的外邊緣前端之間的 間距為1. Omm以下、特別是0. 8mm以下來設(shè)置澆注口。澆注口處的熔融金屬優(yōu)選保持在熔點(diǎn)(liquid curve temperature)+10°C以上和 熔點(diǎn)+85°C以下的溫度。熔點(diǎn)+10°C以上的溫度降低了從澆注口流出的熔融金屬的粘度， 從而允許容易地穩(wěn)定彎液面。此外熔點(diǎn)+85°C以下的溫度不會(huì)過度增加在熔融金屬與模具 接觸到凝固開始的期間內(nèi)模具從熔融金屬奪取的熱量，從而提高冷卻效果。因此得到優(yōu)異 的效果，諸如減少鑄造材料中的偏析，在鑄造材料中形成更細(xì)微的結(jié)構(gòu)，阻礙鑄造材料表面 上縱向流痕的形成，以及防止模具中過度的溫度增加由此穩(wěn)定在鑄造材料縱向上的表面質(zhì) 量。在某些合金類型中，盡管為了使熔融金屬中固相率為0，熔化時(shí)的熔融金屬溫度可能最 大提高至約950°C，但是在熔融金屬從澆注口供給至活動(dòng)模具時(shí)，不管其合金類型，在上述 溫度范圍內(nèi)的控制是優(yōu)選的。除了在澆注口處熔融金屬的溫度控制以外，在澆注口的橫截面方向上熔融金屬 優(yōu)選控制在10°c以內(nèi)的溫度波動(dòng)。溫度波動(dòng)很少的狀態(tài)允許將熔融金屬充分填入鑄造 材料橫向上的側(cè)面端部(lateral edge portion)，由此能夠形成橫向上均勻的凝固殼體 (solidification shell)。從而可以提高鑄造材料的表面質(zhì)量和成品收率?？梢酝ㄟ^在澆 注口附近為了溫度管理而設(shè)置溫度測(cè)量裝置以及需要時(shí)由加熱裝置加熱熔融金屬來進(jìn)行 溫度控制。當(dāng)熔融金屬與活動(dòng)模具接觸而凝固時(shí)，冷卻速率優(yōu)選為50-10，OOOK/s。鑄造時(shí)低 的冷卻速率可能會(huì)產(chǎn)生粗大的金屬間化合物，從而阻礙二次加工如壓延。因此優(yōu)選用上述 冷卻速率進(jìn)行快速冷卻，以便抑制金屬間化合物的生長。通過調(diào)整鑄造材料的目標(biāo)厚度、熔 融金屬和活動(dòng)模具的溫度以及活動(dòng)模具的驅(qū)動(dòng)速度，或者通過將優(yōu)異冷卻能力的材料用于 模具材料、特別是熔融金屬接觸的模具表面的材料，可以調(diào)整冷卻速率。在用一對(duì)輥來形成活動(dòng)模具的情況下，包含輥旋轉(zhuǎn)軸的平面與澆注口前端之間的 距離(位移)優(yōu)選是輥整個(gè)圓周長度的2. 7%以下。在這種情況下，在包含輥旋轉(zhuǎn)軸(輥的 半徑)的平面與澆注口前端之間于輥旋轉(zhuǎn)軸附近形成的角度(輥面角)為10°以下，由此 減少了鑄造材料上的裂縫。更優(yōu)選地，所述距離是輥整個(gè)圓周長度的0. 8-1. 6%。另外，在用一對(duì)輥形成活動(dòng)模具的情況下，澆注口的外邊緣前端之間的距離優(yōu)選 是最小輥間間隙的1-1. 55倍。特別地，熔融金屬最初接觸的輥部分之間的距離(以下稱為 起始間隙)優(yōu)選為最小間隙的1-1. 55倍。由構(gòu)成活動(dòng)模具的對(duì)輥的相對(duì)設(shè)置形成的間隙 (間隔)朝著鑄造方向從澆注口逐漸變小以及在輥設(shè)置得最為靠近的最小間隙之后逐漸變
12大。從而，使用于向活動(dòng)模具供給熔融金屬的澆注口的外邊緣前端的距離、或者優(yōu)選地包括 熔融金屬開始接觸活動(dòng)模具的地點(diǎn)的起始間隙保持在上述范圍內(nèi)，由此，由于在凝固過程 中輥間間隙減小，在熔融金屬(包括凝固部分)與模具之間幾乎不會(huì)形成間隙和得到高的 冷卻效果。當(dāng)澆注口的外邊緣前端之間的距離(或起始間隙)超過最小間隙的1.55倍時(shí)， 從澆注口供給的鎂表現(xiàn)出與活動(dòng)模具的較大接觸部分。在這種情況下，在熔融金屬凝固開 始之后于起始的凝固相中生成的凝固殼體在該過程中可能會(huì)經(jīng)受活動(dòng)模具的變形力直到 凝固完成為止。作為不易加工材料的鎂合金由于上述變形力可能產(chǎn)生裂縫，由此難以得到 滿意表面質(zhì)量的鑄造材料。熔融金屬的凝固優(yōu)選在其從活動(dòng)模具中排出時(shí)已完成。例如，在用一對(duì)輥形成活 動(dòng)模具的情況下，當(dāng)熔融金屬經(jīng)過輥設(shè)置得最為靠近的最小間隙時(shí)完成其凝固。更具體地， 進(jìn)行凝固以致于凝固的完成點(diǎn)存在于包含輥旋轉(zhuǎn)軸的平面與澆注口前端之間的區(qū)域(位 移段)中。在上述區(qū)域內(nèi)完成凝固的情況下，從澆注口引入的鎂合金與模具接觸并且由模 具奪取熱量，由此可以防止中心線偏析。另一方面，在經(jīng)過位移段之后最終包含在鎂合金的 中心部分的未凝固區(qū)域構(gòu)成中心線偏析或逆偏析的原因。特別地，在鑄造方向上從位移段的后端(最小間隙處)起，凝固優(yōu)選在位移距離 15-60%的范圍內(nèi)完成。當(dāng)凝固在上述范圍內(nèi)完成時(shí)，凝固部分經(jīng)受活動(dòng)模具的壓縮。所述 壓縮使得消除或減少最終存在于凝固部分中的空隙，以及容許在二次加工如壓延中獲得具 有足夠加工性能的高密度的鑄造材料。此外，由于完全凝固之后通過活動(dòng)模具的減量小于 30%，由活動(dòng)模具的減量所造成的缺陷如裂縫很少或根本不會(huì)發(fā)生。此外，即使在完全凝固 之后凝固部分也仍然在輥之間夾緊以及在由輥形成的封閉空間中被模具(輥)奪取熱量， 由此從模具排出(放出)的鑄造材料具有充分冷卻的表面溫度以及防止了例如由于快速氧 化而損失表面質(zhì)量。例如通過相對(duì)于所需的合金組成和所需的片材厚度適當(dāng)?shù)剡x擇模具材 料，通過利用足夠低的模具溫度以及調(diào)節(jié)活動(dòng)模具的驅(qū)動(dòng)速度，可以實(shí)現(xiàn)在位移段中完成 上述的凝固。在通過從活動(dòng)模具排出之際完成凝固來控制凝固狀態(tài)的情況下，從活動(dòng)模具中排 出的鎂合金材料(鑄造材料)的表面溫度優(yōu)選是400°C以下。當(dāng)鑄造材料從活動(dòng)模具如輥 之間的封閉部分中釋放出到含氧氛圍(如空氣)中時(shí)，上述情形允許防止引起變色的鑄造 材料的快速氧化。此外在鎂合金包含高濃度(具體地約4-20質(zhì)量％)的添加元素(稍后 將描述)的情況下，可以防止鑄造材料的滲出(exudation)。例如通過相對(duì)于所需的合金組 成和所需的片材厚度適當(dāng)?shù)剡x擇模具材料，通過利用足夠低的模具溫度以及調(diào)節(jié)活動(dòng)模具 的驅(qū)動(dòng)速度，可以達(dá)到400°C以下的表面溫度。此外在通過從活動(dòng)模具排出之際完成凝固來控制凝固狀態(tài)的情況下，當(dāng)凝固材 料被活動(dòng)模具壓縮，直至從中放出為止時(shí)，由材料對(duì)活動(dòng)模具在材料的橫向上施加的壓 縮荷載優(yōu)選為 1，500-7，000N/mm(l50-713kgf/mm)。直到凝固完成點(diǎn)(solidification completion point)為止，由于在材料中殘留有液相，幾乎沒有荷載施加于活動(dòng)模具。因此， 小于1，500N/mm的荷載表明最終的凝固點(diǎn)存在于從活動(dòng)模具放出之后的位置中，而在這種 情況下，傾向于產(chǎn)生縱向流痕等由此導(dǎo)致表面質(zhì)量降低。另外超過7，000N/mm的荷載可能 會(huì)在鑄造材料中造成裂縫，從而同樣降低質(zhì)量。通過調(diào)節(jié)活動(dòng)模具的驅(qū)動(dòng)速度可以控制所 述壓縮荷載。
為了提高機(jī)械性能，本發(fā)明利用包含鎂作為主要成分以及包含后面將要描述的添 加元素(第一添加元素、第二添加元素)的鎂合金。更具體地，采用含鎂(Mg)50質(zhì)量％以 上的組成。所述組成和添加元素的更具體的實(shí)例如下所示。雜質(zhì)可能由并非有意添加的元 素構(gòu)成，或者可能包括有意添加的元素(添加元素)組成1，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質(zhì)量％以上和小于20質(zhì)量％ ；以及由鎂和雜質(zhì)構(gòu)成的余量；組成2，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質(zhì)量％以上和小于20質(zhì)量％ ；0. 001質(zhì)量％以上和小于16質(zhì)量％的Ca、 以及由鎂和雜質(zhì)構(gòu)成的余量；組成3，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質(zhì)量％以上和小于20質(zhì)量％ ；選自Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、 Te、Nd、Nb、La和RE的至少一種第二添加元素，其量為0. 001質(zhì)量％以上和小于5質(zhì)量％ ； 以及由鎂和雜質(zhì)構(gòu)成的余量。盡管第一添加元素有效提高鎂合金的特性如強(qiáng)度和耐腐蝕性，但是超過上述范圍 的添加是不理想的，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致合金的熔點(diǎn)提高或者半固體相(solidphase)的增加。盡管 Ca具有為熔融金屬提供耐燃性的作用，但是超過上述范圍的添加是不理想的，因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生 粗大的Al-Ca型金屬間化合物和Mg-Ca型金屬間化合物，從而降低二次加工性能。盡管預(yù) 期第二添加元素通過更細(xì)微的晶體顆粒形成能夠有效提高機(jī)械特性以及為熔融金屬提供 耐燃性，但是超過上述范圍的添加是不理想的，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致合金的熔點(diǎn)提高或熔融金屬的 粘度增加。利用上述連續(xù)鑄造的制造方法容許得到具有優(yōu)異表面性能的鎂合金鑄造材料?？?對(duì)所得鑄造材料進(jìn)行熱處理或時(shí)效處理(aging treatment)，以便得到均質(zhì)化。具體的優(yōu) 選條件包括200-600°C的溫度和1-40小時(shí)的時(shí)間。根據(jù)合金組成可以適當(dāng)?shù)剡x擇溫度和 時(shí)間。在本發(fā)明中，通過上述連續(xù)鑄造得到的鑄造材料或者在連續(xù)鑄造之后經(jīng)受熱處理的 鑄造材料具有0. 1-10. Omm的厚度。厚度小于0. Imm時(shí)，難以用穩(wěn)定的方式供給熔融金屬以 及獲得條帶狀制品。另一方面，超過10. Omm的厚度傾向于在所得鑄造材料中造成中心線偏 析。厚度特別優(yōu)選l_6mm。通過調(diào)整活動(dòng)模具，例如在用對(duì)置設(shè)置的一對(duì)輥形成活動(dòng)模具的 情況下通過調(diào)整輥間的最小間隙，可以控制鑄造材料的厚度。在本發(fā)明中，上述獲得的厚度 為平均值。例如通過在鑄造材料的縱向上于任意的多個(gè)位置測(cè)量厚度并且用這些數(shù)值得到 厚度的平均值。在后面將要描述的壓延材料中方法也一樣。所得鎂合金鑄造材料優(yōu)選具有0. 5-5. Oym的DAS(枝晶臂間距(dendritearm spacing)) 0上述范圍內(nèi)的DAS提供優(yōu)異的二次加工性能如壓延，以及對(duì)在二次加工材料進(jìn) 一步進(jìn)行塑性加工如沖壓或鍛造的情況下優(yōu)異的加工性能。獲得上述范圍內(nèi)的DAS的方法 例如是將凝固時(shí)的冷卻速率保持在50-10，OOOK/s。在這種情況下，更優(yōu)選在鑄造材料的橫 向和縱向上保持均勻的冷卻速率。此外所得鎂合金鑄造材料包括大小為20μπι以下的金屬間化合物，這容許進(jìn)一步 提高二次性能如壓延、以及在對(duì)二次加工材料進(jìn)一步進(jìn)行塑性加工如沖壓或鍛造的情況下 提高加工性能。此外，IOym以下的金屬間化合物大小不僅容許改善鑄造材料在二次加工 和后續(xù)加工步驟中的變形能力，而且容許改善耐熱性、抗蠕變性、楊氏模量和伸長率。此外，
14在實(shí)現(xiàn)上述特性進(jìn)一步改進(jìn)方面更優(yōu)選5μπι以下的大小。在進(jìn)一步增加的冷卻速率下獲 得和包含以細(xì)微分散在晶體顆粒中的3μπι以下金屬間化合物的材料在上述特性和機(jī)械性 能方面得到改進(jìn)并且是優(yōu)選的。此外，1 μm以下的金屬間化合物使得進(jìn)一步提高所述特性 以及是優(yōu)選的。超過20 μ m的粗大金屬間化合物構(gòu)成上述二次加工或塑性加工中的破裂 起始點(diǎn)。獲得20μπι以下的金屬間化合物大小的方法例如是將凝固時(shí)的冷卻速率保持在 50-10，OOOK/s。在這種情況下，更優(yōu)選在鑄造材料的橫向和縱向上保持均勻的冷卻速率。 除了控制冷卻速率以外，更有效的是在熔爐中或在熔融金屬池中攪拌熔融金屬。在這種情 況下，優(yōu)選控制熔融金屬溫度，使其不成為造成部分金屬間化合物生成的溫度或更低。例如 通過在光學(xué)顯微鏡下觀察鑄造材料的截面，然后確定該截面中金屬間化合物的最大截面長 度作為該截面上的金屬間化合物大小，類似地確定在任意的多個(gè)截面上金屬間化合物的大 小，以及例如在20個(gè)截面中取金屬間化合物的最大值，從而得到金屬間化合物的大小?？?以適當(dāng)改變所觀察的截面數(shù)量。在所得鑄造材料的鎂合金組成包含上述第一添加元素和第二添加元素的情況下， 為了在二次加工如壓延中或在對(duì)二次加工材料進(jìn)行塑性加工如沖壓或鍛造時(shí)獲得優(yōu)異的 加工性能，在所述第一和第二添加元素中，在含量為0. 5質(zhì)量％以上的每種元素中，在鑄造 材料的表面部分和中心部分，設(shè)定含量(質(zhì)量％ )與實(shí)際含量(質(zhì)量％ )之間的差(絕對(duì) 值)優(yōu)選較小，具體地10%以下。在調(diào)查鎂合金中含0.5質(zhì)量％以上的元素的偏析對(duì)二次 加工如壓延或在對(duì)該材料進(jìn)一步進(jìn)行塑性加工如沖壓時(shí)的加工性能的影響時(shí)，本發(fā)明人發(fā) 現(xiàn)在鑄造材料的表面部分和中心部分處設(shè)定含量與實(shí)際含量之間的差超過10%，則會(huì)引起 表面部分與中心部分之間機(jī)械性能的不平衡，由此從相對(duì)易碎的部分開始容易產(chǎn)生破裂以 及因此降低成形極限。因此，對(duì)于含量0. 5質(zhì)量％以上的每種元素，使鑄造材料的表面部分 處的設(shè)定含量與實(shí)際含量之間的差、以及在鑄造材料的中心部分處的設(shè)定含量與實(shí)際含量 之間的差為10%以下。鑄造材料的表面部分指的是在鑄造材料截面的厚度方向上，對(duì)應(yīng)于 從表面起20%鑄造材料厚度的區(qū)域；而中心部分指的是在鑄造材料截面的厚度方向上，對(duì) 應(yīng)于從中心起10%鑄造材料厚度的區(qū)域。構(gòu)成成分例如可以通過ICP分析。設(shè)定含量可以 是用于獲得鑄造材料的混合量，或者通過分析整個(gè)鑄造材料而得到的值。例如，如下獲得表 面部分的實(shí)際含量通過切削或拋光表面以露出表面部分、在上述表面部分中的5個(gè)或多 個(gè)不同位置的截面上進(jìn)行分析、并取分析值的平均值。例如，可以如下獲得中心部分的實(shí)際 含量通過切削或拋光表面以露出中心部分、在上述中心部分中的5個(gè)或多個(gè)不同位置的 截面上進(jìn)行分析、并取分析值的平均值?？梢赃m當(dāng)改變分析的位置數(shù)量。得到10%以下差 異的方法例如是利用夠快的鑄造速度，或者在200-600°C的溫度下對(duì)鑄造材料施加熱處理。此外，所得鑄造材料的表面缺陷的深度優(yōu)選小于該鑄造材料厚度的10%。在調(diào)查 表面缺陷深度對(duì)于二次加工性能和塑性加工性能的影響時(shí)，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)深度小于鑄造材 料厚度10%的表面缺陷幾乎不會(huì)變成破裂的起始點(diǎn)，特別是在通過沖壓的折疊加工的情況 下，從而提高加工性能。因此，如上限定表面缺陷的深度。為了獲得小于鑄造材料厚度10% 的表面缺陷深度，例如可以采用較低的熔融金屬溫度以及采取加高的冷卻速率。也可以利 用具有導(dǎo)熱性和熔融金屬對(duì)活動(dòng)模具潤濕性優(yōu)異的金屬覆蓋層的活動(dòng)模具，或者將澆注口 橫截面方向上的熔融金屬溫度的溫度波動(dòng)保持在10°c以下。通過在鑄造材料縱向上長Im 的區(qū)域內(nèi)選擇任意兩點(diǎn)，得到該兩點(diǎn)的截面，用#4000或更細(xì)的砂紙和粒徑1 μ m金剛石研
15磨顆粒將各截面拋光，在200X放大倍率的光學(xué)顯微鏡下觀察整個(gè)長度的表面，并且將最 大的值定義為表面缺陷的深度，從而可以確定表面缺陷的深度。另外，為了減少經(jīng)受二次加工的鎂合金材料的塑性加工性能損失，存在于鑄造材 料表面上的波痕，對(duì)于最大寬度rw與最大深度rd的關(guān)系而言，優(yōu)選滿足rWXrd< 1.0。例 如通過將熔融金屬在從澆注口供給至活動(dòng)模具時(shí)的壓力(供給壓力)保持在101. SkPa以 上和小于118. 3kPa(l. 005atm以上和小于1. 168atm)，或者通過調(diào)整活動(dòng)模具的驅(qū)動(dòng)速度， 可以滿足rwXrd< 1.0的關(guān)系。過低的模具驅(qū)動(dòng)速度傾向于擴(kuò)大波痕，而過高的驅(qū)動(dòng)速度 可能會(huì)引起表面破裂等。通過對(duì)存在于鑄造材料表面上的波痕用三維激光測(cè)量裝置，對(duì)預(yù) 定測(cè)量半徑的任意20個(gè)波痕測(cè)量最大寬度和最大深度，從而得到波痕的最大寬度和最大 深度。在鑄造材料上限定多個(gè)測(cè)量范圍，在每一測(cè)量范圍中以相似方法確定最大寬度和最 大深度，以及在所有測(cè)量范圍中所述最大寬度和最大深度都滿足上述關(guān)系，在這種情況下， 這樣的鑄造材料具有減少塑性加工性能損失的更好效果。測(cè)量范圍的數(shù)量優(yōu)選為5-20。此外所得的鑄造材料優(yōu)選具有150MPa以上的抗拉強(qiáng)度和1 %以上的斷裂拉伸 率，因?yàn)樗梢詼p少經(jīng)受二次加工的鎂合金材料的塑性加工性能的損失。為了提高強(qiáng)度 和延展性，優(yōu)選形成更細(xì)微的結(jié)構(gòu)以及降低表面缺陷的大小，由此使鑄造材料能夠壓下 (depressed)。更具體地，例如通過選擇0. 5-5. 0 μ m范圍內(nèi)的DAS，20 μ m以下范圍內(nèi)的金 屬間化合物大小，材料厚度10%以下范圍內(nèi)的表面缺陷的深度，以及將凝固完成點(diǎn)設(shè)定在 位移距離15-60 %的范圍內(nèi)，可以得到具有上述機(jī)械特性的鑄造材料。通過連續(xù)鑄造得到的鑄造材料或在連續(xù)鑄造后經(jīng)受熱處理的鑄造材料在壓延等 中具有優(yōu)異的二次加工性能，因此最適宜作為二次加工材料。此外通過使上述鑄造材料進(jìn) 行塑性加工如通過一對(duì)壓延軋輥壓延可以得到更好強(qiáng)度的鎂合金材料。壓延優(yōu)選在總壓延減量(reduction rate)為20%以上的條件下進(jìn)行。在總壓延 減量小于20%的壓延中，殘留下構(gòu)成鑄造材料結(jié)構(gòu)的柱狀晶體，由此傾向于顯示不均一的 機(jī)械特性。特別地，為了將鑄造結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成實(shí)質(zhì)上壓延結(jié)構(gòu)(再結(jié)晶結(jié)構(gòu))，總壓延減量優(yōu) 選為30%以上?？倝貉訙p量C定義為C(%) = (A-B)/AX 100，鑄造材料厚度為A (mm)而壓 延材料厚度為B(mm)。壓延可以在一個(gè)道次或多個(gè)道次中進(jìn)行。在進(jìn)行多道次壓延的情況下，優(yōu)選包括 一道次壓延減量為1-50%的壓延道次。當(dāng)一道次壓延減量小于時(shí)，為獲得所需厚度的 壓延材料(壓延片材)，重復(fù)壓延道次的數(shù)量增加，從而導(dǎo)致較長的時(shí)間和較低的生產(chǎn)率。 此外在1道次的壓延減量超過50%的情況下，由于加工度大，需要在壓延之前充分加熱材 料，由此增加塑性加工性能。然而，所述加熱產(chǎn)生更粗大的晶體結(jié)構(gòu)，從而可能在沖壓或鍛 造中降低塑性加工性能。壓延減量c定義為c(%) = (a-b)/aX100，壓延前材料厚度為 a (mm)而壓延后材料厚度為b (mm)。另外所述壓延過程可以包括以下壓延步驟，其中作為壓延前材料的溫度tl(°C ) 和壓延時(shí)材料的溫度t2 CC )中較高者的溫度T(°C )與壓延減量)滿足關(guān)系100 > (T/c) > 5。在(T/c)為100以上的情況下，盡管事實(shí)上該材料由于高溫而具有足夠的壓延 性能并且允許采取高加工度，但是壓延操作以低的加工度進(jìn)行，以致于該操作在經(jīng)濟(jì)上是 浪費(fèi)的。在(T/c)為5以下的情況下，盡管事實(shí)上該材料由于低溫而具有低的壓延性能，但 是壓延操作以高的加工度進(jìn)行，以致于壓延時(shí)在材料內(nèi)部或表面上容易產(chǎn)生裂縫。
此外，壓延過程優(yōu)選包括以下壓延步驟，其中即將進(jìn)入壓延軋輥時(shí)的材料表面溫 度為100°C以下以及壓延軋輥的表面溫度是100-300°c。材料通過與如此加熱的壓延軋輥 接觸而間接加熱。在下文中，其中將壓延之前的材料保持在100°c以下的表面溫度而實(shí)際壓 延操作中的壓延軋輥被加熱至100-300°C表面溫度的壓延方法稱作“非預(yù)熱壓延”。所述非 預(yù)熱壓延可以在多個(gè)道次中進(jìn)行，或者在多個(gè)道次中在進(jìn)行除了所述非預(yù)熱壓延以外的壓 延之后僅在最后道次中施用。換句話說，可以利用除了所述非預(yù)熱壓延以外的壓延作為粗 軋(crude rolling)而非預(yù)熱壓延作為精軋(finish rolling)。至少在最后道次中進(jìn)行非 預(yù)熱壓延，這容許得到具有足夠強(qiáng)度和塑性加工性能優(yōu)異的鎂合金壓延材料。在所述非預(yù)熱壓延中，即將進(jìn)入壓延軋輥時(shí)的材料的表面溫度在下限方面沒有特 別限制，室溫下的材料不需要加熱或冷卻，對(duì)于能效是有利的。在所述非預(yù)熱壓延中，低于100°C的壓延軋輥溫度造成對(duì)材料的加熱不足，從而最 終在壓延過程中產(chǎn)生裂縫以及阻礙壓延操作。此外在壓延軋輥具有超過300°C的溫度的情 況下，壓延軋輥需要大規(guī)模的加熱設(shè)備，而且壓延過程中材料的溫度變得過高從而形成更 粗大的晶體結(jié)構(gòu)，因此傾向于降低沖壓或鍛造中的塑性加工性能。除了所述非預(yù)熱壓延以外的壓延優(yōu)選是熱壓延(hot rolling)，其中材料被加熱 至100-500°C、特別優(yōu)選150-350°C溫度。每道次的壓延減量優(yōu)選是5-20%。繼連續(xù)鑄造之后連續(xù)地進(jìn)行時(shí)，壓延加工可以利用鑄造材料中的余熱，在能效方 面是優(yōu)異的。在溫軋(warm rolling)的情況下，材料可以通過向壓延軋輥設(shè)置加熱裝置如 加熱器而間接加熱，或者通過在材料附近設(shè)置高頻加熱裝置或加熱器來直接加熱。利用潤 滑劑有利地進(jìn)行壓延加工。潤滑劑的使用容許在一定程度上提高所得鎂合金壓延材料中的 韌性如彎曲能力。對(duì)于潤滑劑，可以使用一般的壓延用油。通過在壓延之前涂布在材料上， 有利的使用潤滑劑。在沒有繼連續(xù)鑄造之后進(jìn)行壓延加工或者進(jìn)行精軋的情況下，材料優(yōu) 選在壓延之前于350-450°C的溫度下進(jìn)行溶體處理(solution treatment) 1小時(shí)以上。所 述溶體處理容許除去由壓延之前的加工如粗軋所引入的殘余應(yīng)力或應(yīng)變，以及減少上述在 先加工中所形成的織構(gòu)化結(jié)構(gòu)(textured structure) 0在隨后的壓延操作中，它還可防止 材料中不期望的破裂、扭曲或變形。在低于350°C的溫度下進(jìn)行或者進(jìn)行少于1小時(shí)的溶體 處理，對(duì)充分除去殘余應(yīng)力或減少織構(gòu)化結(jié)構(gòu)的效果小。另一方面，超過450°C的溫度導(dǎo)致 例如清除殘余應(yīng)力的效果飽和，并且造成溶體處理所需能源的浪費(fèi)。溶體處理的上限時(shí)間 是約5小時(shí)。另外，對(duì)經(jīng)受上述壓延加工的鎂合金壓延材料優(yōu)選進(jìn)行熱處理。此外在多個(gè)道次 中進(jìn)行壓延的情況下，可以對(duì)每一道次或者每多個(gè)道次施加熱處理。熱處理的條件包括 100-600°C的溫度以及約5分鐘-40小時(shí)的時(shí)間。為了通過除去由壓延加工而引入的殘余 應(yīng)力或應(yīng)變來提高機(jī)械特性，熱處理可以在上述溫度范圍內(nèi)的低溫(例如100-350°C )下 進(jìn)行以及在上述時(shí)間范圍內(nèi)的短時(shí)間(例如約5分鐘-3小時(shí))中進(jìn)行。過低的溫度或過 短的時(shí)間造成不充分的再結(jié)晶由此殘存著應(yīng)變，而過高的溫度或過長的時(shí)間產(chǎn)生過度粗大 的晶體顆粒，從而降低塑性加工性能如沖壓或鍛造。在進(jìn)行溶體處理的情況下，熱處理可以 在上述溫度范圍內(nèi)的高溫(例如200-600°C)下以及在上述時(shí)間范圍內(nèi)的長時(shí)間(例如約 1-40小時(shí))中進(jìn)行。經(jīng)受上述壓延加工以及此后特別地進(jìn)行熱處理的鎂合金壓延材料具有微細(xì)晶體
17結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)度和韌性方面優(yōu)異，以及如在沖壓或鍛造中的塑性加工性能優(yōu)異。更具體地，得 到平均結(jié)晶粒度為0. 5 μ m-30 μ m的微細(xì)晶體結(jié)構(gòu)。盡管小于0. 5 μ m的平均結(jié)晶粒度提高 強(qiáng)度，但是在韌性提高的效果上已飽和，而超過30 μ m的平均結(jié)晶粒度由于構(gòu)成破裂等起 始點(diǎn)的粗大顆粒存在而降低塑性加工性能。通過對(duì)壓延材料的表面部分和中心部分由JIS G0551規(guī)定的切割方法確定結(jié)晶粒度并得到平均值，可以獲得平均結(jié)晶粒度。壓延材料的表 面部分指的是在壓延材料截面的厚度方向上對(duì)應(yīng)于從表面起20%壓延材料厚度的區(qū)域，而 中心部分指的是在壓延材料截面的厚度方向上對(duì)應(yīng)于從中心起10%壓延材料厚度的區(qū)域。 通過調(diào)整壓延條件(如總壓延減量和溫度)或熱處理?xiàng)l件(如溫度和時(shí)間)可以改變平均 結(jié)晶粒度。壓延材料表面部分的平均結(jié)晶粒度與其中心部分平均結(jié)晶粒度的差值(絕對(duì)值) 在20%以下，這使得進(jìn)一步提高塑性加工性能如在沖壓或鍛造中的加工性能。在上述差值 超過20%的情況下，不均勻的結(jié)構(gòu)造成不均勻的機(jī)械特性，從而導(dǎo)致降低的成形極限。20% 以下的平均結(jié)晶粒度的差值可以通過至少在最后道次中進(jìn)行非預(yù)熱壓延而達(dá)到。因而優(yōu)選 通過低溫下的壓延均勻地弓I入應(yīng)變。此外在所得到的鎂合金壓延材料中，20 μ m以下的金屬間化合物的大小使得進(jìn)一 步提高塑性加工性能如在沖壓或鍛造中的加工性能。超過20 μ m的粗大金屬間化合物構(gòu)成 塑性加工中破裂的起始點(diǎn)。20 μ m以下的金屬間化合物的大小可以例如通過采用具有金屬 間化合物大小為20 μ m以下的鑄造材料來得到。在所得壓延材料的鎂合金組成包含上述第一添加元素和第二添加元素的情況下， 為了得到優(yōu)異的塑性加工性能如在沖壓或鍛造中的加工性能，所述第一和第二添加元素中 含量為0. 5質(zhì)量％以上的每種元素，在壓延材料的表面部分和中心部分處，設(shè)定含量(質(zhì) 量％ )與實(shí)際含量(質(zhì)量％)之間的差(絕對(duì)值)優(yōu)選較小，具體地10%以下。設(shè)定含量 (set content)與實(shí)際含量之間的差超過10%引起表面部分與中心部分之間機(jī)械特性的不 平衡，由此從相對(duì)易碎的部分開始容易產(chǎn)生破裂以及因此降低成形極限。組成成分的分析 可以用在鑄造材料的情況下相同的方法進(jìn)行。此外，為了使設(shè)定含量與實(shí)際含量之間的差 為10%以下，可以利用其中鑄造材料表面部分處設(shè)定含量與實(shí)際含量之間的差和中心部分 設(shè)定含量與實(shí)際含量之間的差都為10%以下的鑄造材料。此外，所得壓延材料的表面缺陷的深度優(yōu)選小于該壓延材料厚度的10%。深度小 于壓延材料厚度10%的表面缺陷幾乎不會(huì)變成破裂的起始點(diǎn)，特別是在通過沖壓的折疊加 工的情況下，從而提高加工性能。為了獲得小于壓延材料厚度10 %的表面缺陷深度，例如可 以利用其中表面缺陷的深度小于鑄造材料厚度10%的鑄造材料。表面缺陷的深度可以用在 鑄造材料情況下相同的方法測(cè)量。另外所得到的壓延材料優(yōu)選具有200MPa以上的抗拉強(qiáng)度和5%以上的斷裂拉伸 率，因?yàn)樗梢詼p少塑性加工性能如沖壓或鍛造中的加工性能的損失。為了獲得所述強(qiáng)度 和韌性，例如可以利用具有150MPa以上的抗拉強(qiáng)度和以上的斷裂拉伸率的鑄造材料。上述壓延材料在塑性加工如沖壓或鍛造中具有優(yōu)異的加工性能，因此最適宜作為 塑性加工用材料。另外塑性加工如沖壓對(duì)上述壓延材料的施用使得能夠在要求輕質(zhì)的各種 領(lǐng)域中應(yīng)用。至于塑性加工的具體條件，優(yōu)選在通過將壓延材料加熱至室溫以上和低于500°C
18的溫度來提高塑性加工性能的狀態(tài)下進(jìn)行。塑性加工的實(shí)例包括沖壓和鍛造。在塑性加工 之后，優(yōu)選施加熱處理。該熱處理的條件包括100-600°C的溫度和約5分鐘-40小時(shí)的時(shí) 間。在除去由加工造成的應(yīng)變、除去加工時(shí)引入的殘余應(yīng)力或提高機(jī)械特性的情況下，熱處 理可以在上述溫度范圍內(nèi)的低溫(例如100-350°C )下進(jìn)行以及在上述時(shí)間范圍內(nèi)的短時(shí) 間(例如約5分鐘-24小時(shí))中進(jìn)行。在進(jìn)行溶體處理的情況下，熱處理可以在上述溫度 范圍內(nèi)的高溫(例如200-600°C )下以及在上述時(shí)間范圍內(nèi)的長時(shí)間(例如約1-40小時(shí)) 中進(jìn)行。通過上述塑性加工和熱處理得到的鎂合金成型制品可以在涉及家用電器、運(yùn)輸、航 空_宇宙、運(yùn)動(dòng)_休閑、醫(yī)療_福利、食品和建筑的領(lǐng)域內(nèi)用于構(gòu)造部件和裝飾制品中。發(fā)明效果如上所述，本發(fā)明的鎂合金材料制造方法提供優(yōu)異效果，即以穩(wěn)定的方式低成本 地提供機(jī)械特性如強(qiáng)度和韌性以及表面性能優(yōu)異的鎂合金材料。此外所得到的鎂合金鑄造 材料是二次加工性能如壓延加工性能優(yōu)異的材料，以及采用該鑄造材料得到的鎂合金壓延 材料是塑性加工性能如沖壓或鍛造中的加工性能優(yōu)異的材料。另外采用該壓延材料得到的 鎂合金成型制品具有高強(qiáng)度和輕重量，可用作各種領(lǐng)域中的構(gòu)造部件。


圖1是鎂合金用連續(xù)鑄造裝置的示意圖。圖2(A)是顯示在澆注口附近的結(jié)構(gòu)的部分放大圖，表明凝固完成點(diǎn)處于位移段 內(nèi)的狀態(tài)。圖2(B)是顯示在澆注口附近的結(jié)構(gòu)的部分放大圖，表明凝固完成點(diǎn)沒有處于位 移段內(nèi)的狀態(tài)。圖3㈧是沿著圖2(A)中線X-X的截面圖，顯示其中澆注口具有矩形截面的實(shí)例。圖3 (B)是沿著圖2(A)中線X_X的截面圖，顯示其中澆注口具有梯形截面的實(shí)例。圖4(A)是活動(dòng)模具的部分示意圖，顯示在活動(dòng)模具的表面上具有覆蓋層的實(shí)例， 其中覆蓋層與活動(dòng)模具的表面接觸并固定于其上。圖4(B)是活動(dòng)模具的部分示意圖，顯示在活動(dòng)模具的表面上具有覆蓋層的實(shí)例， 其中覆蓋層可移動(dòng)地設(shè)置在活動(dòng)模具的表面上。圖5是鎂合金用連續(xù)鑄造裝置的示意圖，其中熔融金屬通過其重量而被供給至活 動(dòng)模具。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明具體涉及以下方面1.鎂合金材料制造方法，其包括在熔爐中熔化鎂合金以得到熔融金屬的熔化步驟；將所述熔融金屬從所述熔爐傳送至熔融金屬池的傳送步驟；和經(jīng)過澆注口從所述熔融金屬池向活動(dòng)模具供給所述熔融金屬以及凝固該熔融金 屬以連續(xù)制造厚0. 1-10. Omm的鑄造材料的鑄造步驟，其中在從所述熔化步驟到所述鑄造步驟的過程中，所述熔融金屬所接觸的部分由氧含 量20質(zhì)量％以下的低氧材料形成。
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2.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中所述熔融金屬所接觸的部分包括所述熔爐中的表面部分、在所述熔爐與所述熔融 金屬池之間的傳送槽的表面部分、所述熔融金屬池的表面部分、在所述熔融金屬池與活動(dòng) 模具之間的供給部件的表面部分、和所述活動(dòng)模具的表面部分。3.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中所述低氧材料是選自碳系材料、鉬、碳化硅、氮化硼、銅、銅合金、鐵、鋼和不銹鋼中 的一種。4.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中所述活動(dòng)模具由滿足下列電導(dǎo)率條件的材料形成100 ^ y > x-10其中y代表所述活動(dòng)模具的電導(dǎo)率，而χ代表所述鎂合金材料的電導(dǎo)率。5.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中所述活動(dòng)模具在其表面上包括滿足下列電導(dǎo)率條件的覆蓋層100 彡 y，> x-10
tons] 其中r代表構(gòu)成所述覆蓋層的材料的電導(dǎo)率，而χ代表所述鎂合金材料的電導(dǎo)率。6.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中所述活動(dòng)模具在其表面上包括金屬覆蓋層，其由含有所述鎂合金材料的合金組成 50質(zhì)量％以上的材料形成。7.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中在所述鑄造步驟中，所述活動(dòng)模具的表面溫度為構(gòu)成該活動(dòng)模具的材料熔點(diǎn)的 50%以下。8.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中所述熔爐內(nèi)部、所述熔融金屬池內(nèi)部和所述熔爐與所述熔融金屬池之間的傳送槽 內(nèi)部中的至少之一保持在低氧氛圍下；和所述氛圍的氧濃度小于空氣中的氧濃度。9.項(xiàng)8的鎂合金材料制造方法，其中所述氛圍包含少于5vol%的氧，和95vol%以上的其余氣體，所述其余氣體包含氮?dú)?、氬氣和二氧化碳中的至少?種。10.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中所述鎂合金包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的一種或多種元素，每種元素 的量為0. 01質(zhì)量％以上以及小于20質(zhì)量％，和由Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量，Mg的存在量為50質(zhì)量％以上。11.項(xiàng)10的鎂合金材料制造方法，其中所述鎂合金還包含0.001質(zhì)量％以上以及小于16質(zhì)量％的&。12.項(xiàng)10的鎂合金材料制造方法，其中所述鎂合金還包含選自Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、Te、Nd、Nb、La 和 RE
的一種或多種元素，每種元素的量為0. 001質(zhì)量％以上以及小于5質(zhì)量％。
13.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中在所述熔爐、將所述熔融金屬從所述熔爐傳送至所述熔融金屬池用的傳送槽和所 述熔融金屬池的至少之一中攪拌該熔融金屬。14.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中所述熔融金屬在從所述澆注口供給至所述活動(dòng)模具時(shí)具有101. SkPa以上以及小 于118.3kPa的壓力。15.項(xiàng)14的鎂合金材料制造方法，其中所述活動(dòng)模具由一對(duì)輥構(gòu)成，其在彼此不同的方向上旋轉(zhuǎn)以及進(jìn)行設(shè)置以使得所 述輥間間隙的中心線成水平；所述熔融金屬在水平方向上通過所述澆注口從所述熔融金屬池供給至所述輥間 的間隙；所述熔融金屬向所述輥間間隙的供給通過該熔融金屬的重量進(jìn)行；和所述熔融金屬池中熔融金屬的液面是在比所述輥間間隙的中心線高30mm以上的位置。16.項(xiàng)15的鎂合金材料制造方法，其中選擇離所述輥間間隙的中心線高30mm以上的高度作為所述熔融金屬液面的設(shè)定 值；和控制所述熔融金屬池中熔融金屬的液面以使得處于所述設(shè)定值士 10%的范圍內(nèi)。17.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中所述澆注口處的熔融金屬的溫度保持在熔點(diǎn)+10°C以上和熔點(diǎn)+85°C以下的溫度。18.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中所述熔融金屬的溫度在所述澆注口的橫截面方向上具有10°C以內(nèi)的溫度波動(dòng)。19.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中凝固時(shí)的冷卻速率是50-10，OOOK/s。20.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中所述活動(dòng)模具對(duì)置設(shè)置有在彼此不同的方向旋轉(zhuǎn)的一對(duì)輥。21.項(xiàng)20的鎂合金材料制造方法，其中包括所述輥的旋轉(zhuǎn)軸的平面與所述澆注口的前端之間的距離是所述輥整個(gè)圓周 長度的2. 7%以下。22.項(xiàng)20的鎂合金材料制造方法，其中所述澆注口外邊緣的前端之間的距離是所述輥間最小間隙的1-1. 55倍。23.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其中所述熔融金屬的凝固在其從所述活動(dòng)模具排出時(shí)已完成。24.項(xiàng)23的鎂合金材料制造方法，其中所述活動(dòng)模具對(duì)置設(shè)置有在彼此不同的方向旋轉(zhuǎn)的一對(duì)輥；和所述熔融金屬的凝固在從包括所述輥的旋轉(zhuǎn)軸的平面到所述澆注口前端的距離 的15-60%范圍內(nèi)完成。25.項(xiàng)23或24的鎂合金材料制造方法，其中
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從所述活動(dòng)模具排出的鎂合金材料的表面溫度是400°C以下。26.項(xiàng)23-25中任一項(xiàng)的鎂合金材料制造方法，其中由所述凝固的鎂合金材料對(duì)所述活動(dòng)模具在該鎂合金材料的橫向上施加的壓縮 荷載為 1，500-7, 000N/mm。27.項(xiàng)1-26中任一項(xiàng)的鎂合金材料制造方法，其進(jìn)一步包括對(duì)通過所述鑄造步驟得到的鑄造材料施加熱處理的熱處理步驟。28.通過項(xiàng)1-27中任一項(xiàng)的制造方法得到的鎂合金鑄造材料。29.通過向活動(dòng)模具供給鎂合金的熔融金屬隨后凝固的連續(xù)鑄造所得到的鎂合金 鑄造材料，其中所述連續(xù)鑄造通過其中所述熔融金屬所接觸的部分用氧含量20質(zhì)量％以下的低 氧材料形成的連續(xù)鑄造裝置來進(jìn)行；和所述鎂合金鑄造材料的厚度是0. 1-10. 0mm。30.項(xiàng)29的鎂合金鑄造材料，其中0八5是0.5卩111-5.0卩111。31.項(xiàng)29的鎂合金鑄造材料，其中金屬間化合物的大小為20 μ m以下。32.項(xiàng)29的鎂合金鑄造材料，其中所述鎂合金具有以下任一的組成組成1，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質(zhì)量％以上以及小于20質(zhì)量以及由Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量(Mg的存在 量為50質(zhì)量％以上)；組成2，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質(zhì)量％以上以及小于20質(zhì)量％ ；0. 001質(zhì)量％以上以及小于16質(zhì)量％的 Ca;以及由Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量；和組成3，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質(zhì)量％以上以及小于20質(zhì)量％ ；選自Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、 Te、Nd、Nb、La和RE的至少一種第二添加元素，其量為0. 001質(zhì)量％以及小于5質(zhì)量％ ；以 及由Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量(Mg的存在量為50質(zhì)量％以上)，其中在所述第一和第二添加元素中，在含量為0.5質(zhì)量％以上的各元素中，所述元素 的設(shè)定含量與其在所述鑄造材料表面部分的實(shí)際含量之間的差為10%以下，以及所述元素 的設(shè)定含量與其在所述鑄造材料中心部分的實(shí)際含量之間的差為10%以下。33.項(xiàng)29的鎂合金鑄造材料，其中表面缺陷的深度小于所述鑄造材料厚度的10%。34.項(xiàng)29的鎂合金鑄造材料，其中所述鑄造材料表面上存在的波痕滿足最大寬度rw和最大深度rd的關(guān)系rwXrd < 1. 0。35.項(xiàng)1的鎂合金材料制造方法，其進(jìn)一步包括用壓延軋輥對(duì)通過所述鑄造步驟得到的鑄造材料施加壓延加工的壓延步驟。36.項(xiàng)35的鎂合金材料制造方法，其中
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總壓延減量為20%以上，所述總壓延減量C由C(%) = (A-B)/AX 100表示，其中 A (mm)代表所述鑄造材料的厚度而B (mm)代表所述壓延材料的厚度。37.項(xiàng)35的鎂合金材料制造方法，其中所述壓延步驟包括一道次壓延減量c為1-50%的壓延，所述一道次壓延減量c由 c(% ) = (a-b)/aX100表示，其中a(mm)代表壓延前材料的厚度而b (mm)代表壓延后材料
的厚度。38.項(xiàng)35的鎂合金材料制造方法，其中所述壓延步驟包括其中即將進(jìn)入所述壓延軋輥時(shí)所述材料的表面溫度是100°C以 下，和所述壓延軋輥的表面溫度是100-300°C的壓延。39.項(xiàng)35-38中任一項(xiàng)的鎂合金材料制造方法，其進(jìn)一步包括對(duì)進(jìn)行所述壓延加工的壓延材料施加熱處理的熱處理步驟。40.通過項(xiàng)35-39中任一項(xiàng)的制造方法得到的鎂合金壓延材料。41.項(xiàng)40的鎂合金壓延材料，其中平均結(jié)晶粒度是0. 5μπι-30μπι。42.項(xiàng)40的鎂合金壓延材料，其中所述壓延材料表面部分中的平均結(jié)晶粒度與其中心部分中的平均結(jié)晶粒度的差 異是20%以下。43.項(xiàng)40的鎂合金壓延材料，其中金屬間化合物的大小為20 μ m以下。44.項(xiàng)40的鎂合金壓延材料，其中所述鎂合金具有以下任一的組成組成1，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質(zhì)量％以上和小于20質(zhì)量以及由Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量(Mg的存在量 為50質(zhì)量％以上)；組成2，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質(zhì)量％以上以及小于20質(zhì)量％ ；0. 001質(zhì)量％以上以及小于16質(zhì)量％的 Ca ；以及由Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量；和組成3，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種 元素的量為0. 01質(zhì)量％以上以及小于20質(zhì)量％ ；選自Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、 Te、Nd、Nb、La和RE的至少一種第二添加元素，其量為0. 001質(zhì)量％以及小于5質(zhì)量％ ；以 及由Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量(Mg的存在量為50質(zhì)量％以上)，其中在所述第一和第二添加元素中，在含量為0.5質(zhì)量％以上的各元素中，所述元素 的設(shè)定含量與其在所述壓延材料表面部分的實(shí)際含量之間的差為10%以下，以及所述元素 的設(shè)定含量與其在所述壓延材料中心部分的實(shí)際含量之間的差為10%以下。45.鎂合金成型制品的制造方法，其包括對(duì)項(xiàng)40-44中任一項(xiàng)的鎂合金壓延材料施加塑性加工的塑性加工步驟；和對(duì)進(jìn)行所述塑性加工的材料施加熱處理的熱處理步驟。46.項(xiàng)45的鎂合金成型制品制造方法，其中
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所述塑性加工步驟在室溫以上以及小于500°C的溫度范圍內(nèi)對(duì)所述壓延材料進(jìn)行 沖壓加工或鍛造加工。47.由項(xiàng)45或46的制造方法得到的鎂合金成型制品。在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。在附圖中，相同部件由相同符號(hào)表 示而將不再重復(fù)描述。圖中的尺寸比例并非必然地與說明書中的匹配。圖1是鎂合金用連續(xù)鑄造裝置的示意圖。該連續(xù)鑄造裝置包括一對(duì)輥14作為活 動(dòng)模具，并且通過利用泵lib和泵12e向該活動(dòng)模具供給鎂合金的熔融金屬1來制造鑄造 材料。該裝置配備有用于熔化鎂合金以形成熔融金屬1的熔爐10，用于暫時(shí)存儲(chǔ)來自熔爐 10的熔融金屬1的熔融金屬池12，設(shè)置在熔爐10和熔融金屬池12之間用于將熔融金屬1 從熔爐10傳送到熔融金屬池12的傳送槽11，包括將熔融金屬1從熔融金屬池12供給至對(duì) 輥14之間間隙的澆注口 13的供給部件12d，以及用于鑄造所供給的熔融金屬1由此形成鑄 造材料2的對(duì)輥14。在圖1所示實(shí)例中，熔爐10包括用于熔化鎂合金并存儲(chǔ)熔融金屬1的坩堝10a，設(shè) 置在坩堝IOa外周上以將熔融金屬1保持在恒定溫度的加熱器10b，以及容納坩堝IOa和加 熱器IOb的外殼10c。此外，配置溫度測(cè)量裝置(未示出)和溫度控制器(未示出)以調(diào)節(jié) 熔融金屬1的溫度。另外，為通過后面所要敘述的氣體控制坩堝IOa的內(nèi)部氛圍，坩堝IOa 配備有氣體引入管10d，排氣管IOe和氣體控制器(未示出)。另外，坩堝IOa配備有攪拌 熔融金屬1用的翅片(未示出)由此能夠進(jìn)行攪拌。在圖1所示實(shí)例中，傳送槽11將其一端插入坩堝IOa中的熔融金屬1內(nèi)，而另一 端與熔融金屬池12相連，以及在外周上配備有加熱器Ila以便在傳送熔融金屬1時(shí)熔融金 屬1的溫度不會(huì)降低。另外，設(shè)置將熔融金屬1供應(yīng)至熔融金屬池12用的泵lib。在傳送 槽11的外周上，設(shè)置超聲攪拌裝置(未示出)，由此能夠在傳送期間攪拌熔融金屬1。在圖1所示實(shí)例中，熔融金屬池12在其外周上配備有加熱器12a，溫度測(cè)量裝置 (未示出)和溫度控制器(未示出)。加熱器12a主要在操作起始時(shí)用于加熱熔融金屬池 12以便從熔爐10傳送的熔融金屬1至少保持在非凝固溫度。在穩(wěn)定的操作期間，考慮到由 傳送自熔爐10的熔融金屬1的熱量輸入以及從熔融金屬池12消散的熱量輸出來適當(dāng)?shù)厥?用加熱器12a。另外如同在坩堝IOa中那樣，為了通過氣體來控制氛圍，熔融金屬池12配備 有氣體引入管12b，排氣管12c和氣體控制器(未示出)。另外，如同在坩堝IOa中那樣，熔 融金屬池12配備有攪拌熔融金屬1用的翅片(未示出)由此能夠進(jìn)行攪拌。在圖1所示實(shí)例中，將供給部件12d—端插入熔融金屬池12的熔融金屬1中，而 另一端(在構(gòu)成活動(dòng)模具的輥14 一側(cè))設(shè)置有澆注口 13。在澆注口 13附近，設(shè)置溫度測(cè) 量裝置(未示出)，以用于對(duì)供給至澆注口 13的熔融金屬1進(jìn)行溫度管理。設(shè)置該溫度測(cè) 量裝置以便不會(huì)阻礙熔融金屬1的流動(dòng)。澆注口 13單獨(dú)地設(shè)置有加熱裝置如加熱器以及 優(yōu)選在操作開始之前加熱至熔融金屬1不會(huì)凝固的溫度范圍。此外為了減少在澆注口 13 的橫截面方向上熔融金屬1的溫度波動(dòng)，可以適宜地用溫度測(cè)量裝置確定溫度以及通過加 熱裝置加熱澆注口 13。通過用具有優(yōu)異導(dǎo)熱性的材料形成澆注口 13也可以減少溫度波動(dòng)。 為了將熔融金屬1從澆注口 13供給至活動(dòng)模具(輥14之間的間隙)，供給部件12d包括位 于熔融金屬池12和澆注口 13之間的泵12e。從澆注口 13供給至輥14之間間隙的熔融金 屬1的壓力可以通過調(diào)整泵12e的輸出來調(diào)節(jié)。
在圖1所示實(shí)例中，活動(dòng)模具由對(duì)輥14構(gòu)成。輥14以其間有間隙地相對(duì)設(shè)置，以 及通過未經(jīng)圖示的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在彼此不同的方向上(一個(gè)順時(shí)針而另一個(gè)逆時(shí)針)可旋轉(zhuǎn)。 將熔融金屬1供給至輥14之間的間隙中，在輥14的旋轉(zhuǎn)下，從澆注口 13供給的熔融金屬 1在與輥14接觸時(shí)凝固，并作為鑄造材料2排出。在本實(shí)例中，由于鑄造方向是垂直向上 的，為了熔融金屬不會(huì)從活動(dòng)模具與澆注口 13之間的空隙向下泄漏而設(shè)置熔融金屬封板 17 (參見圖3 (A)和3 (B))。每根輥14包括任意調(diào)整表面溫度的加熱-冷卻機(jī)構(gòu)(未示出)， 以及配備有溫度測(cè)量裝置(未示出)和溫度控制器(未示出)。然后，本發(fā)明的特征在于采用氧含量為20質(zhì)量％以下體積比的低氧材料，作為形 成在從熔化步驟到連續(xù)鑄造的過程中熔融金屬1所接觸部分用的材料。作為上述材料，本 實(shí)例將鑄鐵(氧濃度重量比例IOOppm以下)用于坩堝10a，不銹鋼(SUS 430，氧濃度重 量比例IOOppm以下)用于傳送槽11、熔融金屬池12、供給部件12d、澆注口 13和熔融金屬 封板17 (參見圖3㈧和3(B))，以及銅合金(組成(質(zhì)量％)銅99%，鉻0.8%和余量的 雜質(zhì)，氧濃度重量比例IOOppm以下)用于輥14。由于用上述連續(xù)鑄造裝置制造鑄造材料容許使熔融金屬與氧的結(jié)合減少，可以減 少會(huì)導(dǎo)致鑄造材料表面性能劣化的氧化鎂形成或失氧材料的碎裂。另外由于熔融金屬較少 受氧化鎂或失氧材料的污染，也可以減少由這些異物存在所引起的二次加工性能的劣化。特別地在圖1所示的連續(xù)鑄造裝置中，通過將氧濃度低的氣體密封在其內(nèi)，可以 使坩堝IOa內(nèi)部和熔融金屬池12內(nèi)部保持在低氧氛圍下。在這種狀態(tài)下，可以更有效地減 少熔融金屬與氧的結(jié)合。構(gòu)成低氧氛圍的氣體的實(shí)例包括氧含量少于5vol%的氬氣，以及 二氧化碳和氬的混合氣體。另外可以混合阻燃?xì)怏w如SF6。另外在圖1所示的連續(xù)鑄造裝置中，考慮到所需的合金組成和所需的片材厚度以 及構(gòu)成模具的材料，通過進(jìn)行控制以有效降低模具溫度和調(diào)整活動(dòng)模具的驅(qū)動(dòng)速度，可以 將凝固完成點(diǎn)設(shè)置在由活動(dòng)模具排出為止的區(qū)域中。圖2(A)和2(B)是顯示在澆注口附近 的結(jié)構(gòu)的部分放大圖，圖2(A)表明凝固完成點(diǎn)處于位移段內(nèi)的狀態(tài)，而圖2(B)表明凝固 完成點(diǎn)沒有處于位移段內(nèi)的狀態(tài)。包括輥14的中心軸的平面(該平面以下稱為模具中心 15)和澆注口 13前端之間的部分稱作位移16。如圖2(A)中所示，經(jīng)過澆注口 13從供給部 件12d供給至輥14之間間隙的熔融金屬1在由澆注口 13、輥14和未圖示的熔融金屬封板 所包圍的封閉空間中放出，并且在彎液面20形成下通過接觸輥14而冷卻，由此開始凝固。 沿著鑄造方向(在圖2(A)和2 (B)中向上)，輥14設(shè)置得更為接近，以致于輥14之間的間 隙變得更小。更具體地，當(dāng)在鑄造的初始階段中從澆注口 13供給的熔融金屬1開始最初接 觸輥14時(shí)，在熔融金屬1最初所接觸的部分之間的起始間隙ml處間隙最大，當(dāng)凝固材料通 過模具中心15，間隙變成輥14設(shè)置得最近的最小間隙m2。因此，在由凝固形成的固化殼體 (solidification shell)與輥14之間沒有因凝固收縮而產(chǎn)生空隙的情況下，固化殼體與 輥14保持緊密接觸以及保持其冷卻效果直到在凝固完成點(diǎn)21處完成凝固為止。另外在從 凝固完成點(diǎn)21到模具中心15的部分中，輥14之間的間隙變得更小。因此，該固化的鎂合 金通過來自輥14的壓延力(reducing force)而受到壓縮變形，并且從輥14之間的間隙中 排出，由此提供具有如同在壓延材料中一樣光滑表面的鑄造材料2。優(yōu)選通過使凝固完成 點(diǎn)21處于位移16的區(qū)域內(nèi)來控制凝固狀態(tài)。另外通過選擇起始間隙ml的距離為最小間 隙m2的1-1. 55倍來獲得高的冷卻效果。
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另一方面，在沒有進(jìn)行上述凝固控制的情況下，如圖2(B)所示經(jīng)過澆注口 13從供 給部件12d供給至輥14之間間隙的熔融金屬1在由澆注口 13、輥14和未圖示的熔融金屬 封板所包圍的封閉空間中放出，并且在彎液面20形成下通過接觸輥14而冷卻，由此開始凝 固。然而，在其經(jīng)過模具中心15時(shí)，大量未凝固部分殘留在中心部分。從而，凝固完成點(diǎn)23 位于位移16區(qū)域之后的位置。由于通過模具中心15之后的鎂合金與輥14分離，凝固不是 通過由輥14冷卻來進(jìn)行，而是經(jīng)過由鑄造材料2表面的熱輻射冷卻來進(jìn)行。因此在鑄造材 料2中心部分處凝固速率變得較慢，從而造成中心線偏析。圖3㈧和3(B)是沿著圖2(A)中線X_X的截面圖，其中圖3 (A)顯示澆注口具有 矩形截面的實(shí)例，而圖3(B)顯示其中澆注口具有梯形截面的實(shí)例。另外在圖1所示的連續(xù) 鑄造裝置中，通過調(diào)節(jié)經(jīng)由泵12e從澆注口 13供給至輥14之間間隙的熔融金屬1的壓力， 可以使形成彎液面20的區(qū)域(參見圖2(A)和2(B))足夠小。另外通過控制以使得澆注口 13的橫截面方向上熔融金屬1的溫度波動(dòng)最小化，熔融金屬1立即填入彎液面形成區(qū)域中， 由此提供令人滿意的鑄造材料2。例如，圖3(A)中所示的溫度測(cè)量裝置13a用于調(diào)整單獨(dú) 的加熱裝置如加熱器的溫度，如此在澆注口 13的橫截面方向上熔融金屬1中的溫度波動(dòng)變 成10°C以下，以及調(diào)節(jié)泵12e(參見圖1)，以使得供給至輥14之間間隙的熔融金屬1的壓 力變成101. 8kPa以上和小于118. 3kPa(l. 005atm以上和小于1. 168atm)。以這種方式，能 夠充分填充熔融金屬1，如圖3(A)所示。圖3(B)中所示實(shí)例僅在澆注口 13的形狀方面不 同，而如同圖3(A)中所示實(shí)例那樣，通過調(diào)整經(jīng)由泵12e(參見圖1)從澆注口 13供給至輥 14之間間隙的熔融金屬1的壓力，以及通過控制在澆注口 13的橫截面方向上熔融金屬1的 溫度波動(dòng)，能夠充分填充熔融金屬1。在圖1所示的連續(xù)鑄造裝置中，為了進(jìn)一步提高冷卻速率可以在活動(dòng)模具上設(shè)置 覆蓋層。圖4(A)和4(B)是活動(dòng)模具的部分示意圖，其顯示在活動(dòng)模具的表面上具有覆蓋 層的實(shí)例，其中圖4(A)顯示覆蓋層與活動(dòng)模具的表面接觸并固定于其上的實(shí)例，而圖4(B) 顯示覆蓋層可移動(dòng)地設(shè)置在活動(dòng)模具的表面上的實(shí)例。圖4(A)中所示的活動(dòng)模具30在輥 14a的外圓周上設(shè)置有氧含量低和導(dǎo)熱性優(yōu)異的材料的覆蓋層14b。設(shè)置覆蓋層14b，以使 得從澆注口 13供給的熔融金屬1和通過凝固得到的鑄造材料2不會(huì)與輥14a接觸。用于 形成所述覆蓋層14b的材料的實(shí)例包括銅和銅合金。用于形成覆蓋層14b的材料是僅要求 如上所述具有低氧含量和導(dǎo)熱性優(yōu)異的材料，強(qiáng)度不足以用作輥14a的材料的材料也可以 使用。具有優(yōu)異導(dǎo)熱性的覆蓋層14b在與熔融金屬1接觸時(shí)有效地使熔融金屬1的熱量消 散，由此有助于提高熔融金屬1的冷卻速率。另外由于優(yōu)異的導(dǎo)熱性，它也具有防止輥14a 因受到來自熔融金屬1的熱量而變形所引起的尺寸變化的作用。另外在覆蓋層14b由與輥 14a相似的材料形成的情況下，當(dāng)在操作中受到損傷時(shí)，可以經(jīng)濟(jì)地僅僅替換覆蓋層14b。如上所述覆蓋層14b可以與輥14a接觸并固定，但是如圖4⑶所示，可以設(shè)置覆 蓋層19以使得可在輥14a的外圓周上移動(dòng)。覆蓋層19用如同覆蓋層14b中那樣具有低氧 含量以及導(dǎo)熱性優(yōu)異的材料制成帶狀部件，并且構(gòu)造成圖4 (B)中所示的閉合回路結(jié)構(gòu)。所 述閉合回路覆蓋層19由輥14a和張緊輪18支撐，以使得覆蓋層19在輥14a的外圓周上可 移動(dòng)。如同在覆蓋層14b中那樣具有優(yōu)異導(dǎo)熱性的覆蓋層19充分提高熔融金屬1的冷卻速 率并且抑制輥14a由于熱變形的尺寸變化。此外在覆蓋層19由與輥14a相似的材料形成 的情況下，在操作中受到損傷時(shí)可以僅僅替換覆蓋層19。另外，覆蓋層19構(gòu)造成在輥14a
26和張緊輪18之間移動(dòng)，可在接觸熔融金屬1之后而在下一次接觸之前，進(jìn)行表面清潔或校 正熱應(yīng)變引起的變形。另外可以在輥14a和張緊輪18之間設(shè)置加熱覆蓋層19用的加熱裝置。圖5是鎂合金用連續(xù)鑄造裝置的示意圖，其中利用熔融金屬的重量將其供給至活 動(dòng)模具。該連續(xù)鑄造裝置在基本構(gòu)造上與圖1所示裝置類似。更具體地，其配備有熔化鎂 合金以形成熔融金屬1的熔爐40，用于暫時(shí)存儲(chǔ)來自熔爐40的熔融金屬1的熔融金屬池 42，設(shè)置在熔爐40和熔融金屬池42之間用于將熔融金屬1從熔爐40傳送到熔融金屬池42 的傳送槽41，用于包括將熔融金屬1從熔融金屬池42供給至對(duì)輥44之間間隙的澆注口 43 的供給部件42d，以及用于鑄造所供給的熔融金屬1由此形成鑄造材料2的一對(duì)輥44。區(qū) 別在于事實(shí)上熔融金屬1通過其重量供給至輥44之間的間隙。在圖5所示裝置中，如同圖1所示的熔爐10中那樣，熔爐40包括坩堝40a、加熱器 40b和外殼40c，溫度測(cè)量裝置(未示出)和溫度控制器(未示出)。另外坩堝40a設(shè)置有 氣體引入管40d，排氣管40e和氣體控制器(未示出)。另外坩堝40a配備有用于攪拌熔融 金屬1的翅片(未示出)由此能夠進(jìn)行攪拌。傳送槽41在其一端與坩堝40a相連，而在另 一端與熔融金屬池42相連，以及在中間部分設(shè)置有加熱器41a和用于將熔融金屬1供給至 熔融金屬池42閥41b。在傳送槽41的外周上，配置超聲攪拌裝置(未示出)。在圖5所示實(shí)例中，熔融金屬池42在其外周上配備有加熱器42a，溫度測(cè)量裝置 (未示出)和溫度控制器(未示出)。另外熔融金屬池42設(shè)置有氣體引入管42b，排氣管 42c和氣體控制器(未示出)。另外熔融金屬池42配備有攪拌熔融金屬1用的翅片(未示 出)由此能夠進(jìn)行攪拌。供給部件42d在其一端與熔融金屬池42相連，而另一端(在構(gòu)成 活動(dòng)模具的輥44 一側(cè))具有澆注口 43。在澆注口 43附近，配備溫度測(cè)量裝置(未示出)， 以用于對(duì)供給至澆注口 43的熔融金屬1進(jìn)行溫度管理。設(shè)置該溫度測(cè)量裝置以致于不會(huì) 阻礙熔融金屬1的流動(dòng)。為了利用熔融金屬1的重量將熔融金屬1從澆注口 43供給至輥 44之間的間隙，將后面會(huì)敘述的輥44之間間隙的中心線50水平設(shè)置，而且設(shè)置熔融金屬 池42、澆注口 43和輥44，以使得熔融金屬1在水平方向上經(jīng)過澆注口 43從熔融金屬池42 供給至輥44之間的間隙，并且在水平方向上形成鑄造材料2。另外，設(shè)置供給部件42d低 于熔融金屬池42中的熔融金屬1的液面。配備檢測(cè)液面用傳感器47，以便進(jìn)行調(diào)整，使熔 融金屬池42中熔融金屬1的液面達(dá)到離輥44之間間隙的中心線50的預(yù)定高度h。傳感 器47連接至未圖示的控制器，其響應(yīng)傳感器47的檢測(cè)結(jié)果來調(diào)節(jié)閥41b，從而控制熔融金 屬1的流速，由此調(diào)整從澆注口 43供給至輥44之間間隙中的熔融金屬1的壓力。更具體 地，選擇距離中心線50有30mm遠(yuǎn)的點(diǎn)的高度作為熔融金屬1的液面的設(shè)定值，優(yōu)選控制 該液面以處于上述設(shè)定值士 10%。另外期望使熔融金屬1的壓力為101. SkPa以上和小于 118. 3kPa(l. 005atm 以上和小于 1. 168atm)。在圖5所示實(shí)例中，活動(dòng)模具由一對(duì)輥44構(gòu)成。輥44以其間有間隙地相對(duì)設(shè)置， 以及通過未經(jīng)圖示的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在彼此不同的方向上(一個(gè)順時(shí)針而另一個(gè)逆時(shí)針)可旋 轉(zhuǎn)。特別地，設(shè)置輥44以使得輥間間隙的中心線50水平設(shè)置。熔融金屬1被供給至輥44 之間的間隙中，在輥44的旋轉(zhuǎn)下，從澆注口 43供給的熔融金屬1在與輥44接觸時(shí)凝固，并 作為鑄造材料2排出。在本實(shí)例中，鑄造方向是水平的。每根輥44包括任意調(diào)整表面溫度 的加熱_冷卻機(jī)構(gòu)(未示出)，以及具有溫度測(cè)量裝置(未示出)和溫度控制器(未示出)。
在本實(shí)例中，石墨(氧濃度重量比例50ppm以下，不包括孔中的氧)用作形成坩 堝40a、傳送槽41、熔融金屬池42、供給部件42d和澆注口 43的氧含量為20質(zhì)量％以下的 低氧材料。另外作為形成輥44用的材料，采用銅合金(組成(質(zhì)量％)銅99%，鉻0.8% 和余量的雜質(zhì)，氧濃度重量比例IOOppm以下)。如同在圖1所示裝置中那樣，用上述連續(xù)鑄造裝置制造鑄造材料，這容許減少由 熔融金屬與氧結(jié)合造成的缺陷，即鑄造材料表面性能的劣化和二次加工性能的損失。另外 在圖5所示裝置中，在坩堝40a內(nèi)部和熔融金屬池42內(nèi)部保持低氧氛圍，從而有效減少熔 融金屬與氧的結(jié)合。(試驗(yàn)例1)用圖5所示連續(xù)鑄造裝置進(jìn)行連續(xù)鑄造以制造鑄造材料(片材)。調(diào)查所得鑄造 材料的特性。經(jīng)調(diào)查的鎂合金的組成、鑄造條件和特性示于表1-5中。表1-5僅顯示模具 的材料，除模具以外其他部件的材料與實(shí)施例5中所示相同(碳)。在表1-5中，熔融金屬 的最高溫度、最低溫度和波動(dòng)指的是在澆注口處的溫度以及在澆注口的橫截面方向上的波 動(dòng)。位移指的是圖5中包括輥44的中心軸的平面(以下稱為模具中心45)和澆注口 43前 端之間的距離(位移46)。氛圍由含量如表1-5所示的氧以及余量的氬和氮的混合氣體組 成。澆注口處的間隙指的是從澆注口供給的熔融金屬最初接觸的輥部分之間的間隙。模具 中心的輥間隙指的是輥設(shè)置得最為靠近時(shí)的最小間隙。壓延減量定義為(澆注口處的間隙 /最小間隙)X 100。供給壓力指的是從熔融金屬(包括固化部分)對(duì)輥施加的壓縮荷載。 鑄造材料溫度指的是立即從輥放出之后的鎂合金材料的表面溫度。成分波動(dòng)基于表1-5所 示的各實(shí)施例組成相應(yīng)的設(shè)定含量來確定。[表1]
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權(quán)利要求
制造鎂合金材料的方法，所述方法包括在熔爐中熔化鎂合金以得到熔融金屬的熔化步驟；將所述熔融金屬從所述熔爐傳送至熔融金屬池的傳送步驟；和經(jīng)過澆注口從所述熔融金屬池向活動(dòng)模具供給所述熔融金屬以及凝固該熔融金屬以連續(xù)制造厚0.1 10.0mm的鑄造材料的鑄造步驟，其中在從所述熔化步驟到所述鑄造步驟的過程中，所述熔融金屬所接觸的所有部分由氧含量20質(zhì)量％以下的低氧材料形成，以及所述熔融金屬所接觸的部分包括所述熔爐中的表面部分、在所述熔爐與所述熔融金屬池之間的傳送槽的表面部分、所述熔融金屬池的表面部分、在所述熔融金屬池與活動(dòng)模具之間的供給部件的表面部分和所述活動(dòng)模具的表面部分。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述低氧材料是選自碳系材料、鉬、碳化硅、氮化硼、銅、銅合金、鐵、鋼和不銹鋼中的一 種或多種。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述供給部件的表面部分是選自碳系材料、碳化娃和氮化硼中的一種或多種。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述活動(dòng)模具由滿足下列電導(dǎo)率條件的材料形成 100 ^ y > X-IO其中1代表所述活動(dòng)模具的電導(dǎo)率，而χ代表所述鎂合金材料的電導(dǎo)率。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述活動(dòng)模具在其表面上包括滿足下列電導(dǎo)率條件的覆蓋層 100 彡 y，> X-IO其中1’代表構(gòu)成所述覆蓋層的材料的電導(dǎo)率，而X代表所述鎂合金材料的電導(dǎo)率。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述活動(dòng)模具在其表面上包括金屬覆蓋層，其由含有所述鎂合金材料的合金組成50 質(zhì)量％以上的材料形成。
7.權(quán)利要求1的方法，其中在所述鑄造步驟中，所述活動(dòng)模具的表面溫度為構(gòu)成該活動(dòng)模具的材料熔點(diǎn)的50%以下。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述熔爐內(nèi)部、所述熔融金屬池內(nèi)部和所述熔爐與所述熔融金屬池之間的傳送槽內(nèi)部 中的至少之一保持在低氧氛圍下；和所述氛圍的氧濃度小于空氣中的氧濃度。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述氛圍包含少于5vol %的氧，和95vol%以上的其余氣體，所述其余氣體包含氮?dú)狻鍤夂投趸贾械闹辽僖环N。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述鎂合金包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的一種或多種元素，每種元素的量 為0. 01質(zhì)量％以上以及小于20質(zhì)量％，和由Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量，Mg的存在量為50質(zhì)量％以上。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述鎂合金還包含0. 001質(zhì)量％以上以及小于16質(zhì)量％的Ca。
12.權(quán)利要求10的方法，其中所述鎂合金還包含選自 Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、Te、Nd、Nb、La 禾口 RE 的一種或多種元素，每種元素的量為0. 001質(zhì)量％以上以及小于5質(zhì)量％。
13.權(quán)利要求1的方法，其中在所述熔爐、將所述熔融金屬從所述熔爐傳送至所述熔融金屬池用的傳送槽和所述熔 融金屬池的至少之一中攪拌該熔融金屬。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述熔融金屬在從所述澆注口供給至所述活動(dòng)模具時(shí)具有IOLSkPa以上以及小于 118. 3kPa的壓力。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述活動(dòng)模具由一對(duì)輥構(gòu)成，其在彼此不同的方向上旋轉(zhuǎn)以及進(jìn)行設(shè)置以使得所述輥 間間隙的中心線成水平；所述熔融金屬在水平方向上通過所述澆注口從所述熔融金屬池供給至所述輥間的間隙；所述熔融金屬向所述輥間間隙的供給通過該熔融金屬的重量進(jìn)行；和所述熔融金屬池中熔融金屬的液面是在比所述輥間間隙的中心線高30mm以上的位置。
16.權(quán)利要求15的方法，其中選擇離所述輥間間隙的中心線高30mm以上的高度作為所述熔融金屬液面的設(shè)定值；和控制所述熔融金屬池中熔融金屬的液面以使得處于所述設(shè)定值士 10%的范圍內(nèi)。
17.權(quán)利要求1的方法，其中所述澆注口處的熔融金屬的溫度保持在熔點(diǎn)+10°C以上和熔點(diǎn)+85°C以下的溫度。
18.權(quán)利要求1的方法，其中所述熔融金屬的溫度在所述澆注口的橫截面方向上具有10°C以內(nèi)的溫度波動(dòng)。
19.權(quán)利要求1的方法，其中 凝固時(shí)的冷卻速率是50-10，OOOK/s。
20.權(quán)利要求1的方法，其中所述活動(dòng)模具對(duì)置設(shè)置有在彼此不同的方向旋轉(zhuǎn)的一對(duì)輥。
21.權(quán)利要求20的方法，其中包括所述輥的旋轉(zhuǎn)軸的平面與所述澆注口的前端之間的距離是所述輥整個(gè)圓周長度 的2. 7%以下。
22.權(quán)利要求20的方法，其中所述澆注口外邊緣的前端之間的距離是所述輥間最小間隙的1-1. 55倍。
23.權(quán)利要求1的方法，其中所述熔融金屬的凝固在其從所述活動(dòng)模具排出時(shí)已完成。
24.權(quán)利要求23的方法，其中所述活動(dòng)模具對(duì)置設(shè)置有在彼此不同的方向旋轉(zhuǎn)的一對(duì)輥；和 所述熔融金屬的凝固在從包括所述輥的旋轉(zhuǎn)軸的平面到所述澆注口前端的距離的 15-60%范圍內(nèi)完成。
25.權(quán)利要求23或24的方法，其中從所述活動(dòng)模具排出的鎂合金材料的表面溫度是400°C以下。
26.權(quán)利要求23-25中任一項(xiàng)的方法，其中由所述凝固的鎂合金材料對(duì)所述活動(dòng)模具在該鎂合金材料的橫向上施加的壓縮荷載 為 1，500-7，000N/mm。
27.權(quán)利要求1-26中任一項(xiàng)的方法，其進(jìn)一步包括對(duì)通過所述鑄造步驟得到的鑄造材料施加熱處理的熱處理步驟。
28.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括用壓延軋輥對(duì)通過所述鑄造步驟得到的鑄造材料施加壓延加工的壓延步驟。
29.權(quán)利要求28的方法，其中總壓延減量為20%以上，所述總壓延減量C由C(%) = (A-B)/AX 100表示，其中A (mm) 代表所述鑄造材料的厚度而B (mm)代表所述壓延材料的厚度。
30.權(quán)利要求28的方法，其中所述壓延步驟包括一道次壓延減量c為1-50 %的壓延，所述一道次壓延減量c由 c(% ) = (a-b)/aX100表示，其中a(mm)代表壓延前材料的厚度而b (mm)代表壓延后材料 的厚度。
31.權(quán)利要求28的方法，其中所述壓延步驟包括其中即將進(jìn)入所述壓延軋輥時(shí)所述材料的表面溫度是100°C以下，和所述壓延軋輥的表面溫度是100-300°c的壓延。
32.權(quán)利要求28-31中任一項(xiàng)的方法，其進(jìn)一步包括 對(duì)進(jìn)行所述壓延加工的壓延材料施加熱處理的熱處理步驟。
33.通過向活動(dòng)模具供給鎂合金的熔融金屬隨后凝固的連續(xù)鑄造所得到的鎂合金鑄造 材料，其中所述連續(xù)鑄造通過其中所述熔融金屬所接觸的所有部分用氧含量20質(zhì)量％以下的低 氧材料形成的連續(xù)鑄造裝置來進(jìn)行；和所述鎂合金鑄造材料的厚度是0. 1-10. Omm ；以及所述熔融金屬所接觸的部分包括所述熔爐中的表面部分、在所述熔爐與所述熔融金屬 池之間的傳送槽的表面部分、所述熔融金屬池的表面部分、在所述熔融金屬池與活動(dòng)模具 之間的供給部件的表面部分和所述活動(dòng)模具的表面部分。
34.權(quán)利要求33的鎂合金鑄造材料，其中 DAS ^ 0. 5 μ m-5. 0 μ m。
35.權(quán)利要求33的鎂合金鑄造材料，其中 金屬間化合物的大小為20 μ m以下。
36.權(quán)利要求33的鎂合金鑄造材料，其中所述鎂合金具有以下任一的組成組成1，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種元素 的量為0. 01質(zhì)量％以上以及小于20質(zhì)量以及由Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量(Mg的存在量為 50質(zhì)量％以上)；組成2，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種元素 的量為0. 01質(zhì)量％以上以及小于20質(zhì)量％ ；0. 001質(zhì)量％以上以及小于16質(zhì)量％的Ca ； 以及由Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量；和組成3，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種元素 的量為0.01質(zhì)量％以上以及小于20質(zhì)量％ ；選自Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、Te、 Nd,Nb,La和RE的至少一種第二添加元素，其量為0. 001質(zhì)量％以及小于5質(zhì)量％ ；以及由 Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量(Mg的存在量為50質(zhì)量％以上)，其中在所述第一和第二添加元素中，在含量為0.5質(zhì)量％以上的各元素中，所述元素的設(shè) 定含量與其在所述鑄造材料表面部分的實(shí)際含量之間的差為10%以下，以及所述元素的設(shè) 定含量與其在所述鑄造材料中心部分的實(shí)際含量之間的差為10%以下。
37.權(quán)利要求33的鎂合金鑄造材料，其中 表面缺陷的深度小于所述鑄造材料厚度的10%。
38.權(quán)利要求33的鎂合金鑄造材料，其中所述鑄造材料表面上存在的波痕滿足最大寬度rw和最大深度rd的關(guān)系rwXrd < 1. 0。
39.權(quán)利要求33的鎂合金壓延材料，其通過權(quán)利要求28-32中任一項(xiàng)的制造方法得到。
40.權(quán)利要求39的鎂合金壓延材料，其中 平均結(jié)晶粒度是0. 5 μ m-30 μ m。
41.權(quán)利要求39的鎂合金壓延材料，其中所述壓延材料表面部分中的平均結(jié)晶粒度與其中心部分中的平均結(jié)晶粒度的差異是 20%以下。
42.權(quán)利要求39的鎂合金壓延材料，其中 金屬間化合物的大小為20 μ m以下。
43.權(quán)利要求39的鎂合金壓延材料，其中 所述鎂合金具有以下任一的組成組成1，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種元素 的量為0. 01質(zhì)量％以上和小于20質(zhì)量以及由Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量(Mg的存在量為50 質(zhì)量％以上)；組成2，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種元素 的量為0. 01質(zhì)量％以上以及小于20質(zhì)量％ ；0. 001質(zhì)量％以上以及小于16質(zhì)量％的Ca ； 以及由Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量；和組成3，包含選自Al、Zn、Mn、Y、Zr、Cu、Ag和Si的至少一種第一添加元素，每種元素 的量為0.01質(zhì)量％以上以及小于20質(zhì)量％ ；選自Ca、Ni、Au、Pt、Sr、Ti、B、Bi、Ge、In、Te、 Nd,Nb,La和RE的至少一種第二添加元素，其量為0. 001質(zhì)量％以及小于5質(zhì)量％ ；以及由 Mg和雜質(zhì)構(gòu)成的余量(Mg的存在量為50質(zhì)量％以上)，其中在所述第一和第二添加元素中，在含量為0.5質(zhì)量％以上的各元素中，所述元素的設(shè) 定含量與其在所述壓延材料表面部分的實(shí)際含量之間的差為10%以下，以及所述元素的設(shè) 定含量與其在所述壓延材料中心部分的實(shí)際含量之間的差為10%以下。
44.制造鎂合金成型制品的方法，其包括對(duì)權(quán)利要求39-43中任一項(xiàng)的鎂合金壓延材料施加塑性加工的塑性加工步驟；和 對(duì)進(jìn)行所述塑性加工的材料施加熱處理的熱處理步驟。
45.權(quán)利要求44的方法，其中所述塑性加工步驟在室溫以上以及小于500°C的溫度范圍內(nèi)對(duì)所述壓延材料進(jìn)行沖壓 加工或鍛造加工。
46.由權(quán)利要求44或45的制造方法得到的鎂合金成型制品。
全文摘要
本發(fā)明提供機(jī)械特性和表面精度優(yōu)異的鎂合金材料如鎂合金鑄造材料或鎂合金壓延材料、能夠穩(wěn)定制造上述材料的制造方法、利用所述壓延材料的鎂合金成型制品及其制造方法。本發(fā)明提供鎂合金材料制造方法，其包括在熔爐中熔化鎂合金以得到熔融金屬的熔化步驟、將熔融金屬從熔爐傳送至熔融金屬池的傳送步驟、以及經(jīng)過澆注口從熔融金屬池向活動(dòng)模具供給熔融金屬和使熔融金屬凝固以連續(xù)制造鑄造材料的鑄造步驟。在從熔化步驟到鑄造步驟的過程中，熔融金屬所接觸的部分由氧含量20質(zhì)量％以下的低氧材料形成。鑄造材料的厚度為0.1-10mm，由此提供機(jī)械特性和表面精度優(yōu)異的鎂合金材料如鎂合金鑄造材料或鎂合金壓延材料。
文檔編號(hào)B22D11/06GK101961779SQ20101052088
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者中井由弘, 池田利哉, 沼野正禎, 西川太一郎 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社