[发明专利]镁合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金材料及其制备方法，并且特别涉及具有高机械强度 的镁合金材料及其制备方法。

背景技术

通常，镁合金材料在实践应用的合金中具有最低的密度、轻质和高强 度，因而促进了用于电子产品的底盘、汽车车轮、底板部件、发动机的外 围部件等的应用。

特别地，对于用于与汽车相关的用途的部件，由于需要高机械特性， 因此作为含有元素如Gd、Zn等的镁合金材料，通过单辊法和快速固化法 制备具有特定构造的材料(例如专利文献1、专利文献2和非专利文献1)。

然而，在特定制备方法中，尽管提供上述具有高机械特性的镁合金材 料，仍存在需要特别设施、生产率低和可进一步使用的部件受限的问题。

因此，在制备镁合金材料的情况下，即使该镁合金材料是在不使用在 上述专利文献中描述的特别设施或方法的情况下通过常见熔融铸造中的 塑性加工(挤压)以高生产率制备的，也主张具有可用于特别应用的机械特 性的那些镁合金材料(例如专利文献3和专利文献4)。专利文献3和4中 公开的镁合金材料已知在结构中具有长周期堆垛有序结构(LPO)并且具有 高机械特性。

专利文献1：日本专利申请公开(JP-A)06-041701

专利文献2：JP-A 2002-256370

专利文献3：国际公布2005/052204小册子

专利文献4：国际公布2005/052203小册子

非专利文献1：报告概述，第108届日本轻金属学会会议(the 108th Conference of Japan Institute of Light Metals)，P42-45(2005)

发明内容

本发明要解决的问题

然而，存在以下对常规镁合金材料的改善的空间。

也就是说，常规镁合金材料需要进一步改善强度以促进它们为了重量 轻的目的而用于汽车的应用。

从上述问题的情况考虑，本发明完成了在不使用特别制备设施和工艺 的条件下提供一种机械特性优异的镁合金材料和用于制备所述镁合金材 料的方法。

解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明提供一种具有下列构造的镁合金材料。也 就是说，镁合金材料是一种Mg-Zn-RE合金，其含有作为必要组分的Zn 和作为RE的Gd、Tb和Tm中的至少一种，以及余量的Mg和不可避免 的杂质，并且在Mg-Zn-RE合金的合金结构中，形成增稠的Zn和RE的双 原子层的堆垛层错。

归因于这样的构造，镁合金材料含有堆垛层错，因而与具有长周期堆 垛有序结构(LPO)的镁合金材料相比，抗拉强度、0.2％保证强度或屈服强 度(0.2％proof strength)和伸长率(伸长比率)得到改善。

此外，在上述镁合金材料中，Mg-Zn-RE合金的合金结构含有再结晶 晶粒，它们具有5μm以下的平均晶粒直径和35％以上的相对于上述合金 结构的表面积比。

归因于这样的构造，金属结构(母相)中的细的再结晶晶粒改善了机 械特性，并且抗拉强度、0.2％保证强度和伸长率得到了改善。

此外，在上述镁合金材料中，Zn优选在0.5至3原子％的组分范围内， 而RE优选在1至5原子％的组分范围内。

归因于这样的构造，由于Zn和RE(Gd、Tb和Tm)在规定的组分范围 内调节，因而使得镁合金材料易于形成堆垛层错，从而改善强度。

此外，为了解决上述问题，用于制备所述镁合金材料的方法包括下列 步骤：铸造步骤，其通过铸造Mg-Zn-RE合金形成铸造材料，所述Mg-Zn-RE 合金含有作为必要组分的Zn和作为RE的Gd、Tb和Tm中的至少一种， 并且余量包括Mg和不可避免的杂质；固溶处理步骤，其对铸造材料进行 固溶处理；和热处理步骤，其在规定条件下对于进行过固溶处理的铸造材 料进行热处理，并且上述热处理步骤在满足-14.58[ln(x)]+532.32＜y＜ -54.164[ln(x)]+674.05且0＜x≤2的条件下进行，其中y表示热处理温 度(K)，而x表示热处理时间(h)。