[发明专利]为了改进镁合金的可成型性的恢复热处理

说明书

技术领域

本发明涉及将镁合金片材坯体从初始材料热成型，所述 初始材料已经碾轧成期望片材厚度，盘绕并退火至完全回火状况。更 具体地，本发明涉及对于从盘绕和退火的原料制备的片材金属坯体的 热处理，以改进在热冲压或热吹成型工艺中的镁合金坯体的可成型 性，从而制成片材金属部件，如汽车车身面板。

背景技术

令人关注的是将相对轻质的镁合金片材成型为例如汽车 车身面板。这种面板可以从最初平坦的片材金属坯体成型，所述片材 金属坯体具有例如约1000mm×1500mm×1-3mm的标称尺寸。迄今 为止，虽然汽车制造商在从铝片材合金成型车身面板方面有了更多的 经验，但是镁合金在与铝合金大约相同的温度范围是可热成型的且提 供重量的进一步降低。

目前，镁合金片材金属车身面板的成型需要在升高的成 型温度成型片材金属。所使用的具体热成型实践很大程度上取决于面 板产品的形状的复杂性；即，需要引入镁合金片材金属坯体的变形的 严重性。一些面板形状，如发动机舱罩，可以通过在面对面的互补热 成型模之间热冲压镁合金片材坯体成型，而不用预加热工件。其它更 复杂的面板形状可能需要工件被预加热以进行热吹成型。镁合金车辆 提升门和门面板通常需要热吹成型温度和实践，以使得片材变形为功 能和流线面板形状。

镁片材金属的热吹成型通常包括：在预加热炉中加热片 材金属坯体至约450℃；自动地将该片材传递至面对面的模之间的位 置，所述模也被加热至大约相同的温度；将片材坯体形状的周边夹持 在半模之间，以形成不透气密封件；和然后将气体压力施加到加热后 的片材的一侧，以将片材吹到面对的模腔中并抵靠成型表面以形成期 望形状。然后释放气体压力，打开模，移开已成型面板并允许冷却。 可选地，在一些情况下，取代使用预加热炉，片材可以在成型之前或 者成型期间由热模加热。在任一情况下，片材通常被加热至约450℃， 且然后保持在该温度短时间，以确保在施加成型压力之前适当均匀的 温度。

在热冲压成型中，镁合金片材通常预加热至低于约350℃ 的温度且在加热的互补成型模之间被冲压并保持在特定成型温度，所 述模支承在相对的压板上。在合模时，已加热的片材由至少一个模表 面接触，所述至少一个模表面冲击并抵靠面对的表面拉伸片材。如热 吹成型那样，片材工件和热冲压工具在工件开始变形之前处于特定热 冲压温度。

这些热成型实践对于铝片材合金发展良好且完全预加热 的工件易于形成具有复杂形状的车身面板。但是这种热成型实践应用 于镁片材合金通常较慢且更易于应用于成型具有较低形状复杂性的 物品。

发明内容

本发明已经用于镁片材金属合金的升高温度成型。片材 金属合金的厚度通常约为1-3或4毫米。例如，在汽车车身面板中， 片材金属坯体形成内部或外部(或两者)车身面板，如门面板、提升 门面板、后背箱面板等。这种面板具有相对复杂的形状，且至少外部 面板必须保持商业上可接受的外表面以用于涂漆。

通常，片材金属初始材料从期望镁基合金的合适铸锭或 板坯制备。在片材金属成型中可广泛获得的镁合金是指定合金 AZ31B。该合金的标称组成(按重量计算)是约3％的铝、1％的锌、 有限量的杂质和结余的镁。均质锭或板坯逐渐遭受一种或更多热或温 碾轧操作，以使得铸造金属缩减为带，且然后成为具有合适宽度、厚 度和表面质量的片材。热或温碾轧材料可以在碾轧阶段之间退火。在 多个碾轧阶段之后，获得相对长的镁合金片材且由制造商碾轧成盘 卷。盘绕材料被退火，以在盘绕片材中形成金属冶金学微观结构，这 对于片材的预期用途是期望的。为了获得片材的合适可成型性，认为 谨慎的是以已经完全退火至完全回火状况的镁合金片材盘卷开始。应 当理解，这种完全回火镁片材的盘绕碾轧将展现良好的可成型性和成 型产品中的良好表面质量。

现在已经发现这种盘绕完全回火镁合金片材从片材工艺 (如，拉弯矫直、盘绕/展开、和片材的偶然冲击或撞击)易受小量的 冷加工。该小量冷加工，在加热至暖成型或热拉伸成型温度时，通常 在片材表面附近引起大的再结晶颗粒。已经发现这些大的颗粒导致较 低的片材金属可延展性、较低的可成型性和在成型部件中的桔皮表面 效果。虽然冷加工的量可能较小，但是这已经引入软的完全回火材料。 局部冷加工在一些镁片材成型实践中是可以忍受的。但是当汽车车身 面板和具有复杂形状的类似物品在升高温度下成型时，可成型性的先 前未预期的变化引起了制造问题。