[发明专利]镁基合金延展材料及其制造方法

说明书

为了提高镁合金的延性、成型性，通常添加稀土类元素、或使结晶粒尺寸的微细化。但是，以往的添加元素会抑制弥补塑性变形的晶界滑移的活动。因此，需要探索保持使非底面位错运动激活的微细组织结构且在以往的变形速度及更快的速度区域内也具有促进晶界滑移的作用的添加元素。本发明提供一种室温延性优异的Mg基合金延展材料，其特征在于，包含0.25质量％以上且9质量％以下的Bi，剩余部分由Mg和不可避免的成分构成，铸造后的固溶化处理及热塑性加工后的Mg母相的平均结晶粒尺寸为20μm以下。

技术领域

本发明涉及一种镁(Mg)基合金延展材料及其制造方法。更详细而言， 涉及一种添加有铋(Bi)且室温延性(ductility)优异的微细结晶粒的Mg基 合金延展材料及其制造方法。

背景技术

Mg合金作为新一代的轻量金属材料受到关注。但是，由于Mg金属结晶 结构为六方晶，因此，底面滑移与以柱面为代表的非底面滑移的临界分切应 力(Critical resolvedshear stress，CRSS)的差在室温附近极大。因此，与铝 (Al)、铁(Fe)等其他金属延展材料相比，缺乏延性，因而难以在室温条 件下进行塑性变形加工。

为了解决这些问题，通常采用通过添加稀土类元素进行的合金化。例如， 在专利文献1、2中，添加以钇(Y)、铈(Ce)、镧(La)为主的稀土类元 素，实现塑性变形能力的改善。这是因为，稀土类元素具有降低非底面的CRSS 的作用，即，具有缩小底面与非底面的CRSS的差并使非底面的位错滑移运 动容易进行的作用。然而，通过使用稀土类元素，原材料的价格增加，因此， 从经济的观点出发，要求通过添加更廉价的通用元素来改善延性、成型性。

另一方面，也指出了在Mg的晶粒边界附近，继续变形所需要的复杂的 应力、即晶界相容应力(grain boundary compatibility stress)发挥作用，进行 非底面滑移(非专利文献1)。因此，提倡导入大量的晶粒边界(结晶粒微 细化)对改善延性有效。

在专利文献3中，公开了一种微量地含有作为稀土类元素或通用元素的 Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、 Dr、Tm、Yb、Lu中的一种元素且结晶粒微细化的强度特性优异的微细结晶 粒Mg合金。这些溶质元素在晶粒边界偏析是该合金的高强度化的主要原因。 另一方面，微细结晶粒Mg合金通过晶界相容应力的作用来激活非底面的位 错滑移运动。

但是，对于具有弥补塑性变形的作用的晶界滑移而言，在这些合金中， 任意一种添加元素均具有抑制晶界滑移的显现的作用，因此，晶界滑移对变 形几乎没有贡献。因此，这些合金在室温条件下的延性与以往的Mg合金处 于相同水平，要求进一步改善延性。即，需要探索保持晶界相容应力所作用 的微细组织结构且不抑制晶界滑移的显现的溶质元素。

到目前为止，发明人等公开了含有0.07～2质量％的Mn且室温延性优异 的Mg合金(专利文献4)。另外，进一步进行研究的结果是，发现了含有 Zr来代替Mn也能得到室温延性优异的Mg合金(专利文献5)。这些合金的 特征在于，平均结晶粒尺寸为10μm以下，断裂伸长率显示为150％左右，作 为晶界滑移对变形的贡献率的指标，m值显示为0.1以上。另外，这些合金 的特征在于，使用应力降低度作为成型性的指标，该值显示为0.3以上。但 是，根据二次成型时的成型部位，有可能需要更大的延性、成型性，因此， 需要进一步探索表现出比Mg-Mn合金、Mg-Zr合金更优异的特性的溶质元素。

进一步地，从生产效率的观点出发，期待开发一种在更快的变形速度区 域内室温延性、成型性优异的Mg基合金。通常，在周期表中，属于同族元 素(周期表的纵列)、其左右相邻(周期表的横列)的元素大多表现出相同 的特性、效果。因此，虽然正在开发添加有周期表中Mn、Zr的邻近元素的 Mg基合金，但是，仍然没有公开关于表现出超过Mn、Zr的效果的添加元素。

现有技术文献

专利文献