無鋁的鎂合金的制作方法
【專利說明】無鋁的鎂合金
[0001]本發(fā)明涉及無鋁的鎂合金以及用于制造擠壓的、連鑄的或壓鑄的半成品或構(gòu)件以及金屬板的用途。
[0002]鎂合金是輕型建筑材料，其相比于其它金屬合金具有很輕的重量并且被用在輕重量扮演了有意義角色的場合，尤其在汽車工程、發(fā)動機結(jié)構(gòu)和航空航天工程中。
[0003]在強度性能很高且比重低的情況下，鎂合金作為金屬結(jié)構(gòu)材料尤其對于交通工具和飛行器建造來說是很有意義的。
[0004]之所以在車輛結(jié)構(gòu)中需要重量減輕，是因為由于舒適性和安全性標準的提高而裝入附加的零部件。輕型結(jié)構(gòu)對于節(jié)能型車輛的結(jié)構(gòu)也是有意義的。在鎂材料加工時，壓鑄成型方法以及通過擠壓、鍛造、乳制、拉伸或深沖的加工成形方法越來越有意義?？衫眠@些方法來制造尤其在車輛結(jié)構(gòu)中需求越來越旺盛的輕型構(gòu)件。
[0005]具有有利機械性能尤其是高抗拉強度的合金屬于現(xiàn)有技術(shù)。
[0006]由DE 806055公開了一種鎂合金，其通過0.5-10%的稀土族金屬和余量為鎂的成分構(gòu)成，附帶條件的是，稀土由至少達到50%且最好至少達到75%的釹、單獨或總共最高達到25%的鑭和鈰以及鐠和少量釤和作為余量的釔族微量元素組成，在此添加一種或多種以下元素猛、招、1丐、鉦、萊、鈹、鋅、鎘和錯。
[0007]由DE 42 08 504 Al公開了一種鎂合金，其含有2_8%稀有金屬，其中，該稀有金屬由鈧構(gòu)成。
[0008]具有有利機械性能的其它已知鎂合金包括以下合金，其含有鋅和稀土金屬的混合物，該混合物含有大量的鈰。這樣的合金含有約4.5重量％的鋅和約1.0重量％的稀土，該稀土具有大量的鈰。該合金可以獲得良好的機械性能，但可鑄性差，因此難以鑄造出質(zhì)量令人滿意的零件。在零件組成復(fù)雜的情況下，焊接可能遇到困難。
[0009]具有更好可鑄性的合金可以通過比較大量地添加鋅和稀土來獲得。但這易于脆裂。這可以通過氫化處理來避免，但這提高了生產(chǎn)成本。
[0010]具有較高含量的其它金屬成分(如細晶凝固的鋁和鋅)的鎂合金就其耐蝕性而言比純鎂或鎂錳合金差許多。
[0011]由DE I 433 108 Al公開了一種具有細晶凝固組織的含硅耐蝕鎂合金。除了硅外，該鎂合金中還添加有錳、鋅、鈦以及作為其它合金成分的鋁、鎘和銀。
[0012]例如由DE 199 15 276 AU DE 196 38 764 AU DE 679 156、DE 697 04 801 T2、DE 44 46 898A1公開了其它合金，其除了主要成分外，還包括鎂、錳和其它元素如鋁、銅、鐵、I丐等。
[0013]這些已知的鎂合金具有不同的缺點。
[0014]US 6 544 357公開了一種鎂鋁合金，其除了其它元素外，還含有0.1或0.2重量％至 30 或 40 重量％的 La、Ce、Pr、Nd、Sm、T1、V、Cr、Mu、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Al、Ga、S1、B、Be、Ge和Sb。在此也許能制造的合金的帶寬如此發(fā)散開且不好控制，即，對于技術(shù)人員來說，這是無法在以下所要求保護的合金中做到的。
[0015]當含有鈣時，鑄造后的熱裂可能在具有高冷卻速度的鑄造方法如注射成形中出現(xiàn)。在包含鎂-鋁-鋅-錳或者鎂-鋁-錳的合金中，強度在較高溫度時降低。
[0016]成形性、可焊接性和耐蝕性總體變差。
[0017]最常見的鎂合金的冷成形性因為六角形晶體結(jié)構(gòu)和延展性差而受到限制。大多數(shù)的鎂合金在室溫下體現(xiàn)出脆性。對于用于由鎂合金制造半成品的一些成形方法，除了高抗拉強度外，還需要延展性。較高延展性實現(xiàn)了改善的成形和變形性能，或許還有較高的強度和韌性。
[0018]許多已知的鎂合金具有隨著生產(chǎn)狀態(tài)顯著變化的性能。
[0019]在該鎂合金制造中的另一缺點在于，金屬錳難以熔于鎂熔體中或者說熔融需要長時間。
[0020]本發(fā)明的任務(wù)是研發(fā)一種鎂合金，其適于制造金屬板、焊絲、擠壓型材/構(gòu)件和/或壓鑄型材/構(gòu)件，即，它具有良好的變形性、強耐蝕性、更高的可焊性、高屈服點以及良好的冷成形性。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，這通過以下鎂合金來完成，其具有至少84.5重量％的鎂并且如此制造，即，添加0.4-4.0重量％的鈰、0.2-2.0重量％的鑭，其中，鈰和鑭按照比例2: I存在，以及0-5重量％的來自稀土元素族的至少另一種金屬，和1.5-3.0重量％的錳化合物以及O-L 5重量％的磷化合物。作為來自稀土元素族的另一金屬，優(yōu)選采用鈧。
[0022]作為錳化合物，例如可以采用氧化錳(II，III)、氯化錳(II)、鐵含量低于0.01重量％的磷酸猛或亞猛酸鹽。
[0023]作為磷化合物，可以采用例如獨居石(Monazit)、磷酸錳或磷酸鎂。
[0024]磷在合金中提高拉拔性、硬度和耐蝕性。
[0025]該鎂合金具有至少120Mpa的屈服點Rp 0.2、在較大溫度范圍內(nèi)的良好強度性能以及在足夠高的可變形性情況下的高抗蠕變性。
[0026]本發(fā)明的鎂合金可以被用于制造金屬板、半成品或擠壓件和/或壓鑄件和擠壓型材和/或壓鑄型材以及制造焊絲。隨后可由此制造特殊構(gòu)件，其最好用在車輛結(jié)構(gòu)、列車結(jié)構(gòu)、船舶結(jié)構(gòu)和飛行器結(jié)構(gòu)如椅架、窗框或門框、車輛外殼、外殼、梁、托座、支承和其它小型件。
[0027]在鎂合金由無鋁的鎂通過添加1.0重量％的鈰、0.5重量％的鑭、0.10重量％的鈧和2.0重量％的氯化錳(II)制造時，得到一種特別有利于在擠壓設(shè)備上加工的鎂合金。
[0028]另一種鎂合金在其由無鋁的鎂通過添加1.0重量％的鈰、0.5重量％的鑭和2.0重量％的氯化猛(II)以及0.1重量％的獨居石來制造時得到。
[0029]具有這種組成的合金的特點是:具有優(yōu)良的耐蝕性、更好的冷成形性、低的熱蠕變性以及高的屈服點。
[0030]該鎂合金可以尤其被用于制造金屬板、擠壓的和/或壓鑄的型材或構(gòu)件以及用于拉拔的焊絲。
【主權(quán)項】
1.一種無鋁的鎂合金，其具有至少84.5重量％的鎂并且如此制造，即，添加0.4-4.0重量％的鈰、0.2-2.0重量％的鑭、0-5重量％的來自稀土元素族的至少另一種金屬、1.5-3.0重量％的錳化合物和0-1.5重量％的磷化合物。2.根據(jù)權(quán)利要求1的無鋁的鎂合金，其特征是，來自稀土元素族的另一種金屬是鈧。3.根據(jù)權(quán)利要求1的無鋁的鎂化合物，其特征是，該錳化合物是氧化錳(II，III)。4.根據(jù)權(quán)利要求1的無鋁的鎂化合物，其特征是，該錳化合物是氯化錳(II)。5.根據(jù)權(quán)利要求1的無鋁的鎂化合物，其特征是，該錳化合物是鐵含量低于0.01重量％的磷酸猛。6.根據(jù)權(quán)利要求1的無鋁的鎂合金，其特征是，該錳化合物是亞錳酸鹽。7.根據(jù)權(quán)利要求1的無鋁的鎂合金，其特征是，該磷化合物是獨居石。8.根據(jù)權(quán)利要求1的無鋁的鎂合金，其特征是，該磷化合物是磷酸錳。9.根據(jù)權(quán)利要求1的無鋁的鎂合金，其特征是，該磷化合物是磷酸鎂。10.根據(jù)權(quán)利要求1的無鋁的鎂合金，其特征是，該鎂合金被用于制造擠壓型材和/或壓鑄型材。11.根據(jù)權(quán)利要求1的無鋁的鎂合金，其特征是，該鎂合金被用于制造拉拔的焊絲。
【專利摘要】無鋁的鎂合金由以下組成構(gòu)成，其由至少87.5重量％的鎂如此制造，即，添加0.5-2.0重量％的鈰、0.2-2.0重量％的鑭、0-5重量％的來自稀土元素族的至少另一種元素、1.5-3.0重量％的錳化合物和0-0.5重量％的磷化合物。
【IPC分類】C22F1/06, C22C23/06, C22C23/00
【公開號】CN105229191
【申請?zhí)枴緾N201480028621
【發(fā)明人】烏爾里希·伯夫克, 拉爾夫·安德澤肯
【申請人】烏爾里希·伯夫克
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2014年4月8日
【公告號】CA2909197A1, DE102013006169A1, DE112014001938A5, EP2984201A1, US20160060733, WO2014166473A1