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产综研与京都大学开发出可在常温下进行冲压加工的镁合金
来源:  作者:本站
日本产业技术综合研究所(产综研)与京都大学联合开发出了具有与铝(Al)合金相同的常温成形性的新型镁(Mg)合金压延材料。这是产综研永续材料研究部门金属材料组织控制研究组研究员千野靖正与京都大学研究生能源科学研究科能源应用科学专业教授马渕守的共同研究成果。采用新开发的镁合金压延材料,能够利用通用冲压机进行冲压加工,可以比原来降低成本并提高生产效率。

  新开发的镁合金是在镁锌合金中添加微量稀土元素(铈等),通过热轧(hot rolling)制成。新型镁合金形成一种与通用镁合金(AZ31合金)截然不同的集合组织,埃里克森杯突值为9.0,具有与铝合金相当的常温成形性(图1)。因此,利用不带有加热装置的冲压机也可以加工。一般来说,镁合金压延材料的常温成形性低于铝和铁,因此冲压加工需要将压延材料和模具加热到250℃以上之后成形。

  以前的研究结果已经证实,如果在镁中添加铈,常温下的压延性会提高,但是变形原理尚有很多地方不明确。而产综研与京都大学的研究结果表明:添加铈,能使镁柱面易于滑移。根据该结果设计了镁合金,结果发现对在镁-锌合金中添加有微量铈等元素的合金进行热轧,就会显示出与铝合金相当的常温成形性,产综研与京都大学正就组织与成形性的关系进行详细的研究。

  普通镁的结晶结构具有各向异性,压延性低于铝和铁(图2)。镁的滑移系由平行于底面、柱面和锥面的三个滑移系构成。锥面滑移的CRSS比底面滑移和柱面滑移的CRSS大得多,常温下基本不滑移。因此在常温下无法指望c轴方向(图2为上下方向)的滑移。

  一般来说,通过压延制成的镁合金中,形成了底面与压延面平行排列的集合组织〔图3(a)〕。形成这种集合组织后,底面滑移和柱面滑移会在压延方向和板宽方向上起作用,而在板厚方向不起作用〔图3(b)〕。因此,不能减薄镁合金压延材料,且在冲压加工初期就会断裂。也就是说,为了提高镁合金压延材料的常温成形性,最好使镁的集合组织不与压延面平行排列。需要通过控制压延中的集合组织的形成,使其形成底面滑移和柱面滑移易于在板厚方向起作用的集合组织。

  新型镁合金通过添加微量稀土元素,使柱面滑移变得活跃,并使其具备了底面法线倾向于板宽方向35°的集合组织(图4)。这样,新型镁合金便易于在板厚方向变形。从而显示出与铝合金(与3000类、5000类、6000类铝合金相当)相当的常温成形性,且能够在常温下进行冲压加工
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