镁锂合金、轧制材料、成型制品及其制备方法

专利名称：镁锂合金、轧制材料、成型制品及其制备方法
技术领域：
本发明涉及具有优异的耐腐蚀性和冷加工性的镁锂合金，及其轧制材料和成型制
品O
背景技术：
近来，重量轻的镁合金作为结构金属材料已引人注目。然而，一种典型的镁合金，AZ31 (3质量％A1，I质量％Zn，余量为Mg)，在轧制时具有差的冷加工性，而且不能在低于约250°C下进行压制。当镁为hep晶体结构(α相)时，含有锂的镁锂合金在锂含量为6 10. 5质量％时为hep结构和bcc结构(β相)的混合相，并且在锂的含量为10. 5%和更高时为单 一的β相。众所周知，滑移在α相中是有限的,但在β相中有许多滑移系(slip system)。镁锂合金的冷加工性随锂含量的增加而改善，这使得相从α/β混合相变化为单一的β相。然而，由于锂是一种电化学方面较低的元素，锂含量的增加会导致合金耐腐蚀性的显著恶化。另一方面，具有较高锂含量的合金，例如LA141( 14质量％Li，I质量％A1，余量为Mg)，也已被开发出来。但这些合金的不足的耐腐蚀性导致其应用受限。专利文献I教导，具有不高于10. 5质量％的锂含量和不高于50ppm的铁杂质浓度的镁锂合金具有优异的耐腐蚀性。专利文献2教导，含有6 10. 5质量％锂和4、质量％锌的镁锂合金在室温下具有优异的强度和耐腐蚀性。专利文献3公开了含有6 16质量％锂的镁锂合金，其适合于冷压。专利文献4教导，具有10. 5^40质量％的锂含量和平均3 30 μ m的晶粒尺寸的镁锂合金具有优异的强度和压制加工性。非专利文献I公开了向具有8质量％和13质量％的锂含量的镁锂合金中加入Al、Zn、Cu和Ag，对它们在经受加工或热处理时的机械特性和耐腐蚀性的影响。然而，在现有技术中，至今没有得到为单一 β相且具有良好均衡的耐腐蚀性和冷加工性的含有少于10. 5质量％Li的镁锂合金。这种具有机械强度，例如不低于150MPa的抗拉强度，的单一 β相镁锂合金还未为人所知。例如，专利文献4公开了具有优异强度和压制加工性的镁锂合金，但其实施例中公开的包含不低于10. 5质量％Li的合金的抗拉强度最高为131MPa。专利文献4还公开了一种制备具有优异强度和压制加工性的镁锂合金的方法，包括将镁锂合金原料锭进行热轧，冷轧，然后在14(T15(TC下进行热处理使其重结晶。还公开了，在该方法中，以30 60%的较高压下量冷轧比以20 25%的较低压下量冷轧提供更好的轧制材料。另一方面，还公开了，在相同方法中，在高于150°C下热处理以使镁锂合金重结晶导致所得到的合金的平均晶粒尺寸的过分增加，不能达到所期望的效果。因此，专利文献4的教导可归纳为，为得到更好的轧制材料，以较高的压下量冷轧是优选的，而用于重结晶的热处理应当在最高150°C下进行，以使得到的镁锂合金具有优异的强度和压制加工性。
此外，以上所述的镁锂合金是作为构成期望轻质的各种电子设备的外壳部件的材料使用而进行讨论的，这些电子设备例如移动电话、笔记本个人电脑、摄像机和数码照相机。为了这种用途，要求合金具有低的表面电阻率以确保足够的电磁屏蔽能力并使基板接地(ground)。因此需要具有低表面电阻率的镁锂合金。现有技术文献专利文献
专利文献l:JP-2000-282165-A专利文献2:JP-2001-40445_A专利文献3:JP-9-41066_A专利文献4:JP-11-279675_A非专利文献非专利文献I:Keikinzoku (the Journal of Japan Institute of Light Metals)(1990)，Vol. 40，No. 9，p659_665发明概述本发明的一个目的是提供一种具有高度均衡的耐腐蚀性和冷加工性并具有一定程度的抗拉强度的非常轻质的镁锂合金，还提供了由该合金制成的轧制材料和成型制品，以及制备该合金的方法。根据本发明，提供了一种镁锂合金，其包含不低于10. 5质量％且不高于16. O质量％的1^,不低于0. 50质量％且不高于I. 50质量％的Al,以及余量的Mg,其中所述合金具有不小于5 μ m且不大于40 μ m的平均晶粒尺寸，以及不低于150MPa的抗拉强度。(在下文中有时也被称为Mg-Li合金)根据本发明，还提供了一种Mg-Li合金，其包含不低于10. 5质量％且不高于16. O质量％的Li,不低于0. 50质量％且不高于I. 50质量％的Al,以及余量的Mg,其中所述合金具有不小于5 μ m且不大于40 μ m的平均晶粒尺寸，以及不低于50的维氏硬度(HV)。根据本发明，进一步提供了制备上述Mg-Li合金的方法，包括以下步骤Ca)将原料合金熔体冷却并固化为合金锭，所述原料合金熔体包含不低于10. 5质量％且不高于16. O质量％的Li,不低于0. 50质量％且不高于I. 50质量％的Al,以及余量的Mg,(b)以不低于30%的轧制压下量对所述合金锭进行冷塑性加工，以及(c)将塑性加工后的合金在170°C至低于250°C下退火10分钟至12小时，或者在250°C至300°C下退火10秒至30分钟。根据本发明，进一步提供了由上述Mg-Li合金制成的轧制材料或成型制品。不考虑其不低于10. 5质量％的锂含量，本发明的镁锂合金同时具备高度均衡的耐腐蚀性和冷加工性，例如在压制时，并且由于其较高的锂含量，而锂的比重比Mg要低，该镁锂合金非常实用且轻质。发明的优诜实施方案
现在详细地解释本发明。本发明的Mg-Li合金包含不低于10. 5质量％且不高于16. O质量％,优选为不低于
13.O质量％且不高于15. O质量％的Li，不低于0. 50质量％且不高于I. 50质量％的Al，以及余量的Mg。Li的含量超过16质量％时，合金的耐腐蚀性和强度太低以至于无法应用。Al的含量在上述范围内时，合金的机械强度如抗拉强度和维氏硬度得到改善。Al的含量低于O. 50质量％时，合金的机械强度不能被充分改善，而高于I. 50质量％时，合金的冷加工性显著降低。本发明的具有上述Li含量的Mg-Li合金具有单一 β相的晶体结构，重量轻且冷加工性优异。通过加入不低于O. 10质量％且不高于O. 50质量％的Ca，进一步改善本发明的Mg-Li合金的耐腐蚀性。合金中含有Ca的情况下，Mg与Ca形成一种化合物，该化合物在重结晶时诱导成核作用，致使形成细晶粒的重结晶组织。Mg-Li合金的腐蚀在晶粒中选择性地进行，而晶界会阻止腐蚀的发展。通过这种晶界的形成，耐腐蚀性可以得到改善。
除上述Al和Ca之外,本发明的Mg-Li合金可以任选地包含选自Zn、Mn、Si、Zr、Ti、B、Y和原子序数为57 71的稀土元素中的一种或多种元素，只要该元素不会对合金所期望的耐腐蚀性和冷加工性造成大的影响。例如，Zn的添加会进一步增强冷加工性，Mn的添加会进一步增强耐腐蚀性，Si的添加会降低生产过程中合金熔体的粘性，Zr的添加会改善强度，Ti的添加会改善耐火性。Y的添加会改善在较高温度下的强度，但应注意的是，其含量为I质量％或更多时，强度和冷加工性会被削弱。稀土元素的添加会改善延展性并进一步增强冷加工性。这些任选的成分的含量可以优选地为不低于O质量％且不高于5. 00质量％。更高的含量会增加合金的比重，这会削弱单一 β相Mg-Li合金的特性。因此这些含量应优选为
最低量。本发明的Mg-Li合金可以包含作为杂质的各自不高于O. 005质量％的Fe、Ni和/或Cu。通过将杂质的含量保持在该水平上，耐腐蚀性会得到进一步增强。本发明的Mg-Li合金的平均晶粒尺寸不小于5 μ m且不大于40 μ m。特别地，为了达到优异的耐腐蚀性，平均晶粒尺寸优选为不小于5μπι且不大于20 μ m。如果平均晶粒尺寸小于5 μ m，几乎不能工业化地生产出具有不低于150MPa的抗拉强度或不低于50的维氏硬度的Mg-Li合金，这将在下文讨论；而如果大于40 μ m，其耐腐蚀性会降低。本文所称的平均晶粒尺寸可以利用合金横断面组织的光学显微图像，通过线性分析来测定。在200倍光学显微镜下观察被5%硝酸乙醇溶液蚀刻后的样本。在得到的显微图像上画五条线，每条相当于600 μ m，将图像平均分为六份，并对穿过每条线的晶界的数量进行计数。对于每条线，将每条线的长度600μπι除以获得的晶界数，进行计算，以所得值的平均值作为平均晶粒尺寸。本发明的Mg-Li合金具有不低于150MPa的抗拉强度或不低于50的维氏硬度。对这些参数的上限没有特别限制，但为了不降低冷加工性，抗拉强度通常不高于220MPa，优选为不高于180MPa，并且维氏硬度通常不高于80，优选为不高于70。本文所称的抗拉强度可以通过从板状的本发明Mg-Li合金上沿着相对于任意选择的方向的O。、45。和90。的每条线切下三块Imm厚的JIS No.5试样，并在25 °C下以I Omm/min的弹性应力率(elastic stress rate)测量每个试样的抗拉强度来测定。计算各个O。、45。和90。的试样的平均值，以最大的平均值作为抗拉强度。
本文所称的维氏硬度根据JIS Z 2244通过在25°C下以IOOg重的负载测量任意的10个点来测定，取平均值作为维氏硬度。本发明的发明人发现，当合金的平均晶粒尺寸和抗拉强度或维氏硬度满足上述关系时，具有上述Li和Al含量的单一 β相Mg-Li合金，如已报道具有差耐腐蚀性的LA141，其耐腐蚀性显著改善，同时保持良好的冷加工性。本发明一个优选的实施方案的Mg-Li合金的耐腐蚀性超越了工业上可获得的不含锂的板材料ΑΖ31，而锂是导致腐蚀的原因之一。尽管多年来报道了各种包含Li和Al的单一 β相Mg-Li合金，由于它们的低耐腐蚀性，它们几乎没有被投入实际应用，但本发明的Mg-Li合金是具有工业实用性的。例如，上述被实际应用的ΑΖ31要求在约250°C下温压加工，而本发明的Mg-Li合金同时具有与AZ31可比的或超越其的优异的冷加工性和耐腐蚀性，使得本发明的合金可被预计地具有广泛的应用范围。包含Al的单一 β相Mg-Li合金，如本发明的Mg-Li合金的机械强度不必然取决于它的组成和平均晶粒尺寸。例如，通过以高于产生塑性应变的特定压下量来轧制本发明 的Mg-Li合金的铸板坯，在特定温度范围对轧制后的合金进行退火使其重结晶并提供重结晶组织，可以赋予合金从未获得过的高抗拉强度和/或高维氏硬度，而合金的平均晶粒尺寸不大于40 μ m。另一方面，专利文献4的实施例6中所公开的合金通过与本发明相似的方法制得，包括热轧、冷轧和热处理，并具有与本发明的Mg-Li合金相似的组成和平均晶粒尺寸，该合金具有低至127MPa的抗拉强度，耐腐蚀性极其差，如将在以下对比例I中讨论的，并且几乎没有实用性。如专利文献4所公开的，关于Mg-Li合金，不能获得具有较大平均晶粒尺寸的良好的轧制材料。该文献教导，在重结晶步骤中导致晶粒生长的热处理(退火)不能在高于150°C的温度下进行。该常识被认为多年来阻止了单一 β相Mg-Li合金被投入实际应用。本发明人发现，包含Al的单一 β相Mg-Li合金在冷塑性加工如冷轧中受到了特定的较高轧制压下量，在特定的较高温度范围内的退火步骤中被重结晶，这通常被认为会降低合金的性能，但合金被赋予该组成从未获得过的不小于5 μ m且不大于40 μ m的平均晶粒尺寸、以及不低于150MPa的抗拉强度或不低于50的维氏硬度。还发现，该合金同时获得了高度均衡的耐腐蚀性和冷加工性，具有重大的工业用途。本发明的Mg-Li合金具有不高于I Ω的表面电阻率，该表面电阻率是使用安培计，通过将针与针间距为IOmm且针尖直径为2mm (—个针的接触表面积为3. 14mm2)的圆柱形二点探针在合金表面以240g的荷载按压测得的。并且，该合金可以具有不高于10Ω，或在优选的条件下甚至不高于1Ω的表面电阻率，该表面电阻率使用安培计，通过探针在合金表面以60g的荷载按压测得。当使用螺丝固定使Mg-Li合金接地时，240g的荷载是预期的固定强度，当使用粘胶带使Mg-Li合金的表面接地时，60g的荷载是预期的固定强度。本发明的具有该表面电阻率的Mg-Li合金可适合用作电子设备的外壳部件，其中基板需要接地至外壳。只要能够制得本发明的具有上述组成和性质的Mg-Li合金，制备本发明的Mg-Li合金的方法不受特别限制，并且可以优选为本发明的以下制备方法。本发明的方法包括以下步骤
(a)将原料合金熔体冷却并固化为合金锭，所述原料合金熔体包含不低于10. 5质量％且不高于16. O质量％的Li,不低于O. 50质量％且不高于I. 50质量％的Al,以及余量的Mg,(b)以不低于30%的轧制压下量对所述合金锭进行冷塑性加工，(c)将塑性加工后的合金在170°C至低于250°C下退火10分钟至12小时，或者在250°C至300°C下退火10秒至30分钟，(d)使用含有铝和锌金属离子的无机酸作为降电阻溶液处理所得合金的表面，以 及( e )在表面调节后，将所述合金浸入化学转化涂覆溶液中，该溶液含有用于化学转化涂覆的氟化合物。在步骤(a)中，首先，例如，将包含Mg、Li、Al以及所需要的上述任选元素如Ca的金属或中间合金(master alloy)混合成为上述组成以提供原料。然后将原料加热熔化以获得原料合金熔体，然后该原料合金熔体被浇铸成模型并冷却至固化。优选地，原料合金熔体可以供选择地通过连铸例如薄带连铸来冷却并固化。步骤(a)中得到的合金锭(板坯)通常可以为约l(T300mm厚。本发明的方法包括步骤(b)，该步骤对步骤(a)得到的合金锭进行不低于30%的轧制压下量的冷塑性加工。在步骤(b)中，可以通过已知方法，例如轧制、锻造、挤压或拉伸，进行塑性加工，使合金产生应变。这里的温度通常是室温至约150°C。为使合金产生大的应变，该工序优选在室温或尽可能低的温度下进行。塑性加工中的轧制压下量优选为不低于40%，更优选为不低于45%，最优选为不低于90%，并且最大压下量不受特别限制。如果合金以低于30%的轧制压下量被加工，下个步骤(c)中为提供不低于150MPa的抗拉强度或不低于50的维氏硬度，对合金进行退火，如常规认识的，将导致重结晶晶粒的平均晶粒尺寸的增加，且不能获得期望的效果。本发明的方法包括对合金退火的步骤(C)，该步骤对已经过冷塑性加工的合金在170°C至低于250°C下退火10分钟至12小时，或者在250°C至300°C下退火10秒至30分钟。在步骤(b)中已产生高于一定程度的应变的合金在步骤(C)中被重结晶。退火优选为在190°C至240°C下进行30分钟至4小时，或者在250°C至300°C下进行30秒至10分钟。当退火条件在170°C至低于250°C下进行10分钟至12小时，或者在250°C至300°C下进行10秒至30分钟的范围之外时，耐腐蚀性和冷加工性差，并且不能获得具有实用性的目标Mg-Li合金。在步骤(b)之前，本发明的方法可以任选地包括步骤(al)，该步骤在加热下将步骤(a)得到的合金锭均化。步骤(al)的加热通常可以在20(T300°C下进行f 24小时。本发明的方法可以任选地进一步包括，在步骤(b)之前的步骤(a2)，该步骤对步骤(a)或(al)得到的合金锭进行热轧。步骤(a2)的热轧通常可以在20(T400°C下进行。可以根据需要对由此得到的Mg-Li合金进行脱脂、水洗等，以去除表面氧化层或偏析层，如在常规化学转化涂覆中所进行的那样。所述脱脂可通过例如浸入强碱溶液如氢氧化钠中进行。当使用氢氧化钠时，其被配制为优选f 20质量％的强碱性溶液。浸入强碱性溶液的持续时间优选为f 10分钟。使用的氢氧化钠水溶液低 于I质量％，或浸入低于I分钟，将造成脱脂不足，导致差的外观。使用的氢氧化钠水溶液高于20质量％会因残余的碱导致白色粉末的产生。在使用除上述氢氧化钠水溶液之外的强碱性溶液时，溶液的游离碱水平(FAL)优选调整为21. (Γ24. O点(point)。步骤(d)通过将Mg-Li合金浸入降电阻溶液而进行，该降电阻溶液是通过向一种无机酸(磷酸、硝酸、硫酸、盐酸、氢氟酸等)或者两种或多种所述无机酸的混合物中添加两种金属离子(铝和锌)而配制的水溶液。通过在该降电阻溶液中的浸入处理，可以得到具有低表面电阻率的Mg-Li合金，这样的合金从未通过常规方法得到过。只添加铝和锌中的一种不能降低表面电阻率，只有通过同时添加这两种元素才能获得该效果。铝的来源可以是水溶性的铝盐，例如硝酸铝、硫酸铝或磷酸二氢铝。所述降电阻溶液中的铝含量优选为O. 021 O. 47g/l，更优选为O. 085 O. 34g/l。在低于O. 021g/l或高于
O.47g/l时，表面电阻率不能被降低。锌的来源可以是水溶性的锌盐，例如硝酸锌、硫酸锌或氯化锌。所述降电阻溶液中的锌含量优选为O. 0004 O. 029g/l，更优选为O. 0012 O. 013g/l。在低于O. 0004g/l时，表面电阻率不能被降低，而在高于O. 029g/l时，表面电阻率不能被降低，并且涂层的耐腐蚀
性变差。调整无机酸的浓度，使游离酸度(FA)在9. (Γ12. O点的范围内。低于9. O点的游离酸度可能导致问题，如处理不充分，外观差，表面电阻率增加，以及涂层附着力降低，而高于12. O点的游离酸度可能导致问题，如过度处理导致表面粗糙，尺寸误差以及涂层的耐腐蚀性差。步骤(d)中在降电阻溶液中的浸入优选为在35°C ^70°C，更优选为在55°C飞5°C的温度条件下进行。在低于35°C时浸入可能导致问题，如处理不充分，外观差，表面电阻率增力口，以及涂层附着力降低，而在高于70°C时浸入可能导致问题，如过度处理导致表面粗糙，尺寸误差以及涂层的耐腐蚀性差。浸入的持续时间为O. 5 2分钟，更优选为I分钟。当浸入的持续时间低于O. 5分钟时可能导致处理不充分，表面电阻率增加，涂层附着力降低等，而持续时间高于2分钟时可能削弱涂层的耐腐蚀性。用碱性水溶液脱脂后，步骤(d)使用具有上文所述成分的降电阻溶液以降低表面电阻率，在此之后再次使用碱性水溶液进行表面调整以去污(desmutting)。使用碱性水溶液的表面调整可以与脱脂类似的方式进行，即，通过浸入强碱性溶液如氢氧化钠中。当使用氢氧化钠时，优选配制为5 30质量％的强碱性溶液。在强碱性溶液中浸入的持续时间优选为O. 5 10分钟。浸入的温度为45 70°C。在低于5质量％的氢氧化钠水溶液中浸入,低于
O.5分钟的浸入，或在低于45°C下浸入可能因残余污物而削弱涂层的耐腐蚀性。在高于30质量％的氢氧化钠水溶液中浸入可能因残余的碱导致白色粉末的产生。在使用除上述氢氧化钠水溶液之外的强碱性溶液时，溶液的游离碱水平(FAL)优选调整为31. 5^35. 5点。在表面调整之后，可以进行步骤(e):使用包含氟化合物的化学转化涂覆溶液进行化学转化涂覆。通过该步骤(e)，耐腐蚀性得到增强。
步骤(e)的化学转化涂覆可以通过浸入含有氟的处理溶液中进行。化学转化涂覆溶液中的氟的来源可以优选为氢氟酸、氟化钠、氢氟酸、氟氢化钠(bifluoride sodium)、氟氢化钾(bifluoride potassium)、氟氢化铵(bifluorideammonium)、氟硅酸及其盐，氟硼酸及其盐中的至少一种。使用这些化合物可以得到以活性状态溶解足够量氟的溶液。所述化学转化涂覆溶液的氟含量优选为3. 33 40g/l，更优选为8. (Γ30. Og/Ι。当氟含量低于3. 33g/l时可能造成涂覆量不足，涂层耐腐蚀性劣化等，而高于40g/l时可能导致表面电阻率增加，涂层附着力降低等。调整化学转化涂覆溶液的酸浓度，使得游离酸度(FA)在8. (Γ12. O点的范围内。游离酸度低于8. O点时可能导致涂覆量不足，涂层耐腐蚀性劣化等，而游离酸度高于12. O点时可能导致表面电阻率增加，涂层附着力降低等。使用化学转化涂覆溶液的化学转化涂覆可以采用通常方法进行，使涂覆溶液与 Mg-Li合金的表面接触一定时间，如通过将Mg-Li合金浸入该化学转化涂覆溶液。当涂覆是通过上述浸入进行时，化学转移涂覆溶液可以优选在4(T80°C，更优选在约55飞5°C的温度条件下，以使镁和锂与氟发生快速和良好的化学反应。浸入的持续时间优选为0. 5飞分钟，更优选为约I. 5^4. 5分钟，以使Mg-Li合金的表面产生氟化镁和氟化锂，并充分表现它们的复合作用。当浸入的持续时间低于0. 5分钟时可能导致涂覆量不足，涂层耐腐蚀性劣化等，而当浸入的持续时间高于5分钟时可能因过度处理导致表面电阻率的增加和涂层附着力的降低。步骤(C)后对本发明的Mg-Li合金的表面处理可以优选地包括脱脂、步骤(d)、以及表面调整和随后的步骤(e)。通过在连续步骤之间使用水洗，这里的脱脂、步骤(d)、以及表面调整和步骤(e)是独立进行的。通过本发明的方法如此得到的Mg-Li合金提供有表面涂层时，可以用涂膜保持优异的耐腐蚀性。该涂覆工序可以在上述本发明的表面调整以及后续的水洗和干燥之后进行。例如，可以通过用环氧树脂的阳离子电沉积涂覆进行底漆处理，用三聚氰胺树脂进行顶层涂覆处理，和通常的烤漆等形成涂层。更进一步地，所述涂覆工序可以通过常规方法如电沉积、喷涂或浸涂有机或无机涂覆材料来进行。作为涂覆工序的替代，可以在阳极氧化之后进行FPF (无指纹)涂覆(玻璃涂层)，这通常用于钛合金。这会形成具备高附着力和高密度的优异的涂膜。另外，在表面处理之前和/或之后可以适当地加入热处理。通过本发明的方法得到的Mg-Li合金具有优异的耐腐蚀性并可提供低表面电阻率，可以有效地用于各种电子设备的外壳部件，如移动电话、笔记本个人电脑、便携式翻译机、摄像机和数码相机，为了良好的电磁屏蔽能力并使基板接地要求其具有低的表面电阻率。更进一步地，通过本发明的方法得到的Mg-Li合金即使为轧制状态(as-rolled)材料的形式或在通过例如压制加工轧制材料后，也能够保持优异的耐腐蚀性。步骤(c )后的表面处理，可以对压制为成型制品的Mg-Li合金进行，或者对加工前的轧制状态Mg-Li合金进行。
由本发明的Mg-Li合金制得的本发明的轧制材料具有优异的耐腐蚀性和冷加工性。该轧制材料的厚度通常为约O. 01飞mm。本发明的轧制材料可通过例如冷压制而制成成型制品，例如便携式视听设备、数码照相机、移动电话以及笔记本个人电脑的外壳部件，或汽车部件。具有优异的冷加工性的本发明的轧制材料，提供了没有裂纹或差外观的高尺寸精度，并改善了上文提到的成型制品等的生产效率。由本发明的Mg-Li合金制成的本发明的成型制品具有优异的耐腐蚀性。本发明的成型制品可以通过将本发明的Mg-Li合金通过例如切割、磨削、抛光、压制等工序成型而制得。考虑到设备和生产成本，本发明的成型制品优选由本发明的轧制材料通过冷压而制得。通过上文讨论的全部步骤得到的Mg-Li合金可被赋予不高于I Ω的表面电阻率， 该表面电阻率是使用安培计，通过在合金表面以240g的荷载按压A-探针(由MITSUBISHICHEMICAL ANALYTECH有限公司制造)测得的，该探针为针与针间距为IOmm且针尖直径为2mm (一个针的接触表面积为3. 14mm2)的圆柱形二点探针。因此这样的Mg-Li合金可适合用于基板需要接地或需要具备电子屏蔽能力的电子设备的外壳部件。
实施例现在结合实施例对本发明进行更详细的解释，这些实施例不是为了限制本发明。实施例I原料的组成为14. O质量％的Li、I. 00质量％的A1、0. 30质量％的Ca以及余量的Mg，将该原料加热熔化为合金熔体。将合金熔体铸成55mmX 300mmX 500mm的金属型以制备合金锭。所得合金的组成通过ICP原子发射光谱分析测定。该结果如表I所示。对如此得到的合金锭在300°C下热处理24小时，切割其表面以制得用于轧制的50mm厚的板坯。在350°C下将该板坯轧制为2mm厚的板，然后以50%的轧制压下量在室温下轧制为Imm厚的板，由此得到轧制产品。将该轧制产品在230°C下退火I小时以制备轧制材料。按照前文所述的方法测定由此得到的轧制材料的平均晶粒尺寸、抗拉强度以及维氏硬度。通过5%盐水浸溃试验评价耐腐蚀性，并且通过测定室温下的极限拉延比(LDR)来评价冷加工性。结果如表I所示。5%盐水浸没测试是通过将以下步骤重复三个循环而进行的将已表面抛光且已用丙酮清洗的试样在25±5°C的溶液温度下浸入含有5%氯化钠的溶液中8小时，再将该试样在空气中放置16小时。通过测定测试后每单位表面积的质量变化作为腐蚀程度，并计算该腐蚀程度相对于为100的作为对照进行平行测试的AZ31材料的腐蚀程度，的比值来进行评价。测定LDR的条件如下凸模直径40mm ;凹模直径42. 5mm ;凹模圆角半径(dieshoulder radius) :8mm ;压边力(fold pressure) :l2kN ;凸模圆角半径(punch shoulderradius) :4mm ;润滑剂二硫化钥；冲压速度3mm/秒。对比例I以与测试合金I相同的方式制备和评价轧制材料，不同的是原料的组成为14. O质量％的Li、I. OO质量％的Al以及余量的Mg，并将在230°C下退火I小时改为在150°C下退火I小时。结果如表2所示。实施例2 16和对比例2 11以与测试合金I相同的方式制备轧制材料，不同的是改变原料的组成以提供如表I和2所示的合金组成，并将生产条件改为如表I和2所示。按照与测试合金I相同的方式评价得到的轧制材料。测试合金的结果如表I所示，对比例的结果如表2所示。表I
权利要求
1.一种镁锂合金，其包含不低于10. 5质量％且不高于16. O质量％的Li，不低于O. 50质量％且不高于I. 50质量％的Al,以及余量的Mg,其中，所述合金具有不小于5 μ m且不大于40 μ m的平均晶粒尺寸，以及不低于150MPa的抗拉强度。
2.根据权利要求I所述的镁锂合金，其中，所述平均晶粒尺寸不小于5μ m且不大于20 μ m,并且所述抗拉强度不低于150MPa且不高于180MPa。
3.一种镁锂合金，其包含不低于10. 5质量％且不高于16. O质量％的Li，不低于O. 50质量％且不高于I. 50质量％的Al,以及余量的Mg,其中，所述合金具有不小于5 μ m且不大于40 μ m的平均晶粒尺寸，以及不低于50的维氏硬度(HV)。
4.根据权利要求3所述的镁锂合金，其中，所述平均晶粒尺寸不小于5μ m且不大于20 μ m,并且所述维氏硬度(HV)不低于50且不高于70。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的镁锂合金，其中，所述Li的含量不低于13.O质量％且不高于15. O质量％。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的镁锂合金，还包含不低于O.10质量％且不高于O. 50质量%的Ca。
7.一种制备权利要求I或3所述的镁锂合金的方法，该方法包括以下步骤 Ca)将原料合金熔体冷却并固化为合金锭，所述原料合金熔体包含不低于10. 5质量％且不高于16. O质量％的Li,不低于O. 50质量％且不高于I. 50质量％的Al,以及余量的Mg, (b)以不低于30%的轧制压下量对所述合金锭进行冷塑性加工，以及 (c)将塑性加工后的合金在170°C至低于250°C下退火10分钟至12小时，或者在250°C至300°C下退火10秒至30分钟。
8.根据权利要求7所述的方法，该方法还包括在步骤(b)前，均化步骤(a)得到的所述合金锭的步骤(al)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，该方法还包括在步骤(b)前，热轧步骤(a)或(al)得到的所述合金锭的步骤(a2 )。
10.由权利要求I至6中任一项的镁锂合金制成的轧制材料。
11.由权利要求I至6中任一项的镁锂合金制成的成型制品。
全文摘要
本发明提供了一种具有高度均衡的耐腐蚀性和冷加工性并具有一定程度的抗拉强度的非常轻质的镁锂合金，以及由该合金制成的轧制材料和成型制品。本发明的合金包含不低于10.5质量%且不高于16.0质量%的Li，不低于0.50质量%且不高于1.50质量%的Al，以及余量的Mg，并且具有不小于5μm且不大于40μm的平均晶粒尺寸，以及不低于150MPa的抗拉强度或不低于50的维氏硬度(HV)。
文档编号C22F1/06GK102741436SQ20098016239
公开日2012年10月17日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年9月11日
发明者后藤崇之, 松村健树, 横山幸弘, 海野真一, 谷渕裕司, 金贤姬, 难波信次 申请人:株式会社三德