通常测量方 法的5%偏差。
[0024] 如本文所使用的，术语"组合物"广义上指含有至少优选的金属元素或化合物的物 质，但其任选地包含另外的物质或化合物，包括添加剂和杂质。所述术语"材料"也广义上 指含有优选的化合物或组合物的物质。
[0025] 另外，公开的范围包括公开的所有值和在整个范围内进一步划分的范围，包括端 点和给出范围的子范围。
[0026] 本公开内容提供了一种铸造轻质金属组件的方法。轻质金属可以包括铝、镁及其 组合和合金，这将在下面更详细地描述。
[0027] 铸造通常涉及浇注熔融金属合金到铸模的型腔中。将所述熔融的金属合金导入到 模具中，其中在冷却后该金属合金固化以形成固化的铸件或组件。根据本公开内容的一些 方面的轻质金属合金适合于铸造，包括压铸、砂型铸造、永久型铸造和熔模铸造，借助非限 制性的实例。在各个方面，所述轻质金属合金特别适合于压铸工艺，其中当其在铸造过程中 进入模腔时所述熔融合金材料通过限定一个或多个孔口或孔隙的冲模。在本文中公开了铸 造技术，在选择的情况下可以理解，所述轻质金属合金也可以用在锻造工艺中。在一些变型 方案中，铸造固体部件构成轻质金属结构组件，其具有一个或多个在铸造和固化之后进一 步机器加工的表面。
[0028] 虽然在整个说明书中示出和描述了示例性的组件，应该理解的是，在本公开内容 中的本发明概念也可应用于能够由轻质金属形成的任何结构组件，包括在车辆(例如汽车） 应用中使用的那些，包括但不限于柱(诸如铰链柱)、板(包括结构板、门板）和门组件、室内 地板、地板底盘、屋顶、外表面、车身底板防护罩、车轮、存储区域(包括手套箱、控制箱)、车 尾行李箱(行李箱地板、行李箱床)、灯腔和其它组件、冲击塔帽、控制臂和其它悬挂或传动 系组件等。具体地，本公开内容特别适合于承受负载或冲击(例如承载）的任何硬件。
[0029] 在各个方面，轻质金属合金特别适合于压铸工艺，其中在铸造过程中当其进入模 腔时将熔融的合金材料穿过限定一个或多个浇口、浇道和浇注系统的冲模。虽然本文主要 描述了铸造，但可以理解在选择的情况下，所述轻质金属合金也可以用于采用了现有技术 已知的模具的其它铸造工艺中。图1显示了示例性简化的传统铸造系统20。铸模22限定 了填有固化的轻质金属合金30的型腔。所述固化的轻质金属合金部件30限定了两个不同 的微观结构的区域。所有的铸件具有非常薄的激冷区，正如示于铸件（例如，固化的轻质金 属合金部件30)的表面上的激冷区微观结构32。所述激冷区微观结构32在模具22的壁 附近形成，其中所述熔融的合金经受由于热量下降而引起的相对激冷，该热量下降由于相 邻的模具22而产生。所述固化的成核相通常在激冷区32区域中出现。在典型的压铸中， 激冷区微观结构32在固化的轻质金属合金部件30中沿着模具22的每个壁的厚度小于或 等于大约1 mm。所述激冷区微观结构中的晶粒尺寸统一且相对精细。
[0030] 如图1所示，在固化过程中，由于除去了更多的热量，所以形成了长的和薄的柱或 树枝晶，其定义为共晶的（eutectic)树枝状微晶结构34。该共晶的树枝状微晶结构34靠 近所述激冷区微观结构32形成，并且延伸到固化的轻质金属合金部件30的中心区域。值 得注意的是，额外的微晶结构可以同样地越过所述激冷区微观结构32和共晶的树枝状微 晶结构34形成，这取决于部件的总厚度和固化的条件。激冷区通常占总厚度的很小百分 比。因此，传统的固化轻质金属合金部件30的厚度(标记为40)远大于2 mm (激冷区维度 32的最大累积宽度或厚度为1 mm)。
[0031] 在一些方面，本公开内容提供了铸造轻质金属组件的方法，其包括将熔融的轻质 金属合金导入模具的型腔。然后，将所述熔融的轻质金属合金固化并从所述模具移除。所 述固化的轻质金属合金形成了至少一维认为是薄的固体轻质金属合金组件，从而形成了薄 壁铸件。所述至少一维可以沿着整个固体轻质金属合金组件或仅在对于组件结构特别重要 的一些区域中延伸。
[0032] 图2示出了根据本公开内容的一些方面的示例性简化的铸造系统40。铸膜42限 定了装有固化的轻质金属合金50的型腔。所述固化的轻质金属合金部件50限定了单个激 冷区微观结构52。所述激冷区微观结构52靠近模具42的壁形成，并且延伸至所述固化的 轻质金属合金50的中心。因此，根据本公开内容的各个方面，穿过所述部件的宽度或厚度 的整个横截面在所述部件的至少一个区域中具有所述激冷区微观结构52。由此，在固化的 轻质金属合金50中形成了最少的或者没有共晶树枝状的或者其它非激冷区微观结构。
[0033] 根据本公开内容的一些方面的固化的轻质金属合金部件50的至少一个区域的厚 度或宽度(标记为60)被认为是薄的(例如，形成了薄壁)。在一些方面，如果小于或等于大 约2 mm，任选地小于或等于大约1. 75 mm，任选地小于或等于大约1. 5 mm，任选地小于或等 于大约1. 25 mm，任选地小于或等于大约1 mm，任选地小于或等于大约0. 75 mm，和在一些变 型方案中，任选地小于或等于大约0.5 _，则该维度认为是薄的。值得注意的是，所述部件 可以具有远超过2 _的其它维度(例如高度和/或长度)，只要形成所述激冷区微观结构并 且其沿着所述固体轻质金属合金组件（例如，沿着所述部件或组件的宽度）延伸。以这种 方式，所述方法提供了贯穿所述固体轻质金属合金组件的整个薄的维度延伸的激冷区微观 结构。
[0034] 在一些希望的变型方案中，铸造固体轻质金属合金组件可以具有至少一维，其认 为是贯穿整个部件延伸的薄壁；在一些替代性的其它方面，所述铸造固体轻质金属合金组 件的选择性区域可以包括至少一维，其认为是具有激冷区微观结构的薄壁，而所述铸造固 体组件的其它区域可以略微较厚（例如，对于所述固体部件的结构整体较不重要的区域或 者铸件具有复杂形状的区域，一些选择区域可以不是完全处于激冷区）。
[0035] 在一些方面，根据本公开的教导，在铸件的薄的维度具有激冷区微观结构的地方， 可以使共晶树枝晶微观结构的形成最小化或者不存在，从而使所述激冷区微观结构区域具 有小于或等于大约20体积％的跨包含任何共晶树枝晶或树枝状微观结构的薄的维度的横 截面，任选地小于或等于大约15体积％，任选地小于或等于大约10体积％和任选地小于或 等于大约5体积％的任何树枝状微观结构。根据本公开内容的一些方面，固化的轻质金属合 金50基本上不具有除了所述激冷区微观结构之外的微观结构，包括树枝状微观结构区域。 所述术语"基本上不含"在本文中是指，所述树枝状微观结构或其它微观结构不存在至以 下程度：伴随着它们存在的物理性质和限制不能被发现。在一些实施方案中，"基本上不含" 树枝状的或其它非激冷区微观结构的固化轻质金属合金部件或组件包含小于或等于大约5 体积％的所述树枝状的或其它非激冷区微观结构，更优选地小于或等于大约4体积％，任选 地小于或等于大约3体积％，任选地小于或等于大约2体积％，任选地小于或等于大约1体 积％，任选地小于或等于大约0. 5体积％ ;和在一些实施方案中包含0体积％的所述树枝状 的或其它非激冷区微观结构。
[0036] 通常，当选择轻质金属合金用于铸造时，所述树枝状微观结构性质决定了特定合 金的选择。这些性质例如包括抗张强度、延展性（例如，伸长率）、可铸性、流动性、固化、焊 接性。根据本公开教导的原理，通过确保所述部件的整个厚度仅具有激冷区微观结构，可以 如所希望地消除否则由于存在树枝状微观结构（或非激冷区微观结构）所需的对合金的限 制。在铸造具有受控的厚度的部件的情况下，当使共晶树枝状结构最少化时，所述横截面仅 具有能够使合金化学品产生更高的伴生强度的激冷区微观结构。根据该原理，富含轻质金 属合金的化学品可以提供更高的强度和更高的延展性以及其它性质。此外，沿着所述部件 的整个厚度延伸的激冷区微观结构提供了基本上统一的在铸造横截面中的微观结构，这提 供了更高的韧性和疲劳强度。"基本上统一的"是指，所述微观结构贯穿所述区域或固体相 基本上具有相同的微观结构、组成、晶界和晶粒大小。此外，由于在激冷区微观结构中的统 一溶质分布，可以加速热处理。
[0037] 因此，在一些方面，本公开内容提供了一种铸造轻质金属组件的方法。所述方法包 括选择包含轻质金属的合金以在固体组件中形成激冷区微观结构。所述轻质金属选自铝、 镁及其组合，任选地还包括少量的对于强度和韧度所需的额外合金元素。所述方法还包括 通过将熔融的合金导入模具的型腔中而铸造所述合金。然后，使所述熔融的合金固化并且 从模具移除，以形成至少一维小于或等于大约2 _的固体组件。因此，所述固体组件具有贯 穿所述固体组件的至少一维延伸的激冷区微观结构。通过这样的方法形成的固体轻质金属 合金组件可以基本上不含任何树枝状微观结构。铸造的方法可以是压铸工艺，其中导入所 述熔融的材料包括使所述熔融金属在其进入模具的型腔之前穿过浇口、浇道和浇注系统。
[0038] 在一些变型方案中，使所述模具本身激冷或者所述模具本身具有热交换系统用于 进一步冷却模腔中的金属（例如，水冷却的模具）。在这样的实施方案中，基于从熔融金属 吸收的热通量，铸件壁厚度会稍微大于2 mm。
[0039] 在一些方面，所述轻质金属合金包含铝。如本文所用的，铝合金通常是指包含大于 或等于大约80重量％的铝以及其它合金成分和杂质的合金。在另一些方面，所述轻质金属 合