[發(fā)明專利]為了改進鎂合金的可成型性的恢復(fù)熱處理

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910164679.7
• 申請日: 2009-07-29
• 公開（公告）號: CN101638762A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P·E·克拉耶夫斯基;R·費爾馬;J·T·卡特;J·D·拉塞斯基
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作公司
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 范曉斌;楊松齡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及將鎂合金片材坯體從初始材料熱成型，所述 初始材料已經(jīng)碾軋成期望片材厚度，盤繞并退火至完全回火狀況。更 具體地，本發(fā)明涉及對于從盤繞和退火的原料制備的片材金屬坯體的 熱處理，以改進在熱沖壓或熱吹成型工藝中的鎂合金坯體的可成型 性，從而制成片材金屬部件，如汽車車身面板。

背景技術(shù)

令人關(guān)注的是將相對輕質(zhì)的鎂合金片材成型為例如汽車 車身面板。這種面板可以從最初平坦的片材金屬坯體成型，所述片材 金屬坯體具有例如約1000mm×1500mm×1-3mm的標(biāo)稱尺寸。迄今 為止，雖然汽車制造商在從鋁片材合金成型車身面板方面有了更多的 經(jīng)驗，但是鎂合金在與鋁合金大約相同的溫度范圍是可熱成型的且提 供重量的進一步降低。

目前，鎂合金片材金屬車身面板的成型需要在升高的成 型溫度成型片材金屬。所使用的具體熱成型實踐很大程度上取決于面 板產(chǎn)品的形狀的復(fù)雜性；即，需要引入鎂合金片材金屬坯體的變形的 嚴重性。一些面板形狀，如發(fā)動機艙罩，可以通過在面對面的互補熱 成型模之間熱沖壓鎂合金片材坯體成型，而不用預(yù)加熱工件。其它更 復(fù)雜的面板形狀可能需要工件被預(yù)加熱以進行熱吹成型。鎂合金車輛 提升門和門面板通常需要熱吹成型溫度和實踐，以使得片材變形為功 能和流線面板形狀。

鎂片材金屬的熱吹成型通常包括：在預(yù)加熱爐中加熱片 材金屬坯體至約450℃；自動地將該片材傳遞至面對面的模之間的位 置，所述模也被加熱至大約相同的溫度；將片材坯體形狀的周邊夾持 在半模之間，以形成不透氣密封件；和然后將氣體壓力施加到加熱后 的片材的一側(cè)，以將片材吹到面對的模腔中并抵靠成型表面以形成期 望形狀。然后釋放氣體壓力，打開模，移開已成型面板并允許冷卻。 可選地，在一些情況下，取代使用預(yù)加熱爐，片材可以在成型之前或 者成型期間由熱模加熱。在任一情況下，片材通常被加熱至約450℃， 且然后保持在該溫度短時間，以確保在施加成型壓力之前適當(dāng)均勻的 溫度。

在熱沖壓成型中，鎂合金片材通常預(yù)加熱至低于約350℃ 的溫度且在加熱的互補成型模之間被沖壓并保持在特定成型溫度，所 述模支承在相對的壓板上。在合模時，已加熱的片材由至少一個模表 面接觸，所述至少一個模表面沖擊并抵靠面對的表面拉伸片材。如熱 吹成型那樣，片材工件和熱沖壓工具在工件開始變形之前處于特定熱 沖壓溫度。

這些熱成型實踐對于鋁片材合金發(fā)展良好且完全預(yù)加熱 的工件易于形成具有復(fù)雜形狀的車身面板。但是這種熱成型實踐應(yīng)用 于鎂片材合金通常較慢且更易于應(yīng)用于成型具有較低形狀復(fù)雜性的 物品。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明已經(jīng)用于鎂片材金屬合金的升高溫度成型。片材 金屬合金的厚度通常約為1-3或4毫米。例如，在汽車車身面板中， 片材金屬坯體形成內(nèi)部或外部(或兩者)車身面板，如門面板、提升 門面板、后背箱面板等。這種面板具有相對復(fù)雜的形狀，且至少外部 面板必須保持商業(yè)上可接受的外表面以用于涂漆。

通常，片材金屬初始材料從期望鎂基合金的合適鑄錠或 板坯制備。在片材金屬成型中可廣泛獲得的鎂合金是指定合金 AZ31B。該合金的標(biāo)稱組成(按重量計算)是約3％的鋁、1％的鋅、 有限量的雜質(zhì)和結(jié)余的鎂。均質(zhì)錠或板坯逐漸遭受一種或更多熱或溫 碾軋操作，以使得鑄造金屬縮減為帶，且然后成為具有合適寬度、厚 度和表面質(zhì)量的片材。熱或溫碾軋材料可以在碾軋階段之間退火。在 多個碾軋階段之后，獲得相對長的鎂合金片材且由制造商碾軋成盤 卷。盤繞材料被退火，以在盤繞片材中形成金屬冶金學(xué)微觀結(jié)構(gòu)，這 對于片材的預(yù)期用途是期望的。為了獲得片材的合適可成型性，認為 謹慎的是以已經(jīng)完全退火至完全回火狀況的鎂合金片材盤卷開始。應(yīng) 當(dāng)理解，這種完全回火鎂片材的盤繞碾軋將展現(xiàn)良好的可成型性和成 型產(chǎn)品中的良好表面質(zhì)量。

現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種盤繞完全回火鎂合金片材從片材工藝 (如，拉彎矯直、盤繞/展開、和片材的偶然沖擊或撞擊)易受小量的 冷加工。該小量冷加工，在加熱至暖成型或熱拉伸成型溫度時，通常 在片材表面附近引起大的再結(jié)晶顆粒。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些大的顆粒導(dǎo)致較 低的片材金屬可延展性、較低的可成型性和在成型部件中的桔皮表面 效果。雖然冷加工的量可能較小，但是這已經(jīng)引入軟的完全回火材料。 局部冷加工在一些鎂片材成型實踐中是可以忍受的。但是當(dāng)汽車車身 面板和具有復(fù)雜形狀的類似物品在升高溫度下成型時，可成型性的先 前未預(yù)期的變化引起了制造問題。