冷加工：壓延時(shí)使結(jié)晶方向傾斜 降低加工成本

“為了實(shí)現(xiàn)有漂亮金屬光澤的鎂合金壓延材料，我們刻意追求了原料”。日本金屬公司新業(yè)務(wù)推進(jìn)部長(zhǎng)山崎一正對(duì)該公司的軋制技術(shù)充滿自信。

由該公司提供的沖壓用板材采用了鎂鋰合金。由過(guò)去的鑄件一邊，到為了滿足日益擴(kuò)大的鎂合金壓延材料需求，利用日本金屬公司的自主軋制技術(shù)，開發(fā)其他公司所沒(méi)有的材料。能夠冷壓成形的板材“TMP”(Texturecontrolled Magnesium alloy Plate)就是其成果之一。這種材料跟必須熱壓成形的普通鎂合金不同，能夠冷壓成形〔圖(a)〕。其成分跟AZ31基本相同，因此在加工后科采用AZ31的表面處理和修飾方法。

圖：TMP的加工樣品和結(jié)晶構(gòu)造示意圖

采用冷加工，也可實(shí)現(xiàn)圖上的軋制加工(a)。一般Mg合金壓延材料的hcp結(jié)晶方向是一致的，而TMP通過(guò)軋制時(shí)的組織控制，使結(jié)晶方向傾斜(b)。

通常，鎂合金之所以難以冷壓成形，是因?yàn)樾枰�軋制的板材結(jié)晶方向是一致的。鎂合金晶格為密排六方(hcp)晶格，軋制后，會(huì)在厚度方向上形成結(jié)晶方向一致的“集合組織”〔圖(b)〕。實(shí)際上，鎂合金具有溫度不達(dá)到200～300℃以上、hcp的六棱柱軸向(c軸方向)方向難以變形的性質(zhì)。因此難以進(jìn)行冷加工*2。

*2　順便一提，鎂鋰合金的晶格是體心立方晶格(bcc)，因此容易冷壓變形。

但是，鎂合金在與c軸方向相垂直的平面方向上存在“底部滑動(dòng)”現(xiàn)象，在室溫下也可容易變形。TMP就利用了這一特性。日本金屬為使結(jié)晶的c軸方向向厚度方向傾斜，調(diào)整了軋制方法，實(shí)現(xiàn)了在室溫下的塑性加工。雖然板材成本由此稍微增高，但利用能夠冷壓成形這一優(yōu)點(diǎn)，可以取代現(xiàn)在的AZ31材料。實(shí)現(xiàn)冷加工之后，不僅能夠簡(jiǎn)化加工工序，還不需要模具加熱機(jī)構(gòu)，有望降低綜合加工成本。

滿足壓延材料需求

現(xiàn)在，構(gòu)造材料使用的Mg合金主要是AZ91，AZ91不采用壓鑄和觸變注射成形(Thixomolding)就無(wú)法成形。而采用壓鑄等方法成型，表面粗糙，成形后不花時(shí)間處理，就難以用于要求美觀的外部部件。有時(shí)還帶有孔，會(huì)變成殘次品。另外，還很難做成極薄的板，最薄只能做到0.6mm左右。

壓延材料的需求之所以開始擴(kuò)大，就是因?yàn)閴貉硬牧嫌行У啬軌蚩朔�了上述�?wèn)題*3。壓延材料不僅表面性狀好，還能做得像紙一樣薄。一般來(lái)說(shuō)，壓延材料比鑄造材料等成本要高，但山崎指出“如果成本能夠降到現(xiàn)在的1/3～1/4，達(dá)到1000日元/kg左右，在汽車上采用的機(jī)會(huì)就會(huì)增加”。

*3　最近，鎂合金壓延材料不僅被用作智能手機(jī)和平板電腦的框架，厚幾十μm的極薄鎂箔還被用在了高級(jí)揚(yáng)聲器的紙盆上，所利用的是鎂合金的振動(dòng)衰減性能。

(關(guān)鍵字：鎂合金 壓延 結(jié)晶方向)