ES2567591T3

ES2567591T3 - Calcio como un sustituto para elementos de tierras raras en aleaciones metálicas de lámina de magnesio con características de deformación buenas

Info

Publication number: ES2567591T3
Application number: ES13718547.6T
Authority: ES
Inventors: Jan Bohlen; Lennart STUTZ; Dietmar Letzig; Joachim Wendt; Karl Ulrich Kainer
Original assignee: Helmholtz Zentrum Geesthacht Zentrum fuer Material und Kustenforschung GmbH
Current assignee: Helmholtz Zentrum Hereon GmbH
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2016-04-25
Anticipated expiration: 2033-04-17
Also published as: WO2013156523A1; EP2839047A1; EP2839047B1

Abstract

Lámina de magnesio, que consiste en, basada en el peso total de la lámina de magnesio: de 0,2 a 2,2 % en peso de manganeso, de 0,05 a 1,0 % en peso de calcio, de 0 a 0,5 % en peso de circonio y magnesio e impurezas inevitables como el resto.

Description

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DESCRIPCION

Calcio como un sustituto para elementos de tierras raras en aleaciones metalicas de lamina de magnesio con caractensticas de deformacion buenas

La presente invencion se refiere a una lamina metalica que consiste en una aleacion de magnesio novedosa que tiene un componente de calcio, que potencialmente tiene caractensticas de deformacion muy buenas conjuntamente con el procedimiento de laminacion especialmente adaptado. La produccion mas rentable de aleaciones metalicas de lamina de magnesio se permite primero por el uso de calcio como un sustituto de metales de tierras raras.

Descripcion de la tecnica anterior

El magnesio es el material de construccion metalica que tiene el peso espedfico mas bajo. Es un 75 % mas ligero que el acero y un 35 % mas ligero que el aluminio. De este modo se producen valores altos de fuerza relacionada con el peso, lo que es de interes sobre todo para productores de vehfculos de motor y de aeronaves. Sin embargo, hasta la fecha, el metal ligero se ha procesado predominantemente como un material de fundicion: por ejemplo, para partes del chasis y bloques del motor. Las partes de carrocena del vehnculo de area grande, en el caso de que aun se pudiera ahorrar mas peso por el potencial de construccion ligera del magnesio, todavfa no son rentables.

El documento DE 10 2007 060 743 A1 divulga lamina metalica de magnesio laminada.

Hay muchnsimo interes en la lamina metalica de magnesio, dado que la reduccion del peso de los componentes produce potenciales de ahorro sustanciales.

Se ha descubierto que las caractensticas de deformacion se pueden mejorar anadiendo metales de tierras raras. Sin embargo, la produccion de esta lamina metalica todavfa es poco atractiva desde el punto de vista economico debido a los altos costes y a la disponibilidad limitada de los metales de tierras raras.

Generalmente se puede producir lamina metalica de magnesio mediante laminacion en caliente. De este modo, la lamina metalica producida tiene, por un lado, una estructura de granos significativamente mas finos que el material de partida y, por otro lado, una textura fibrosa fuertemente pronunciada, que puede estar caracterizada por una orientacion preferida de las superficies basales en el plano de la lamina metalica. Esta orientacion preferencial pronunciada de las superficies basales en el plano de la lamina metalica restringe significativamente el comportamiento de deformacion a temperatura ambiente. En el caso de una carga por traccion en la lamina metalica, el deslizamiento basal es el mecanismo de deformacion dominante a pesar de la orientacion desfavorable del mismo.

Esto causa directamente capacidad de embuticion profunda muy restringida de la lamina metalica de magnesio a temperatura ambiente. El comportamiento de deformacion de la lamina metalica de magnesio se puede mejorar por el debilitamiento de la textura basal fuerte y por el refinado del grano. Una posible influencia correspondiente sobre el desarrollo de la estructura y la textura se proporciona mediante la seleccion de aleaciones y el control de proceso.

Los estudios actuales muestran que la atenuacion y el cambio de la estructura de la lamina metalica en las aleaciones de magnesio sin aluminio se pueden lograr anadiendo elementos de tierras raras. De este modo, como resultado de la recristalizacion durante la produccion de la lamina metalica se observaron un debilitamiento significativo de la estructura basal y algunas veces tambien la aparicion de componentes de textura nuevos, mas debiles Una aproximacion para mejorar la capacidad de deformacion de la lamina metalica de magnesio se mostro usando el debilitamiento por tecnologfa de aleacion del caracter basal de la textura de lamina metalica.

La presente invencion intenta proporcionar lamina metalica a partir de una aleacion de magnesio, que tenga caractensticas de deformacion muy buenas y permita produccion rentable de aleaciones de lamina metalica de magnesio.

Resumen de la invencion

De acuerdo con la invencion se logran caractensticas de deformacion buenas usando calcio como sustituto de los metales de tierras raras (por ejemplo, cerio, lantano, neodimio o itrio). El calcio es un elemento rentable que tiene una disponibilidad amplia.

De acuerdo con la invencion, el problema anterior se soluciona, por lo tanto, mediante la lamina metalica de magnesio (tambien denominada producto finalizado de tren de laminacion plana) que, en relacion con el peso total de la misma, consiste en:

de 0,2 a 1,0 % en peso de manganeso,

de 0,05 a 1,0 % en peso de calcio,

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de 0 a 0,5 % en peso de circonio y

magnesio e impurezas inevitables como el resto.

El contenido de calcio de la lamina metalica de magnesio es, preferentemente, de 0,3 a 1,0 % en peso, en particular preferentemente de 0,35 a 0,6 % en peso. El contenido en manganeso de la lamina metalica de magnesio es, preferentemente, de 0,8 a 2,0 % en peso, en particular preferentemente de 1,2 a 2,0 % en peso. La lamina metalica de magnesio de acuerdo con la presente invencion no contiene, preferentemente, adicion alguna de cinc, es decir el contenido en cinc es, preferentemente, de 0 % (con la excepcion de las impurezas inevitables).

Lamina metalica se refiere a un producto finalizado de tren de laminacion plana hecho de metal, que se suministra como un panel. La lamina metalica de magnesio de acuerdo con la invencion se selecciona, preferentemente, del grupo que consiste en lamina metalica ligera que tiene un grosor en el intervalo de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 2,99 mm, lamina metalica media que tiene un grosor en el intervalo de aproximadamente 3,00 a aproximadamente 4,75 mm y lamina metalica pesada que tiene un grosor en el intervalo de aproximadamente 4,76 mm a aproximadamente 20 mm. Particularmente preferidos son los grosores de la lamina metalica en el intervalo de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5,00 mm , en particular de aproximadamente 0,75 a aproximadamente 3,00 mm, en particular preferentemente de aproximadamente 1,00 a aproximadamente 2,00 mm y muy en particular preferentemente de aproximadamente 1,5 mm.

El material de partida en forma de tiras laminadas por fusion, perfiles planos extrudidos, o como planchas o en un procedimiento de laminacion se extiende como producto finalizado de tren de laminacion plana hecho de metal (denominado lamina metalica) en el grosor requerido. El procedimiento de laminacion se selecciona en este caso de modo que pueda hacerse funcionar de forma rentable a una temperatura en el intervalo de 200 a 500 °C. En cada etapa de laminacion se aplica preferentemente una corriente de aire de 0,05 a 0,5.

Una propiedad que caracteriza la lamina metalica y que permite inferencias acerca del comportamiento de deformacion de la misma es la textura cristalografica. En cristalograffa, textura se entiende como la totalidad de la orientacion de los nanocristales de un solido multicristalino. En particular, a partir de la misma se produce la anisotropfa (dependencia direccional) de las caractensticas mecanicas de muchos materiales metalicos.

La textura cristalografica de la lamina metalica de aleaciones de magnesio de acuerdo con la invencion corresponde cualitativamente en este caso a aquella de las texturas debilmente pronunciadas tfpicas de una aleacion de magnesio sin aluminio que tiene metales de tierras raras, por ejemplo una aleacion ZE10. La lamina metalica de magnesio de acuerdo con la invencion tiene preferentemente una estructura cristalografica en la que una orientacion de las superficies basales no esta presente de forma preferencial en paralelo al plano metalico laminar. Esta lamina metalica preferida se caracteriza porque la intensidad maxima en la figura de polo basal no es coincidente con la direccion normal de las laminas metalicas, sino mas bien esta desviada o dividida en relacion a la misma (veanse las figuras 1 y 2).

Descripcion detallada de la invencion

La lamina metalica de magnesio de acuerdo con la invencion se distingue porque consiste en los elementos especificados en la reivindicacion 1 en las cantidades especificadas en la misma. Por lo tanto, no contiene elemento adicional alguno, tales como metales de tierras raras, salvo como impurezas inevitables.

La lamina metalica de magnesio de acuerdo con la invencion se produce por deformacion de laminacion para formar lamina metalica (producto final de laminacion). La deformacion de laminacion es un procedimiento de deformacion solida, en la que un material se deforma entre dos rodillos a temperatura elevada o a temperatura ambiente. En este caso, la forma del material se cambia de tal forma que decrece en grosor y se ha estirado en cuanto a la longitud. En general, este procedimiento es de multiples etapas y esta acompanado de recocido intermedio, para no permitir que la temperatura de la pieza de trabajo disminuya demasiado fuertemente. De acuerdo con la invencion, la produccion de lamina metalica tiene lugar a una temperatura de aproximadamente 200 a 500 °C.

Durante la deformacion en los rodillos tienen lugar procedimientos microestructurales, por ejemplo, el material recristaliza. La estructura del material se cambia y generalmente se forma de nuevo durante la recristalizacion. Dependiendo de la naturaleza de los mecanismos de la recristalizacion surgen estructuras de lamina metalica nuevas, que se definen por diferentes texturas que tienen diversas intensidades. Mediante la aleacion de acuerdo con la invencion se logran estructuras muy homogeneas y de grano fino que tienen una textura debilmente pronunciada . Esta combinacion asegura, por un lado, propiedades mecanicas buenas y, por el otro, una capacidad de deformacion mejorada.

La lamina metalica de magnesio de acuerdo con la invencion se produce a partir de tiras laminadas por fusion, perfiles planos extrudidos, o como planchas que consisten en aleaciones de magnesio de acuerdo con la invencion con aplicacion en un procedimiento de laminacion a una temperatura en el intervalo de 200 a 500 °C. Un procedimiento que tiene velocidad circunferencial de rodillos variada, que se denomina tambien "laminacion de

velocidad diferencial (DSR)", se aplica de forma particularmente preferente para la etapa de laminacion final. En el procedimiento de DSR, los rodillos superiores e inferiores estan dirigidos a diferentes velocidades circunferenciales. De este modo se produce deformacion por cizallamiento en el plano de grosor de laminas metalicas. La inclinacion de la orientacion preferida de los planos basales fuera del plano metalico laminar se 5 puede lograr usando este procedimiento. Aunque queda una textura pronunciada, la orientacion preferencial de superficies basales en relacion al plano de lamina metalica se cambia y se permite asf capacidad incrementada de activar el deslizamiento basal. mediante este procedimiento se pudieron describir incrementos de la resistencia a la traccion hasta 50 MPa y del alargamiento de rotura de hasta el 5 % de alargamiento.

De acuerdo con una realizacion preferida, las tiras laminadas, planchas y perfiles planos se laminaron en un 10 procedimiento de laminacion final al grosor final, que se caracteriza porque los rodillos superiores e inferiores se hacen trabajar a velocidad circunferencial diferente. Los rodillos superiores e inferiores tienen, preferentemente, una proporcion de velocidad circunferencial en el intervalo de 1:1,1 a 1,3, preferentemente 1:1,1 a 1,5.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Lamina de magnesio, que consiste en, basada en el peso total de la lamina de magnesio: de 0,2 a 2,2 % en peso de manganeso, de 0,05 a 1,0 % en peso de calcio, de 0 a 0,5 % en peso de circonio y magnesio e impurezas inevitables como el resto.
2. Lamina de magnesio de acuerdo con la reivindicacion peso, preferentemente de 0,35 al 0,6 % en peso.
3. Lamina de magnesio de acuerdo con la reivindicacion a 2,0 % en peso, preferentemente de 1,2 a 2,0 % en peso.
4. Lamina de magnesio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores sin alear circonio a la misma.
5. Lamina de magnesio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene un grosor de 0,5 mm a 20 mm, preferentemente de 1 mm a 15 mm.
6. Lamina de magnesio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una textura cristalografica en la que una orientacion de la superficie basal paralela al plano laminar no esta presente preferentemente.
7. Procedimiento para la produccion de laminas de magnesio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que tiras fundidas por rodillo doble, planchas o secciones planas extrudidas de dicha aleacion se someten a un procedimiento de laminacion a una temperatura en el intervalo de 200 a 500 °C.
8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que se aplican velocidades de laminacion (9) en el intervalo de 0,05 a 0,5.
9. Procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, en el que las tiras fundidas por rodillo doble, planchas o secciones planas se laminan a su grosor final en un procedimiento de laminacion final, caracterizado porque el rodillo superior y el rodillo inferior se hacen trabajar con una velocidad circunferencial diferente.
10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 9, en el que una proporcion de una velocidad circunferencial del rodillo superior frente a la velocidad circunferencial del rodillo inferior es de 1:1,1 a 1,3, preferentemente de 1:1,1 a 1,5.

1 que tiene un contenido en calcio de 0,3 a 10 % en 1 o 2, que tiene un contenido en manganeso de 0,8