2013年12月19日09:28
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有可能大幅拓展通用镁合金“AZ91”用途的是日本住友电气工业公司开发的板材。2013年，作为使用“AZ91”板材的首款产品，东芝上市了“dynabook KIRA”。
住友电工在AZ91板材的量产技术上初见眉目是在2010年。此后三年，经过以稳定量产为目标的技术开发和用户评测之后，终于达到了实用化阶段。因作为压延材料使用的“AZ31”镁合金耐腐蚀性较低，有的产品只好不再将其用作外装材料，而AZ91板材刚好可应用于这些产品。
使微细晶粒均匀分散
铝（Al）含量较多的AZ91在镁合金中拥有出色的耐腐蚀性，是最常用的通用镁合金。但是，其使用形态过去基本上只限于铸造材料。住友电工新业务开发本部镁合金开发部长岸本明解释说，原因是“普通AZ91完全不能进行塑性加工”。因其会不均匀地析出较硬的MgAl化合物，加工时易导致材料破碎。因此，无法制造板材、不适合冲压加工是镁合金被人冷却的主要原因之一。
打破这一障碍的企业是住友电工。岸本明介绍称，该公司开发出了“类似漏模造型（Strip Casting）的自主急速冷凝技术”，成功使金属组织的分布细致而且均匀（图1），由此避免了大尺寸化合物的析出，从而可防止由此引起的材料破碎。尽管详情未透露，但住友电工新领域技术研究所镁合金研究室主任河部望表示“关键在于在母材中均匀地混合大量铝并急速冷却”。
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图1：AZ91的金相 住友电工的板材组织中没有发现明显的金属间化合物（a）。铸造材料则明显析出了的金属间化合物（黑色部分）。这种金属间化合物比较硬，因此在加工时容易破碎。 |
加工性能与AZ31同等
由板材制造的冲压品不仅适合大量生产，而且具有尺寸精度高、表面缺陷少、强度高等多种优点。比如，住友电工的AZ91冲压品，其拉伸强度最大可达到380MPa，是铸造品的1.5倍，延展率高达10％以上。而且，对冲击的耐受性也很强。在薄板铸造品被砸碎的冲击试验中，相同厚度的冲压品只出现稍微凹陷，并未出现裂纹（图2）。
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图2：冲击试验结果 从75cm高处令225g的铁球落下。左侧的AZ91板材冲压品只稍微凹陷，并未出现裂纹，而比其厚的触变成型品则被砸破。 |
河部指出，AZ91板材的加工性能与AZ31同等，“因其强度高，连铝合金都很难做到的深冲及小R角也能冲压成形”。
发挥出色的耐腐蚀性用于表面加工
河部表示，AZ91板材的另一大优点是“装饰性高，可以实现AZ31无法做到的外观设计”。这得益于AZ91板材的出色耐腐蚀性。
AZ91板材的耐腐蚀性比AZ31板材及AZ91铸造材料都高。这是因为其表面缺陷少，晶体细密且均匀，表面性质十分稳定的结果。从住友电工实施的100小时盐水喷雾试验结果来看，AZ31板材及AZ91铸造材料的表面出现了白色锈斑，而AZ91板材却没有明显的腐蚀痕迹（图3）。耐腐蚀性高，可采用的涂料范围就会扩大，从而可以使用多种颜色的涂料，也就是说外观设计性更高。
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图3：盐水喷雾腐蚀试验结果 AZ31板材与AZ91铸造材料在24小时后有明显腐蚀，而住友电工的AZ91板材在100小时后也没有明显的腐蚀。 |
板材间的接合可以采用普通焊接方式。比如，住友电工设想将其应用于大尺寸产品，试制了手提公文箱等（图4）。将三块板材以摩擦搅拌焊接工艺粘贴起来，冲压加工制成。据称，制造过程中直接沿用了铝合金模具。
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图4：用AZ91板材制造的样品 左图为笔记本电脑表面机壳示意图。采用冲压技术施以十字加工。右图是以摩擦搅拌焊接（FSW）工艺将三块板材焊接成大尺寸板材，再冲压成形加工成的手提公文箱。这种公文箱已由开发人员日常使用。 |
目前，住友电工可以供应的板材尺寸为宽350mm×厚2mm。要想按照用户需求用于大型结构材料，还需要解决如何实现大型化的课题。
AZ91板材剩下的问题就是成本了。因为板材在铸造之后还要经过压延工序加工，所以成本高于铸造品。但是，由于成形后的研磨工时及表面处理工时少于铸造品，且生产效率高，因此住友电工估计，最终的板材价格可以控制在与铸造品同等或以下的水平。（日经技术在线！ 供稿）
