米乐m6官方网站 新开发的“ZA基新型镁合金轧制材料”，具有优异的室温成形性、强度和高导热性

日本金属株式会社（总部：东京都港区，社长兼首席执行官：下川泰，股票代码：5491）是米乐m6官方网站（总部：东京都千代田区，会长：石村和彦）、富士光元株式会社（总部：长洲町，熊本县玉名郡；总裁兼首席执行官：Seiichi Furusawa），我们很高兴地宣布，我们已经开发出一种新型 ZA 基镁合金轧制材料，该材料具有优异的室温成型性、强度和高导热性。

迄今为止，镁合金压延材料的室温成形性低于铝合金，压制成形时需要将压延材料和模具加热至200-300℃。开发的“ZA基新型镁合金轧材”是一种Mg-Zn基合金，添加了微量特定元素来控制晶体取向并赋予其实用强度。 ZA基新型合金轧制材料与传统的普通镁合金相比表现出完全不同的晶体取向，因此它表现出与铝合金相当的室温拉伸成形性。此外，ZA基新型合金轧制材料的导热率超过了铝压铸材料。因此，人们对它非常适合用于产生大量热量的下一代高速通信（5G）设备、越来越多地配备这些设备的移动IT设备以及需要热对策的车载电子设备（预计这些设备的安装数量将因电气化和自动驾驶而增加）。

如今，人们呼吁实现碳中和，对更轻重量的运输设备的需求也在增加。镁合金是最轻的金属材料，因其高强度、高刚性、高可回收性而备受关注。

日本金属株式会社制造的现有镁合金轧制材料具有业界最高水平的强度热成型性¹⁾，可批量生产厚度01毫米以下的箔材，已广泛用于移动设备外壳和音频设备。

但是，对于镁合金轧制材料

• 需要温压成型，将材料和模具加热到200℃或更高
• 铝合金压铸材料²⁾9039_9053

已经指出了其缺点，这些缺点是由压延镁合金材料特有的晶体结构的取向（排列）以及合金元素的类型和含量引起的。

镁的晶体结构称为致密六方晶体，类似于六方棱柱。

如图1所示，典型的轧制镁合金材料具有垂直于轧制板表面取向的六方柱状晶体。这导致室温下的成型性差，需要温成型。已知可以通过倾斜晶体取向来改善室温成形性。

因此，为了消除这些弱点，我们与米乐m6官方网站和富士轻金属株式会社进行了联合研究和开发，以抑制导致镁合金压延材料成形性下降的晶体取向，并提高镁合金板的室温成形性。日本金属株式会社负责开发轧制技术（包括合金设计），米乐m6官方网站负责合金设计和开发（试件级），富士轻金属株式会社负责开发铸造和挤压技术（包括合金设计）。

因此，我们在Mg-Zn合金中添加了少量特定元素（例如钙）来控制晶体取向，并进一步调整合金成分以提供实用的强度和耐腐蚀性，从而开发出具有优异室温成形性的新型ZA基镁合金轧制材料（Z：锌，A：铝）。

图2为ZA基新型合金轧材晶体结构的取向³⁾研究发现，新型合金轧材的晶体与普通镁合金轧材的晶体显着不同，并且表现出类似于在板宽（TD）方向倾斜35度的六角铅笔束的取向。

ZA基新型合金轧材的室温成形性能，室温埃里克森测试⁴⁾（图3）。据透露，它具有与传统汽车外板中使用的铝合金相当的优异埃里克森值（86毫米）。此外，通过优化轧制条件并获得细晶（图2），我们能够获得可用于运输设备外板的实用强度，如表1所示。

这里，为了确认新型ZA合金轧制材料的实际冲压成形性，使用现有的冲压模具进行了室温拉深。模具温度为室温(非加热)，使用一般的曲柄压力机(无伺服机构)进行成型。尽管拉深深度存在限制，但我们确认，使用室温压制可以形成接近实际零件的不同角度形状的形状，如图 4 所示。

此外，已证实这种新型ZA合金轧制材料表现出高导热性能。如表2所示，开发的合金轧材AZ91D⁵⁾约为镁压铸材料的3倍，ADC12⁶⁾导热系数为131 W/m·K，约为压铸铝材料的15倍。

普通镁合金的导热率比铝合金低，这限制了其在产生大量热量的下一代高速通信 (5G) 设备、越来越多地配备这些设备的移动 IT 设备以及需要热对策的车载电子设备（预计其数量将因电气化和自动驾驶而增加）的应用。 ZA基新型合金轧制材料是一种兼具轻质和高导热性的材料，这是过去难以实现的，未来有望成为实现碳中和不可或缺的材料。

另外，新型ZA合金轧材AZ31B⁷⁾还证实它比镁合金表现出更好的减振性能。 AZ31B箔材是一种通用镁合金轧制材料，具有比铝或钛更好的减振性能，用于许多Hi-Fi音频扬声器、耳机和头戴式耳机。新开发的合金预计将作为比这种 AZ31B 箔材料具有更高减振性能的材料得到更广泛的应用。

此外，Nippon Kinzoku Co, Ltd 自 2019 财年起开始运营受国家研究开发公司新能源和产业技术综合开发机构 (NEDO) 委托的项目⁸⁾，我们作为新结构材料技术研究协会 (ISMA) 的成员参与其中。作为这项工作的一部分，我们正在努力进一步提高这种新型ZA基合金轧制材料的性能，并将其用于轻量化汽车引擎盖的原型生产和评估，这是我们的开发目标。我们计划在一份单独的报告中报告进展情况。

我们已经完成了新型ZA合金轧材的量产规格卷材的试制，目前正在努力建立量产体系。人们对它作为适合用于交通设备（电动汽车、自动驾驶汽车、飞行汽车等）和移动IT设备的材料的潜力寄予厚望，在这些设备中，减重和散热对策是未来必不可少的。

◆产业技术综合研究所研究部及组
多材料研究部【研究部主任藤城义伸】轻量化金属设计组：高级研究员Hsinhin Huang、高级研究员Isao Nakatsukawa、研究组组长Yasumasa Chino

◆相关专利
PCT/JP2020/014582 (WO2020/203908)“具有优异的强度-延展性平衡和室温加工性的镁合金板”（2020年3月30日国际申请）

1) 温成形性

温成形性是指温成形期间的压制成形性。此外，温成形是指将板材和工具（模具等）加热到高于室温的温度的成形工艺。镁合金在室温下很容易在某个方向（平行于（0001）面）变形，而在其他方向则很难变形。另一方面，加热到200℃以上则更容易向其他方向变形，大大提高成形性。因此，通用镁合金在200至300℃的温度下进行温成形。[返回来源]

2) 铝合金压铸材料

压铸是模具铸造方法，是指通过将熔融金属压入模具，在短时间内大量生产尺寸精度高的铸件的铸造方法。铝合金压铸材料用于汽车的许多部件，例如发动机和壳体周围。[返回来源]

3) 晶体结构的取向

图2示出了通过电子束背散射法测量的镁合金的反极图(图)(右图)和正极图((0001)平面织构)(左图)。反极图以颜色显示每个颗粒的取向角度。对于图 1 所示的晶体取向，图几乎呈红色（因为 (0001) 平面取向）。图2右侧所示的反极图表明，晶体的取向相对随机，因为除了红色以外还有很多晶体。图2左侧所示的正极图表示特定晶面（（0001）面）的取向程度。它显示了晶体相对于轧制 (RD) 方向或板宽 (TD) 方向的倾斜程度。另外，MAX：40的值表示与晶体取向随机的状态相比特定平面取向的次数。通用镁合金轧材的MAX值往往为10以上。[返回来源]

4) Erichsen 检验（Erichsen 值）

是判断轧制板材冲压成形性（主要是拉伸成形性）的试验方法之一。将钢球冲头压入板材，将试验片中出现裂纹时的冲头前端与折皱压制面之间的距离定义为埃里克森值（单位：mm），并作为指标。埃里克森值越大，拉伸成形性越好。由日本工业标准 JIS Z 2247（埃里克森测试方法）指定。[返回来源]

5) AZ91D

镁合金的 ASTM（美国测试与材料协会）标准之一。该合金分别含有9wt%和1wt%的铝（Al）和锌（Zn）作为添加元素，被认为是通用压铸用镁合金。[返回来源]

6) ADC12

压铸用Al-Si-Cu铝合金。该合金在机械性能、切削加工性和铸造性方面具有出色的平衡性，在日本90%以上的铝压铸件中使用。[返回来源]

7) AZ31B

ASTM（美国测试与材料协会）镁合金标准之一。该合金分别含有3wt%和1wt%的铝（Al）和锌（Zn）作为添加元素，被认为是通用的变形镁合金。[返回来源]

8) NEDO 委托项目“创新型新型结构材料的研究与开发”

项目期限：2014年至2022年。业务详情：该业务旨在提高钢铁、有色金属材料（钛、铝、镁）、碳纤维增强塑料（CFRP）等结构材料的性能，并开发减轻汽车、铁道车辆等运输设备重量的技术。欲了解更多信息，请访问 ISMA 主页 (https://ismajp/)。[返回来源]