Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Blech bestehend aus einer neuartigen Magnesiumlegierung mit Calciumanteil , das zusammen mit dem speziell abgestimmten Walzprozess potenziell sehr gute Umformeigenschaften aufweist. Erst durch Einsatz von Calcium als Substitut für Metalle der Seltenen Erden wird eine wirtschaftlichere Herstellung von Magnesiumblechlegierungen ermöglicht .

Beschreibung des Standes der Technik

Magnesium ist der metallische Konstruktionswerkstoff mit dem niedrigsten spezifischen Gewicht. Es ist 75% leichter als Stahl und 35% leichter als Aluminium. Dadurch ergeben sich hohe gewichtsbezogene Festigkeitswerte, die vor allem für Kraft ^¬ fahrzeug- und Flugzeughersteller interessant sind. Jedoch wird das Leichtmetall bislang überwiegend als Gusswerkstoff verar ^¬ beitet: etwa für Fahrwerksteile und Motorblöcke. Für großflä ^¬ chige Karosserieteile aus Blech, bei denen durch das Leicht ^¬ baupotenzial von Magnesium noch mehr Gewicht eingespart werden könnte, fehlt es noch an Wirtschaftlichkeit.

Es besteht ein großes Interesse an Magnesiumblechen, da aus der Gewichtsreduzierung von Bauteilen erhebliche Einsparpotentiale resultieren.

Es liegen Erkenntnisse vor, dass die Umformeigenschaften mit der Zugabe von Metallen der seltenen Erden verbessert werden können. Durch die hohen Kosten und begrenzte Verfügbarkeit der Metalle der Seltenen Erden ist die Herstellung dieser Bleche aber weiterhin wirtschaftlich unattraktiv. Magnesiumblech kann im Allgemeinen durch Warmwalzen hergestellt werden. Die hergestellten Bleche weisen dann einerseits deutlich feinkörnigere Gefüge als das Ausgangsmaterial und an ^¬ dererseits eine stark ausgeprägte Fasertextur auf, die sich durch eine bevorzugte Orientierung der Basalflächen in der Blechebene charakterisieren lässt. Diese ausgeprägte Vorzugs ^¬ orientierung der Basalflächen in der Blechebene schränkt das Verformungsverhalten bei Raumtemperatur signifikant ein. Bei einer Zugbelastung in der Blechebene ist die Basalgleitung trotz ihrer ungünstigen Orientierung der dominante Verformungsmechanismus .

Dies bedingt direkt eine sehr eingeschränkte Tiefziehbarkeit der Magnesiumbleche bei Raumtemperatur. Das Umformverhalten der Magnesiumbleche kann durch die Abschwächung der starken Basaltextur sowie durch Kornfeinung verbessert werden. Eine entsprechende Einflussmöglichkeit auf die Gefüge- und Textur ^¬ entwicklung des Blechs ist durch die Legierungswahl und die Prozessführung gegeben.

Aktuelle Studien zeigen, dass eine Abschwächung und eine Veränderung der Blechtextur in aluminiumfreien Magnesiumlegierungen durch einen Zusatz seltener Erdelemente erreicht werden kann. So werden aufgrund der Rekristallisation während der Blechherstellung eine deutliche Abschwächung der basalen Textur und gelegentlich auch das Auftreten neuer, schwächerer Texturkomponenten beobachtet. Mit der legierungstechnischen Abschwächung des basalen Charakters der Blechtextur wurde ein Ansatz zur Verbesserung der Umformbarkeit von Magnesiumblechen aufgezeigt .

Mittels der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, Blech aus einer Magnesiumlegierung zur Verfügung zu stellen, das sehr gute Umformeigenschaften aufweist und eine wirtschaftliche Herstellung von Magnesiumblechlegierungen ermöglicht. Zusammenfassung der Erfindung

Durch Verwendung von Calcium als Substitut der Metalle der seltenen Erden (z.B. Cer, Lanthan, Neodym oder Yttrium) werden erfindungsgemäß gute Umformeigenschaften erreicht. Calcium ist ein preisgünstiges Element mit großer Verfügbarkeit.

Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe daher durch Magnesium ^¬ bleche (auch flaches Walzwerkfertigprodukt genannt) gelöst, die, bezogen auf deren Gesamtgewicht, aus:

0,2 bis 2,2 Gew.% Mangan,

0,05 bis 1,0 Gew.% Calcium,

0 bis 0,5 Gew.% Zirkon sowie

Magnesium und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest bestehen .

Bevorzugt liegt der Calciumgehalt der Magnesiumbleche bei 0,3 bis 1,0 Gew.%, besonders bevorzugt bei 0,35 bis 0,6 Gew.%. Be ^¬ vorzugt liegt der Mangangehalt der Magnesiumbleche bei 0,8 bis 2,0 Gew.%, besonders bevorzugt bei 1,2 bis 2,0 Gew.%. Bevor ^¬ zugt enthält das erfindungsgemäße Magnesiumblech keine Zule- gierung von Zink, d.h. der Zinkgehalt liegt bevorzugt bei 0 Gew.% (ausgenommen unvermeidliche Verunreinigungen).

Als Blech wird ein flaches Walzwerkfertigprodukt aus Metall bezeichnet, das als Tafel ausgeliefert wird. Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Magnesiumbleche aus der Gruppe bestehend aus Feinblechen mit einer Stärke im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 2,99 mm, Mittelblechen mit einer Stärke im Bereich von etwa 3,00 bis etwa 4,75 mm und Grobblechen mit einer Stärke im Bereich von etwa 4,76 mm bis etwa 20 mm ausgewählt. Besonders bevorzugt sind Blechstärken im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 5,00 mm, insbesondere etwa 0,75 bis etwa 3,00 mm, besonders bevorzugt etwa 1,00 bis etwa 2,00 mm und ganz besonders bevor ^¬ zugt etwa 1,5 mm.

Die Ausgangslegierung in Form von gießgewalzten Bändern, von strangepressten Flachprofilen oder als Brammen oder in einem Walzprozess als flaches Walzwerkfertigprodukt (sog. Blech) in erforderlicher Stärke ausgewalzt. Der Walzprozess ist dabei so gewählt, dass dieser mit einer Temperatur im Bereich von 200 bis 500°C wirtschaftlich betrieben werden kann. Bei jedem Walzschritt wird bevorzugt ein Walzgrad von 0,05 bis 0,5 ange ^¬ wendet .

Eine Eigenschaft, die Bleche charakterisiert und Rückschlüsse auf deren Umformverhalten zulässt, ist die kristallographische Textur. Unter Textur versteht man in der Kristallographie die Gesamtheit der Orientierungen der Kristallite eines vielkristallinen Festkörpers. Aus ihr ergibt sich insbesondere die Anisotropie (Richtungsabhänigkeit) der mechanischen

Eigenschaften vieler metallischer Werkstoffe.

Die kristallographische Textur des erfindungsgemäßen Magnesi ^¬ umlegierungsblechs entspricht dabei qualitativ der der typi ^¬ schen schwach ausgeprägten Texturen einer aluminiumfreien Magnesiumlegierung mit Metallen der Seltenen Erden, z.B einer ZEIO-Legierung. Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Magnesi ^¬ umblech eine kristallographische Textur auf, in der eine Ori ^¬ entierung der Basalflächen parallel zur Blechebene nicht bevorzugt vorliegt. Diese bevorzugten Bleche sind dadurch ge ^¬ kennzeichnet, dass das Intensitätsmaximum in der Basalpolfigur nicht mit der Blechnormalenrichtung zusammenfällt sondern diesem gegenüber ausgelenkt oder aufgespalten ist (siehe Figuren 1 und 2 ) . Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die erfindungsgemäßen Magnesiumbleche zeichnen sich dadurch aus, dass sie aus den in Anspruch 1 angegebenen Elementen in den dort angegebenen Mengen bestehen. Sie enthalten folglich keinerlei zusätzliche Elemente wie Metalle der Seltenen Erden, es sei denn, als unvermeidbare Verunreinigungen.

Die erfindungsgemäßen Magnesiumbleche werden durch Walzumformung zu einem Blech (Walzfertigprodukt) hergestellt. Bei der Walzumformung handelt es sich um ein Massivumformverfahren, bei dem ein Werkstoff zwischen zwei Walzen bei erhöhter Temperatur oder bei Raumtemperatur verformt wird. Dabei wird die Form des Werkstoffs derart verändert, dass er an Dicke abnimmt und in die Länge gezogen wird. Dieser Prozess ist in der Regel mehrstufig und wird von Zwischenglühungen begleitet, um die Temperatur des Werkstücks nicht zu stark absinken zu lassen. Erfindungsgemäß findet die Blechherstellung bei einer Tempera ^¬ tur von etwa 200 bis 500°C statt.

Während der Umformung in der Walze finden mikrostrukturelle Vorgänge statt, beispielsweise rekristallisiert das Material. Bei der Rekristallisation wird das Gefüge des Materials verän ^¬ dert und in der Regel neu ausgebildet. Je nach Ausprägung der Rekristallisationsmechanismen entstehen neue Blechgefüge, die durch unterschiedliche Texturen mit verschiedenen Intensitä ^¬ ten bestimmt werden. Mit der erfindungsgemäßen Legierung werden sehr homogene und feinkörnige Gefüge mit einer schwach ausgeprägten Textur erzielt. Diese Kombination verspricht einerseits gute mechanische Eigenschaften und andererseits eine verbesserte Umformbarkeit .

Die erfindungsgemäßen Magnesiumbleche werden aus gießgewalzten Bändern, stranggepressten Flachprofilen oder aus Brammen bestehend aus den erfindungsgemäßen Magnesiumlegierungen unter Anwendung eines Walzverfahrens bei einer Temperatur im Bereich von 200 bis 500°C hergestellt. Besonders bevorzugt wird für den abschließenden Walzschritt ein Verfahren mit variierten Walzenumfangsgeschwindigkeit angewendet, das auch als „Diffe- rental Speed Rolling (DSR)" bezeichnet wird. Beim DSR- Verfahren werden die obere und untere Walze mit unterschiedli ^¬ chen Umlaufgeschwindigkeiten angetrieben. Dadurch entsteht eine Scherverformung in der Blechdickenebene. Mit diesem Verfahren kann eine Verkippung der Vorzugsorientierung der Basalebe- nen aus der Blechebene erreicht werden. Obwohl eine ausgepräg ^¬ te Textur bestehen bleibt, wird die Vorzugsorientierung der Basalflächen bezüglich der Blechebene verändert und so eine erhöhte Aktivierbarkeit der Basalgleitung ermöglicht. Durch dieses Verfahren konnten Steigerungen der Zugfestigkeit um bis zu 50 MPa und der Bruchdehnung um bis zu 5% Dehnung beschrieben werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die gewalzten Bänder, Brammen oder Flachprofile in einem abschließendem Walzverfahren zur Enddicke ausgewalzt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass obere und untere Walze mit unterschiedli ^¬ cher Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden. Vorzugsweise ha ^¬ ben obere und untere Walze ein Verhältnis von Umlaufgeschwin ^¬ digkeit im Bereich von 1:1,1 bis 1:3, vorzugsweise von 1:1,1 bis 1,5.