JP2006016655A - マグネシウム合金展伸材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 質量%で、Ca:0.01〜5.0%、Al:0.1〜12%を含有し、残部がMg及び不純物からなり降伏強さYPが、Alの含有量をxとしたとき、
YP≧(95×x−5x2)/3+180を満たし、伸びが10%以上であるマグネシウム合金展伸材である。このような高強度で高靭性のマグネシウム合金展伸材は、上記組成からなるマグネシウム合金の母材に引き抜き加工や引き抜き加工後熱処理を施すことで得ることができる。
【選択図】 なし
Description
(曲げ加工性)
R:曲げ半径(mm)、D:パイプの外径(mm)、t:パイプの肉厚(mm)、x:Alの含有量(質量%)とするとき、
R/D≦(0.027×|x−3|+0.17)×(D/t)-1を満たす。
1.引き抜き加工を(4×x+145)℃以上で行う(但し、xはAlの含有量とする)。
2.引き抜き加工後、以下の熱処理条件で再結晶を行うための熱処理を施す。
熱処理の温度T(℃)は、以下を満たす。
Alの含有量をxとし、x<100/15のとき、15x+150≦T≦15x+250
100/15≦xのとき、250≦T≦350
Alの含有量(質量%))。このとき、引き抜き加工の加工温度は、上記合金組成にもよるが、室温〜300℃以下が挙げられる。即ち、加熱することなく室温で引き抜き加工を行ってもよいし、加熱手段により母材を加熱して引き抜き加工を行ってもよい。但し、加工温度が250℃を超えると、引き抜き加工時の引き抜き力により断線が生じやすくなるため、250℃以下とすることが好ましい。また、引き抜き加工後の機械的特性や焼付き防止を考慮すると、加熱する場合、180℃未満とすることが好ましい。
R/D≦(0.027×|x−3|+0.17)×(D/t)−1を満たす曲げ特性を有する。
一定量のCaを添加していないマグネシウム合金からなる母材を引き抜いて得られたパイプでは、割れが発生して上記曲げ特性を有することが難しい。これに対し、本発明では、一定量のCaを添加しているため、上記のような曲げ特性を有することができる。
(試験例1)
下記の組成からなるマグネシウム合金の押出材を準備して、下記の要領で引き抜き加工を行い、マグネシウム合金ワイヤ及びマグネシウム合金パイプを得た。
W1. 質量%でAl:3.1%、Zn:0.76%、Mn:0.55%を含み、残部がMg及び不純物(有意的に添加していないもの、以下同じ)からなるもの(AZ31相当材)
W2. 質量%でAl:3.0%、Zn:0.77%、Mn:0.54%、Ca:0.53%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(AZ31相当材にCaを添加)
W3. 質量%でAl:6.1%、Zn:0.68%、Mn:0.45%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(AZ61相当材)
W4. 質量%でAl:5.9%、Zn:0.67%、Mn:0.46%、Ca:0.04%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(AZ61相当材にCaを添加)
W5. 質量%でAl:8.1%、Zn:0.48%、Mn:0.32%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(AZ80相当材)
W6. 質量%でAl:8.0%、Zn:0.49%、Mn:0.33%、Ca:1.2%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(AZ80相当材にCaを添加)
W7. 質量%でAl:3.0%、Zn:0.78%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(AZ31相当材)
W8. 質量%でAl:3.0%、Zn:0.78%、Ca:0.55%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(AZ31相当材にCaを添加)
P1. 質量%でAl:3.2%、Zn:0.77%、Mn:0.56%を含み、残部がMg及び不純物(有意的に添加していないもの、以下同じ)からなるもの(AZ31相当材)
P2. 質量%でAl:3.0%、Zn:0.76%、Mn:0.55%、Ca:0.52%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(AZ31相当材にCaを添加)
P3. 質量%でAl:6.1%、Zn:0.67%、Mn:0.46%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(AZ61相当材)
P4. 質量%でAl:6.0%、Zn:0.68%、Mn:0.46%、Ca:0.04%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(AZ61相当材にCaを添加)
上記試験例1で用いたCaを含有する合金組成のワイヤ母材を用意して、引き抜き加工条件(1パスの加工度、加工温度)を変化させて、Caを含むマグネシウム合金ワイヤを作製してみた。すると、1パスの加工度を15%超とする場合、加工温度を100℃以上とすることで、引き抜き加工を行うことができた。このとき、加工温度を180℃超とすると、表面の焼付きが発生しやすくなるため、180℃以下とすることが好ましいことがわかった。また、1パスの加工度を6%〜10%とすると、室温でも引き抜き加工を行うことができた。更に、室温又は温間で引き抜いた後、特定の熱処理(xをAlの含有量とするとき、x<100/15の場合、15x+150≦T≦15x+250を満たし、100/15≦xの場合、250≦T≦350を満たす)を施した場合、引き続いて室温にて引き抜き加工を行うことができた。
上記試験例1で用いたCaを含有する合金組成のパイプ母材を用意して、引き抜き加工条件(1パスの加工度、加工温度)を変化させて、Caを含むマグネシウム合金パイプを作製してみた。すると、1パスの加工度を8%超とする場合、加工温度を100℃以上とすることで、引き抜き加工を行うことができた。このとき、加工温度を180℃超とすると、表面の焼き付きが発生しやすくなるため、180℃以下とすることが好ましいことがわかった。また、1パスの加工度を8%以下とすると、室温で引き抜き加工を行うことができた。更に、室温又は温間で引き抜いた後、特定の熱処理(xをAlの含有量とするとき、x<100/15の場合、15x+150≦T≦15x+250を満たし、100/15≦xの場合、250≦T≦350を満たす)を施した場合、引き続いて室温にて引き抜き加工を行うことができた。
下記の組成からなるマグネシウム合金の押出材を準備して、下記の要領で引抜き加工を行い、マグネシウム合金パイプを得た。
<AZ31相当材>
P21.質量%でAl:3.1%、Zn:0.78%、Mn:0.56%を含み、残部がMg及び不純物(有意的に添加していないもの、以下同じ)からなるもの(外径33mm、肉厚1.3mm)
P22.質量%でAl:3.0%、Zn:0.77%、Mn:0.55%、Ca:0.05%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(外径33mm、肉厚1.3mm)
P23.質量%でAl:3.0%、Zn:0.76%、Mn:0.56%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(外径28mm、肉厚1.5mm)
P24.質量%でAl:3.0%、Zn:0.76%、Mn:0.55%、Ca:0.62%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(外径28mm、肉厚1.5mm)
P25.質量%でAl:3.1%、Zn:0.75%、Mn:0.56%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(外径:23mm、肉厚:1.7mm)
P26.質量%でAl:3.0%、Zn:0.76%、Mn:0.55%、Ca:1.8%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(外径23mm、肉厚1.7mm)
<AZ61相当材>
P27.質量%でAl:6.0%、Zn:0.78%、Mn:0.45%を含み、残部がMg及び不純物(有意的に添加していないもの、以下同じ)からなるもの(外径33mm、肉厚1.3mm)
P28.質量%でAl:6.1%、Zn:0.75%、Mn:0.41%、Ca:0.05%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(外径33mm、肉厚1.3mm)
P29.質量%でAl:6.0%、Zn:0.69%、Mn:0.44%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(外径28mm、肉厚1.5mm)
P30.質量%でAl:5.9%、Zn:0.70%、Mn:0.48%、Ca:0.62%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(外径28mm、肉厚1.5mm)
P31.質量%でAl:6.2%、Zn:0.79%、Mn:0.42%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(外径23mm、肉厚1.7mm)
P32.質量%でAl:6.0%、Zn:0.77%、Mn:0.41%、Ca:1.8%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(外径23mm、肉厚1.7mm)
I. 外径33mm、肉厚1.3mmの押出材→外径D:30mm、肉厚t:1.0mmの引抜材(総加工度30%)
II. 外径28mm、肉厚1.5mmの押出材→外径D:25mm、肉厚t:1.2mmの引抜材(総加工度48%)
III. 外径23mm、肉厚1.7mmの押出材→外径D:20mm、肉厚t:1.4mmの引抜材(総加工度28%)
R/D≦(0.027×|x−3|+0.17)×(D/t)-1を満たすことが好ましいことがわかる。Caを含まない試料であっても、R/Dが上記式を満たすものは、曲げ加工性に優れていたが、これらの試料は、上記試験例に示すように強度や靭性に劣る。なお、R:曲げ半径(mm)、D:パイプの外径(mm)、t:パイプの肉厚(mm)、x:Alの含有量(質量%)である。また、表7、8に示す式値は、(0.027×|x−3|+0.17)×(D/t)-1の値を示す。
下記の組成からなるマグネシウム合金の押出材を準備して、下記の要領で引き抜き加工を行い、マグネシウム合金ワイヤを得た。
W22. 質量%でAl:3.0%、Zn:0.76%、Mn:0.55%、Ca:0.82%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(AZ31相当材にCaを添加)
W23. 質量%でAl:8.0%、Zn:0.49%、Mn:0.33%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(AZ80相当材)
W24. 質量%でAl:8.0%、Zn:0.50%、Mn:0.38%、Ca:0.32%を含み、残部がMg及び不純物からなるもの(AZ80相当材にCaを添加)
Claims (12)
- 質量%で、Ca:0.01〜5.0%、Al:0.01〜12%を含有し、残部がMg及び不純物からなり、
前記合金組成からなる母材に引き抜き加工を施すことで得られ、
降伏強さYPが、Alの含有量をxとしたとき、YP≧(95×x−5x2)/3+180を満たし、
伸びが10%以上であることを特徴とするマグネシウム合金展伸材。 - 引き抜き後、熱処理が施されていることを特徴とする請求項1に記載のマグネシウム合金展伸材。
- 更に、Mn、Si、Zn、Zr、Cu、Agから選択される1種以上の添加元素を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のマグネシウム合金展伸材。
- 展伸材がワイヤ又はパイプであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のマグネシウム合金展伸材。
- 質量%で、Ca:0.01〜5.0%、Al:0.01〜12%を含有し、残部がMg及び不純物からなり、
前記合金組成からなる母材に引き抜き加工を施すことで得られ、
以下の曲げ加工性を有することを特徴とするマグネシウム合金パイプ。
R/D≦(0.027×|x−3|+0.17)×(D/t)-1
ただし、R:曲げ半径(mm)、D:パイプの外径(mm)、t:パイプの肉厚(mm)、x:Alの含有量(質量%)とする。 - 引き抜き後、熱処理が施されていることを特徴とする請求項5に記載のマグネシウム合金パイプ。
- 更に、Mn、Si、Zn、Zr、Cu、Agから選択される1種以上の添加元素を含むことを特徴とする請求項5又は6に記載のマグネシウム合金パイプ。
- 質量%で、Ca:0.01〜5.0%、Al:0.01〜12%を含有し、残部がMg及び不純物からなるマグネシウム合金の母材を用意する工程と、
前記母材に引き抜き加工を施す工程とを具え、
前記引き抜き加工は、Alの含有量をxとするとき、(4×x+145)℃以上で行うことを特徴とするマグネシウム合金展伸材の製造方法。 - 引き抜き加工後、熱処理を施す工程を具えることを特徴とする請求項8に記載のマグネシウム合金展伸材の製造方法。
- 質量%で、Ca:0.01〜5.0%、Al:0.01〜12%を含有し、残部がMg及び不純物からなるマグネシウム合金の母材を用意する工程と、
前記母材に引き抜き加工を施す工程と、
引き抜き加工後、再結晶を行うための熱処理を施す工程とを具え、
前記熱処理の温度T(℃)は、Alの含有量をxとすると、
x<100/15のとき、15x+150≦T≦15x+250を満たし、
100/15≦xのとき、250≦T≦350を満たすことを特徴とするマグネシウム合金展伸材の製造方法。 - 引き抜き加工は、室温以上180℃未満で行うことを特徴とする請求項10に記載のマグネシウム合金展伸材の製造方法。
- 更に、Mn、Si、Zn、Zr、Cu、Agから選択される1種以上の添加元素を含むことを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載のマグネシウム合金展伸材の製造方法。
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