JP2012197491A - 高強度マグネシウム合金およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のマグネシウム合金は、時効処理を施したマグネシウム合金であって、全体を100質量%としたときに(以下単に「%」という。)、16%以上34%以下のZnと、0.3%以上2%以下のSiと、0.1%以上0.5%以下のMnと、残部がMgと不可避不純物および/または改質元素とからなることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
16%以上34%以下の亜鉛(Zn)と、
0.3%以上2%以下の珪素(Si)と、
0.1%以上0.5%以下のマンガン(Mn)と、
残部がマグネシウム(Mg)と不可避不純物および/または改質元素とからなることを特徴とする。
16%以上34%以下の亜鉛(Zn)と、
0.3%以上2%以下の珪素(Si)と、
0.1%以上0.5%以下のマンガン(Mn)と、
残部がマグネシウム(Mg)と不可避不純物および/または改質元素とからなることを特徴とするマグネシウム合金を時効処理することを特徴とする。
電気炉中で予熱した鉄製るつぼの内面に塩化物系のフラックスを塗布し、その中に秤量した純マグネシウム地金、純Siおよび純Mn、必要に応じて純Znを投入して750℃で溶解した。この溶湯を十分に攪拌し、原料を完全に溶解させた後、700℃でしばらく沈静保持した。こうして得た各種の合金溶湯を所定の形状の鉄製鋳型に流し込み、大気中で空冷して凝固させて、各試験片(マグネシウム合金鋳物)を鋳造した。なお、得られた試験片は、20mm×30mm×200mmであった。
表1に示した各試験片(鋳放し材および熱処理材)のそれぞれから、JISZ2201の14号引張試験片を作製し、室温においてJISZ2241の引張試験を行い、引張強さ、伸び、0.2%耐力およびヤング率を求めた。結果を表1に示した。また、Zn含有量に対する引張強さを図1に、0.2%耐力を図2に、それぞれ示した。
表1に示した各試験片(鋳放し材および熱処理材)について、室温においてビッカース硬さ測定を行った。ビッカース硬さ測定は、試験片中央部の断面に対して、ビッカース硬さ計を用いて測定荷重10kgfで行った。測定結果を表1および図3に示した。
上記の手順で作製した各試験片(鋳放し材)について、レーザフラッシュ法により熱伝導率を求めた。試験結果を表1に示した。
表1に示した各試験片(鋳放し材)について、応力緩和試験を行い、マグネシウム合金の耐クリープ性を調べた。応力緩和試験は、試験片に試験時間中、所定の変形量まで荷重を加えたときの応力が、時間とともに減少する過程を測定した。具体的には、150℃の大気雰囲気中において、試験片に100MPaの圧縮応力を負荷し、そのときの試験片の変位が一定に保たれるように、時間の経過に併せてその圧縮応力を低下させていった。試験開始から40時間後の圧縮応力の値を、初期の値に対する割合(応力保持率)として表1に示した。
表1に示した試験片のうち、熱処理前の#01〜#04および熱処理後の#19〜#21の金属組織を観察した。各試験片から切り出された断面からEPMA(エレクトロンプローブマイクロアナライザ)の反射電子像(組成像)を得た。観察結果を図4〜図10に示した。また、同じ表面を、EPMAにより面分析した(図示せず)。なお、組織観察結果もEPMAによる面分析の結果も、同じ試験片であれば、熱処理前後で大きな差は生じないことを確認した。
ビッカース硬さは、Zn含有量が増加するにしたがい、向上する傾向にあった(図3)。また、引張強さは、Zn含有量が0〜4%の範囲では、Zn含有量が増加するにしたがい上昇したが、4〜10%ではZn含有量の増加とともに低下し、10%を越えるとさらに低下した(図1)。0.2%耐力については、Zn含有量が多い方が高い値を示す傾向にあった(図2)。
いずれの試験片も、熱処理によりビッカース硬さは向上した。また、熱処理後においても、ビッカース硬さは、Zn含有量が増加するにしたがい、向上する傾向にあった(図3)。Znを16%以上含む試験片のビッカース硬さはHv100以上であった。Zn含有量が35%以上である#21および#04は、非常に硬質であったが、伸びがほとんど0の脆い材料であった。
Claims (7)
- 時効処理を施したマグネシウム合金であって、全体を100質量%としたときに(以下単に「%」という。)、
16%以上34%以下の亜鉛(Zn)と、
0.3%以上2%以下の珪素(Si)と、
0.1%以上0.5%以下のマンガン(Mn)と、
残部がマグネシウム(Mg)と不可避不純物および/または改質元素とからなることを特徴とする高強度マグネシウム合金。 - Znを32%以下含む請求項1記載の高強度マグネシウム合金。
- Znを17%以上含む請求項1または2に記載の高強度マグネシウム合金。
- 引張強さが180MPa以上である請求項1〜3のいずれかに記載の高強度マグネシウム合金。
- ビッカース硬さがHv70以上である請求項1〜4のいずれかに記載の高強度マグネシウム合金。
- 全体を100質量%としたときに(以下単に「%」という。)、
16%以上34%以下の亜鉛(Zn)と、
0.3%以上2%以下の珪素(Si)と、
0.1%以上0.5%以下のマンガン(Mn)と、
残部がマグネシウム(Mg)と不可避不純物および/または改質元素とからなることを特徴とするマグネシウム合金を時効処理することを特徴とする高強度マグネシウム合金の製造方法。 - 前記時効処理は、150℃以上300℃以下で行う請求項6記載の高強度マグネシウム合金の製造方法。
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