JP3110117B2 - 高強度マグネシウム基合金 - Google Patents
高強度マグネシウム基合金Info
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- JP3110117B2 JP3110117B2 JP03345469A JP34546991A JP3110117B2 JP 3110117 B2 JP3110117 B2 JP 3110117B2 JP 03345469 A JP03345469 A JP 03345469A JP 34546991 A JP34546991 A JP 34546991A JP 3110117 B2 JP3110117 B2 JP 3110117B2
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- strength magnesium
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、急冷凝固法によって得
られる機械的強度に優れたマグネシウム基合金に関す
る。
られる機械的強度に優れたマグネシウム基合金に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のマグネシウム基合金には、Mg−
Al系、Mg−Al−Zn系、Mg−Th−Zr系、M
g−Th−Zn−Zr系、Mg−Zn−Zr系、Mg−
Zn−Zr−RE(希土類元素)系等の成分系の合金が
知られており、その材料特性に応じて軽量構造部材とし
て広範囲の用途に供されている。また、急冷凝固法によ
って得られる材料としては、特開平3−47941号公
報記載の合金が知られている。
Al系、Mg−Al−Zn系、Mg−Th−Zr系、M
g−Th−Zn−Zr系、Mg−Zn−Zr系、Mg−
Zn−Zr−RE(希土類元素)系等の成分系の合金が
知られており、その材料特性に応じて軽量構造部材とし
て広範囲の用途に供されている。また、急冷凝固法によ
って得られる材料としては、特開平3−47941号公
報記載の合金が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
種系の従来のマグネシウム基合金は、一般に硬度および
強度が低いのが現状であり、上記特開平3−47941
号公報に示される合金は、硬度および引張強度において
は優れているものの熱的安定性および比強度の点で問題
を有する。
種系の従来のマグネシウム基合金は、一般に硬度および
強度が低いのが現状であり、上記特開平3−47941
号公報に示される合金は、硬度および引張強度において
は優れているものの熱的安定性および比強度の点で問題
を有する。
【0004】そこで、本発明は上記に鑑み、高硬度、高
強度、高耐熱性を有し、かつ、軽くて強い材料(高比強
度材料)として有用なマグネシウム基合金を提供するこ
とを目的とするものである。
強度、高耐熱性を有し、かつ、軽くて強い材料(高比強
度材料)として有用なマグネシウム基合金を提供するこ
とを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第一発明は、一
般式:MgaAlbMc(ただし、MはGa、Baから選
ばれる少なくとも一種、a、b、cは原子パーセント
で、78≦a≦94、2≦b≦12、1≦c≦10)で
示される、結晶粒径が1.0μm以下でh.c.p.の
MgマトリックスにMgとAlまたはGaまたはBaと
の金属間化合物が均一微細に分散した微細結晶質組成を
有する高強度マグネシウム基合金である。
般式:MgaAlbMc(ただし、MはGa、Baから選
ばれる少なくとも一種、a、b、cは原子パーセント
で、78≦a≦94、2≦b≦12、1≦c≦10)で
示される、結晶粒径が1.0μm以下でh.c.p.の
MgマトリックスにMgとAlまたはGaまたはBaと
の金属間化合物が均一微細に分散した微細結晶質組成を
有する高強度マグネシウム基合金である。
【0006】本発明の第二発明は、一般式:Mga'Al
bMcXd(ただし、MはGa、Baから選ばれる少なく
とも一種の元素、XはZn、Ce、Zr、Caから選ば
れる少なくとも一種の元素、a’、b、c、dは原子パ
ーセントで、75≦a’≦94、2≦b≦12、1≦c
≦10、0.1≦d≦3)で示される、結晶粒径が1.
0μm以下でh.c.p.のMgマトリックスにMgと
AlまたはGaまたはBaとの金属間化合物が均一微細
に分散した微細結晶質組成を有する高強度マグネシウム
基合金である。
bMcXd(ただし、MはGa、Baから選ばれる少なく
とも一種の元素、XはZn、Ce、Zr、Caから選ば
れる少なくとも一種の元素、a’、b、c、dは原子パ
ーセントで、75≦a’≦94、2≦b≦12、1≦c
≦10、0.1≦d≦3)で示される、結晶粒径が1.
0μm以下でh.c.p.のMgマトリックスにMgと
AlまたはGaまたはBaとの金属間化合物が均一微細
に分散した微細結晶質組成を有する高強度マグネシウム
基合金である。
【0007】上記本発明のマグネシウム基合金におい
て、aを78〜94、a’を75〜94、bを2〜1
2、cを1〜10、dを0.1〜3の範囲にそれぞれ限
定したのは、平衡固溶限を越えた過飽和固溶体を形成す
るため、および液体急冷法等を利用した工業的な急冷手
段で微細結晶質からなる合金を得るためである。さら
に、重要な理由として上記範囲内にすることによって、
h.c.p.のMgが析出し、この微細なh.c.p.
のMgに対して、さらに微細な少なくともMgと上記合
金元素とが生成する金属間化合物が析出し、これが均一
に分散するためである。上記h.c.p.のMgのマト
リックスに少なくともMgを含む金属間化合物を均一微
細に分散することにより、Mgマトリックスの強化が行
え、合金の強度を飛躍的に向上させることができる。な
お、上記Mgの量が78at%未満で非晶質相を少なく
とも含むものが得られ、これを特定の温度で加熱するこ
とにより、非晶質相を分解することができるが、このよ
うに加熱分解により作製した場合、h.c.p.のMg
と同時もしくはこれより優先的に金属間化合物が析出
し、靭性が低下する。また、Mgの量が78at%未満
の合金で、冷却速度を小さくすることによっても上記の
ものと類似したものが得られるが、冷却状態で固溶体相
にならないとともに化合物粒子の分散したものしか得ら
れないため、靭性の低いものしか得られない。
て、aを78〜94、a’を75〜94、bを2〜1
2、cを1〜10、dを0.1〜3の範囲にそれぞれ限
定したのは、平衡固溶限を越えた過飽和固溶体を形成す
るため、および液体急冷法等を利用した工業的な急冷手
段で微細結晶質からなる合金を得るためである。さら
に、重要な理由として上記範囲内にすることによって、
h.c.p.のMgが析出し、この微細なh.c.p.
のMgに対して、さらに微細な少なくともMgと上記合
金元素とが生成する金属間化合物が析出し、これが均一
に分散するためである。上記h.c.p.のMgのマト
リックスに少なくともMgを含む金属間化合物を均一微
細に分散することにより、Mgマトリックスの強化が行
え、合金の強度を飛躍的に向上させることができる。な
お、上記Mgの量が78at%未満で非晶質相を少なく
とも含むものが得られ、これを特定の温度で加熱するこ
とにより、非晶質相を分解することができるが、このよ
うに加熱分解により作製した場合、h.c.p.のMg
と同時もしくはこれより優先的に金属間化合物が析出
し、靭性が低下する。また、Mgの量が78at%未満
の合金で、冷却速度を小さくすることによっても上記の
ものと類似したものが得られるが、冷却状態で固溶体相
にならないとともに化合物粒子の分散したものしか得ら
れないため、靭性の低いものしか得られない。
【0008】本発明のマグネシウム基合金で、Al元素
は、マグネシウム元素および他の添加元素と安定または
準安定な金属間化合物を形成するとともに微細結晶相を
安定化させる効果により優れており、展延性を保ったま
ま強度を向上させる。この他に、Al元素は、耐食性を
向上させる効果を有する。
は、マグネシウム元素および他の添加元素と安定または
準安定な金属間化合物を形成するとともに微細結晶相を
安定化させる効果により優れており、展延性を保ったま
ま強度を向上させる。この他に、Al元素は、耐食性を
向上させる効果を有する。
【0009】Ga元素は、マグネシウム元素および他の
添加元素と安定または準安定な金属間化合物を形成し、
マグネシウムマトリックス(α相)中に均一微細に分散
させ、合金の硬度と強度とを著しく向上させ、高温にお
ける微細結晶質の粗大化を抑制させ耐熱性を付与する。
添加元素と安定または準安定な金属間化合物を形成し、
マグネシウムマトリックス(α相)中に均一微細に分散
させ、合金の硬度と強度とを著しく向上させ、高温にお
ける微細結晶質の粗大化を抑制させ耐熱性を付与する。
【0010】X元素はZn、Ce、Zr、Caから選ば
れる少なくとも1種の元素であり、上記合金系(Mg−
Al−Ga)に微量添加することによって、微細結晶相
および金属間化合物をより微細化する効果があり、これ
によってより強度の向上が計れ、比強度の向上が計れ
る。特に、低溶質側では急冷が効かないため、有効であ
る。
れる少なくとも1種の元素であり、上記合金系(Mg−
Al−Ga)に微量添加することによって、微細結晶相
および金属間化合物をより微細化する効果があり、これ
によってより強度の向上が計れ、比強度の向上が計れ
る。特に、低溶質側では急冷が効かないため、有効であ
る。
【0011】本発明のマグネシウム基合金は、上記組成
を有する合金の溶湯を液体急冷法で急冷凝固することに
より得ることができる。この際の冷却速度は102〜1
06K/secが特に有効である。
を有する合金の溶湯を液体急冷法で急冷凝固することに
より得ることができる。この際の冷却速度は102〜1
06K/secが特に有効である。
【0012】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明
する。
する。
【0013】実施例1 高周波溶解炉により所定の成分組成を有する溶融組成3
をつくり、これを図1に示す先端に小孔5(孔径:0.
5mm)を有する石英管に挿入し、加熱溶融した後、そ
の石英管1を銅製ロール2の直上に設置し、回転数30
00〜5000rpmの高速回転下、石英管1内の溶融
合金3をアルゴンガスの加圧下(0.7kg/cm2)
により石英管1の小孔5から噴射し、ロール2の表面と
接触させることにより急冷凝固させて合金薄帯4を得
る。
をつくり、これを図1に示す先端に小孔5(孔径:0.
5mm)を有する石英管に挿入し、加熱溶融した後、そ
の石英管1を銅製ロール2の直上に設置し、回転数30
00〜5000rpmの高速回転下、石英管1内の溶融
合金3をアルゴンガスの加圧下(0.7kg/cm2)
により石英管1の小孔5から噴射し、ロール2の表面と
接触させることにより急冷凝固させて合金薄帯4を得
る。
【0014】上記製造条件により表1、表2に示す組成
(原子%)を有する16種の合金薄帯(幅:1mm、厚
さ:20μm)を得た。
(原子%)を有する16種の合金薄帯(幅:1mm、厚
さ:20μm)を得た。
【0015】上記各供試薄帯につき、それぞれX線回折
に付した結果、硬度(Hv)、引張り強度(σf)、破断
伸び(εf)、ヤング率(E)、比強度(σf/ρ)の機
械的特性を測定した結果を各表の右欄に示す。硬度(H
v)は、25g荷重の微小ビッカース硬度計による測定
値(DPN)であり、比強度は、引張り強度を密度で割
ったものである。また、上記記載の合金について、TE
M観察を行った結果、結晶粒径が1.0μm以下でh.
c.p.のMgマトリックスにMgとAlまたはGaま
たはBaとの金属間化合物が均一微細に分散したもので
あった。
に付した結果、硬度(Hv)、引張り強度(σf)、破断
伸び(εf)、ヤング率(E)、比強度(σf/ρ)の機
械的特性を測定した結果を各表の右欄に示す。硬度(H
v)は、25g荷重の微小ビッカース硬度計による測定
値(DPN)であり、比強度は、引張り強度を密度で割
ったものである。また、上記記載の合金について、TE
M観察を行った結果、結晶粒径が1.0μm以下でh.
c.p.のMgマトリックスにMgとAlまたはGaま
たはBaとの金属間化合物が均一微細に分散したもので
あった。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】表1、表2に示す通り、いずれの試料も硬
度Hv(DPN)は114以上を示し、市販のマグネシ
ウム基合金が60〜90であるのに対し優れていること
が分かる。また、引張り強度は304(MPa)以上、
破断伸びは1.0%以上、ヤング率は25(GPa)以
上、比強度159以上と優れた機械的特性を示す。
度Hv(DPN)は114以上を示し、市販のマグネシ
ウム基合金が60〜90であるのに対し優れていること
が分かる。また、引張り強度は304(MPa)以上、
破断伸びは1.0%以上、ヤング率は25(GPa)以
上、比強度159以上と優れた機械的特性を示す。
【0019】実施例2 上記実施例1と同様にして、Mg−Al−Gaの組成を
有し、これにZrを0.3at%、Zn、Ce又はCa
添加したもの(上記MgをZr、Zn、Ce又はCaで
置換したもの)を作製し、引張り強度等について検討を
行った。この結果を表3に示す。
有し、これにZrを0.3at%、Zn、Ce又はCa
添加したもの(上記MgをZr、Zn、Ce又はCaで
置換したもの)を作製し、引張り強度等について検討を
行った。この結果を表3に示す。
【0020】
【表3】
【0021】表3によれば、Zr、Zn、Ce、Caを
少量添加することより、飛躍的強度の向上が行えること
が分かる。
少量添加することより、飛躍的強度の向上が行えること
が分かる。
【0022】実施例3 上記実施例1のMg86Al8Ga6合金について、引張り
温度と引張り強度との関係、および所定温度1時間熱処
理後の引張り強度を測定し、熱処理温度と引張り強度と
の関係とを調べた。この結果を図2及び図3に示す。な
お、前者高温での引張り強度は歪速度8.3×10-4s
-1で測定した結果であり、後者熱処理後の強度は歪速度
5.6×10-4s-1で測定した結果である。
温度と引張り強度との関係、および所定温度1時間熱処
理後の引張り強度を測定し、熱処理温度と引張り強度と
の関係とを調べた。この結果を図2及び図3に示す。な
お、前者高温での引張り強度は歪速度8.3×10-4s
-1で測定した結果であり、後者熱処理後の強度は歪速度
5.6×10-4s-1で測定した結果である。
【0023】図2によれば、Mg86Al8Ga6の組成の
合金で高温強度は、50℃で530MPa、100℃で
320MPa、200℃で110MPa、300℃で1
00MPaと優れたものであることが分かる。
合金で高温強度は、50℃で530MPa、100℃で
320MPa、200℃で110MPa、300℃で1
00MPaと優れたものであることが分かる。
【0024】図3によれば、Mg86Al8Ga6の組成の
合金で1時間熱処理後の特性が、75℃以下では530
MPa以上、75℃以上225℃以下では530MPa
と優れている。
合金で1時間熱処理後の特性が、75℃以下では530
MPa以上、75℃以上225℃以下では530MPa
と優れている。
【0025】以上の結果によれば、本発明の合金は高温
強度および熱処理後の強度に優れたものであることが分
かる。
強度および熱処理後の強度に優れたものであることが分
かる。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明のマグネシウム基合
金は、硬度、強度および耐熱性が高く高力材料、高耐熱
性材料として有用であり、かつ比強度も高く高比強度材
料としても有用であり、また、高温での強度、熱処理に
おける強度、室温での伸び、ヤング率の点でも優れてい
るため、押出し、鋳造などの加工ができ、加工により得
られたものは原料材が持つ優れた機械的特性を維持した
ものとなる。
金は、硬度、強度および耐熱性が高く高力材料、高耐熱
性材料として有用であり、かつ比強度も高く高比強度材
料としても有用であり、また、高温での強度、熱処理に
おける強度、室温での伸び、ヤング率の点でも優れてい
るため、押出し、鋳造などの加工ができ、加工により得
られたものは原料材が持つ優れた機械的特性を維持した
ものとなる。
【図1】本発明合金の製造例の説明図である。
【図2】実施例3で示した合金の引張試験における温度
と強度との関係を示すグラフである。
と強度との関係を示すグラフである。
【図3】実施例3で示した合金の熱処理1時間後におけ
る温度と強度との関係を示すグラフである。
る温度と強度との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地川内住宅 11−806 (72)発明者 柴田 利介 宮城県仙台市青葉区米ケ袋1丁目5番12 号 (56)参考文献 特開 平4−231435(JP,A) 特開 昭63−282232(JP,A) 特開 平4−45246(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 23/00 - 23/04
Claims (3)
- 【請求項1】 一般式:MgaAlbMc(ただし、Mは
Ga、Baから選ばれる少なくとも一種の元素、a、
b、cは原子パーセントで、78≦a≦94、2≦b≦
12、1≦c≦10)で示される、結晶粒径が1.0μ
m以下でh.c.p.のMgマトリックスにMgとAl
またはGaまたはBaとの金属間化合物が均一微細に分
散した微細結晶質組成を有する高強度マグネシウム基合
金。 - 【請求項2】 一般式:Mga'AlbMcXd(ただし、
MはGa、Baから選ばれる少なくとも一種、XはZ
n、Ce、Zr、Caから選ばれる少なくとも一種の元
素、a’、b、c、dは原子パーセントで、75≦a’
≦94、2≦b≦12、1≦c≦10、0.1≦d≦
3)で示される微細結晶質組成を有する高強度マグネシ
ウム基合金。 - 【請求項3】 h.c.p.のMgマトリックスに分散
した金属間化合物がMg5Ga2またはMg17Ba2の金
属間化合物の微細結晶質が均一に分散している請求項1
又は請求項2に記載の高強度マグネシウム基合金。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03345469A JP3110117B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 高強度マグネシウム基合金 |
EP92121782A EP0549998B1 (en) | 1991-12-26 | 1992-12-22 | High-strength magnesium-based alloy |
DE69221712T DE69221712T2 (de) | 1991-12-26 | 1992-12-22 | Hochfeste Legierungen auf Magnesiumbasis |
US07/997,780 US5340416A (en) | 1991-12-26 | 1992-12-28 | High-strength magnesium-based alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03345469A JP3110117B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 高強度マグネシウム基合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05171331A JPH05171331A (ja) | 1993-07-09 |
JP3110117B2 true JP3110117B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=18376812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03345469A Expired - Fee Related JP3110117B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 高強度マグネシウム基合金 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5340416A (ja) |
EP (1) | EP0549998B1 (ja) |
JP (1) | JP3110117B2 (ja) |
DE (1) | DE69221712T2 (ja) |
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DE19827716C5 (de) * | 1997-02-05 | 2009-03-26 | Reach Global Industries, Inc., Irvine | Sammelvorrichtung für Körperflüssigkeiten des Menschen |
US6808679B2 (en) * | 1999-12-15 | 2004-10-26 | Noranda, Inc. | Magnesium-based casting alloys having improved elevated temperature performance, oxidation-resistant magnesium alloy melts, magnesium-based alloy castings prepared therefrom and methods for preparing same |
US6322644B1 (en) * | 1999-12-15 | 2001-11-27 | Norands, Inc. | Magnesium-based casting alloys having improved elevated temperature performance |
US6342180B1 (en) | 2000-06-05 | 2002-01-29 | Noranda, Inc. | Magnesium-based casting alloys having improved elevated temperature properties |
JP3677220B2 (ja) * | 2001-04-26 | 2005-07-27 | 日本重化学工業株式会社 | マグネシウム系水素吸蔵合金 |
WO2002099147A1 (en) * | 2001-06-06 | 2002-12-12 | Noranda, Inc. | Magnesium-based casting alloys having improved elevated temperature properties |
DE10251663A1 (de) * | 2002-11-06 | 2004-05-19 | Bayerische Motoren Werke Ag | Magnesiumlegierung |
JP4602210B2 (ja) * | 2005-09-27 | 2010-12-22 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 延性を有するマグネシウム基金属ガラス合金−金属粒体複合材 |
DE102008001986B4 (de) * | 2008-05-26 | 2015-02-19 | Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. | Formkörper aus einem magnesiumhaltigen Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung |
DE102008039683B4 (de) * | 2008-08-26 | 2010-11-04 | Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh | Kriechbeständige Magnesiumlegierung |
JP6055336B2 (ja) * | 2013-02-25 | 2016-12-27 | 本田技研工業株式会社 | 二次電池用の負極活物質及びその製造方法 |
CN106834771A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-06-13 | 山东银光钰源轻金属精密成型有限公司 | 一种汽车用镁合金变速箱支架的生产工艺 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4675157A (en) * | 1984-06-07 | 1987-06-23 | Allied Corporation | High strength rapidly solidified magnesium base metal alloys |
US4765954A (en) * | 1985-09-30 | 1988-08-23 | Allied Corporation | Rapidly solidified high strength, corrosion resistant magnesium base metal alloys |
JPH07116546B2 (ja) * | 1988-09-05 | 1995-12-13 | 健 増本 | 高力マグネシウム基合金 |
JP2511526B2 (ja) * | 1989-07-13 | 1996-06-26 | ワイケイケイ株式会社 | 高力マグネシウム基合金 |
JP2713470B2 (ja) * | 1989-08-31 | 1998-02-16 | 健 増本 | マグネシウム基合金箔又はマグネシウム基合金細線及びその製造方法 |
FR2662707B1 (fr) * | 1990-06-01 | 1992-07-31 | Pechiney Electrometallurgie | Alliage de magnesium a haute resistance mecanique contenant du strontrium et procede d'obtention par solidification rapide. |
JP2705996B2 (ja) * | 1990-06-13 | 1998-01-28 | 健 増本 | 高力マグネシウム基合金 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP03345469A patent/JP3110117B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1992
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