JP3674489B2

JP3674489B2 - 展伸用Ｍｇ合金およびその製造方法

Info

Publication number: JP3674489B2
Application number: JP2000310803A
Authority: JP
Inventors: 琢哉坂口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2020-10-11
Also published as: JP2002115020A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、展伸用Ｍｇ合金に関し、特に熱間加工に適した展伸用Ｍｇ合金およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般に市販されている展伸用Ｍｇ合金は、熱間加工性が低く、熱間加工中に割れが発生し易いため、例えば鋳造インゴット等から板材を作製するには、高温で多数回の熱間圧延を行う必要があり、熱間加工製品のコストを上昇させる一つの原因になっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来よりも低温で割れ発生せず容易に熱間加工のできる展伸用Ｍｇ合金およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の展伸用Ｍｇ合金は、Ｍｇ基母材中に、該Ｍｇ基母材の溶湯中で安定であって該溶湯の凝固時に結晶生成核となる粒径１０μｍ以下の粒子が０．０１〜１０体積％の量で分散していることを特徴とする。
【０００５】
本発明の展伸用Ｍｇ合金を製造する方法は、Ｍｇ基母材の溶湯中に、該Ｍｇ基母材の溶湯中で安定であって該溶湯の凝固時に結晶生成核となる粒径１０μｍ以下の粒子を０．０１〜１０体積％の量で分散させた後に鋳造することを特徴とする。
本発明においては、０．０１〜１０体積％の量で分散している粒径１０μｍ以下の微細な粒子を核としてＭｇ基母材の結晶が生成することにより、鋳造組織の結晶粒が微細化され、熱間割れ感受性が低下し、熱間加工性が向上する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明において、Ｍｇ基母材は、従来汎用されているものも含めて展伸用Ｍｇ合金であればよく、特に限定する必要はない。従来汎用されている展伸用Ｍｇ合金として代表的なものは、Ｍｇ−Ａｌ系（例えばＡＳＴＭ規格では、ＡＺ３１、ＡＺ６１、ＡＺ８０等。Ａｌ：２〜１０wt％、Ｚｎ：０．１〜２wt％、残部Ｍｇおよび不可避不純物）、Ｍｇ−Ｚｒ系（例えばＡＳＴＭ規格では、ＺＫ１０、ＺＫ３０、ＺＫ６０等。Ｚｒ：０.１〜１wt％、Ｚｎ：０.５〜７wt％、残部Ｍｇおよび不可避不純物）等がある。
【０００７】
本発明に用いる粒子の材質は、Ｍｇ基母材の溶湯中で分解せず安定に存在する粒子であって、この粒子を含有するＭｇ合金の耐食性、機械的性質に悪影響を及ぼさないものであればよい。このような粒子の代表的なものとして、Ａｌ₄Ｃ₃、ＴｉＣ、ＴｉＢ₂、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＭｇＢ₂、ＡｌＢ₂、ＭｏＢ、ＶＢ、ＴｉＢがある。これらから選択した１種類を単独で、または複数種類を組み合わせて用いることができる。
【０００８】
上記粒子のうちで、ＭｇＢ₂、ＡｌＢ₂は、結晶構造がＭｇと同じく六方晶であり、Ｍｇ基母材の溶湯中で安定に存在するため望ましい。
また、ＭｏＢ、ＶＢ、ＴｉＢは、格子常数がＭｇの格子常数（0.3ｎｍ）の整数倍であり、Ｍｇ基母材の溶湯中で安定に存在するため望ましい。
本発明に用いる粒子の粒径は、１０μｍ以下に限定する。図１に示したように、粒子が結晶粒微細化に有効な結晶生成核として作用するためには、粒径が１０μｍ以下でなくてはならない。粒径が１０μｍを超えると熱間加工性の向上に必要な結晶粒微細化効果が得られない。なお、図１はＭｇ基母材としてＡＺ９１Ｄを用い、粒径を種々に変えて、Ａｌ₄Ｃ₃粒子を０．２体積％の量で分散させた場合の例であるが、本発明の範囲内において、他のＭｇ基母材を用い、他の粒子を他の含有量で分散させた場合にも同じ傾向が得られる。
【０００９】
更に、結晶粒微細化効果が発現するためには、結晶生成核としての粒子が０．０１体積％以上の量で存在する必要がある。図２に示したように、粒子の量が０.０１体積％未満であると、熱間加工性の向上に必要な結晶粒微細化効果が得られない。一方、粒子の量が１０体積％を超えると、Ｍｇ基母材の溶湯の粘性が大きくなって、鋳造が極めて困難になる。したがって、粒子の量は、０．０１体積％〜１０体積％の範囲に限定する。なお、図２はＭｇ基母材としてＡＺ９１Ｄを用い、粒径１μｍのＡｌ₄Ｃ₃粒子を種々の量で分散させた場合の例であるが、本発明の範囲内において、他のＭｇ基母材を用い、他の粒径の他の粒子を分散させた場合にも同じ傾向が得られる。
【００１０】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００１１】
【実施例】
７５０℃に保持したＡＺ３１Ｍｇ合金溶湯中に、粒径０.５μｍのＴｉＣ粒子を１体積％の量で添加し、分散させた後、金型内に鋳造して板材（厚さ５ｍｍ、幅７０ｍｍ、長さ１５０ｍｍとした。比較のために、従来例として、７５０℃に保持したＡＺ３１合金溶湯に粒子を添加せずに上記と同じ寸法の板材に鋳造した。
【００１２】
得られた板材をロールプレス機により熱間圧延した。圧延条件（温度・圧力）および圧延結果を表１(従来例)および表２(本発明例)にまとめて示す。各表中の数値は割れ発生なしに得られた圧下率であり、「×」印は割れが発生したことを示す。
【００１３】
【表１】

【００１４】
【表２】

【００１５】
表１と表２の比較から、本発明に従って結晶生成核となる粒子を添加した実施例においては、粒子を添加しなかった従来例に比べて、低い圧延温度でも割れ発生なしに高い圧下率での圧延が可能であることが分かる。
本発明例と従来例について、圧延を行う前の鋳造組織を顕微鏡により観察した。図３および図４に、それぞれ本発明例および従来例の鋳造組織における結晶粒を強調して示し、図５に本発明例の鋳造組織における粒子を強調して示す。組織観察は、結晶粒界を現出するために鋳造材に４１５℃×３時間の溶体化を施した後に行った。図３と図４との比較から、本発明例は従来例に比べて結晶粒が顕著に微細化していることが分かる。また、図５から、本発明例においては、添加粒子（ＴｉＣ：図中の白点）が鋳造組織内に均一に分散しており、特に結晶粒内に安定して存在していることが分かる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来よりも低温で割れ発生せず容易に熱間加工のできる展伸用Ｍｇ合金およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、Ｍｇ合金中に含有される粒子の粒径とＭｇ合金の鋳造組織の結晶粒径との関係を示すグラフである。
【図２】図２は、Ｍｇ合金中に含有される粒子の量とＭｇ合金の鋳造組織の結晶粒径との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明により粒子を分散させたＭｇ合金の鋳造組織における結晶粒を強調して示す顕微鏡組織写真である。
【図４】図４は、粒子を含有しない従来のＭｇ合金の鋳造組織における結晶粒を強調して示す顕微鏡組織写真である。
【図５】図５は、図３に示した本発明例の鋳造組織における分散粒子を強調して示す顕微鏡写真である。

Claims

Ｍｇ基母材中に、該Ｍｇ基母材の溶湯中で安定であって該溶湯の凝固時に結晶生成核となる粒径１０μｍ以下の粒子が０．０１〜１０体積％の量で分散していることを特徴とする展伸用Ｍｇ合金。
前記粒子が、Ａｌ₄Ｃ₃、ＴｉＣ、ＴｉＢ₂、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＭｇＢ₂、ＡｌＢ₂、ＭｏＢ、ＶＢおよびＴｉＢから成る群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の展伸用Ｍｇ合金。
Ｍｇ基母材の溶湯中に、該Ｍｇ基母材の溶湯中で安定であって該溶湯の凝固時に結晶生成核となる粒径１０μｍ以下の粒子を０．０１〜１０体積％の量で添加した後に鋳造することを特徴とする展伸用Ｍｇ合金の製造方法。
前記粒子が、Ａｌ₄Ｃ₃、ＴｉＣ、ＴｉＢ₂、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＭｇＢ₂、ＡｌＢ₂、ＭｏＢ、ＶＢおよびＴｉＢから成る群から選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求項３記載の展伸用Ｍｇ合金の製造方法。