JP3719525B2 - 超塑性マグネシウム合金材の製造法 - Google Patents
超塑性マグネシウム合金材の製造法 Download PDFInfo
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は軽量高強度で超塑性を有するマグネシウム合金に関し、より詳しくは超塑性特性における伸び、塑性変形速度を改善し、且つ室温及び必要に応じて高温での強度を向上させた加工用超塑性マグネシウム合金材の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の自動車、家電、ＯＡ産業における軽量化の流れの中でＭｇ合金が注目されている。しかし、一般のＭｇ合金の欠点として塑性加工が困難であることが挙げられる。そのような合金の中ではＭｇ−Ｌｉ合金は超塑性特性を有することで知られている（特開平６−４９５７６号公報）。一方、低コストで高温強度に優れたＭｇ−高Ｓｉ系合金が開発されている（ＤＥ４１２５０１４Ａ）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｍｇ−Ｌｉ合金は一般に高コストであり，また溶解の困難さや経時変化による強度の低下などの欠点が指摘されている。また、ＤＥ４１２５０１４Ａに開示されているＭｇ−高Ｓｉ系合金については熱間加工時の割れなど塑性変形能の不足が指摘されている。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ＤＥ４１２５０１４Ａに開示されているＭｇ−高Ｓｉ系合金の低コスト性及び優れた強度特性を維持しつつ、特定の加工条件で超塑性を発現させることにより熱間での加工を可能にしようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
ＤＥ４１２５０１４Ａに開示されているＭｇ−高Ｓｉ系合金の塑性加工性能の不足は、鋳造材においては初晶Ｍｇ２Ｓｉが粗大になるためである。従って、ＤＥ４１２５０１４Ａに開示されているＭｇ−高Ｓｉ系合金の初晶Ｍｇ２Ｓｉ及び鋳造組織を微細にするために種々研究検討の結果、熱間押出し加工することにより初晶Ｍｇ２Ｓｉ及び鋳造組織が微細になり、超塑性が発現することを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
また、原料となる鋳塊中のＭｇ−Ｓｉ相の粒径が最終部材中の粒径に相関するので、Ｍｇ−高Ｓｉ系合金の溶湯を急冷凝固させて、例えば金型、アトマイズ、水中滴下、メルトスピンなどの技術を利用して、微細な初晶Ｍｇ２Ｓｉを有するＭｇ−高Ｓｉ系合金鋳塊を得、これを用いることが好ましい。更に、ＤＥ４１２５０１４Ａに開示されているＭｇ−高Ｓｉ系合金に更に極少量のカルシウムからなるシリサイド生成元素を含有させることにより初晶Ｍｇ２Ｓｉを予め微細にしておくことも見出した。
【０００７】
また、本発明の超塑性マグネシウム合金材の製造法は、ケイ素を１〜１２重量％、アルミニウムを４重量％以下含有し、更に１重量％以下のカルシウムを含有し、残部がマグネシウムである合金の溶湯を急冷凝固させて得た、微細な初晶Ｍｇ２Ｓｉを有する合金の鋳塊を熱間押出し加工することを特徴とする。
【０００９】
本発明で用いる合金組成はＤＥ４１２５０１４Ａに開示されたもの、並びに更にシリサイド生成元素を追加含有するものである。本発明においてシリサイド生成元素であるカルシウムを１重量％以下に限定している理由は、その上限を超えると粒界にカルシウムシリサイドが優先的に晶出して粒界が脆化する傾向があるためである。
【００１０】
本発明において熱間押出し加工する際の温度条件は、熱間押出し加工が可能な範囲内であれば特に制限はないが、好ましくは５００〜８００Ｋである。また、押出し比は１：２以上、一般的には１：５〜１：１００である。
【００１１】
【実施例】
参考例１〜５、実施例１及び比較例１
アルゴン雰囲気下の真空溶解炉に、表１に示す組成（残部はマグネシウムである）の合金となるように原材料を装入し、溶解させた。坩堝としてＳＵＳ３０４材を使用し、フラックス等は使用しなかった。その溶湯を内径５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの水冷金型中に鋳込んで鋳塊を作成した。このようにして得た鋳塊を５７３Ｋ、押出し比１：５０で熱間押出し加工した。熱間押出し加工前の鋳塊（比較例１）及び熱間押出し加工後の加工片（参考例１〜５及び実施例１）から引張試験片を作成し、以下の試験を実施した。試験はいずれも圧延方向である：
引張試験：インストロン引張試験機による、
試験片：厚さ０．８ｍｍ、長さ２０ｍｍ、幅２０ｍｍ、
標点間距離１０ｍｍ、標点間幅５ｍｍ、
室温及び４７３Ｋで、歪み速度＝４×１０−４／ｓでの引張強度
（測定単位＝ＭＰａ）及び伸び（測定単位＝％）
超塑性特性試験：温度７７３Ｋ、標点間距離１０ｍｍ、
歪み速度＝１０−２／ｓでの超塑性伸び（測定単位＝％）
測定結果は表１に示す通りであった。
【００１２】
【表１】
実施例１及び比較例１のデータから明らかなように、熱間押出し加工の施されていない鋳造したままの鋳塊試験片は超塑性を持たず、また高温での伸びも小さい。また、実施例１のデータから明らかなように、熱間押出し加工により室温及び高温での引張強度が向上すると同時に伸びも向上し、更に７７３Ｋで２２０％以上の超塑性伸びが、１０−２／ｓの高歪み速度で達成される。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の製造法で得られる超塑性マグネシウム合金材は、熱間での加工特性に優れており、しかも室温、４７３Ｋ付近の高温等においても引張強度及び伸び特性に優れている。従って、本発明の製造法で得られる超塑性マグネシウム合金材は、自動車エンジン部品などに活用することができる。
Claims (1)
- ケイ素を１〜１２重量％、アルミニウムを４重量％以下含有し、更に１重量％以下のカルシウムを含有し、残部がマグネシウムである合金の溶湯を急冷凝固させて得た、微細な初晶Ｍｇ2Ｓｉを有する合金の鋳塊を熱間押出し加工することを特徴とする超塑性マグネシウム合金材の製造法。
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| JP27952094A JP3719525B2 (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 超塑性マグネシウム合金材の製造法 |
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