JP4467641B2 - Al2Ca含有マグネシウム基複合材料 - Google Patents
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Description
(2)原料粉体に対して100〜300℃で塑性加工を繰返し行う(例えば、金型に粉体を充填した状態で圧縮と押し込みとを交互に繰返し行う)ことにより強加工歪を付与して、原料粉体を機械的に粉砕し、かつ素地を構成するマグネシウム結晶粒を微細化する。同時に、鋳造によりインゴット中に形成されていた針状の金属間化合物も微細に粉砕され、マグネシウム結晶粒内部に分散される。
(3)上記のように塑性加工を施して微細化処理した後、圧縮成形して粉末固化体を作製する。
(4)粉末固化体を300〜520℃に加熱後、直ちに押出し加工して目的とするマグネシウム基合金の棒状素材を得る。
しかしながら、特許文献1において、150℃における引張強さは150MPaに満たず、また、より高温での引張強さも満足できるものではない。さらに、特許文献1には、希土類元素やカルシウムが上記適性範囲を超えると靭性や引張強さが低下することが記載されており、希土類元素やカルシウムの増量による効果の向上には限界がある。
このように、鋳造などの溶融法により形成された金属間化合物を含むマグネシウム合金を微細化した後に押出しする特許文献1においても、十分満足のいくものは得られていない。
しかしながら、SiO2粉末を用いても、高温強度に関してまだ十分満足のいくものではなかった。
しかしながら、驚くべきことに、本発明者らが検討を行った結果、Al含有マグネシウム合金にCaOを添加材とした場合には、CaOが還元されて金属間化合物Al2Caが形成されることが判明したのである。
前記アルミニウムを含有するマグネシウム合金中においてAl及びMg以外の添加元素が10質量%以下であるAl2Ca含有マグネシウム基複合材料を提供する。
なお、本発明においては、アルミニウムを含有するマグネシウム合金が、合金化された及び/又は混合されたアルミニウムを含有するマグネシウム合金であることができる。
また、本発明は、前記何れかに記載の複合材料において、熱化学反応が焼結であることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料を提供する。
また、本発明は、前記何れかに記載の複合材料において、熱化学反応後及び/又は熱化学反応中に塑性加工することを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料を提供する。
また、本発明は、前記何れかに記載の複合材料において、
アルミニウムを含有するマグネシウム合金と添加材との混合体を固相状態で機械的に微細化し、
この微細化混合体又はその圧粉体を融点未満の温度で塑性加工することにより得られたことを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料を提供する。
また、本発明は、前記複合材料において、押出し温度が350〜550℃であることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料を提供する。
また、本発明は、前記何れかに記載の複合材料において、固相反応されるアルミニウム含有マグネシウム合金と添加材との混合体中、添加材が1〜20vol%となるように用いることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料を提供する。
また、本発明は、前記何れかに記載の複合材料において、Al2Ca分散粒子の最大粒径が5μm以下であることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料を提供する。
また、本発明は、前記何れかに記載の複合材料において、CaO分散粒子の最大粒径が5μm以下であることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料を提供する。
また、本発明は、前記何れかに記載の複合材料において、マグネシウム合金の最大結晶粒が20μm以下であることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料を提供する。
また、本発明は、前記何れかに記載の複合材料において、20℃における引張強さが400MPa以上で、且つ250℃における引張強さが100MPa以上であることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料を提供する。
前記アルミニウムを含有するマグネシウム合金中においてAl及びMg以外の添加元素が10質量%以下であり、
融点未満での加熱によりAl2Caを生成する熱化学反応をさせ、塑性加工させる塑性加工用材料を提供する。
また、本発明は、前記何れかに記載の材料において、微細化処理されるアルミニウム含有マグネシウム合金と添加材との混合体中、添加材が1〜20vol%となるように用いたことを特徴とする塑性加工用材料を提供する。
また、本発明は、前記何れかに記載の材料において、熱化学反応が焼結である塑性加工用材料を提供する。
また、本発明は、前記何れかに記載の材料において、塑性加工が押出しである塑性加工用材料を提供する。
本発明にかかるマグネシウム基複合材料は、比較的安価な原料から溶融せずに固相反応により製造できるので、鋳造などの溶融法で得られるマグネシウム基複合材料に比して簡便で経済的であり、また組成の自由度が高い。
また、Al含有マグネシウム合金と添加材との混合体を微細化処理した微細化混合体又はその圧粉体は、例えば、焼結などの熱化学反応用材料、押出しなどの塑性加工用材料として、高強度Al2Ca含有マグネシウム基複合材料の製造に利用できる。
代表的には、Al含有マグネシウム合金と添加材との混合体を固相状態で機械的に微細化し、その後、融点未満、好ましくは350〜550℃の温度で熱化学反応させるという固相反応法により得ることができる。また、強度などの点から、熱化学反応中及び/又は熱化学反応後に塑性加工を行うことが好ましい。塑性加工としては、押出し、鍛造、圧延、引抜き、プレスなど公知の加工の1種以上が挙げられるが、好適な例としては押出しが挙げられる。
本発明において出発原料として用いるAl含有マグネシウム合金としては、主成分であるマグネシウムにAlが合金化されたマグネシウム合金(Mg−Al系合金)を用いることができる。一般によく知られているものとしては、Mg−Al−Mn系合金(AM系)、Mg−Al−Zn系合金(AZ系)などがある。
また、Alはマグネシウム合金中に合金化されずに単に混合されていてもよい。例えば、Alが合金化されていないマグネシウム合金(純マグネシウムでもよい)及びAlが合金化されたマグネシウム合金から選ばれる一種以上と、Alとの単純混合物を本発明のAl含有マグネシウム合金として用いることもできる。また、Alを混合して用いる場合、純アルミニウムの他、特に問題のない限り、アルミニウムを主成分とする合金(アルミニウム合金)などをAl源として用いてもよい。
Al含有マグネシウム合金には、Zn、Mn、Zr、Li、Ag、RE(RE:希土類元素)などMgやAl以外の元素が含まれていてよい。Al含有マグネシウム合金中におけるMgやAl以外の元素の総和は、通常10質量%以下であり、典型的には0.1〜10質量%、好ましくは0.5〜5質量%である。
本発明で用いる添加材としては、酸化カルシウムを用いる。
添加材の形状、サイズは特に限定されず、例えば、平均粒子径5μm〜100μm、さらには10μm〜50μmの粉末が簡便に用いられる。
なお、添加材量は、微細化される混合体をその全成分からなる空隙のない一固体であると見なしたときの混合体中の添加材の割合(vol%)を意味し、Al含有マグネシウム合金及び添加材の真密度とその配合質量とから、下記式により算出されるものである。
また、反応性などの点から、Al含有マグネシウム合金と添加材との混合体中におけるCa/Alのモル比が0.5以上、さらには0.8以上、特に1以上となるように、添加材を用いることが好ましい。
このような補助的添加材の種類と添加量としては、微細化処理される混合体に必要とされる材料特性に応じて設定すればよいが、過剰に配合しても増量に見合った効果の増大は期待できず、また、その他の特性に悪影響を及ぼすことがあるので、20vol%以下、さらには15vol%以下とすることが好ましい。
その他にも、マグネシウム合金に対する公知の強化材を添加することもできる。
本発明にかかるマグネシウム基複合材料の好適な製造方法について、以下に代表例を挙げてさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明にかかるマグネシウム基複合材料は、図4の概略図に示されるように、
(a)微細化工程と、
(b)熱化学反応工程と、
(c)塑性加工工程と、
を備えた製造方法で製造することが好適である。
Al含有マグネシウム合金と添加材との混合体の微細化工程では、混合体が機械的に粉砕されるとともに、Mg合金結晶粒が微細化される。このような微細化方法としては、混合体成分に強歪み加工を与えてMg合金結晶粒ならびに添加材粒子を微細化できる方法であれば特に制限されず、公知の方法を採用することができるが、後のAl2Caの形成を促進し、結晶粒の粗大化を抑制し、室温〜高温の広い範囲において高強度とするためには、Mg合金結晶粒及び添加材が十分且つ均一に微細化されることが望ましい。
好適な微細化方法としては、押し固め及び押し崩しによる方法、特に剪断力及び/又は摩擦力を伴う押し固め及び押し崩しによる方法が採用できる。
また、微細化工程においては、取り扱い性や反応性の点などから、最後に圧縮成形を行って圧粉体とすることが好ましい。
このような微細化工程は、特に加熱せずに環境温度下でも十分可能である。
本実施形態にかかる微細化工程では、図1に示したような装置を用いてAl含有マグネシウム合金チップと添加材粉末との混合体を微細化し、最後に圧縮成形して圧粉体を得ることが好適である。図1の装置によれば、混合体が交差部を通過する際にほぼ全面領域で大きな剪断力、摩擦力を受けるので、Mg合金結晶粒及び添加材の微細化・分散化が均一に効率よく行われる。
次に押圧部材16bについて上記同様の押し崩し工程を実行する。つまり、押圧部材16cを後退可能な状態(フリーな状態)にし、押圧部材16bを押し込む。すると、図2(e)、(f)に示すように押圧部材16bは前進位置まで押し込まれ、混合体は成形穴14bから交差部15を経て成形穴14cへと流動し、この過程で押し崩される。また、押圧部材16cは流れ込んだ混合体に押されて後退する。
次に押圧部材16cについて上記同様の押し崩し工程を実行する。つまり、押圧部材16dを後退可能な状態(自由な状態)にし、押圧部材16cを押し込む。すると、図2(h)、(i)に示すように押圧部材16cは前進位置まで押し込まれ、混合体は成形穴14cから交差部15を経て成形穴14dへと流動し、この過程で押し崩される。また、押圧部材16dは流れ込んだ混合体に押されて後退する。
次に押圧部材16dについて上記同様の押し崩し工程を実行する。つまり、押圧部材16aを後退可能な状態(自由な状態)にし、押圧部材16dを押し込む。すると、図2(k)、(l)に示すように押圧部材16dは前進位置まで押し込まれ、混合体は成形穴14dから交差部15を経て成形穴14aへと流動し、この過程で押し崩される。また、押圧部材16aは流れ込んだ混合体に押されて後退する。
圧粉体形成のために加える圧力は、特に制限されるものではないが、例えば、250kg/cm2〜400kg/cm2とすることができる。
このように、出発原料である混合体は、押し固め工程により一旦押し固められた後で、押し崩し工程で交差部を通過する際にほぼ全断面領域で大きなせん断力、摩擦力を受けて押し崩されるため、Mg合金結晶粒及び添加材の微細化・分散化が均一に効率よく行われる。
まず、図3(a)に示すように、押圧部材16cを前進位置で固定状態にし、押圧部材16b、dは後進可能なフリーの状態にする。この状態で押圧部材16aを押し込むと、図3(b)、(c)に示すように、混合体は成形穴14aから交差部15を経て成形穴14b、14dへ流れ込む。すると、押圧部材16bと16dは混合体に押されて後退する。
押圧部材14b、14dを図3(f)に示すようにその前進位置にまで押し込んだのち、図3(g)に示すように押圧部材16b、16dを固定状態、押圧部材16aをフリーの状態にする。そして、図3(h)、(i)に示すように押圧部材16cをその前進位置にまで押し込むと、混合体は成形穴14cから交差部15を経て成形穴14aに至り、押圧部材14aは混合体に押されて後退する。
上記実施形態では、型に成形穴を4つ設けた構成の装置における例を示したが、これに限定されず、成形穴を複数、例えば2〜6つ設けた構成の装置を用いてもよい。また、型を固定して押圧部材毎に駆動手段を設ける装置構成の場合を説明したが、駆動手段を一つにして型を回転させる構成の装置を用いてもよい。
Al含有マグネシウム合金と添加材とを上記のように微細化処理した後に、融点未満の適当な温度で加熱することで熱化学反応を生じさせて、Al2Caを生成することができる。このような熱化学反応を生じる加熱温度としては、原料の種類などにもよるが、通常350℃〜550℃、好ましくは400〜500℃であった。
従って、微細化混合体又はその圧粉体を、上記温度範囲に加熱して熱化学反応させることによりAl2Caを生成することが好適である。
よって、微細化工程と熱化学反応工程との複合作用によって固相反応を生じ、理論的には困難なAl2Ca形成が進行するものと考えられる。
次に、上記で得られたマグネシウム基複合材料をより高強度にするため、公知の装置を用いて塑性加工を行う。前述した熱化学反応工程における加熱によってAl2Ca粒子が生成され、さらに塑性加工を行うことで粒子同士が強固に密着・接合固化し、微細なマグネシウム合金組織中に微細なAl2Ca粒子が分散した高強度のマグネシウム基複合材料が得られる。
また、塑性加工工程においては、温度を加えながら塑性加工を行うことで、上記した熱化学反応工程と塑性加工工程を同時に行うことができる。
例えば、押出し比は、通常2以上、さらには5以上、好ましくは10以上である。
また、上記したように、塑性加工としての押出し加工と熱化学反応工程とを同時に行う場合には、押出し温度は、融点未満で設定可能であるが、Al2Ca生成の点、さらには押出し性などの点から、350〜550℃、さらには400〜500℃の範囲とすることが好ましい。
また、微細化混合体又はその圧粉体をAl2Caが生成可能な温度で加熱して少なくとも一部の添加材を固相で熱化学反応させてAl2Caを生成させた後、塑性加工することもできる。
焼結用材料として圧粉体を使用するか粉末を粉末冶金用に用いるかは用途に応じて設計できる。焼結用粉体は微細化混合体又はその圧粉体をボールミルなど公知の粉砕器、方法により100μm以下に粉砕し、更に必要であれば篩分けして利用することができる。
本発明のAl2Ca含有マグネシウム基複合材料において、常温強度の点からは、マグネシウム合金の結晶粒は微細化されていることが好ましい。具体的には、例えば、金属組織の顕微鏡写真から求めたマグネシウム合金の最大結晶粒径が20μm以下、さらには10μm以下であることが好適である。
マグネシウム基複合材料中において、金属組織の顕微鏡写真から求めたAl2Ca粒子の最大粒径は通常5μm以下、典型的には2μm以下、さらには1μm以下である。
一般的に、金属酸化物は当該金属に比して耐熱性が高い。よって、CaOの微粒子がマグネシウム基複合材料中に分散することにより、粒界すべりに対する抵抗となって強度が向上するとともに、耐熱性、例えば高温における引張強さが向上する。また、ヤング率や0.2%耐力、硬度の向上にも寄与する。一方、平均線膨張係数に対しては低下効果がある。
また、酸化物粒子が存在することにより、加熱によるマグネシウム合金結晶粒の粗大化による機械的性質の低下も抑制される。
マグネシウム基複合材料中において、金属組織の顕微鏡写真から求めたCaO粒子の最大粒径は通常5μm以下、典型的には2μm以下、さらには1μm以下である。
また、従来のマグネシウム合金では、20℃でのヤング率が通常約45GPaであるのに対し、本発明によれば、48GPa以上、さらには50GPa以上、特に55GPa以上の性能を得ることができる。
また、20℃での0.2%耐力では、350MPa以上、さらには400MPa以上の性能を得ることができる。
また、20℃におけるビッカーズ硬さも85以上とすることができ、さらには100以上、特に120以上とすることもできる。
一方、20℃〜200℃の線膨張係数は約2×10−5/K〜2.6×10−5/Kと、従来のマグネシウム合金に比して低下させることができる。
本発明のマグネシウム基複合材料は、耐熱性が高いので、目的とする部品形状にさらに塑性加工された場合などにおいても、その特性を十分発揮できる。
JIS Z 2201「金属材料引張試験片」に基づき試験片として、平行部直径5mm、標点間距離25mmの形状(JIS 14A号試験片形状に準拠)に切り出したものを用いた。JIS Z 2241「金属材料引張試験方法」に基づき室温(約20℃)ならびに250℃で引張試験を行った。引張試験機は加熱炉付きオートグラフ万能試験機((株)島津製作所製、引張最大荷重100kN)を用い、試験機ストローク速度8.4mm/min(変位制御)で行った。なお、250℃での引張試験は、試験片をオートグラフ万能試験機にチャッキングしてから加熱炉で試験片を包み込み、試験片平行部近傍に、耐熱テープで熱電対を貼り、試験片が250℃になった後行った。
なお、0.2%耐力は上記引張試験方法に規定するオフセット法によって測定した。
X線回析図は、RAD−3Bシステム(理学電機(株))で角度 30°〜80°、サンプリング幅 0.020°、スキャン速度1°/min、線源CuKα、電圧40KV、電流値30mA で採取した。
SEM写真は、走査型電子顕微鏡 ABT−60(株式会社トプコン製)により観察、撮影した。
(AESイメージ)
AESイメージは、走査型オージェ分光分析装置PHI700(アルバック・ファイ 株式会社製)により観察、撮影した。
マイクロビッカース硬さ試験機((株)島津製作所製、HMV−2000)を用いて、圧入荷重100gにて6秒間圧入し、圧痕の大きさを測定し、室温(約20℃)で硬さを測定した。
圧縮加重法による。試験片形状φ5×15mmに切り出したものを用い、熱機械分析装置((株)リガク製 TMA8310)により、昇温速度5℃/min、室温(約20℃)〜355℃の温度範囲で圧縮荷重98mNをかけて、温度変化による伸びを測定し、25℃での線膨張係数を計算した。
(ヤング率)
JIS Z2280「金属材料の高温ヤング率試験方法」に準じて、超音波パルス法により20℃のヤング率を測定した。試験機は、バースト波音速測定装置(RITEC社製、RAM−5000型)を用いた。
Al含有マグネシウム合金チップはいずれの種類も、日鉱商事株式会社製 粒度<2.5mm、アルミ粉末は、純度99.5% 粒度<0.15mm 株式会社高純度化学研究所製を使用した。
添加材の酸化カルシウムは、和光純薬株式会社製、型番:036−19655、CaO純度98%、酸化ランタンは、高純度化学研究所製 コード番号LAO02PB、純度99.99%を使用した。
Al含有マグネシウム合金チップと添加材粉末とを混合し、混合体を得た。該混合体を上記図1に示した装置によって微細化処理し圧粉体(ビレット)とした。微細化処理回数は、図2(a)〜(l)で示した微細化工程および図3(a)〜(i)の攪拌工程を合わせたものを4回と数えた。
得られた圧粉体を400〜470℃で予備加熱し、コンテナ及びダイス加熱温度400〜470℃、押出し径7mm、押出し比28で押出し成形し、マグネシウム基複合材料からなる押出し材(丸棒)を得た。
上記製造例1に準じて各種マグネシウム基複合材料を製造し、試験を行った。
製造例1において、Al含有マグネシウム合金として、ASTM規格のAM60Bを使用し、マグネシウム基複合材料の押出し材(丸棒)を製造した。
また、出発原料であるAl含有マグネシウム合金として、AZ31B:Al=97:3(質量比)となるようAZ31B合金チップとAl粉末とを混合したものを用いた場合(試験例2−7)には、AZ61Bを用いた場合(試験例2−6)と、ほぼ同等の結果が得られた。なお、試験例2−6の押出し材では、X線回折図においてAl粉末のピークは消失していた。
補助的添加剤La2O3を加えた試験例2−8と試験例2−5〜2−7を比較すると250℃引張強さが添加剤CaOより向上しており、特有の効果があることがわかる。
一方、添加材を過剰に添加しても添加量に見合った効果が得られないことがある。また、添加材量が多いほどマグネシウム基複合材料の比重も高くなるので、マグネシウム合金の軽量性という観点からも過剰な添加は望ましくない。従って、添加材量は混合体中20vol%以下、さらには15vol%以下とすることが好ましい。
代表例として、図5に試験例1−4で得られた押出し材の金属組織のSEM写真を示す。図5から、Mg合金の結晶粒は5μm以下に微細化されており、その粒界には2μm以下の微粒子が分散していることがわかる。
さらに、オージェ電子分光分析法(AES:Auger Electron Spectroscopy)で調べた結果、Al2Ca粒子、ならびにCaO粒子が分散していることが確認された。代表例として、図6に試験例1−5で得られた押出し材のAES分析結果(10000倍)を示す。
図7はCaOを添加材として用いた試験例1−4における(a)圧粉体(ビレット)、及び(b)押出し材(丸棒)のX線回折結果である。図7では、CaOのピークはビレット、押出し材の何れにおいても認められたものの、Al2Caのピークはビレットでは確認されず、押出し材でのみ確認された。
また、図7〜8の何れにおいても(a)ビレットの状態ではMgOのピークが認められず、(b)押出し材でのみMgOのピークが認められた。
代表例として、AZ61+10vol%CaO添加の混合体から、微細化処理回数が(a)400回、(b)200回、(c)28回、又は(d)0回で得られたビレットを、Ar雰囲気下、500℃で1時間保持することにより加熱処理した後のX線回折結果を図9に示す。
よって、固相反応でのAl2Ca生成には、Al含有マグネシウム合金と添加材とを微細化処理し、これを融点未満で加熱すること(即ち、熱化学反応させること)が必要であると考えられる。
代表例として、図10に、AZ61+10vol%CaO添加で得られたビレット(微細化処理回数200回)を、Ar雰囲気下、400℃〜625℃で4時間保持することにより熱化学反応処理した後のX線回折図を示す。図10から、400℃でAl2Caの生成がわずかに認められ、温度の上昇とともにAl2Caピークが大きくなる傾向があることがわかる。
図11からわかるように、全体的には加熱温度が高くなるとCaOからAl2Caへの変換率も高くなる傾向が認められる。
よって、Al2Caへの変換(反応性)の点から、Alに対してCa換算で0.5倍モル当量以上のCaOを用いることが好ましく、さらには0.8倍モル当量以上、特に1倍モル当量以上が好ましい。
図12は、AM60B+CaOを出発原料として得られた押出し材であり、
(a)はCaO添加量に対するAl2Ca生成量、
(b)はCaO添加量に対する常温及び250℃での引張強さ、
(c)はAl2Ca生成量に対する常温及び250℃引張強さ
の関係をそれぞれ示している。
なお、Al2Ca生成量としては、XRDにおけるAl2Ca(31.3°)/Mg(36.6°)のピーク強度比を用いた。
図12(a)〜(c)から、添加材量の増大に伴って押出し材中のAl2Caの生成量が増大し、それに伴って常温ならびに250℃引張強さが向上する傾向があることがわかる。
微細化処理(処理回数200回)して得られた圧粉体(ビレット)を、焼結温度480〜550℃でSPS(放電プラズマ焼結)処理し、得られたSPS材についてX線回折を行った。SPS条件は次の通り。
装置:住友石炭鉱業株式会社製DR.SINTER SPS−1030S
(1)圧粉体ビレット(直径35mm×80mm)をカーボン製コンテナ(内径36mm×高さ100mm)に詰め、上下より蓋をする。
(2)SPS装置にコンテナを配置し、真空に引いた後、10MPaに加圧保持しながら、所定温度に達するまで加熱する。
(3)30MPaで加圧保持しながら、1時間加熱保持する。
(4)炉冷してコンテナが150℃以下になったら真空を破り、コンテナをSPS装置から取出して空冷後、コンテナからSPS材を取り出す。
また、SPS材をさらに押出し成形して得られた押出し材(押出し温度450℃、押出し径7mm、押出し比28)について引張強さを測定したところ、20℃、250℃の何れにおいても高い引張強さが得られた。
Claims (24)
- アルミニウムを含有するマグネシウム合金と添加材である酸化カルシウムとの混合体を固相状態で機械的に微細化し、この微細化混合体又はその圧粉体を融点未満で加熱することによりAl 2 Caを生成する熱化学反応させ、塑性加工することにより得られたAl 2 Ca含有マグネシウム基複合材料であって、
前記アルミニウムを含有するマグネシウム合金中においてAl及びMg以外の添加元素が10質量%以下であるAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。 - 請求項1記載の複合材料において、アルミニウムを含有するマグネシウム合金が、合金化された及び/又は混合されたアルミニウムを含有するマグネシウム合金であることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- 請求項1又は2記載の複合材料において、マグネシウム基複合材料中にAl2CaとともにCaOが分散していることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- 請求項1〜3の何れかに記載の複合材料において、前記微細化混合体又はその圧粉体を350〜550℃に加熱して熱化学反応させることによりAl2Caが生成したことを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- 請求項1〜4の何れかに記載の複合材料において、熱化学反応が焼結であることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- 請求項1〜5の何れかに記載の複合材料において、熱化学反応後に塑性加工することを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- 請求項1〜5の何れかに記載の複合材料において、熱化学反応中に塑性加工することを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- 請求項7記載の複合材料において、
アルミニウムを含有するマグネシウム合金と添加材との混合体を固相状態で機械的に微細化し、
この微細化混合体又はその圧粉体を融点未満の温度で塑性加工することにより得られたことを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。 - 請求項1〜8の何れかに記載の複合材料において、塑性加工が押出しであることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- 請求項9記載の複合材料において、押出し温度が350〜550℃であることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- 請求項1〜10の何れかに記載の複合材料において、微細化処理されるアルミニウム含有マグネシウム合金と添加材との混合体中、添加材が1〜20vol%となるように用いることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- 請求項1〜11の何れかに記載の複合材料において、微細化処理されるアルミニウム含有マグネシウム合金と添加材との混合体中、Ca/Alのモル比が0.5以上となるように添加材を用いることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- 請求項1〜12の何れかに記載の複合材料において、Al2Ca分散粒子の最大粒径が5μm以下であり、CaO分散粒子が存在する場合にはCaO分散粒子の最大粒径が5μm以下であることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- 請求項1〜13の何れかに記載の複合材料において、マグネシウム合金の最大結晶粒が20μm以下であることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- 請求項1〜14の何れかに記載の複合材料において、Al12Mg17を含まないことを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- 請求項1〜15の何れかに記載の複合材料において、20℃における引張強さが400MPa以上で、且つ250℃における引張強さが100MPa以上であることを特徴とするAl2Ca含有マグネシウム基複合材料。
- アルミニウムを含有するマグネシウム合金と添加材である酸化カルシウムとの混合体を固相状態で機械的に微細化した微細化混合体又はその圧粉体であって、
前記アルミニウムを含有するマグネシウム合金中においてAl及びMg以外の添加元素が10質量%以下であり、
融点未満での加熱によりAl2Caを生成する熱化学反応をさせ、塑性加工させる塑性加工用材料。 - 請求項17記載の材料において、アルミニウムを含有するマグネシウム合金が、合金化された及び/又は混合されたアルミニウムを含有するマグネシウム合金であることを特徴とする塑性加工用材料。
- 請求項17又は18記載の材料において、加熱温度が350〜550℃であることを特徴とする塑性加工用材料。
- 請求項17〜19の何れかに記載の材料において、微細化処理されるアルミニウム含有マグネシウム合金と添加材との混合体中、添加材が1〜20vol%となるように用いたことを特徴とする塑性加工用材料。
- 請求項17〜20の何れかに記載の材料において、微細化処理されるアルミニウム含有マグネシウム合金と添加材との混合体中、Ca/Alのモル比が0.5以上となるように添加材を用いたことを特徴とする塑性加工用材料。
- 請求項17〜21の何れかに記載の材料において、熱化学反応が焼結である塑性加工用材料。
- 請求項17〜21の何れかに記載の材料を、さらに融点未満での加熱によりAl 2 Caを生成する熱化学反応をさせたことを特徴とする、塑性加工させるAl 2 Ca含有塑性加工用材料。
- 請求項17〜23の何れかに記載の材料において、塑性加工が押出しである塑性加工用材料。
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