JP5035893B2 - 高強度高延性難燃性マグネシウム合金及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、マグネシウム又はマグネシウム合金にカルシウムが添加された難燃性マグネシウム合金素材の粉砕物を成形、焼結した高強度高延性難燃性マグネシウム合金を提供することにある。
本発明の他の目的は、難燃性マグネシウム合金内部に存在する金属間化合物が微細・均質にマグネシウムマトリックス中に分散した組織形態を有した高強度高延性難燃性マグネシウム合金を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、難燃性マグネシウム合金粉砕物に成形、焼結及び塑性加工を施して高強度高延性の難燃性マグネシウム合金を製造する高強度高延性難燃性マグネシウム合金の製造方法を提供することにある。
本発明1の高強度高延性難燃性マグネシウム合金は、AM60系、又はAZ91系のマグネシウム合金に、0.5〜5.0質量%のカルシウムが添加された難燃性マグネシウム合金素材の粉砕物を成形し、焼結した引張強さ415MPa以上、耐力360MPa以上、破断伸び8%以上であることを特徴とする。
以下、本発明に関わる高強度高延性難燃性マグネシウム合金の実施の形態について詳細に説明する。先ず、本発明の理解を容易にするため、マグネシウム合金について説明する。マグネシウム合金については、米国材料試験協会(以下、「ASTM」と称す。)あるいは日本工業規格(以下、「JIS」と称す。)等により規格化されている。マグネシウム合金は大別して、鋳造用マグネシウム合金と展伸用マグネシウム合金がある。各々について、ASTM及びJISで規格化されている機械的特性の最小値から最大値の範囲は以下のとおりである。これら規格化された合金の化学成分の組成は、規格化され、かつ公知技術であるのでその説明は省略する。
次に、本実施の形態の高強度高延性難燃性マグネシウム合金の製造について説明する。ベースとなるマグネシウム合金は、Caが2質量%添加された「AM60B+2Ca合金」である。AM60Bは本来鋳造用のマグネシウム合金であるが、熱間においては押し出し等の塑性加工を可能とするものである。このAM60Bに2質量%のCaを添加することにより、マグネシウム合金の発火温度を200〜300℃上昇させることができる。
比較例1の試験材は、常法により製造された鋳造材である。実施例1と全く同じ化学組成の難燃性マグネシウム合金「AM60B+2Ca」の鋳造材を、実施例1と同じ条件の下で引張試験を行った。鋳造材の室温における機械的特性は図3に示すように、引張強さが157MPa、耐力が89MPa、破断伸びが3%に過ぎなかった。比較例1における合金のミクロ組織は図1(b)に示すとおりであり、粗大且つ不均質な組織形態である。
比較例2の試験材は、常法により製造されたマグネシウム合金鋳造材に、熱間押し出し加工を施したものである。実施例1と全く同じ化学組成の難燃性マグネシウム合金「AM60B+2Ca」の鋳造材に対し、実施例1と同じ条件の下で熱間押し出し加工を施した。得られた押し出し合金の室温における機械的特性は、図3に示すように、引張強さが305MPa、耐力が242MPa、破断伸びが18%に過ぎなかった。比較例2における合金のミクロ組織は図1(c)に示すとおりであり、4〜10μmの粗大な化合物が生成した不均質な組織形態である。
比較例3の試験材は、常法により製造された鋳造材の切削屑に、熱間押し出し加工を施したものである。実施例1と全く同じ化学組成の難燃性マグネシウム合金「AM60B+2Ca」の鋳造材から、実施例1と同じ条件の下で切削屑を作製した。この切削屑に対して何ら粉砕処理を施すことなく、実施例1と同じ条件の下で直接、熱間押し出し加工を施した。得られた押し出し合金の室温における機械的特性は、図4に示すように、引張強さが353MPa、耐力が290MPa、破断伸びが14%に過ぎなかった。
比較例4の試験材は、常法により製造された鋳造材の切削屑を、パルス通電焼結法で成形し熱間押し出し加工を施したものである。実施例1と全く同じ化学組成の難燃性マグネシウム合金「AM60B+2Ca」の鋳造材から実施例1と同じ条件の下で切削屑を作製した。この切削屑に対して何ら粉砕処理を施すことなく、実施例1と同じ条件の下でパルス通電焼結法による成形及び焼結を施した後に、実施例1と同じ条件の下で熱間押し出し加工を施した。得られた押し出し合金の室温における機械的特性は、図4に示すように、引張強さが325MPa、耐力が255MPa、破断伸びが16%に過ぎなかった。比較例4における合金のミクロ組織は図1(e)に示すとおりであり、4〜10μmの粗大な化合物が生成した不均質な組織形態である。
比較例5の試験材は、常法により製造された鋳造材である。実施例2と全く同じ化学組成の難燃性マグネシウム合金「AZ91D+2Ca」の鋳造材を、実施例2と同じ条件の下で引張試験を行った。鋳造材の室温における機械的特性は図6に示すように、引張強さが166MPa、耐力が87MPa、破断伸びが3%に過ぎなかった。
比較例6の試験材は、常法により製造されたマグネシウム合金鋳造材に、熱間押し出し加工を施したものである。実施例2と全く同じ化学組成の難燃性マグネシウム合金「AZ91D+2Ca」の鋳造材に対し、実施例2と同じ条件の下で熱間押し出し加工を施した。得られた押し出し合金の室温における機械的特性は、図6に示すように、引張強さが360MPa、耐力が260MPa、破断伸びが10%に過ぎなかった。
比較例7の試験材は、常法により製造された鋳造材の切削屑に、熱間押し出し加工を施したものである。実施例2と全く同じ化学組成の難燃性マグネシウム合金「AZ91D+2Ca」の鋳造材から、実施例2と同じ条件の下で切削屑を作製した。この切削屑に対して何ら粉砕処理を施すことなく、実施例2と同じ条件の下で直接、熱間押し出し加工を施した。得られた押し出し合金の室温における機械的特性は、図7に示すように、引張強さが348MPa、耐力が235MPa、破断伸びが13%に過ぎなかった。
比較例8の試験材は、常法により製造された鋳造材の切削屑を、パルス通電焼結法で成形し熱間押し出し加工を施したものである。実施例2と全く同じ化学組成の難燃性マグネシウム合金「AZ91D+2Ca」の鋳造材から実施例2と同じ条件の下で切削屑を作製した。この切削屑に対して何ら粉砕処理を施すことなく、実施例2と同じ条件の下でパルス通電焼結法による成形及び焼結を施した後に、実施例2と同じ条件の下で熱間押し出し加工を施した。得られた押し出し合金の室温における機械的特性は、図7に示すように、引張強さが347MPa、耐力が230MPa、破断伸びが15%に過ぎなかった。
Claims (6)
- AM60系、又はAZ91系のマグネシウム合金に、0.5〜5.0質量%のカルシウムが添加された難燃性マグネシウム合金素材の粉砕物を成形し、焼結した引張強さ415MPa以上、耐力360MPa以上、破断伸び8%以上であることを特徴とする高強度高延性難燃性マグネシウム合金。
- 請求項1に記載された高強度高延性難燃性マグネシウム合金において、
前記高強度高延性難燃性マグネシウム合金は、生成する金属間化合物相がマグネシウムマトリックス中に2μm以下のサイズで、微細且つ均質に分散していることを特徴とする高強度高延性難燃性マグネシウム合金。 - 請求項1又は2に記載された高強度高延性難燃性マグネシウム合金の製造方法であって、
AM60系、又はAZ91系のマグネシウム合金に、0.5〜5.0質量%のカルシウムを添加し、難燃性マグネシウム合金素材とする工程と、
前記難燃性マグネシウム合金素材を粉砕する工程と、
前記粉砕された前記難燃性マグネシウム合金の粉砕物を成形及び焼結する工程と、
前記成形及び焼結された前記難燃性マグネシウム合金の焼結物に外力を加えて永久変形を起こさせる塑性加工を施す工程と、
からなることを特徴とする高強度高延性難燃性マグネシウム合金の製造方法。 - 請求項3に記載された高強度高延性難燃性マグネシウム合金の製造方法において、
前記成形及び焼結する工程は、熱間成形により施されることを特徴とする高強度高延性難燃性マグネシウム合金の製造方法。 - 請求項3に記載された高強度高延性難燃性マグネシウム合金の製造方法において、
前記成形及び焼結する工程は、パルス通電焼結法により施されることを特徴とする高強度高延性難燃性マグネシウム合金の製造方法。 - 請求項3に記載された高強度高延性難燃性マグネシウム合金の製造方法において、
前記塑性加工は、押し出し加工、引き抜き加工、回転鍛造加工及び圧延加工から選択される1種、若しくは2種以上の組み合わせであることを特徴とする高強度高延性難燃性マグネシウム合金の製造方法。
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