JP5525444B2 - マグネシウムをベースとする合金、およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の第2の態様によれば、重量で、0.5〜1.5%のマンガンと、70%超がランタンである0.05〜0.5%の希土類元素と、0〜1.5%の亜鉛と、0〜0.1%のストロンチウムと、からなり、バランスは、不可避不純物を除いてはマグネシウムである、マグネシウムをベースとする合金を提供する。
好ましくは、上記希土類元素の含有量は、少なくとも0.1%、より好ましくは少なくとも0.2%を超え、好ましくはわずか0.4%、好ましくはわずか0.3%である。上記希土類元素の含有量は、0.25%とすることができる。
明細書を通して、「希土類」および「希土類元素」は、原子番号57(ランタン)から71(ルテチウム)の元素のいずれかを意味することが分かる。
希土類元素の含有物はまた、一般には少量(合計希土類元素含有量の5%未満)のプラセオジムおよび/およびネオジウムとすることができる。
好ましくは、上記合金のランタン含有量は、0.05〜0.5%、より好ましくは少なくとも0.05%、より好ましくは少なくとも0.1%、より好ましくは少なくとも0.15%、より好ましくはわずか0.4%、より好ましくはわずか0.3%である。上記合金のランタン含有量は、0.25%を超えることができる。
亜鉛は合金の任意選択成分であり、合金を強化するために追加されることができる。亜鉛が存在する場合、亜鉛含有量は、好ましくは1.3%、より好ましくは0.2〜1.1%、より好ましくは0.4〜1.1%、最も好ましくは0.5〜1.0%である。
ストロンチウムは、合金の任意選択成分であり、合金を強化するために追加されることができる。ストロンチウムが存在する場合には、ストロンチウム含有量は、より好ましくは約0.01%を超え、より好ましくはわずか約0.1%、より好ましくは約0.02%である。
本発明の第4の態様によれば、鋳錬マグネシウム合金の製品を製造する方法が提供され、この方法は、
(a)第1の温度で第1の期間、マグネシウムをベースとする合金の鋳造物を加熱する工程と、
(b)前記鋳造物を冷却する工程と、
(c)前記鋳造物を一定の形状または状態に加工する工程と、を含む。
工程(c)は、押出工程、鋳造工程、または鋳造物の他の種類の加工工程を含む。
好ましくは、第1の温度は、450〜650℃、より好ましくは540〜580℃である。
好ましくは、第1の期間は、0.5〜6時間、より好ましくは1〜5時間である。
好ましくは、第2の温度は、300〜400℃、より好ましくは325〜375℃である。
好ましくは、第2の期間は、2〜24時間、より好ましくは5〜16時間である。
(a)第1の温度で第1の期間、マグネシウムをベースとする合金の鋳造物を加熱する工程と、
(b)前記鋳造物を冷却する工程と、
(c)前記鋳造物を一定の形状または状態に再加工する工程と、
を含む方法。
工程(c)は、押出工程、鋳造工程、または鋳造物の他の種類の加工工程を含む。
好ましくは、第1の温度は、450〜650℃、より好ましくは540〜580℃である。
好ましくは、第1の期間は、6〜20時間。より好ましくは8〜14時間、最も好ましくは12時間である。
好ましくは、第2の温度は、300〜400℃、より好ましくは325〜375℃である。
好ましくは、第2の期間は、2〜24時間、好ましくは5〜16時間である。
好ましくは、マグネシウムをベースとする合金は、析出に対して修正可能なマグネシウムをベースとする合金とすることができる。
実施形態において、マグネシウムをベースとする合金は、本発明の第1および第2の態様による合金とすることができる。
0.5〜1.5%のマンガンと、
0.05〜0.5%の希土類元素と、
0〜1.5%の亜鉛と、
0〜0.1%のストロンチウムと、からなり、
バランスは、不可避不純物を除いてはマグネシウムである。
好ましくは、希土類元素含有量は、0.1〜0.5%、より好ましくは0.2〜0.5%、より好ましくは0.3〜0.5%、より好ましくは約0.4%である。
好ましくは、希土類元素含有物は、少なくともランタンを含む。
好ましくは、希土類元素含有物はまた、セリウムを含む。
図1Aおよび1Bは、鋳造物としての合金AおよびBの微細構造を示す。合金Bは、合金Aより小さい粒を有する0.5重量%の亜鉛を含み、合金Aは、同量のマンガンおよびランタンを含むが、亜鉛は含まない。
また、合金への押出性についてのランタン追加の効果は、不可避不純物を除いたバランス・マグネシウムを含むミッシュメタル(0.13%のセリウムおよび0.07%のランタンからなる)として、(重量で)1%のマンガン、0.2%の希土類元素を含む合金Hを作製して押し出すことによって検討される。
また、合金AおよびBの結晶粒度が、押し出しに続いて(合金は、押出の前に固溶化処理を受けている)、異なる鋼片温度に対して、15mm/秒のRAM速度で測定された。小さい結晶粒度は、低い押出温度で実現されることが分かった。
度で加工される(すなわち、押し出されまたは鋳錬される)とき、徐冷および/または次の焼きなましの間、小さい結晶粒度が維持されることを意味する。比較によれば、合金AおよびAZ31が共に同じ条件(370℃の鋼片温度、6m/分の押出速度)で押し出されると、AZ31内で成長した平均結晶粒度は、合金Aの平均結晶粒度はより3倍大きかった(7μmに対して23μm)。このことはまた、図5の比較顕微鏡写真に見られる微細構造の中で見られる。しかしながら、一般には、有利なことに、ランタンは合金の結晶粒度を小さくすることが分かる。
図7は、様々な温度における熱処理時間の増大に対する抵抗率の変動を示す。図7から、抵抗率は中間の温度ではほぼ一定したままであるが、析出、および/または鋳造によって合金内に既に存在している析出物の結晶粒粗大化により、460℃で減少する可能性があることが分かる。
また、合金は、合金にストロンチウムを追加する効果を判断するために作製された。合金は、不可避不純物がないバランス・マグネシウムによって、(重量で)1.0%のマンガンと、0.2%のランタンと、0.02または0.04%のストロンチウムとを含んで作製された。これらの合金は、375℃で15mm/秒で押し出され、押出合金の結晶粒度および機械的特性が測定された。表6は、合金A(1.0%のマグネシウム、0.2%のランタン、0%のストロンチウム、バランス・マグネシウムを含む)と比較したこれらの特性を示す。
また、他のマグネシウムをベースとする合金の押し出し前の前処理も試験された。一つの試験では、マグネシウム−マンガン−希土類元素の合金(合金I)のサンプルが、種々の固溶化処理および時効化処理を用いて作製された。合金Iは、不可避不純物がないバランス・マグネシウムとともに、1重量%のマグネシウム、0.27重量%のセリウム、および0,13重量%のランタンを含んでいた。ミッシュメタル(misch−metal)として、セリウムおよびランタンが、合金Iに追加された。押し出し前のこの合金の固溶化と、固溶化および時効化の両方とは、細かい結晶粒度を有する押出合金を作製することが分かった。表7は、以下のこの試験結果を示す。
Claims (21)
- 重量で、
0.5〜1.5%のマンガンと、
70%超がランタンである0.2超〜0.4%の希土類元素と、
0〜1.5%の亜鉛と、
0〜0.1%のストロンチウムと、
からなり、バランスは、不可避不純物を除いてはマグネシウムである、マグネシウムをベースとする合金であって、
前記合金中の前記ランタン含有量が0.15%以上、0.3%未満である合金。 - 前記希土類元素の含有物の80%超はランタンである、請求項1に記載のマグネシウムをベースとする合金。
- 前記希土類元素の含有物の90%超はランタンである、請求項1に記載のマグネシウムをベースとする合金。
- 前記希土類元素の含有物の100%はランタンである、請求項1に記載のマグネシウムをベースとする合金。
- 前記合金は、0.2超〜0.3%の希土類元素からなる、請求項1〜4のいずれか1項に記載のマグネシウムをベースとする合金。
- 前記合金は、0.25%を超える希土類元素からなる、請求項1〜5のいずれか1項に記載のマグネシウムをベースとする合金。
- 前記合金の前記ランタンの含有量は、0.25%を超える、請求項1〜6のいずれか1項に記載のマグネシウムをベースとする合金。
- 前記マンガンの含有量は、0.6%を超え、1.3%未満である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のマグネシウムをベースとする合金。
- 前記亜鉛の含有量は、0.2〜1.3%である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のマグネシウムをベースとする合金。
- 前記ストロンチウムの含有量は、0.01%を超える、請求項1〜9のいずれか1項に記載のマグネシウムをベースとする合金。
- 前記ストロンチウムの含有量は、約0.02%である、請求項1〜10のいずれか1項に記載のマグネシウムをベースとする合金。
- 前記不可避不純物は、前記合金のわずか0.03%のアルミニウムを含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載のマグネシウムをベースとする合金。
- 前記不可避不純物は、前記合金のわずか0.03重量%のシリコンを含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載のマグネシウムをベースとする合金。
- 重量で、
0.5〜1.5%のマンガンと、
0.15%以上、0.3%未満のランタンと、
0〜1.5%の亜鉛と、
0〜0.1%のストロンチウムと、
からなり、バランスは、不可避不純物を除いてはマグネシウムである、マグネシウムをベースとする合金。 - 重量で、
0.5〜1.5%のマンガンと、
70%超がランタンである0.2超〜0.4%の希土類元素と、
0〜1.5%の亜鉛と、
0〜0.1%のストロンチウムと、
わずか0.03%のアルミニウムと、
わずか0.03%のシリコンと、
からなり、バランスは、不可避不純物を除いてはマグネシウムである、マグネシウムをベースとする合金であって、
前記合金中の前記ランタン含有量が0.15%以上、0.3%未満である合金。 - 一定の形状または状態に加工された、請求項1〜15のいずれか1項に記載の合金の一定量を含む鍛錬マグネシウム合金の製品。
- 鍛錬マグネシウム合金の製品を製造する方法であって、
(a)450〜650℃である第1の温度で、0.5〜6時間である第1の期間、請求項1〜15のいずれかに記載のマグネシウムをベースとする合金の鋳造物を加熱する工程と、
(b)前記鋳造物を冷却する工程と、
(c)前記鋳造物を一定の形状または状態に加工する工程と、
を含む方法。 - 鍛錬マグネシウム合金の製品を製造する方法であって、
(a)450〜650℃である第1の温度で、6〜20時間である第1の期間、請求項1〜15のいずれかに記載のマグネシウムをベースとする合金の加工された鋳造物を加熱する工程と、
(b)前記加工された鋳造物を冷却する工程と、
(c)前記加工された鋳造物を一定の形状または状態に再加工する工程と、
を含む方法。 - 前記方法は、さらに、
(d)工程(b)の後、工程(c)の前に、300〜400℃である第2の温度で、2〜24時間である第2の期間、前記鋳造物を時効化する工程、
を含む、請求項17に記載の方法。 - 前記方法は、さらに、
(d)工程(b)の後、工程(c)の前に、300〜400℃である第2の温度で、2〜24時間である第2の期間、前記加工された鋳造物を時効化する工程、
を含む、請求項18に記載の方法。 - 前記第1の温度は、540〜580℃である、請求項17〜20のいずれか1項に記載の方法。
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