JP6048216B2 - マグネシウム基合金粉末およびマグネシウム基合金成形体 - Google Patents

マグネシウム基合金粉末およびマグネシウム基合金成形体 Download PDF

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Description

本発明は、マグネシウム基合金粉末およびマグネシウム基合金成形体に関するものである。
マグネシウムは、そのクラーク数（地表付近に存在する元素の割合）がニッケルや銅の１００倍以上であり、資源的には豊富に存在している。また、マグネシウムの比重はアルミニウムの約３分の２、鉄の約４分の１であるため、マグネシウムを用いて各種構造体を製造した場合、構造体の大幅な軽量化を図ることができる。このような背景から、自動車、航空機、携帯電話、ノートパソコンといった製品分野にマグネシウム合金製の部品が使用され始めている。
さらにマグネシウムは、電磁波シールド性、振動の減衰能、切削性、生体安全性がそれぞれ良好であるという性質も有している。
マグネシウム製の構造体を製造する際には、重力鋳造やダイカスト鋳造といった鋳造法、ビレットの熱間押出、冷間押出、圧延、鍛造といった塑性加工法、粉末のホットプレスや熱間押出による成形といった粉末冶金法等が用いられる。このうち、粉末冶金法によれば、局所的な組成変動が抑えられるため、より均質な構造体を製造することができる。
一方、マグネシウムは大気中で燃え易いという課題を抱えている。特にマグネシウム粉末は、空気中を浮遊する等して、いわゆる粉じん爆発を引き起こす危険性がある。このため、一般の金属材料や金属粉末をマグネシウムで単純に代替させることは不可能であり、これが構造体用材料としてのマグネシウムの普及を阻んでいた。
このような課題に鑑み、マグネシウムの難燃性に関する研究が進められている。そして、カルシウムを添加することによってマグネシウムに難燃性が付与されることが見出された。例えば特許文献１には、４〜８質量％のカルシウムを含有するＭｇ合金押出材が開示されている。このような難燃性マグネシウムでは、従来に比べて発火温度が２００℃以上高いため、構造体自体の難燃性が向上するのはもちろん、構造体を製造する際の安全性も向上する。このため、この難燃性マグネシウムを用いることにより、今後、マグネシウム製の構造体の普及が進むものと思われる。
ところが、難燃性マグネシウムは機械的強度が低いという課題を抱えている。このため、より機械的特性に優れた難燃性マグネシウム基金属成形体を製造し得る材料を開発する必要性が高まっている。
特開２０１０−８２６９３号公報
本発明の目的は、成形時の圧密性に優れ、機械的特性の高い成形体を製造可能なマグネシウム基合金粉末、およびこのマグネシウム基合金粉末を用いて製造された機械的特性の高いマグネシウム基合金成形体を提供することにある。
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のマグネシウム基合金粉末は、０．２質量％以上５質量％以下のカルシウムを含むマグネシウム基合金で構成され、
平均粒径が１００μｍ以上１５００μｍ以下であり、
粒子の平均アスペクト比が０．５以上１以下であり、
見かけ密度が０．２ｇ／ｃｍ３以上１．２ｇ／ｃｍ３以下であり、
粒子断面の１０か所で測定されたマイクロビッカース硬度の最大値と最小値との差を前記最大値で割った値である硬度ばらつき指標の平均値が０．３以下であることを特徴とする。
これにより、優れた難燃性を維持しつつ、成形時の圧密性に優れた粉末となるため、機械的特性の高い成形体を製造可能なマグネシウム基合金粉末が得られる。
本発明のマグネシウム基合金粉末では、前記カルシウムは、当該マグネシウム基合金粉末の各粒子の表面に偏析していることが好ましい。
これにより、各粒子においてマグネシウムの酸化が緩和されることとなり、最終的に得られる成形体の機械的特性が低下するのを避けることができる。その結果、機械的特性に優れた成形体が得られる。また、成形体となったとき、成形体全体においてカルシウムの分布が比較的均一になり易いため、難燃性の均一化が図られるとともに、結果的に難燃性の底上げが図られることとなる。
本発明のマグネシウム基合金粉末では、前記マグネシウム基合金は、さらに、２．５質量％以上１２質量％以下のアルミニウムを含むことが好ましい。
これにより、カルシウムとアルミニウムの金属間化合物が析出するため、マグネシウム基合金粉末の難燃性を高めることができ、成形体の耐熱性を高めることができる。
本発明のマグネシウム基合金粉末では、結晶組織の平均デンドライトアームスペーシング（ＤＡＳ）が０．０５μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。
これにより、結晶組織の大きさとマグネシウム基合金が占める体積率とのバランスが最適化されるため、結晶組織内における転位移動を抑えつつ、粒界のすべりによる変形も抑えることができ、マグネシウム基合金本来の機械的特性を得ることができる。
本発明のマグネシウム基合金粉末は、高速回転水流アトマイズ法により製造されたものであるのが好ましい。
これにより、比較的粒径が大きく、かつ粒径の揃ったマグネシウム基合金粉末が得られる。
本発明のマグネシウム基合金成形体は、本発明のマグネシウム基合金粉末を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、優れた難燃性と優れた機械的特性とを備えたマグネシウム基合金成形体が得られる。
本発明のマグネシウム基合金成形体では、前記マグネシウム基合金粉末を熱間押出に供する工程を経て製造されたものであることが好ましい。
これにより、全体で結晶組織が均一かつ微細なマグネシウム基合金成形体が得られる。
高速回転水流アトマイズ法によりマグネシウム基合金粉末を製造する装置の一例を示す縦断面図である。
以下、本発明のマグネシウム基合金粉末およびマグネシウム基合金成形体について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
［マグネシウム基合金粉末］
本発明のマグネシウム基合金粉末は、０．２質量％以上５質量％以下のカルシウムを含むマグネシウム基合金で構成され、平均粒径が１００μｍ以上１５００μｍ以下であり、粒子の平均アスペクト比が０．５以上１以下であり、見かけ密度が０．２ｇ／ｃｍ３以上１．２ｇ／ｃｍ３以下であり、粒子断面の１０か所で測定されたマイクロビッカース硬度の最大値と最小値との差を前記最大値で割った値である硬度ばらつき指標の平均値が０．３以下である、という条件を満足する粉末である。
このようなマグネシウム基合金粉末は、優れた難燃性を有するとともに、金属間化合物の偏析が少なく成形時の圧密性に優れたものとなる。これにより、機械的特性に優れた成形体（マグネシウム基合金成形体）が得られる。
以下、マグネシウム基合金粉末についてさらに詳述する。
マグネシウム基合金粉末を構成するマグネシウム基合金は、マグネシウムを主成分とし、０．２質量％以上５質量％以下のカルシウムを含むものである。このような割合でカルシウムを含むマグネシウム基合金は、機械的特性を大きく低下させることなく、十分な難燃性を有するものとなる。カルシウムは、いかなる状態で存在していてもよく、例えば単体、酸化物、金属間化合物等の状態で存在し得る。また、これらは合金中に均一に分散（固溶）していたり、結晶粒界に偏析していてもよい。
なお、カルシウムの含有率が前記下限値を下回った場合、マグネシウム基合金に十分な難燃性が付与されず、製造される成形体の難燃性が劣ることとなる。一方、カルシウムの含有率が前記上限値を上回った場合、マグネシウムに対してカルシウムの割合が大きくなり、製造される成形体の機械的特性が低下する。
また、カルシウムの含有率は、好ましくは０．５質量％以上４質量％以下程度とされ、より好ましくは０．８質量％以上３．５質量％以下程度とされる。
マグネシウム基合金は、マグネシウムやカルシウムの他にその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、リチウム、ベリリウム、アルミニウム、シリコン、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、銀、錫、金、希土類元素（例えばセリウム）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上が添加されていてもよい。
これらの中でも、その他の成分としては特に、アルミニウム、マンガン、イットリウム、ストロンチウム、および希土類元素からなる群から選択される少なくとも１種が好ましく用いられる。
その他の成分の含有率は、０．０１質量％以上１０質量％以下程度であるのが好ましく、０．１質量％以上５質量％以下程度であるのがより好ましい。
なお、マグネシウムは、基本的に単体の状態で存在するが、一部、酸化物や金属間化合物等の状態で存在していてもよい。
マグネシウム基合金粉末の平均粒径は、１００μｍ以上１５００μｍ以下とされるが、好ましくは３００μｍ以上１３００μｍ以下とされ、より好ましくは５００μｍ以上１１００μｍ以下とされる。平均粒径を前記範囲内に設定することで、微粉においてよく見られる凝集（粉末形状に起因する凝集）が抑えられ、成形時の充填性向上が図られる。また、成形体中に形成される結晶粒径の小径化を図ることができる。これは、平均粒径が前記範囲内であることにより、加熱時の粒子の温度上昇が比較的均一になり、その結果、局部的な結晶粒径の肥大化が防止されるとともに、結晶粒径の粒径分布が狭まると考えられるからである。以上により、成形時の圧密性を高めることができ、機械的特性に優れた成形体が得られる。
また、カルシウムを比較的均一に分散させることができ、高度な難燃性を有する成形体が得られる。これは、平均粒径を前記範囲内に設定することで、カルシウムを含む金属間化合物が析出したときでも成形体中においてその金属間化合物の分布が均一になり易く、その結果、難燃性の均一化も図られるためである。難燃性の均一化を図ることにより、局所的に難燃性の低い部位が少なくなるため、全体的な難燃性の向上が図られることとなる。また、金属間化合物の分布が均一になることで、金属間化合物の偏析に伴って局所的な機械的強度が低下することが防止されるため、やはり機械的特性に優れた成形体が得られる。
また、粒子の表面積が比較的小さく抑えられることから、成形体における酸化物の析出が比較的少なく抑えられる。その結果、とりわけ機械的特性に優れた成形体が得られる。
なお、マグネシウム基合金粉末の平均粒径は、光学顕微鏡や電子顕微鏡等を用いて撮像された粒子像について、その面積（粒子の投影面積）と同じ面積を持つ円の直径の平均値であり、平均値の算出には無作為に選択した１００個以上の粒子が用いられる。
また、平均粒径が前記下限値を下回った場合、マグネシウム基合金粉末の凝集性が高くなり、成形時の圧密性が低くなる。一方、平均粒径が前記上限値を上回った場合、粉末の充填性が低下し、成形時の圧密性が低くなる。
また、マグネシウム基合金粉末の最大粒径は、４０００μｍ以下であるのが好ましく、３０００μｍ以下であるのがより好ましい。最大粒径を前記範囲内に設定することで、粒度分布の適正化が図られ、成形時の充填性の向上が図られる。すなわち、最大粒径を前記範囲内に設定することにより、加熱時の粒子の温度上昇がより均一になり、その結果、局部的な結晶粒径の肥大化が防止されるとともに、結晶粒径の粒径分布をより狭めることができる。
なお、上記最大粒径とは、無作為に選択した１００個以上の粒子の粒径のうち、最大の粒径のことをいう。
さらに、平均粒径は、最大粒径の０．１倍以上０．７倍以下であるのが好ましく、０．１５倍以上０．６倍以下であるのがより好ましく、０．２倍以上０．５倍以下であるのがさらに好ましい。平均粒径と最大粒径との間でこのような関係を満足させることにより、成形時の圧密性を特に高めることができ、特に機械的特性に優れた成形体が得られる。
また、マグネシウム基合金粉末の平均円形度は、０．５以上１以下であるのが好ましく、０．６以上１以下であるのがより好ましい。このような平均円形度を有するマグネシウム基合金粉末は、流動性に優れるとともに、成形時の充填性向上の高いものとなる。その結果、成形時の圧密性を高めることができ、機械的特性に優れた成形体が得られる。
なお、マグネシウム基合金粉末の平均円形度は、光学顕微鏡や電子顕微鏡等を用いて撮像された粒子像において、（粒子の投影面積と同一面積を有する円の円周）／（粒子像の輪郭の長さ）により算出される円形度の平均値であり、平均値の算出には無作為に選択した１００個以上の粒子が用いられる。
また、マグネシウム基合金粉末の平均アスペクト比は、０．５以上１以下であるのが好ましく、０．６以上０．９以下であるのがより好ましい。このような平均アスペクト比を有するマグネシウム基合金粉末は、やはり流動性に優れるとともに、成形時の充填性向上の高いものとなる。その結果、成形時の圧密性を高めることができ、機械的特性に優れた成形体が得られる。
なお、マグネシウム基合金粉末の平均アスペクト比は、光学顕微鏡や電子顕微鏡等を用いて撮像された粒子像において、短径／長径により算出されるアスペクト比の平均値であり、平均値の算出には無作為に選択した１００個以上の粒子が用いられる。また、長径とは、粒子像においてとり得る最大長さであり、短径とは、その最大長さに直交する方向の最大長さである。
また、平均アスペクト比が前記上限値を上回った場合、粉末の充填性が低下し、成形時の圧密性が低くなる。一方、平均アスペクト比が前記下限値を下回った場合、成形時の保形性が低下し、成形体の寸法精度が低下することとなる。
また、マグネシウム基合金粉末の見かけ密度は、０．２ｇ／ｃｍ３以上１．２ｇ／ｃｍ３以下とされるが、好ましくは０．３ｇ／ｃｍ３以上０．８ｇ／ｃｍ３以下とされる。見かけ密度を前記範囲内に設定することで、成形時の圧密性が特に高いマグネシウム基合金粉末が得られる。
なお、見かけ密度は、かさ比重とも呼ばれ、粉末を一定容積の容器の中に一定状態で入れたときに、容器内に入る粉末の量を測定し、単位体積当たりの質量を算出することで求められる。測定方法の規格としては、例えばＪＩＳ Ｚ ２５０４が用いられる。
また、見かけ密度が前記下限値を下回った場合、粉末の充填性が低下し、成形時の圧密性が低くなる。一方、見かけ密度が前記上限値を上回った場合、粉末の充填性は高くなる一方、流動性が低下する。このため、成形時にはかえって圧密性が低下する。
また、本発明のマグネシウム基合金粉末は、その粒子の断面において均等に振り分けられた１０か所についてマイクロビッカース硬度を測定し、１０個の測定値における最大値と最小値との差を前記最大値で割った値である「硬度ばらつき指標」を算出したとき、この硬度ばらつき指標の平均値が０．３以下であることを特徴の１つとするものである。このようなマグネシウム基合金粉末は、１つの粒子において結晶組織の十分な均一性が図られたものとなる。このため、成形体となったときにも、肥大した結晶組織等をほとんど含まない成形体が得られることとなり、このような成形体は機械的特性が特に高いものとなる。すなわち、部分的に硬度が低い部位を含んだ粉末は、成形体になったとき、その部位を起点とした破壊を生じる等して成形体全体の機械的特性を低下させる要因となり得るが、本発明者は、粒子の断面におけるマイクロビッカース硬度のばらつきを前記範囲内に抑えることにより、破壊の起点となり得る部位があったとしても破壊の進展を確実に抑え得ることを見出したのである。
なお、上記マイクロビッカース硬度は、１つの粒子の断面について、均等に分散した１０か所の硬度をそれぞれマイクロビッカース硬度計により測定した測定値である。そして、得られた１０個の測定値から硬度ばらつき指標を求める。このような硬度ばらつき指標を５０個以上の粒子について算出し、その平均値が０．３以下であればよい。測定の際、圧子に加える荷重は２５ｇｆ（０．２４５Ｎ）とする。なお、この硬度ばらつき指標を求めるには、まず、粒子の断面の最大長さＬを測定する。硬度ばらつき指標を求めるための５０個以上の粒子は、この最大長さＬが前述した平均粒径±２０％の範囲に含まれている粒子の中から無作為に抽出した５０個以上の粒子とする。また、１つの粒子の断面において１０か所の測定点を決定する際には、粒子の断面において無作為に選択した１点目について硬度を測定した後、１点目の測定点から前記最大長さＬの５％以上の距離離れた位置から２点目の測定点を選択するようにする。以後、これを繰り返しながら、１０か所の測定点を決定する。例えば、最大長さＬが１００μｍの粒子の場合、１点目の測定点と２点目の測定点との離間距離を５μｍ以上とし、３点目以降も１つ前の測定点から５μｍ以上離れた点を選択すればよい。
また、この硬度ばらつき指標の平均値は、０．２以下であるのが好ましく、０．１５以下であるのがより好ましい。
以上のことから、０．２質量％以上５質量％以下のカルシウムを含むマグネシウム基合金で構成され、平均粒径が１００μｍ以上１５００μｍ以下であり、粒子の平均アスペクト比が０．５以上１以下であり、見かけ密度が０．２ｇ／ｃｍ３以上１．２ｇ／ｃｍ３以下であり、硬度ばらつき指標の平均値が０．３以下である、という条件を満足する本発明のマグネシウム基合金粉末は、優れた難燃性を維持しつつ、成形に適した硬度分布を備えたものとなる。このため、本発明のマグネシウム基合金粉末を用いることにより、成形時の圧密性に優れ、機械的特性に優れた成形体（マグネシウム基合金成形体）を得ることができる。
また、本発明のマグネシウム基合金粉末において、カルシウムは各粒子の表面に偏析しているのが好ましい。これにより、各粒子においてマグネシウムの酸化が緩和されることとなり、最終的に得られる成形体の機械的特性が低下するのを避けることができる。すなわち、カルシウムを粒子表面に偏析させることで、機械的特性に優れた成形体が得られる。また、粒子表面にカルシウムが偏析することにより、成形体となったとき、成形体全体においてカルシウムの分布が比較的均一になり易いため、難燃性の均一化が図られるとともに、結果的に難燃性の底上げが図られることとなる。
なお、粒子表面に偏析したカルシウムは、単体、酸化物、金属間化合物等の状態で存在し得る。また、上記「偏析」とは、粒子内部にカルシウムが存在しないことを指すものではなく、粒子内部よりも表面におけるカルシウム濃度が高い状態を指す。カルシウム濃度の測定には、例えば、スパーク放電発光分析（ＯＥＳ）、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）、２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）、電子線マイクロ分析（ＥＰＭＡ）、オージェ電子分光分析（ＡＥＳ）、ラザフォード後方散乱分析（ＲＢＳ）等が用いられる。
具体的には、粒子表面におけるカルシウム濃度は、質量比で粒子内部のカルシウム濃度の２倍以上であるのが好ましく、３倍以上１０００倍以下程度であるのがより好ましく、５倍以上８００倍以下程度であるのがさらに好ましい。カルシウム濃度の差が前記範囲内であれば、優れた難燃性と成形後の優れた機械的特性とを高度に両立させることができる。
また、粒子表面にはカルシウムとともに酸化マグネシウムが存在しているのが好ましい。これにより、酸化マグネシウムが酸素をより遮蔽し易くなるため、粒子内部のマグネシウムがより酸化し難くなる。その結果、粒子全体における酸素含有率の上昇を抑えることができ、最終的に得られる成形体の機械的特性の低下を抑制することができる。
さらには、粒子表面には、酸化カルシウムと酸化マグネシウムとが併存しているのがより好ましい。これにより、粒子内部のマグネシウムの酸化がより緩和されるとともに、カルシウムが偏析している表面がその内側の部位から剥離し難くなる。その結果、粒子内部の酸化を抑制するという効果がより安定的に保持されることとなる。
なお、粒子表面とは、粒子の表面から１００ｎｍの深さまでの領域をいう。
また、マグネシウム基合金粉末をＸ線回折による結晶構造解析に供したとき、得られるＸ線回折スペクトルにおいて、酸化マグネシウムに由来する最も強いピークの強度が、マグネシウム単体に由来する最も強いピークの強度の５％以上４５％以下であることが好ましく、７％以上４０％以下であることがより好ましい。このように酸化マグネシウムがマグネシウム単体に対して一定量含まれることにより、マグネシウム基合金粉末は、難燃性を維持しつつ、成形時の機械的特性をさらに高めることができる。このような効果が得られる理由は、酸化マグネシウムの含有量を最適化することによって、前述した粒子内部の酸化を抑制するという効果がより顕著になるためであると考えられる。
また、マグネシウム基合金は、前述したようにマグネシウムやカルシウムの他にその他の成分を含んでいてもよいが、特に２．５質量％以上１２質量％以下のアルミニウムを含んでいるのが好ましい。この程度のアルミニウムが添加されることにより、カルシウムとアルミニウムとが金属間化合物を析出させる。この金属間化合物は高融点であるため、マグネシウム基合金粉末の難燃性を特に高め、成形体の耐熱性を高めることができる。なお、金属間化合物は母相への固溶度が低いため、成形体の延性等の機械的特性の低下を招くおそれがある。したがって、アルミニウムを添加する場合、その添加量を上記範囲内に設定することにより、機械的特性の低下を最小限に抑えつつ、マグネシウム基合金粉末の難燃性および成形体の耐熱性を十分に確保することができる。
なお、アルミニウムの含有量は３質量％以上１１質量％以下であるのがより好ましく、４質量％以上１０質量％以下であるのがさらに好ましい。
また、マグネシウム基合金粉末をＸ線回折による結晶構造解析に供したとき、得られるＸ線回折スペクトルにおいて、カルシウムとアルミニウムとで構成される金属間化合物に由来する最も強いピークの強度が、マグネシウム単体に由来する最も強いピークの強度の３％以上４０％以下であることが好ましく、４％以上３５％以下であることがより好ましく、５％以上３０％以下であることがさらに好ましい。このように金属間化合物がマグネシウム単体に対して一定量含まれることにより、マグネシウム基合金粉末は、難燃性を維持しつつ、成形時の機械的特性をさらに高めることができる。このような効果が得られる理由は定かではないが、一つには、金属間化合物がピンニング効果（変形によって生じる転位の移動を抑制する効果）をもたらし、それによって機械的特性を向上させていることが挙げられる。
なお、金属間化合物としては、例えば、ＡｌＣａ、Ａｌ２Ｃａ等が挙げられる。
また、金属間化合物の存在は、例えば、マグネシウム基合金粉末の粒子断面を走査型電子顕微鏡等で観察することによって確認することもできる。具体的には、金属間化合物からなる粒子がマグネシウムのマトリックス中に分散している形態が観察され、その粒子の平均粒径は５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度であるのが好ましく、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下程度であるのがより好ましい。
なお、マグネシウム基合金粉末について得られるＸ線回折スペクトルにおいて、酸化マグネシウムに由来する最も強いピークの強度は、カルシウムとアルミニウムとで構成される金属間化合物に由来する最も強いピークの強度より小さいのが好ましい。具体的には、前者のピークの強度を１としたとき、後者のピークの強度は０．０１以上０．５以下であるのが好ましく、０．０２以上０．４以下であるのがより好ましい。これにより、酸化マグネシウムによる粒子内部の酸化抑制および圧密性の向上という効果と、金属間化合物によるピンニング効果とにより、成形時の機械的特性が特に高くなる。
また、マグネシウム基合金粉末の粒子における結晶組織の平均デンドライトアームスペーシング（ＤＡＳ）は、好ましくは０．０５μｍ以上５μｍ以下とされ、より好ましくは０．３μｍ以上４μｍ以下とされ、さらに好ましくは０．５μｍ以上３．５μｍ以下とされる。結晶組織の平均ＤＡＳが前記範囲内であれば、機械的特性に特に優れた成形体が得られる。
すなわち、結晶組織の平均ＤＡＳが前記下限値を下回った場合、粒界が占める体積が多くなり過ぎるため、マグネシウム基合金が占める体積が相対的に少なくなり、マグネシウム基合金の組成によっては、マグネシウム基合金本来の機械的特性が損なわれるおそれがある。一方、結晶組織の平均ＤＡＳが前記上限値を上回った場合、結晶組織内における転位移動（すべり変形）等が生じ易くなり、マグネシウム基合金の組成によっては、やはりマグネシウム基合金本来の機械的特性が損なわれるおそれがある。
なお、ＤＡＳの測定は、例えば「デンドライトアームスペーシング測定手順」（軽金属学会 鋳造・凝固部会）に記載の手順に準じて行うことができ、平均値の算出には無作為に選択した１００個以上の粒子が用いられる。そして、粒子断面の中心部において観察されるデンドライトについてアームスペーシングを求め、これを平均したものを平均ＤＡＳとする。
なお、これと同様に、粒子の断面の１０か所についてＤＡＳを測定したとき、その最大値と最小値との差が、この最大値の３０％以下であるのが好ましく、２０％以下であるのがより好ましく、１５％以下であるのがさらに好ましい。これにより、結晶組織が均一で機械的特性が特に高い成形体が得られる。
このような本発明のマグネシウム基合金粉末は、いかなる方法で製造されたものであってもよく、製造方法としてはアトマイズ法（例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等）、還元法、カルボニル法、粉砕法等の各種粉末化法が挙げられる。このうち、アトマイズ法により製造されたものが好ましく、高速回転水流アトマイズ法により製造されたものがより好ましい。このようなマグネシウム基合金粉末は、他の粉末化法で製造されたものに比べて、比較的粒径が大きくなり、かつ粒径が揃い易い。このため、粉末の流動性が高くなり、成形時の充填性にも優れたものとなる。さらには、粉末全体における酸化マグネシウムの量を少なく抑えられる。また、溶融状態にある原材料を、非常に短時間で急速に冷却することができるので、各粒子中の結晶組織の微細化が顕著になる。その結果、機械的特性に優れた成形体を製造可能な粉末が得られる。
このうち、高速回転水流アトマイズ法では、冷却用筒体の内周面に沿って冷却液を噴出供給し、冷却用筒体内周面に沿って旋回させることにより、内周面に冷却液層を形成する。一方、マグネシウム基合金の原材料を溶融し、得られた溶融金属（溶湯）を自然落下させつつ、これに液体または気体のジェットを吹き付ける。これにより溶融金属が飛散し、冷却液層に取り込まれる。その結果、飛散して微粉化した溶融金属が急速冷却されて固化し、マグネシウム基合金粉末が得られる。
図１は、高速回転水流アトマイズ法によりマグネシウム基合金粉末を製造する装置の一例を示す縦断面図である。
図１に示す粉末製造装置１００は、内周面に冷却液層９を形成するための冷却用筒体１と、冷却液層９の内側の空間部２３に溶融金属２５を流下供給するための供給容器である坩堝１５と、冷却用筒体１に冷却液を供給するための手段であるポンプ７と、流下した細流状の溶融金属２５を液滴に分断するとともに冷却液層９に供給するための液体ジェット２６を噴出するジェットノズル２４と、を備えている。
冷却用筒体１は円筒状をなし、筒体軸線が鉛直方向に沿うように、または鉛直方向に対して３０℃以下の角度で傾くように設置される。なお、図１は鉛直方向に対して傾いた状態を示している。冷却用筒体１の上端開口は蓋体２により閉塞されており、蓋体２には流下する溶融金属２５を冷却用筒体１の空間部２３に供給するための開口部３が形成されている。
また、冷却用筒体１の上部には、冷却用筒体１の内周面の接線方向に冷却液を噴出供給し得るよう構成された冷却液噴出管４が設けられている。そして、冷却液噴出管４の吐出口５は、冷却用筒体１の周方向に沿って等間隔に複数個設けられている。また、冷却液噴出管４の管軸方向は、冷却用筒体１の軸線に直交する平面に対して０°以上２０°以下程度下方に傾くように設定される。
冷却液噴出管４は、ポンプ７を介してタンク８に配管接続されており、ポンプ７で吸い上げられたタンク８内の冷却液が冷却液噴出管４を介して冷却用筒体１内に噴出供給される。これにより、冷却液が冷却用筒体１の内周面に沿って回転しながら徐々に流下し、それに伴って内周面に沿う冷却液の層（冷却液層９）が形成される。なお、タンク８内や循環流路の途中には、必要に応じて冷却器を介在させるようにしてもよい。冷却液としては水の他、油（シリコーンオイル等）が用いられ、さらに各種添加物が添加されていてもよい。また、冷却液中の溶存酸素をあらかじめ除去しておくことにより、製造される粉末の冷却に伴う酸化を抑えることができる。
また、冷却用筒体１の内周面下部には、冷却液層９の層厚を調整する層厚調整用リング１０が着脱自在に設けられている。この層厚調整用リング１０を設けることにより、冷却液の流下速度が抑えられ、冷却液層９の層厚を確保するとともに、層厚の均一化を図ることができる。
また、冷却用筒体１の下部には、円筒状の液切り用網体１１が連設されており、この液切り用網体１１の下側には漏斗状の粉末回収容器１２が設けられている。液切り用網体１１の周囲には液切り用網体１１を覆うように冷却液回収カバー１３が設けられ、この冷却液回収カバー１３の底部に形成された排液口１４は、配管を介してタンク８に接続されている。
また、空間部２３には、空気や不活性ガス等を噴出させるためのジェットノズル２４が設けられている。このジェットノズル２４は、蓋体２の開口部３を介して挿入されたガス供給管２７の先端に取り付けられたものであり、その噴出口が、細流状の溶融金属２５と冷却液層９とを指向するよう配置されている。
このような粉末製造装置１００においてマグネシウム基合金粉末を製造するには、まず、ポンプ７を作動させ、冷却用筒体１の内周面に冷却液層９を形成し、次いで、坩堝１５内の溶融金属２５を空間部２３に流下させる。この溶融金属２５に液体ジェット２６を吹き付けると、溶融金属２５が飛散し、微粉化された溶融金属２５が冷却液層９に巻き込まれる。その結果、微粉化された溶融金属２５が冷却固化され、マグネシウム基合金粉末が得られる。
高速回転水流アトマイズ法では、冷却液を連続供給することにより一定条件の冷却液層９を安定的に維持することができるため、製造されるマグネシウム基合金粉末の粒径やアスペクト比、結晶組織等も安定する。その結果、上述した本発明のマグネシウム基合金粉末を特に効率よく製造することができる。
なお、マグネシウム基合金粉末の粒径、アスペクト比、見かけ密度、結晶組織のＤＡＳ、マイクロビッカース硬度、円形度等は、それぞれ製造条件を調整することにより制御することができる。例えば、冷却速度を高めることにより、より大きな粒径であっても、結晶組織のＤＡＳを小さくしたりマイクロビッカース硬度を高くしたりすることができ、１つの粒子内におけるＤＡＳのばらつきやマイクロビッカース硬度のばらつきもより小さくすることができる。また、冷却液の噴出時の圧力を高めることにより、マグネシウム基合金粉末の粒径をより小さくすることができる。
より具体的には、冷却用筒体１に供給する冷却液の噴出時の圧力を５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下程度、液温を−１０℃以上４０℃以下程度に設定するのが好ましい。これにより、冷却液層９の流速の最適化が図られ、微粉化された溶融金属２５を適度にかつムラなく冷却することができる。すなわち、冷却液の圧力が前記下限値を下回ったり液温が前記上限値を上回ったりした場合、冷却能力が不足し、大きな粒径の粒子において結晶組織が肥大化してしまうおそれがある。一方、冷却液の圧力が前記上限値を上回った場合、微粉化された溶融金属２５が冷却液の流れによって引き伸ばされ、粒子形状が異形化するおそれがある。また、液温が前記下限値を下回った場合、その液温を維持することが難しく、経時的に液温が上昇する可能性があるため、製造されるマグネシウム基合金粉末の特性がバラつくおそれがある。
また、マグネシウム基合金の原材料を溶融する際、その溶融温度はマグネシウム基合金の融点Ｔｍに対し、Ｔｍ＋２０℃以上Ｔｍ＋２００℃以下程度に設定されるのが好ましく、Ｔｍ＋５０℃以上Ｔｍ＋１５０℃以下程度に設定されるのが好ましい。これにより、溶融金属２５を液体ジェット２６で微粉化する際、粒子間で特性のばらつきが特に小さく抑えられるとともに、粒径、アスペクト比、見かけ密度、硬度等が、前述した範囲内にある粒子が得られる。
また、ジェットノズル２４から噴出する液体ジェット２６の噴出圧力を調整することにより、マグネシウム基合金粉末の粒径を制御することができる。例えば、液体ジェット２６の噴出圧力を高めることにより、マグネシウム基合金粉末の粒径をより小さくすることができる。
なお、ジェットノズル２４は必要に応じて設けられればよく、省略してもよい。この場合、軸線が鉛直方向に対して傾くように冷却用筒体１を設置し、細流状の溶融金属２５を直接冷却液層９に流下させる。これにより、冷却液層９の流れによって溶融金属２５が微粉化されるとともに冷却固化されることとなり、比較的粒径の大きなマグネシウム基合金粉末が得られる。また、この方法は、単位時間当たりの冷却幅が非常に大きくなるため、結晶組織の微細化、均一化等の観点で特に有用である。
［マグネシウム基合金成形体］
本発明のマグネシウム基合金成形体は、本発明のマグネシウム基合金粉末をホットプレス焼結法、熱間等方圧焼結法（ＨＩＰ法）、パルス通電加圧焼結法、電気炉やガス炉等による常圧焼結法等の各種焼結法により成形・焼成したり、熱間押出することにより製造される。
ホットプレスでは、マグネシウム基合金粉末を成形型内に充填し、加圧しながら加熱する。これにより、マグネシウム基合金成形体（焼結体）が得られる。この際、減圧雰囲気下および不活性ガス雰囲気下で加圧、加熱を行うことにより、マグネシウム基合金の酸化を抑制し、酸化マグネシウムの含有率が低いものが得られる。減圧時の圧力は、特に限定されないが、９５ｋＰａ以下程度とされ、好ましくは０．１ｋＰａ以上９０ｋＰａ以下程度とされる。
ホットプレスにおける成形温度は、マグネシウム基合金粉末の組成や粒径、成形体の形状等に応じて適宜設定されるが、例えば１００℃以上８００℃以下に設定されるのが好ましく、２００℃以上７００℃以下に設定されるのがより好ましい。
また、ホットプレスにおける成形圧力も、マグネシウム基合金粉末の組成や粒径、成形体の形状等に応じて適宜設定されるが、例えば３００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下に設定されるのが好ましく、４００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下に設定されるのがより好ましい。
一方、熱間押出では、粉末または圧粉体（ビレット）を加熱しつつ押し出す。これにより、マグネシウム基合金成形体が得られる。このような方法で製造されたマグネシウム基合金成形体は、製造時の均一化を図り易いため、全体で均一な大きさの結晶組織が分布したものとなる。これは、熱間押出加工に伴って粉末にせん断応力が加わるため、仮に比較的大きい結晶組織が含まれている場合でも、この結晶組織をより微細化することができるからである。その結果、全体で結晶組織の大きさの均一化が図られる。また、ダイスの形状を適宜選択することのみで、複雑な形状や中空形状の成形体であっても、効率よく製造することができる点で有用である。
熱間押出における押出温度は、マグネシウム基合金粉末の組成や粒径、成形体の形状等に応じて適宜設定されるが、例えば２５０℃以上５００℃以下に設定されるのが好ましく、３００℃以上４５０℃以下に設定されるのがより好ましい。
また、熱間押出における押出圧力も、マグネシウム基合金粉末の組成や粒径、成形体の形状等に応じて適宜設定されるが、例えば３００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下に設定されるのが好ましく、４００ＭＰａ以上８００ＭＰａ以下に設定されるのがより好ましい。
このようなマグネシウム基合金成形体は、いかなる目的で用いられるものであってもよく、例えば、自動車用部品、鉄道車両用部品、船舶用部品、航空機用部品のような輸送機機器用部品の他、パソコン用部品、携帯電話端末用部品のような電子機器用部品、装飾品、人工骨、人工歯根等の各種構造体に用いられる。
以上、本発明のマグネシウム基合金粉末およびマグネシウム基合金成形体について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態に係る粉末の粒子表面に任意の被膜が形成されていてもよい。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．マグネシウム基合金成形体の製造
（サンプルＮｏ．１）
［１］まず、原材料を高周波誘導炉で溶融するとともに、高速回転水流アトマイズ法により粉末化してマグネシウム基合金粉末を得た。得られたマグネシウム基合金粉末の合金組成を以下に示す。
Ａｌ：５．６９９質量％、Ｚｎ：０．０５７質量％、Ｍｎ：０．２７１質量％、Ｆｅ：０．００２質量％、Ｓｉ：０．０２５質量％、Ｃｕ：０．００５質量％、Ｎｉ：０．００２質量％、Ｃａ：１．８８０質量％、Ｍｇ：残部
また、高速回転水流アトマイズ装置（粉末製造装置）の設定条件を以下に示す。
・冷却液の噴出圧力 ：１００ＭＰａ
・冷却液の温度 ：３０℃
・溶融金属の温度 ：Ｔｍ＋２０℃
［２］次に、得られたマグネシウム基合金粉末の一部を円柱状に加圧成形（ホットプレス）し、圧粉体（ビレット）を得た。この際、成形温度を３００℃、成形圧力を３５０ＭＰａ、成形雰囲気を減圧雰囲気とした。
［３］次に、得られた圧粉体を用いて熱間押出加工を行い、マグネシウム基合金成形体を得た。この際、押出温度を３００℃、押出圧力を７００ＭＰａとした。
［４］ここで、得られたマグネシウム基合金粉末について走査型電子顕微鏡により撮像した。そして、撮像した粒子像について、その面積と同じ面積を持つ円の直径を算出した。このようにして１００個の粒子について円の直径を算出し、これを平均してマグネシウム基合金粉末の平均粒径とした。また、１００個の粒径データの中の最大値を最大粒径とした。
［５］また、撮像した粒子像について、短径／長径により算出されるアスペクト比を求めた。そして、１００個の粒子についてアスペクト比を算出し、これを平均してマグネシウム基合金粉末の平均アスペクト比とした。
［６］さらに、得られたマグネシウム基合金粉末についてＪＩＳ Ｚ ２５０４に規定の方法に準じて見かけ密度を測定した。
［７］また、得られたマグネシウム基合金粉末について、その粒子を切断し、その切断面の１０か所についてマイクロビッカース硬度計による硬度測定を行った。そして、１０個の測定値における最大値と最小値とを求め、その差を算出するとともに、その差の最大値に対する割合（硬度ばらつき指標）を算出した。これを１００個の粒子について行い、その平均値を求めた。なお、測定の際、圧子に加える荷重は２５ｇｆ（０．２４５Ｎ）とした。
［８］さらに、得られたマグネシウム基合金粉末について、粒子断面を電子顕微鏡で観察し、その中心部において観察されるデンドライトのアームスペーシング（ＤＡＳ）を求めた。そして、１００個の粒子についてアームスペーシングを算出し、これを平均してマグネシウム基合金粉末の平均ＤＡＳとした。なお、ＤＡＳの測定には、「デンドライトアームスペーシング測定手順」（軽金属学会 鋳造・凝固部会）に記載の手順を準用した。
以上により測定および算出された平均粒径、平均アスペクト比、見かけ密度、硬度ばらつき指標の平均値、および平均ＤＡＳを表１に示す。
（サンプルＮｏ．２〜４、９〜１１）
マグネシウム基合金粉末の特性を表１に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１と同様にしてマグネシウム基合金成形体を得た。
なお、高速回転水流アトマイズ装置の設定条件は以下のように変更した。そして、サンプルごとにジェットノズルから噴出する液体ジェットの噴出圧力を変更することにより、平均粒径の異なる粉末を製造するようにした。
・冷却液の噴出圧力 ：１５０ＭＰａ
・冷却液の温度 ： １０℃
・溶融金属の温度 ：Ｔｍ＋１００℃
（サンプルＮｏ．５〜８）
マグネシウム基合金粉末の特性を表１に示すように変更した以外は、それぞれサンプルＮｏ．１と同様にしてマグネシウム基合金成形体を得た。
なお、高速回転水流アトマイズ装置の設定条件は以下のように変更した。そして、サンプルごとに冷却液の噴出圧力を下記の範囲内で変更することにより、平均粒径の異なる粉末を製造するようにした。また、高速回転水流アトマイズ装置においてジェットノズルを省略した。
・冷却液の噴出圧力 ：１２０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下
・冷却液の温度 ： ２０℃
・溶融金属の温度 ：Ｔｍ＋１５０℃
（サンプルＮｏ．１２、１３、１４、１５）
マグネシウム基合金の組成を以下に示すように変更した以外は、サンプルＮｏ．１、４、５、８と同様にしてマグネシウム基合金成形体を得た。
Ａｌ：６．１６１質量％、Ｚｎ：０．０７４質量％、Ｍｎ：０．２２８質量％、Ｆｅ：０．００６質量％、Ｓｉ：０．００３質量％、Ｃｕ：０．００１質量％、Ｎｉ：０．００２質量％、Ｃａ：２．０２０質量％、Ｍｇ：残部
（サンプルＮｏ．１６、１７）
マグネシウム基合金の組成を以下に示すように変更した以外は、サンプルＮｏ．４、５と同様にしてマグネシウム基合金成形体を得た。
Ａｌ：６．８１０質量％、Ｚｎ：０．９６４質量％、Ｍｎ：０．０１１質量％、Ｆｅ：０．００８質量％、Ｃａ：１．０３１質量％、Ｌａ：２．９６１質量％、Ｍｇ：残部
（サンプルＮｏ．１８）
ホットプレスおよび熱間加工に代えて、鋳造押出法により成形体を得るようにした以外は、サンプルＮｏ．１と同様にしてマグネシウム基合金成形体を得た。
また、表１においては、各サンプルＮｏ．のマグネシウム基合金粉末およびマグネシウム基合金成形体のうち、本発明に相当するものについては「実施例」、本発明に相当しないものについては「比較例」と示す。
２．マグネシウム基合金粉末の評価
２．１ マグネシウム基合金粉末の元素分布
各サンプルＮｏ．のマグネシウム基合金粉末の断面について、電子線マイクロ分析による元素分析を行った。そして、粒子内部のカルシウム濃度に対する粒子表面のカルシウム濃度の倍率を算出し、表１に示す。
２．２ マグネシウム基合金粉末の結晶構造解析
各サンプルＮｏ．のマグネシウム基合金粉末について、Ｘ線回折による結晶構造解析を行った。そして、得られたＸ線回折スペクトルにおいて、マグネシウム単体に由来する最も強いピークの強度に対する、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に由来する最も強いピークの強度の割合を算出した。同様に、得られたＸ線回折スペクトルにおいて、マグネシウム単体に由来する最も強いピークの強度に対する、アルミニウムとカルシウムの金属間化合物に由来する最も強いピークの強度の割合を算出した。それぞれの算出結果を表１に示す。
３．マグネシウム基合金成形体の評価
３．１ マグネシウム基合金成形体の引張強さ
各サンプルＮｏ．のマグネシウム基合金成形体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に規定の方法に準じて引張強さを測定した。そして、サンプルＮｏ．１８のマグネシウム基合金成形体について測定された引張強さを１としたときの相対値を求め、表１に示す。
３．２ マグネシウム基合金成形体の０．２％耐力
各サンプルＮｏ．のマグネシウム基合金成形体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に規定の方法に準じて０．２％耐力を測定した。そして、サンプルＮｏ．１８のマグネシウム基合金成形体について測定された０．２％耐力を１としたときの相対値を求め、表１に示す。
３．３ マグネシウム基合金成形体の伸び
各サンプルＮｏ．のマグネシウム基合金成形体について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に規定の方法に準じて伸び（％）を測定した。そして、サンプルＮｏ．１８のマグネシウム基合金成形体について測定された伸び（％）を１としたときの相対値を求め、表１に示す。
以上、評価結果を表１に示す。
Figure 0006048216
表１から明らかなように、実施例に相当するマグネシウム基合金成形体は、引張強さ、０．２％耐力、伸びといった機械的特性のバランスに優れており、構造体として有用なものであることが認められた。
一方、比較例に相当するマグネシウム基合金成形体は、実施例に相当するものに比べて、機械的特性が特に低いことが認められた。
また、実施例に相当するマグネシウム基合金粉末について粒子断面のカルシウム原子の分布を取得した。その結果、カルシウム原子が粒子表面に偏析していることが認められた。
また、各実施例に相当するマグネシウム基合金成形体について、それぞれ難燃性を評価したところ、大気中での発火温度がいずれも６００℃以上と高く、十分な難燃性を有していた。
１……冷却用筒体 ２……蓋体 ３……開口部 ４……冷却液噴出管 ５……吐出口 ７……ポンプ ８……タンク ９……冷却液層 １０……層厚調整用リング １１……液切り用網体 １２……粉末回収容器 １３……冷却液回収カバー １４……排液口 １５……坩堝 ２３……空間部 ２４……ジェットノズル ２５……溶融金属 ２６……液体ジェット ２７……ガス供給管 １００……粉末製造装置

Claims (7)

  1. ０．２質量％以上５質量％以下のカルシウムを含むマグネシウム基合金で構成され、
    平均粒径が１００μｍ以上１５００μｍ以下であり、
    粒子の平均アスペクト比が０．５以上１以下であり、
    見かけ密度が０．２ｇ／ｃｍ３以上１．２ｇ／ｃｍ３以下であり、
    粒子断面の１０か所で測定されたマイクロビッカース硬度の最大値と最小値との差を前記最大値で割った値である硬度ばらつき指標の平均値が０．３以下であることを特徴とするマグネシウム基合金粉末。
  2. 前記カルシウムは、当該マグネシウム基合金粉末の各粒子の表面に偏析している請求項１に記載のマグネシウム基合金粉末。
  3. 前記マグネシウム基合金は、さらに、２．５質量％以上１２質量％以下のアルミニウムを含む請求項１または２に記載のマグネシウム基合金粉末。
  4. 結晶組織の平均デンドライトアームスペーシング（ＤＡＳ）が０．０５μｍ以上５μｍ以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のマグネシウム基合金粉末。
  5. 高速回転水流アトマイズ法により製造されたものである請求項１ないし４のいずれか１項に記載のマグネシウム基合金粉末。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のマグネシウム基合金粉末を用いて製造されたことを特徴とするマグネシウム基合金成形体。
  7. 前記マグネシウム基合金粉末を熱間押出に供する工程を経て製造されたものである請求項６に記載のマグネシウム基合金成形体。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6048217B2 (ja) * 2013-02-28 2016-12-21 セイコーエプソン株式会社 マグネシウム基合金粉末およびマグネシウム基合金成形体
KR102097956B1 (ko) * 2015-09-18 2020-04-07 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 분말 야금용 혼합분, 소결체 및 소결체의 제조 방법
CN107096921A (zh) * 2016-02-19 2017-08-29 精工爱普生株式会社 金属粉末制造装置
JP6323603B1 (ja) * 2017-08-08 2018-05-16 Tdk株式会社 金属粉末製造装置と金属粉末の製造方法
JP6323602B1 (ja) * 2017-08-08 2018-05-16 Tdk株式会社 金属粉末製造装置と金属粉末の製造方法
JP6323604B1 (ja) * 2017-08-08 2018-05-16 Tdk株式会社 金属粉末製造装置と金属粉末の製造方法
US11084094B1 (en) 2017-08-08 2021-08-10 Tdk Corporation Manufacturing apparatus for metal powder and manufacturing method thereof
JP6926844B2 (ja) * 2017-08-31 2021-08-25 セイコーエプソン株式会社 チクソモールディング用原料、チクソモールディング用原料の製造方法および成形体
CN110408827A (zh) * 2018-04-28 2019-11-05 澳洋集团有限公司 一种铝-镁合金及其制备方法
JP2020026573A (ja) * 2018-08-18 2020-02-20 株式会社戸畑製作所 マグネシウム合金粉末
JP7036216B2 (ja) 2019-05-24 2022-03-15 Ｊｆｅスチール株式会社 鉄基合金焼結体及び粉末冶金用鉄基混合粉
WO2021067182A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08 Ohio State Innovation Foundation Magnesium alloys and methods of making and use thereof
MX2023002015A (es) 2020-08-18 2023-04-11 Enviro Metals Llc Refinamiento metálico.

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB472771A (en) * 1936-05-05 1937-09-30 John Leslie Haughton Improvements in magnesium alloys containing cerium and other elements
US2159964A (en) 1937-08-10 1939-05-30 Georg Von Giesche S Erben Magnesium alloy
EP0419375B1 (fr) * 1989-08-24 1994-04-06 Pechiney Electrometallurgie Alliages de magnésium à haute résistance mécanique et procédé d'obtention par solidification rapide
JPH0941065A (ja) 1994-03-23 1997-02-10 Takeshi Masumoto 高強度マグネシウム合金及びその製造方法
JP3229954B2 (ja) 1996-02-27 2001-11-19 本田技研工業株式会社 耐熱性マグネシウム合金
US6264763B1 (en) * 1999-04-30 2001-07-24 General Motors Corporation Creep-resistant magnesium alloy die castings
JP2002256307A (ja) * 2001-02-27 2002-09-11 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 急冷凝固を利用したマグネシウム合金粉末の作製およびその成形方法
JP2006002184A (ja) * 2004-06-15 2006-01-05 Toudai Tlo Ltd 高強靭性マグネシウム基合金およびそれを用いた駆動系部品並びに高強靭性マグネシウム基合金素材の製造方法
CN101961779B (zh) * 2004-06-30 2014-01-29 住友电气工业株式会社 镁合金材料的制造方法
JP2006348349A (ja) 2005-06-16 2006-12-28 Katsuyoshi Kondo マグネシウム合金粉体原料、高耐力マグネシウム合金、マグネシウム合金粉体原料の製造方法および高耐力マグネシウム合金の製造方法
JP5201570B2 (ja) * 2006-09-01 2013-06-05 独立行政法人産業技術総合研究所 高強度難燃性マグネシウム合金
DE112007002016T5 (de) * 2006-09-01 2009-07-23 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Hochfeste nicht brennbare Magnesiumlegierung
JP5035893B2 (ja) * 2006-09-01 2012-09-26 独立行政法人産業技術総合研究所 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
EP2135965A4 (en) * 2007-04-03 2010-03-31 Toyota Jidoshokki Kk HEAT RESISTANT MAGNESIUM ALLOY
JP2009079271A (ja) 2007-09-27 2009-04-16 Daido Steel Co Ltd Ｃａ含有Ｍｇ合金圧延材
JP2010082693A (ja) 2008-09-05 2010-04-15 Washi Kosan Co Ltd 押出しによるホイールの製造方法及びホイール
JP5522400B2 (ja) 2009-12-11 2014-06-18 住友電気工業株式会社 マグネシウム合金材
KR101367894B1 (ko) 2011-01-06 2014-02-26 한국생산기술연구원 상온용 마그네슘 합금
KR101367892B1 (ko) 2010-12-27 2014-02-26 한국생산기술연구원 고온용 마그네슘 합금 및 그 제조 방법
KR101080164B1 (ko) 2011-01-11 2011-11-07 한국기계연구원 발화저항성과 기계적 특성이 우수한 마그네슘 합금 및 그 제조방법
JP2013001987A (ja) * 2011-06-21 2013-01-07 Topy Industries Ltd マグネシウム基複合材料
JP5880811B2 (ja) * 2011-06-22 2016-03-09 住友電気工業株式会社 マグネシウム合金鋳造材、マグネシウム合金鋳造コイル材、マグネシウム合金展伸材、マグネシウム合金接合材、マグネシウム合金鋳造材の製造方法、マグネシウム合金展伸材の製造方法、及びマグネシウム合金部材の製造方法
US9643250B2 (en) 2011-07-29 2017-05-09 Baker Hughes Incorporated Method of controlling the corrosion rate of alloy particles, alloy particle with controlled corrosion rate, and articles comprising the particle
JP6048217B2 (ja) * 2013-02-28 2016-12-21 セイコーエプソン株式会社 マグネシウム基合金粉末およびマグネシウム基合金成形体

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